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　　德國工業(yè)4.0平臺科學(xué)顧問委員會主席、德國技術(shù)科學(xué)院院士艾納·安德爾為首的四位專家近期分享了德國工業(yè)4.0的發(fā)展路線圖，德國“工業(yè)4.0”17個綱要論點、未來智能互聯(lián)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)信息物理系統(tǒng)等觀點。

　　【專家之一】德國工業(yè)4.0平臺科學(xué)顧問委員會主席、德國技術(shù)科學(xué)院院士艾納·安爾

　　互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的歷史沿革發(fā)展

　　安德爾認為可以分幾個階段，每個階段分五個時間

　　現(xiàn)代工程的信息可持續(xù)周期管理 、生產(chǎn)流程、 制作操作 、流程優(yōu)化和整合等是 對工業(yè)4.0 重要的過程。

　　互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的沿革發(fā)展基本經(jīng)歷每五年為一個發(fā)展階段，安德爾認為，從1993年起，萬維網(wǎng)的誕生是現(xiàn)在技術(shù)的起始點。

　　第一階段，1995年，超媒體技術(shù)文本文件可以進行連接，從而產(chǎn)生的企業(yè)有Yahoo，AOL;

　　第二階段，五年之后的多媒體技術(shù)，產(chǎn)生的新公司有Google、 亞馬遜，2000年成立的技術(shù)方面，使用Java 、UML、XML

　　第三個階段，在五年之后，社交媒體時代，人與人的鏈接， Facebllk，Youtube、 Twitter

　　第四個階段，2001年，企業(yè)發(fā)現(xiàn)社交媒體進行連接需依靠應(yīng)用技術(shù)，2007年，隨著iPhone的出現(xiàn)的App，2009年

　　ipad ，僅僅五年，整個技術(shù)不斷動態(tài)發(fā)展。

　　第五個階段，2015年，信息物理網(wǎng)絡(luò)體系，首先人與人，企業(yè)之間相互聯(lián)系，系統(tǒng)之間互相聯(lián)系，工業(yè)4.0 受之影響，比如物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等元件的連接。未來五年的發(fā)展，依然有動力

　　什么是工業(yè)4.0?是一個術(shù)語，用來描述對于產(chǎn)業(yè)、工業(yè)的第四次的革命，工業(yè)4.0指的是，技術(shù)與產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)系，第一次工業(yè)革命是在18世紀(jì)末，制造工廠的基礎(chǔ)是水動力和蒸汽動力;第二次工業(yè)革命是大規(guī)模生產(chǎn)由電力驅(qū)動。第三次是以信息技術(shù)來改變?nèi)说墓ぷ鞣绞降母锩?，工業(yè)4.0 是指工業(yè)革命，它瞄準(zhǔn)的是整個價值鏈，是整個生命生產(chǎn)周期。

　　技術(shù)使用信息物理系統(tǒng)(CPS)的形式建立全球網(wǎng)絡(luò)，整合其機器、倉儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施。什么是信息物理系統(tǒng)(CPS)，20世紀(jì)70年代初，引進信息技術(shù)，生產(chǎn)自動化，信息，指的是虛擬系統(tǒng)，以電子的形式存在，物理是現(xiàn)實存在的，即在虛擬世界也在現(xiàn)實世界存在的，現(xiàn)在控制系統(tǒng)由互聯(lián)網(wǎng)地址內(nèi)嵌入系統(tǒng)，物理系統(tǒng)能夠進行邏輯上的連接，能夠進行通信，比如在汽車產(chǎn)業(yè)，未來的車能夠進行通信，就是車聯(lián)網(wǎng)。

　　制定工業(yè)4.0戰(zhàn)略

　　組織架構(gòu)——科學(xué)顧問委員會

　　“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是由科學(xué)委員會制定的。起草的第一份文件，是在2013年，漢諾威電子展上，推出工業(yè)4.0的建議，“工業(yè)4.0”是德國政府的戰(zhàn)略支柱。建議內(nèi)容提出，針對產(chǎn)業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，建立新的增值網(wǎng)絡(luò)，提高效率，它能夠增強競爭力。政府也越來越強烈的意識到，工業(yè)4.0的重要性，對科研項目進行投資，有聯(lián)邦的部門，也有州的政府部門，聯(lián)邦科研教育部、投資了63個項目，州政府的活動，德國南部的州投資比較多。

