工业4.0的国际标准化工作
面对工业4.0,中国企业该做什么?

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三、面对工业4.0,中国该做什么?
1、清楚地认识中国制造业面临的挑战
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对于西方发达国家提出的工业4.0等理念,我们要学习借鉴,也要采取应 对策略。一方面,应该对我国当前工业制造业存在的瓶颈有更加清晰和清醒 的认识,深入研究欧美各国工业制造业创新的先进理念,参考借鉴,在这场 全球制造业变革中搭上便车,借势借力,通过学会生产制造过程与业务管理 系统的深度集成,实现对生产要素的高度灵活配置,实现大规模生产高度定 制化产品,从而让制造业紧跟时代趋势,提前迈向智能化,适应未来的国际 竞争。另一方面,我们也要考虑到工业4.0带来的冲击和潜在竞争因素。“先 进制造业”“工业4.0”都是西方发达国家提出的理念,其根本目的在于提高 其本国的竞争力和话语权。因此,我们必须结合中国本土实际情况,应对挑 战,谋求自身战略利益,而不能盲从西方标准,满足于充当“代工厂”。
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在科技和制造水平都很高的美、德等国,想要实现工业4.0,依然有很长 的路要走。作为当今世界第二大经济体,中国有着庞大的工业制造业体系, 但目前制造业发展仍然以简单的扩大再生产为主要途径,面临着高端制造业 总体水平不足、科技成果转化不充分、低端产能过剩等影响工业制造业转型 的问题。能否通过这场工业革命实现制造业转型升级,是一项事关重大的挑 战。
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工业4.0在这么短的时间内在德国得到广泛认同,有其偶然性也有必然性, 这种认识来自于德国长期以来把工业作为国家经济的基石,来自于信息通信 技术给工业带来的革命性影响,也来自于新一轮科技革命中对德国工业地位 的担忧。
印刷工业4.0与标准化

印刷工业4.0与标准化作者:朱时良来源:《今日印刷》2015年第11期德国学术界和产业界认为,工业4.0概念是以智能制造为主导或革命的新型生产方法。
通过利用全面信息通讯技术和网络空间虚拟系统、信息物理系统相结合的手段,将制造业向智能化转型。
据2013年一项调查表明,德国47%的公司已经参与到“工业4.0”战略中,18%的公司表示正在参与战略研究工作,12%的公司声称已经付诸实践。
美国“智能制造领袖联盟”的计划,同样和工业4.0相关。
作为人口红利正在消失的制造业大国,中国不应该错过工业4.0这一新的历史机遇。
国务院总理李克强访欧期间和德国签订《中德合作行动纲要》中就谈到了工业4.0,这意味着我国要在工业化与信息化同步发展的战略中更快地促进两者的融合。
什么是工业4.0?工业4.0的核心是连接。
要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。
工业4.0强调“万物互联”的发展趋势,将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统(CPS)形成一个智能网络。
信息物理系统(Cyber-Physical Systems)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计,可使系统更加可靠、高效、实时协同,具有重要而广泛的应用前景。
工业4.0时代,生产的特点是:制作自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制作云端化。
消费者通过手机或电脑下单,网络即可将订单和客户的个性化需求发给职能工厂,定制产品再通过物流送抵消费者。
对广大企业而言,可以借鉴工业4.0的理念,大力推进智能制造,建设数字化工厂。
通过开发智能产品,引进智能机器人、智能设备、柔性化的生产自动线、智能物流装备,进而实现企业研发、生产、采购、营销、服务以及人身、财务信息系统的无缝集成,信息系统与底层自动化系统的无缝集成,车间级信息系统与企业级信息系统的无缝集成,供应链上下游企业间信息共享等。
什么叫工业4.0,这篇接地气的文章终于讲懂了

