工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經濟技術部聯(lián)合資助,投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平,建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠,在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術基礎是網絡實體系統(tǒng)及物聯(lián)網。
德國所謂的工業(yè)四代(Industry4.0)是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem簡稱CPS)將生產中的供應,制造,銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化,*后達到快速,有效,個人化的產品供應。
計劃背景
工業(yè)4.0已經進入中德合作新時代,中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中,有關工業(yè)4.0合作的內容共有4條,**條就明確提出工業(yè)生產的數(shù)字化就是"工業(yè)4.0"對于未來中德經濟發(fā)展具有重大意義。雙方認為,兩國政府應為企業(yè)參與該進程提供政策支持。
"工業(yè)4.0" 研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經濟技術部聯(lián)手資助,在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產業(yè)界的建議和推動下形成,并已上升為***戰(zhàn)略。德國聯(lián)邦政府投入達2億歐元。
德國政府提出"工業(yè)4.0"戰(zhàn)略,并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出,其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力,在新一輪工業(yè)**中占**機。 該戰(zhàn)略已經得到德國科研機構和產業(yè)界的廣泛認同,弗勞恩霍夫協(xié)會將在其下屬6-7個生產領域的研究所引入工業(yè)4.0概念,西門子公司已經開始將這一概念引入其工業(yè)軟件開發(fā)和生產控制系統(tǒng)。
工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經濟技術部聯(lián)合資助,投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平,建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠,在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術基礎是網絡實體系統(tǒng)及物聯(lián)網。
德國所謂的工業(yè)四代(Industry4.0)是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem簡稱CPS)將生產中的供應,制造,銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化,*后達到快速,有效,個人化的產品供應。
工業(yè)4.0已經進入中德合作新時代,中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中,有關工業(yè)4.0合作的內容共有4條,**條就明確提出工業(yè)生產的數(shù)字化就是"工業(yè)4.0"對于未來中德經濟發(fā)展具有重大意義。雙方認為,兩國政府應為企業(yè)參與該進程提供政策支持。
主要內涵
"工業(yè)4.0"概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變,目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會產生各種新的活動領域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變,產業(yè)鏈分工將被重組。
德國學術界和產業(yè)界認為,"工業(yè)4.0"概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)**,或**性的生產方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統(tǒng)-信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System)相結合的手段,將制造業(yè)向智能化轉型。
"工業(yè)4.0"項目主要分為三大主題:
一是"智能工廠",重點研究智能化生產系統(tǒng)及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現(xiàn);
二是"智能生產",主要涉及整個企業(yè)的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與,力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者,同時也成為先進工業(yè)生產技術的創(chuàng)造者和供應者;
三是"智能物流",主要通過互聯(lián)網、物聯(lián)網、物流網,整合物流資源,充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應方的效率,而需求方,則能夠快速獲得服務匹配,得到物流支持。
主要目標
德國制造業(yè)是世界上*具競爭力的制造業(yè)之一,在全球制造裝備領域擁有領頭羊的地位。這在很大程度上源于德國專注于**工業(yè)科技產品的科研和開發(fā),以及對復雜工業(yè)過程的管理。德國擁有強大的設備和車間制造工業(yè),在世界信息技術領域擁有很高的能力水平,在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也有很專業(yè)的技術,這些因素共同奠定了德國在制造工程工業(yè)上的領軍地位。通過工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實施,將使德國成為新一代工業(yè)生產技術(即信息物理系統(tǒng))的供應國和主導市場,會使德國在繼續(xù)保持國內制造業(yè)發(fā)展的前提下再次提升它的全球競爭力。
關鍵內容
工業(yè)4.0有一個關鍵點,就是"原材料(物質)"="信息"。具體來講,就是工廠內采購來的原材料,被"貼上"一個標簽:這是給A客戶生產的XX產品,XX項工藝中的原材料。準確來說,是智能工廠中使用了含有信息的"原材料",實現(xiàn)了"原材料(物質)"="信息",制造業(yè)終將成為信息產業(yè)的一部分,所以工業(yè)4.0將成為*后一次工業(yè)**。
商業(yè)模式
商業(yè)模式對制造業(yè)來說至關重要。那么,在工業(yè)4.0時代,未來制造業(yè)的商業(yè)模式是什么?就是以解決顧客問題為主。所以說,未來制造企業(yè)將不僅僅進行硬件的銷售,而是通過提供售后服務和其他后續(xù)服務,來獲取更多的附加價值,這就是軟性制造。而帶有"信息"功能的系統(tǒng)成為硬件產品新的核心,意味著個性化需求、批量定制制造將成為潮流。制造業(yè)的企業(yè)家們要在制造過程中盡可能多的增加產品附加價值,拓展更多、更豐富的服務,提出更好、更完善的解決方案,滿足消費者的個性化需求,走軟性制造+個性化定制道路 。
發(fā)展現(xiàn)狀
工業(yè)自動化是德國得以啟動工業(yè)4.0的重要前提之一,主要是在機械制造和電氣工程領域。目前在德國和國際制造業(yè)中廣泛采用的"嵌入式系統(tǒng)",正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內部,是一種特定應用設計的專用計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示,這種"嵌入式系統(tǒng)"每年獲得的市場效益高達200億歐元,而這個數(shù)字到2020年將提升至400億歐元。
有專家預計,不斷推廣的工業(yè)4.0將為德國的西門子、ABB、通快(Trumpf)等機械和電氣設備生產商,以及菲尼克斯電氣(Phoenix Contact)、浩亭(Harting)以及魏德米勒(Weidmuller)等中小企業(yè)帶來大量訂單。
德國聯(lián)邦貿易與投資署專家Jerome Hull在接受時代周報記者專訪時表示,工業(yè)4.0是運用智能去創(chuàng)建更靈活的生產程序、支持制造業(yè)的革新以及更好地服務消費者,它代表著集中生產模式的轉變。
Jerome Hull介紹:所謂的系統(tǒng)應用、智能生產工藝和工業(yè)制造,并不是簡單的一種生產過程,而是產品和機器的溝通交流,產品來告訴機器該怎么做。生產智能化在未來是可行的, 將工廠、產品和智能服務通聯(lián)起來,將是全球在新的制造業(yè)時代一件非常正常的事情。
工業(yè)4.0是涉及諸多不同企業(yè)、部門和領域,以不同速度發(fā)展的漸進性過程,跨行業(yè)、跨部門的協(xié)作成為必然。同樣是在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上,由德國機械設備制造業(yè)聯(lián)合會(VDMA)、德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(ZVEI)以及德國信息技術、通訊、新媒體協(xié)會(BITKOM)三個專業(yè)協(xié)會共同建立的工業(yè)4.0平臺正式成立 。
