德国未来计划“工业4.0”实施建议.pdf

确保德国制造业的未来——对实施 “工业4.0”战略计划的建议 执行摘要 德国是世界上制造业最具竞争力的国家之一，其装备制造业居全球领先地位。这在很大 程度上要归功于德国在创新制造技术的研究、开发和生产方面以及复杂工业流程管理方面的 专业化。德国强大的机械和装备制造业（machinery and plant manufacturing industry）、 全球显著的IT能力及其在嵌入式系统和自动化工程领域的专业技术，都意味着德国在成为 制造工程业的领袖方面处于极其有利的位置。因此，德国在利用新型工业化——工业4.0 （Industrie 4.0）的潜力方面具有得天独厚的优势。 前三次工业革命分别由机械化 （mechanisation）、电气化（electricity）和IT化推动 的。而今，将物和服务联网（Internet of Things and Services）引入制造业正在开启第 四次工业革命。未来，企业将建立如下全球网络：该网络将机器、仓储系统和生产设施以信 息物理系统 （Cyber-PhysicalSystem，CPS）的形式整合在一起。在制造业中，信息物理系 统由能够独立自动交换信息、触发行动及相互控制的智能机器、储存系统和生产设施组成。 这将为制造、工程、物料使用以及供应链和生命周期管理所涉及的工业流程的根本改进提供 便利。已经开始出现的智能工厂 （smart factories）采用了全新的生产方法。智能产品具 有唯一标识，可以在任何时候被定位，并存储了有关自身历史状态、当前状态以及实现其目 标状态的其他路径 （alternativeroutes）的信息。嵌入式制造系统与工厂和企业内部的业 务流程纵向互联，并与可以实时管理的分散价值网络——从发送订单一直到出货物流 （outboundlogistics）——横向互联。此外，无论是纵向互联还是横向互联都要求并且能 够实现整条价值链上的端到端工程（end-to-end engineering）。 工业4.0拥有巨大潜力。智能工厂能够满足单个客户的要求，这意味着即便是一次性制 造项目也有利可图。比方说，在工业4.0时代，动态的业务和工程程序 （dynamicbusiness and engineering process）使最后一分钟改变生产成为可能，并使供应商能够灵活应对干 扰（disruptions）和故障（failures）。在制造过程中可以实现端到端的透明化（end-to-end transparency），从而促进决策优化。工业4.0也将带来价值创造的新方式和新颖的业务模 式。特别是，工业4.0将给初创企业和小型企业带来发展并提供下游服务的机会。 此外，工业4.0将解决当今世界所面临的一些挑战，例如：资源和能源效率、城市生产 （urbanproduction）和人口结构变化。工业4.0将持续提升整个价值网络中的资源生产率 和效率。工业4.0 以考虑人口结构变化和社会因素的方式来组织工作。智能辅助系统（smart assistance system）将工人从不得不完成日常工作中解放出来，让他们能够专注于有创 性的价值增值活动。考虑到技术工人短缺的迫切形势，智能辅助系统将延长年龄较大的工人 的工作年限 （working lives），并更持久地保持其生产力。灵活的工作安排将使工人更有效 率地将他们的工作、私人生活和持续职业发展结合起来，促进工作-生活更好的平衡。 制造工程业的全球竞争正越来越激烈，德国并不是唯一一个认识到“将物和服务联网运 用于制造业”趋势的国家。此外，给德国制造业带来威胁的不仅仅是来自亚洲的竞争对手— —美国也已采取措施，通过促进 “先进制造业”发展的计划来应对去工业化 （deindustrialisation）。 为了实现从工业生产到工业4.0 的转变，德国需要采取双重战略 （dualstrategy）。通 过不断将信息和通信技术融入其传统高科技战略中，德国应该努力保持其装备制造业在全 球市场中的领导地位，以便使德国成为智能制造技术的主要供应国。与此同时，德国将有必 要为CPS技术和产品创造新的主要市场并为其提供服务。为了实现CPS 的双重战略目标，德 国工业4.0应具有以下特点： ●整个价值网络的横向一体化（horizontal integration） ●整条价值链中工程的端到端数字一体化（digital integration） ●纵向一体化（vertical integration）与网络化