德国工业40战略计划实施建议.doc

MT 机械工程导报 MECHANICAL ENGINEERING TRENDS 德国工业 4.0 战略计划实施建议（上） 工业 ４．０ 工作组　　　德国联邦教育研究部 【编者按】为了在新一轮工业革命中占领先机，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德 国学术界和产业界的建议和推动下，“工业 4.0”项目在 2013 年 4 月的汉诺威工业博览会上被正式推出。 这一研究项目是 2010 年 7 月德国政府《高技术战略 2020》确定的十大未来项目之一，旨在支持工业领 域新一代革命性技术的研发与创新。 本刊将分三期刊登该研究项目的主要内容，以便为国内相关领域的专家学者提供参考，并思考中国 工业界如何从中借鉴先进的技术及经验走出一条中国特色的工业道路。 执行摘要 德国是全球制造业中最具 竞争力的国家之一，其装备制造 行业全球领先。这是由于德国在 创新制造技术方面的研究、开发 和生产，以及在复杂工业过程管 理方面高度专业化使然。德国拥 有强大的机械和装备制造业、占 据全球信息技术能力的显著地 位以及在嵌入式系统和自动化 工程方面具有很高的技术水平， 这些都意味着德国确立了其在 制造工程行业中的领导地位。因 此，德国以其独特的优势开拓新 型工业化的潜力：工业 4.0。 前三次工业革命源于机械 化、电力和信息技术。现在，将 物联网和服务网应用到制造业 正在引发第四次工业革命。将 来，企业将建立全球网络，把它  们的机器、存储系统和生产设 施融入到信息物理系统（Cyber- Physical Systems，CPS）。 在 制造系统中，这些信息物理系统 包括智能机器、存储系统和生产 设施，能够相互独立地自动交 换信息、触发动作和控制。这 有利于从根本上改善包括制造、 工程、材料使用、供应链和生命 周期管理的工业过程。正在兴起 的智能工厂采用了一种全新的 生产方法。智能产品通过独特的 形式加以识别、可以在任何时候 被定位、并能知道它们自己的历 史、当前状态和为了实现其目标 状态的替代路线。嵌入式制造系 统在工厂和企业之间的业务流 程上实现纵向网络连接，在分散 的价值网络上实现横向连接，并 可进行实时管理——从下订单 开始，直到外运物流。此外，他  们形成的且要求的端到端工程 贯穿整个价值链。 工业 4.0 拥有巨大的潜力。 智能工厂使个体顾客的需求得 到满足，这意味着即使是生产一 次性的产品也能获利。在工业 4.0 中，动态业务和工程流程使 得生产在最后时刻也可以变化， 也有能力代表供应商对生产过 程中的干扰与失灵做出灵活反 应。制造过程中提供的端到端的 透明度有利于优化决策。工业 4.0 也将带来创造价值的新方式 和新的商业模式。特别是，它将 为初创企业和小企业提供发展 良机，并提供下游服务。 此 外， 工 业 4.0 将 应 对 并 解决当今世界所面临的一些挑 战，如资源和能源利用效率，城 市生产和人口结构变化等。工业 4.0 使资源生产率和效率增益不2013年7-9月 2013年7-9月 23 专家视点 OPINION 间断地贯穿于整个价值网络。它 使工作的组织考虑到人口结构 变化和社会因素。智能辅助系统 将工人从执行例行任务中解放 出来，使他们能够专注于创新、 增值的活动。鉴于即将发生的技 术工人短缺问题，这将允许年长 的工人延长其工龄，保持更长的 生产力。灵活的工作组织使得工 人能够将他们的工作和个人生 活相结合，并且继续进行更加高 效的职业发展，在工作和生活之 间实现更好的平衡。 在制造工程领域，全球竞 争愈演愈烈，德国不是唯一已经 认识到要在制造行业引入物联 网和服务网的国家。再者，不仅 仅亚洲对德国工业构成竞争威 胁，美国也正在采取措施，通过 各种计划来应对去工业化，促进 “先进制造业”。 为了将工业生产转变到工 业 4.0，德国需要采取双重战略。 德国的装备制造业应不断地将信 息和通信技术集成到传统的高技 术战略来维持其在全球市场的领 导地位，以便成为智能制造技术 的主要供应商。与此同时，有必 要为 CPS 技术和产品建立和培育 新的主导市场。为了实现这一双 重的 CPS 战略目标，应将工业 4.0 的下列特性加以落实： ●通过价值网络实现横向 集成； ●贯穿整个价值链的端到 端工程数字化集成；  ●纵向集成和网络化制造 迈向工业 4.0 需要德国投 入大量的研发精力。为了实施双 重战略，需要研究制造系统的 横、纵向集成，以及工程端到端 集成。此外，应重视由于工业 4.0 系统所建立的工作场所新的社 会基础设施，并要继续发展 CPS 如果工业 4.0 能够成功实 施，那么研发活动将需要恰当的 产业和产业政策决策与之伴随。 工业 4.0 工作组认为需要在以下 八个关键领域采取行动。 （1）标准化和参考架构： 贯穿整