　　工業(yè)4.0平臺的發(fā)展

　　科學(xué)委員會建立了工業(yè)4.0平臺，由bitkom德國工業(yè)4.0平臺科學(xué)顧問委員會、zvei電氣電子協(xié)會、vdma三弗朗霍夫研究院生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)計技術(shù)研究所三個協(xié)會推動。ibm、bosch等許多家企業(yè)也加入到了科學(xué)委員會一起來推動工業(yè)4.0。

　　自今年的4月份以來，三大協(xié)會推動工業(yè)4.0平臺發(fā)展壯大，平臺保留了工業(yè)4.0的名字，現(xiàn)在是經(jīng)濟能源部部長，以及研究教育部部長所領(lǐng)導(dǎo)。

　　工業(yè)4.0平臺組織架構(gòu)包含四個層面：

　　指導(dǎo)委員會工作組，比如發(fā)展、架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)組、研發(fā)組、安全隱私保護的工作組、法律事務(wù)工作組、新的組織形式戰(zhàn)略董事會，決定要發(fā)展哪個領(lǐng)域。行業(yè)聯(lián)盟，航空航天等國際標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化工作非常重要，在德國積極的投入進去。

　　路線圖的五大支柱：

　　工業(yè)4.0確定戰(zhàn)略基于五大支柱，

　　第一，是水平的融合;

　　第二，通過價值增長的網(wǎng)絡(luò)企業(yè)之間的連接;

　　第三，更加無縫的進行信息流動，整個生命周期的無縫溝通在使用這個周期的時候，能夠融入到客戶產(chǎn)品那里;

　　第四，行業(yè)角度來看，我們需要新的資格認證，我們也需要新的組織

　　第五，混合技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。在工廠有無數(shù)的設(shè)備，數(shù)據(jù)的安全、賬戶的安全，我們的參考架構(gòu)也是非常重要的，需要分散化的以服務(wù)為導(dǎo)向的。

　　工業(yè)4.0的路線圖在德國地圖上標(biāo)記出來，可以展示出所有的創(chuàng)新的地方，是互動式的，比如某個城市，可以直接進行連接。

　　“工業(yè)4.0 ”17個概要：

　　2014年，可續(xù)委員會的目標(biāo)就是通過17個概要，可以從人類、技術(shù)、組織來分析：

　　第一類，人類

　　1.對于人類導(dǎo)向為基礎(chǔ)的，以人類為中心的。比如哪些領(lǐng)域是之內(nèi)，哪些是之外，老齡化的優(yōu)勢 ;

　　2.社會技術(shù)系統(tǒng)，知識的獲取;

　　3.工作的設(shè)備，提高教育和學(xué)習(xí)的生產(chǎn)力，比如信息技術(shù)技能，開發(fā)新的課程來向?qū)W習(xí)講述;

　　4.有助于學(xué)習(xí)的手段，自動的為用戶提供功能。

　　第二類，工業(yè)4.0的技術(shù)應(yīng)用

　　5.以技術(shù)為導(dǎo)向;

　　6.工業(yè)4.0新的產(chǎn)品需要新的發(fā)展;

　　7.企業(yè)聯(lián)網(wǎng)可以產(chǎn)生復(fù)雜性，建模等解決方案，更快速的手段找到解決;

　　8.現(xiàn)實與虛擬世界的交織;

　　9.只能產(chǎn)品是信息的載體，是貫穿于整個生命周期;

　　10.系統(tǒng)的組件和組成部分可以通過生產(chǎn)過程中可以獲取的，支持虛擬規(guī)劃;

　　11.新系統(tǒng)至少包括替代原有組件，在取代時不會影響原有功能;