發(fā)展難點
折疊標準化
工廠要對內外各種物品與服務進行聯(lián)網,那么,通信方式、數(shù)據(jù)格式等許多內容都需要標準化。目前在國際標準化舞臺上,美、德、日等發(fā)達國家能夠長期保持主導地位,主要憑借的就是強大的制造業(yè)綜合實力,而我國目前在國際標準化舞臺上仍然處于“聽眾”角色,也從一個側面反映了我國制造業(yè)整體水平的差距。
標準先行是“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的突出特點。為了保障“工業(yè)4.0”順利實施,德國將標準化排在行動首位,成立一個工作組,專門處理標準化和參考架構方面的問題。2013年12月,德國電氣電子和信息技術協(xié)會發(fā)布了“工業(yè)4.0”標準化路線圖。我國在推進信息技術與工業(yè)深度融合的具體實踐中,也應高度重視標準化在制造業(yè)發(fā)展中的**作用,及時出臺“兩化融合”或“兩化深度融合”的標準化路線圖,盡*大可能實現(xiàn)標準的國際化,使中國標準得到國際上的廣泛采用。
此外,跨學科、跨領域是制造業(yè)高技術發(fā)展的顯著特點。隨著制造業(yè)技術不斷發(fā)展,各種高新技術以****的廣度和深度滲透到制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)中,使制造業(yè)的產品生產過程和管理方式都發(fā)生了深刻,甚至是**性的變化,催生了一大批新興高技術制造業(yè)出現(xiàn)。反過來,制造業(yè)在發(fā)展過程中,不斷融入和集成各種技術,形成極為復雜的系統(tǒng)化過程。為此,只有從一開始就進行標準化的約束和引導,才能有序開展與推廣“兩化融合”。
折疊復雜的系統(tǒng)管理
實際生產過程與各種業(yè)務管理系統(tǒng)協(xié)同之后,系統(tǒng)整體更加復雜化,對其進行管理將更加困難。產、學、研、用多個層面的聯(lián)合機制在一定程度上能夠化解系統(tǒng)的復雜化,不斷完善管理體系。德國“工業(yè)4.0”是由德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子、博世等企業(yè)聯(lián)合發(fā)起的,工作組成員也是由產、學、研、用多方代表組成的。因此,“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略一經提出,就很快得到了學術界、產業(yè)界的積極響應。
從我國制造業(yè)來看,企業(yè)普遍重視技術,但不重視流程管控,尤其是在技術研發(fā)方面。而未來的制造業(yè)體系將越來越復雜,這就需要產、學、研、用多個層面聯(lián)合來推動制造業(yè)**發(fā)展。因此,我國應該充分吸收和借鑒德國“工業(yè)4.0”的聯(lián)合模式,一方面,政府要通過引導和支持的方式促進不同類型的產、學、研合作聯(lián)盟發(fā)展;另一方面,選擇幾個重點行業(yè)和關鍵技術領域進行試點,由**意愿較高的企業(yè)牽頭,聯(lián)合科研實力雄厚的大學或科研機構,組建多種形式的研發(fā)聯(lián)盟,充分調動各方資源和力量,共同推進技術研發(fā)與應用推廣。
德國認為,邁向“工業(yè)4.0”的道路上,生產過程與各種業(yè)務管理系統(tǒng)協(xié)同之后,系統(tǒng)整體會更加復雜化,對其進行管理將更為困難。為此,需要實現(xiàn)“制造系統(tǒng)的橫向、縱向集成”和“工程端到端的集成”。橫向集成主要解決企業(yè)和企業(yè)之間復雜系統(tǒng)管理,實現(xiàn)信息無縫的交流;縱向集成主要解決企業(yè)內部的復雜系統(tǒng)管理,在企業(yè)的研發(fā)、設計、制造、驗證、物流、交互各環(huán)節(jié),所有的信息都無縫隙、高效、順暢地傳遞;端到端集成主要解決貫穿整個價值鏈的工程化信息系統(tǒng)集成的復雜系統(tǒng)管理問題,以保障大規(guī)模個性化定制的實施。
折疊通信基礎設施建設
德國“工業(yè)4.0”的本質就是基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實現(xiàn)“智能工廠”,讓制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)充分地與互聯(lián)網融合,形成工業(yè)互聯(lián)網。而實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網就需要適用于工業(yè)的、具有高可靠性的通信基礎設施建設作為基本保障。此外,隨著工業(yè)互聯(lián)網的形成,也必然會出現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)。工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、傳輸、交互和共享,必然要求建立容量、帶寬、存儲與數(shù)據(jù)處理能力更強大的基礎實施。