　　12.系統(tǒng)的組成部分也為我們提供服務(wù)功能;

　　13.要創(chuàng)造安全的文化，實現(xiàn)可信、彈性、為社會可接受的工業(yè)4.0;

　　第三類：組織

　　14.擁有一體化增值網(wǎng)絡(luò)，能實現(xiàn)不同分工;

　　15.合作與競爭，稱之為“競合”。帶來新的組織架構(gòu)，尤其在談到為什么我們要進行整合;

　　16.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程都已經(jīng)可以代表使用的法律，呼吁新的商業(yè)模型來利用工業(yè)4.0的技術(shù)，首先覺法律層面的問題;

　　17.建立起定制化的系統(tǒng)來滿足不同市場的需求。

　　【專家之二】萊納·格拉茨：工業(yè)4.0可能需要20年慢慢演進 ICT是重要推動力量

　　萊納·格拉茨是德國機械設(shè)備制造業(yè)協(xié)會 (VDMA)信息技術(shù)、研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新部部長，這家協(xié)會擁有3100多家企業(yè)成員。

　　萊納·格拉茨從政府和技術(shù)兩個角度介紹了德國的經(jīng)驗。從政府層面來說，2008、2009年德國提出《高科技戰(zhàn)略2020》，這個戰(zhàn)略包括移動、能源、安全、通信、健康五個領(lǐng)域的十個項目，并在2010年首次公諸于眾，這可能就是工業(yè)4.0的前身了。

　　在這個戰(zhàn)略中，德國相關(guān)政府資助了超過2000億歐元的研究項目，除了政府和制造業(yè)之外，經(jīng)濟和能源部也參與進來，提出通過自動化的方式帶動企業(yè)推動相關(guān)項目的進展。

　　2012年1月份德國工業(yè)4.0的工作組首先建立，提出對工業(yè)4.0的理解是什么、愿景是什么、如何實施?對此萊納·格拉茨補充，其實中國正在進行的中國制造2025跟德國工業(yè)4.0非常類似，這個過程非常重要但是不能著急，可能需要幾年甚至20年的時間去慢慢演進。

　　而從技術(shù)來看，萊納·格拉茨強調(diào)：整個工業(yè)4.0都會由ICT技術(shù)來推動?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展會推進物聯(lián)網(wǎng)的演進;大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的發(fā)展也讓企業(yè)不需要在本地建立數(shù)據(jù)中心;現(xiàn)在越來越多設(shè)備都安裝了嵌入式系統(tǒng)，問題是如何讓他們之間相互溝通;而嵌入式系統(tǒng)之上就是信息物理系統(tǒng)的發(fā)展，如何讓設(shè)備之間能夠通信。

　　提及德國工業(yè)4.0，大家首先想到的是工業(yè)，其實萊納·格拉茨也表示，這并非工業(yè)4.0的全部，除了工業(yè)之外，應(yīng)該還可以有智能產(chǎn)品、物流、供應(yīng)鏈等等，也應(yīng)該通過服務(wù)聯(lián)網(wǎng)為客戶提供新的產(chǎn)品、新的服務(wù)。只是工業(yè)在德國是基礎(chǔ)，所以德國的工業(yè)4.0主要關(guān)注的是工業(yè)。

　　在演講中，萊納·格拉茨認為工業(yè)4.0的潛力其實巨大，工業(yè)4.0能夠生產(chǎn)出個性化的產(chǎn)品，而消費者需要的正是個性化的產(chǎn)品和服務(wù)，而企業(yè)通過工業(yè)4.0也將有能力生產(chǎn)出個性化的產(chǎn)品或者技術(shù)，這其中機遇和風(fēng)險共存。

　　在工業(yè)4.0之前，很多人就在擔(dān)心自動化會代替人，工業(yè)4.0s是否會讓這一進程加快?對此萊納·格拉茨表示：企業(yè)的真正的決策不可能由機器人來完成，必須由人來進行，所以自動化的核心是從人的角度出發(fā)，需要滿足人的需求，工業(yè)4.0不是要讓機器替換人反而是讓機器為人服務(wù)。

　　【專家之三】艾納·安德爾：德國工業(yè)4.0的實施路徑

　　對于中國工業(yè)4.0來說，并不乏理論上的探索，有關(guān)具體的實施以及如何落地上，德國工業(yè)4.0平臺科學(xué)顧問委員會主席、德國科學(xué)院院士艾納?安德爾分享了德國工業(yè)4.0的技術(shù)實現(xiàn)途徑(包括信息物理系統(tǒng)、制造的對象)，以及如何理解安全隱私、對人才的培養(yǎng)。

　　技術(shù)層面，艾納?安德爾強調(diào)要建立起信息物理系統(tǒng)，這樣對于系統(tǒng)調(diào)節(jié)的監(jiān)測、遠程控制等等就是不是難事了，例如像智能工廠和智能物流、智能電廠、智能社會。那么什么是信息物理系統(tǒng)?其實是基于加入了傳感器的嵌入式系統(tǒng)，之后又整合了執(zhí)行器，稱之為智能執(zhí)行器。將兩者組合后就形成了系統(tǒng)，這是我們每天都加以使用的技術(shù)。此外，如果讓嵌入式系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)地址融合，建立起信息物理系統(tǒng)，這樣就可以具備更多的功能，在生產(chǎn)社會當(dāng)中，稱之為用于生產(chǎn)設(shè)備的信息物理系統(tǒng)。

　　具體來看，信息物理系統(tǒng)的特征主要來自于物理系統(tǒng)信息化和信息系統(tǒng)物理化。信息系統(tǒng)物理化指的是讓虛擬的世界變得更為實際和現(xiàn)實。以機器人為例，要想讓機器人爬坡過程中不會跌倒，就需要在虛擬世界中建模，讓現(xiàn)實生活中的行為在虛擬世界當(dāng)中得到仿真?！按_保信息系統(tǒng)物理化，物理系統(tǒng)信息化?！?艾納?安德爾說道。

　　數(shù)據(jù)方面，每天人類用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來分享數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會產(chǎn)生許多的大數(shù)據(jù)。在此之前，一個很重要的前提是需要有一個安全的環(huán)境，同時保證知識產(chǎn)權(quán)和隱私。艾納?安德爾從應(yīng)用、系統(tǒng)和技術(shù)三個層次上分析了如何做好安全保障措施。

　　應(yīng)用層面，企業(yè)需要保證工業(yè)4.0流程的安全，系統(tǒng)層面要保證信息物理系統(tǒng)的安全，以及在技術(shù)層面，通過可依靠的機器控制、包括現(xiàn)代加密技術(shù)、不可篡改技術(shù)在內(nèi)的安全數(shù)據(jù)和安全服務(wù)(可信任的環(huán)境、使用者身份驗證)來保障用戶信息的絕對安全。

　　工業(yè)4.0并非像爆炸一樣，不是一夜之間可以轉(zhuǎn)變的，需要一步一步來完成。在技術(shù)的基礎(chǔ)上，行業(yè)可以做什么?艾納?安德爾介紹了實驗室目前正在探索的三個案例，從理論、測試到最后的實施，分三個步驟優(yōu)化工廠生產(chǎn)。

　　第一個案例，實驗室會將每一個簡單的部件，通過識別、搜集工廠的大量數(shù)據(jù)，在部件生產(chǎn)完成之后進行測試，通過評估后就可以知道整個的制造流程具體情況。

　　第二個案例，通過部件情況推斷出制造規(guī)劃，可以更好地了解制造的具體步驟都有哪些。實驗室從具體的部件進行分析，找到生產(chǎn)過程中究竟是哪一步驟出錯或者哪一個機床造成的不合規(guī)，最后獲得所有數(shù)據(jù)。