而當前的網絡基礎設施恐怕難以滿足“工業(yè)4.0”時代的要求。因此,構建容量更大、服務質量更可靠的工業(yè)通信基礎設施,將成為未來制造業(yè)迫切需要解決的一項課題
折疊網絡**保障
工廠與外界實現(xiàn)聯(lián)網之后,惡意軟件入侵、網絡受到攻擊的危險性會有所提升,這就需要制定保障網絡**的對策與解決方案。
進入21世紀以來,各種針對工業(yè)基礎設施的網絡攻擊就開始出現(xiàn)。例如:澳大利亞下水道監(jiān)控系統(tǒng)和美國核電站監(jiān)控系統(tǒng)曾被第三方經由無線網絡系統(tǒng)侵入,波蘭地鐵信號系統(tǒng)也被入侵。而近年來,這樣的攻擊更是愈演愈烈。2012年8月,沙特國營石油公司Aramco受到網絡攻擊,攻擊者的目標為制油/制氣工程,意圖通過使工程中止,讓石油/天然氣的生產發(fā)生異常。
隨著“工業(yè)4.0”時代的到來,人力、物料、生產設備、各種生產管理系統(tǒng)以及價值鏈上的眾多協(xié)同企業(yè)都將互聯(lián),隨之而來的是網絡**問題的隱憂,這就迫切需要建立一套完善的工業(yè)互聯(lián)網信息**認證體系,此外在認證制度的設計和標準規(guī)范的研究與設計方面,還需要大量的經驗積累。初期,我國可以與國際認證機構合作,開展聯(lián)合認證服務,同時逐步建立自己的**認證機制。這不僅是與國際通行做法接軌,也有利于信息**領域的國際交流與合作,在切實提高我國信息**水平的同時,幫助和促進工業(yè)企業(yè)提升信息**技術水平,引導產業(yè)健康發(fā)展。
行業(yè)標準
根據(jù)德國DE雜志對該問題的解釋,"**"在這里有兩層含義:一方面,人們所獲取的數(shù)據(jù)必須可信的,另一方面他們必須具有**防盜功能,可以免遭外部的竊取或損害,如黑客攻擊、間諜。
"誰來保證**的數(shù)據(jù)轉換,這是主要的問題。包括政府、研究人員和企業(yè)在內的所有人員都同意,我們需要有新的標準來實際有效地執(zhí)行新的解決方案。"Jerome Hull對時代周報記者說。
標準化的缺失實際上是德國工業(yè)4.0項目推行過程中所遭遇的另一個困難。設備不僅必須會說話,而且必須講同一種語言,即通向數(shù)據(jù)終端的"接口"。
德國正致力成為這個標準的制定者和推廣者。德國總理默克爾認為,德國可成為工業(yè)4.0標準的推動者,并在歐洲甚至全球推行這些標準。
德國官方并沒有透露這些標準的相關內容,但據(jù)悉,標準的制定工作正在緊鑼密鼓地進行當中。近日,工業(yè)4.0平臺剛剛發(fā)布了一個工業(yè)數(shù)據(jù)空間,訪問者可以通過該空間獲取世界上所有工業(yè)的信息。這個空間有著統(tǒng)一的"接口"標準,并且允許所有人對其進行訪問。
探索標準化的還有他人。事實是,為了應對去工業(yè)化、將物聯(lián)網和智能服務引入制造業(yè)的國家并不止德國一個。盡管提法不同,但內容卻類似,如美國的"先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃"、日本的"科技工業(yè)聯(lián)盟"、英國的"工業(yè)2050戰(zhàn)略"等。而中國制造業(yè)頂層設計-"中國制造2025"也已經在今年上半年推出。
2014年11月李克強總理訪問德國期間,中德雙方發(fā)表了《中德合作行動綱要:共塑**》,宣布兩國將開展工業(yè)4.0合作,該領域的合作有望成為中德未來產業(yè)合作的新方向。而借鑒德國工業(yè)4.0計劃,是"中國制造2025"的既定方略。
德國聯(lián)邦貿易與投資署中國事務專家Christina Otte在接受時代周報記者書面采訪時認為,中國工業(yè)轉型在中國轉變經濟增長模式的過程中扮演著重要角色。中國政府試圖重新去平衡經濟發(fā)展,即減少以投資和出口為基礎的增長,尋求更多的來自內需驅動的增長。為了實現(xiàn)這一目標,中國需要實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化。為了保持GDP在一個穩(wěn)定的增長水平上,它需要從勞動密集型生產模式切換至高效的高科技生產模式。勞動力成本急劇上漲,并且在將來仍會繼續(xù)擴大。中國將在不久的將來面臨合格人才的短缺。從長期來看,只有那些進入**制造業(yè)的企業(yè)才有機會留在市場里。這種由現(xiàn)代化所帶來的壓力將影響到中國幾乎所有的行業(yè),而工業(yè)自動化和新一代信息技術的集成是關鍵。
"德國的工業(yè)4.0可以為中國提供一種未來工業(yè)發(fā)展的模式,幫助中國解決眼下所面臨的一些挑戰(zhàn),如資源和能源效益、城市生產和人口變化等。"Christina Otte說。
隨著中國的加入,德國對工業(yè)4.0標準的制定或將加速 。
《工業(yè)4.0》來自360百科。中國西部MRO綜合服務商愿為中國的工業(yè)4.0保駕護航