　　第三個案例，實驗室通過由專門部門收集數(shù)據(jù)，獲取所有生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，可以讓工人獲取所有組裝的流程，用了哪些部件，又是如何組裝在一起的，這樣工人在組裝過程中的錯誤率將會被降為零?！叭绻と硕荚诮M裝同一個部件，也許會越來越熟練，但如果是對于不同部件的加工，這里就需要利用工業(yè)4.0的思想，來確保其可靠性?！?艾納?安德爾指出。

　　工業(yè)4.0的實施離不開人才。據(jù)了解，德國指導(dǎo)委員會已經(jīng)開始為其中成員授課，其中包括敏捷的技能，培訓(xùn)教育員工，以及在有了新的技術(shù)后讓其能更好地與之適應(yīng)。

　　【專家之四】伯恩哈德·迪格納：工業(yè)4.0，價值流更高級別的整合

　　伯恩哈德·迪格納是德國電氣電子工業(yè)協(xié)會(ZVEI)研發(fā)培訓(xùn)制造技術(shù)部部長，也是德國政府工業(yè)4.0戰(zhàn)略指導(dǎo)委員會成員。德國電氣電子工業(yè)協(xié)會是德國工業(yè)4.0的發(fā)起者、發(fā)起者、組織者，也是引領(lǐng)者、實施者，其發(fā)表了德國首個工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，直接促成了是德國政府確定將德國“工業(yè)4.0”作為面向2020年的國家戰(zhàn)略，并發(fā)布《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》。

　　在演講中首先就《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》的過程進行講解。

　　一、工業(yè)4.0平臺的發(fā)展歷程

　　2013年4月，德國機械及制造商協(xié)會(VDMA)、德國電氣電子(ZWEI)和信息技術(shù)協(xié)會(BITKOM)設(shè)立“工業(yè)4.0平臺”，并確定規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)、安全、研究與創(chuàng)新三大主題。2015年3月16日，德國經(jīng)濟和能源部、德國教育和研究部共同啟動升級版工業(yè)4.0平臺建設(shè)，接管由上述三大協(xié)會負責(zé)的工業(yè)4.0平臺，并在主題和結(jié)構(gòu)上對其重新改造。新工業(yè)4.0平臺的管理層由德國經(jīng)濟和能源部、德國教育和研究部及經(jīng)濟、工會、科技界代表提供決策支撐，下設(shè)指導(dǎo)委員會、四大大工作組負責(zé)戰(zhàn)略委員會、標(biāo)準(zhǔn)、研發(fā)、安全等方面，有艾納安德爾領(lǐng)導(dǎo)的科技顧問委員會負責(zé)政策監(jiān)管、社會及多部門協(xié)作，市場活動由產(chǎn)業(yè)財團負責(zé)應(yīng)用成果轉(zhuǎn)化、由德國電氣電工信息技術(shù)委員會(DKE)等標(biāo)準(zhǔn)化組織負責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的國際化推廣。

　　二、平臺結(jié)構(gòu)

　　加入的公司有，協(xié)會(機械及制造商協(xié)會、電氣電子行業(yè)協(xié)會、信息技術(shù)協(xié)會、聯(lián)邦工業(yè)協(xié)會、汽車協(xié)會、能源與水利協(xié)會)、工會(金屬產(chǎn)業(yè)工會)、科技界(弗勞恩霍夫研究所)和指導(dǎo)委員會代表組成。西門子、IBM 等多家名企業(yè)，構(gòu)成企業(yè)核心，三大協(xié)會保證企業(yè)的需求，加入VDMA3000有多家企業(yè)，ZWEI有1600多家，覆蓋德國將近5000多家企業(yè)。

　　那么德國有什么問題呢?迪格納先講了工業(yè)4.0平臺的局限和困難。他介紹，首先，需要整合成員，比如中小企業(yè)、大中型企業(yè)，而三大協(xié)會在其中間對話題進行平衡，因而成立工作組，誰來定標(biāo)準(zhǔn)呢?有的行業(yè)是財團;而像機械制造是自下而上的過程，技術(shù)軟件從而延緩我們的工作。企業(yè)之間利益各不相同，需求也不盡相同。那么，探討提供基礎(chǔ)，希望更多的企業(yè)參與進來討論。其次，平臺范圍有限，目前只有三大技術(shù) 研發(fā)、安全、標(biāo)準(zhǔn)，像其他的培訓(xùn)等就不能完整的提供，從而和外部的溝通有限。工業(yè)4.0牽扯到方方面面，我們解決不了所有問題，也沒有全球化的戰(zhàn)略，我們覺得非常困難。那誰來制定戰(zhàn)略?誰來推動全球化?我們唯有專注在技術(shù)方面。再次，在企業(yè)層面建立了社區(qū)，有了社區(qū)，四分五裂的行業(yè)為著工業(yè)4.0同一愿景。就可以互相加入進來，成為合作伙伴關(guān)系。

　　工業(yè)4.0的定義：

　　那如何理解工業(yè)4.0呢?迪格納在演講中提及，咨詢委員會有17篇論文在論述”工業(yè)4.0“愿景的理解，工業(yè)4.0是一個龐大的體系，我們就有業(yè)務(wù)進行全面的定義。他認為，工業(yè)4.0是熱門的，時髦的詞匯。需要定義來支撐，示范中心是一個工具，為行業(yè)輸送知識。

　　工業(yè)4.0的定義包含三個部分：

　　第一部分，價值流的整合

　　工業(yè)4.0，指的是一個更新級別的價值流的整合和組織，通過聯(lián)網(wǎng)信息的提供，在整個價值流進行整合。迪格納提及工業(yè)4.0參考模型(rami4.0)，覆蓋所有工業(yè)4.0的技術(shù)層面，為企業(yè)和產(chǎn)業(yè)提供的原件，研發(fā)的路線圖，是全方面的。

　　迪格納介紹，x軸是生命周期和價值流;y軸是等級，互聯(lián)網(wǎng)的外部世界、企業(yè)、加工中心、工作站、控制設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備、產(chǎn)品等。

　　信息技術(shù)的體現(xiàn)，可以看到缺少哪些，類似地圖，基本的工具。

　　第二部分，組件

　　體現(xiàn)形式，外層覆蓋著管理殼，以數(shù)字來表現(xiàn)，體現(xiàn)在業(yè)務(wù)、功能、信息、交流綜合、資產(chǎn)等來自哪里等，可以通過這個部件展示哪些信息。設(shè)備相連，展示路線圖整個時間線是價值流的無縫連接，是實體世界與虛擬世界的無縫連接。

　　第三部分，是縱向融合，企業(yè)的縱向融合。

　　迪格納認為，研發(fā)的五大方面最重要的話題是智能機器、靈活性和適應(yīng)性的生產(chǎn)線，新的社會基礎(chǔ)設(shè)施，多模式的輔助系統(tǒng)，員工需要通過新的工具來進行工作，在傳統(tǒng)工業(yè)加入技術(shù)后也吸引生產(chǎn)力，第五個，知識傳播，工廠的吸引力，運用新技術(shù)吸引年輕人，工作地點發(fā)生改變。，這是未來的趨勢。研發(fā)什么技術(shù)使工業(yè)4.0成為可能?非?？煽康陌踩W(wǎng)，還有為接口提供的微電子等。

　　平臺面臨的挑戰(zhàn)：

　　一、價格，劃算的

　　二、安全方面，是非常重要的，我們必須考慮保護生產(chǎn)線的方法，既保護他們，又能進行分析。

　　三、語義，工業(yè)4.0語義與工作組之間的緊密合作關(guān)系。

　　工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)平臺，下一步怎么走?

　　三個工作組怎么做?迪格納認為，標(biāo)準(zhǔn)組，目前的通信協(xié)議;研發(fā)工作組，需要標(biāo)準(zhǔn)的部件、生產(chǎn)方也需要留有空間;路線圖建議，研發(fā)解決的問題，新的問題，為我們的路線圖覆蓋，可以增加新的研發(fā)問題，是我們的標(biāo)準(zhǔn)，提供建議。