什么叫工业4.0,这篇接地气的文章终于讲懂了文章作者 | 刘晨希(巴卡维供应链管理专家)从德国源起的工业4.0的于2011年在汉诺威工业展提出,到2013年德国政府工业4.0工作小组公布的最终报告,到现在为止已经走过了5个年头。
从工业4.0问世之初起,它便吸引了全球的目光,诸多制造业国家也相继出台了相应的扶持、促进政策。
工业4.0在我国也获得了较高的关注度,企业已经前瞻地开始了对工业4.0 的摸索。
总体而言,目前感觉谈的多,谈明白的少,软件厂家强调软件重要性,设备大咖强调自动化和智能制造的意义,机器人,人工智能,自动化流水线和CPS系统等专业词汇企业界眼花缭乱。
除此之外,金融市场上诞生的工业4.0概念也横空出世,让人应接不暇。
这些狭隘和固化的概念低估了产业升级的难度,忽略了供应蓝架构和体系的重要意义,如果任此类高大上的理念来指导所谓“弯道超车”,我们将错过一个难得的制造业补课和重生的战略机会。
工业4.0绝不仅仅意味着效率的提高与成本的降低, 这在工业3.0阶段就已经实现,也是制造业基本诉求。
在过去30年间,效益提升、提高自动化技术,精益生产和六西格玛概念,在制造流程优化方面已经获得一定程度上的普及。
工业4.0核心特点是通过较低的边际成本提供个性化、定制化的产品以及服务。
个性化、定制化并不是市场营销中吸引用户文案中的噱头,而是经济学中实实在重要元素,因为整体社会效用最大化正是意味着通过社会资源合理的分配,达到每个单一成员的个人需求得到恰当的满足,从而实现社会效率的集约和精简。
定制化和个性化也不是工业4.0的唯一特点,不管从市场宏观角度还是企业微观角度来分析,差异化的需求在常规市场需求接近顶点时,即可成为新的快速增长点。
以德国某高端品牌汽车企业为例,其在十年前就已经实现真正意义上的定制化制造和按单生产,终端客户可以在车企官网、或者通过经销商直接对动力配置、座椅、颜色、内饰、多媒体功能、灯光等进行自行选择,从而直接向厂家进行下单。
“工业4.0”不止自动化
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“工业4.0”不止自动化
说起“工业4.0”,相信人们第一反应是自动化。
然而,真正的工业4.0并不止于自动化这么单方面,其所宏盖的范围是很全面的。
德国弗朗霍夫生产技术研究所主管托尼·德雷舍尔曾经表示,“工业 4.0”不单是自动化这么简单,(好分板机认准科立自动化)它实际上是工业自动化基础上再添加很多其他元素。
德国各个行业已经都在开始在推进工业4.0,尤其是汽车制造行业已经发展得非常快。
医药行业、传统机械行业也已经开始这一进程,另外一些传统行业也已经有所动作。
中国智能制造一直都是采用德国“工业 4.0”的标准,中国制造2025也是一直以此为目标参考物。
托尼·德雷舍尔认为人与机器可以沟通,机器与机器可以沟通,其背后的规律是存在一套标准。
他建议“中国制造2025”战略在推进过程中,当务之急是建立一套人机共认的标准体系,以便在人与机器、机器与机器之间建立全网络的联系。
时代在发展,科技水平在进步,“工业 4.0”不止自动化,中国制造2025的发展更不仅仅是发展自动化,而是全面提高中国制造业的核心技术和国际竞争力。
标准化体系——智能制造、智慧工厂、工业4.0的前提

信息层
通信层 集成层
对功能性实体实施统一的 基本服务,例如 • 各类机床, …… • 能源利用效率最大化 • ……
资产层
Development
开发
Maintenance 维护 /使用 Usage
Production
生产
Maintenance 维护 /使用 Usage
Type 样机开发
Instance 实例化实现
信息层容纳相关的数据,为事件的处理形成处理的环境,执 行与事件相关的规则,并对这些规则进行正式的描述。
在信息层中必须将表达模型的数据持续保持,确保数据的完 整性,进行不同数据的一致性的集成,并得到高一层的数据, 即由数据得到信息,由信息上升为知识。 信息层还要通过服务接口提供结构
化的数据;还要接收事件,并把它
们转换为将在功能层使用的相匹配 的数据。
RAMI 4.0的纵轴 功能层和业务层
功能层处理各种必须的功能,由它进行功能的正式描述,并且是 各种横向集成的平台,承担为支持业务过程的运行期和建模环境 的服务,以及承担各种应用和技术功能性的运行期环境。
在功能层内生成规则和决策逻辑。而规则和决策逻辑的执行则在 较低的层级(信息层或集成层)执行,这取决于应用案例。 远程存取和横向集成仅仅在功能层进行,这是为了保证在处理过 程中信息和条件的完整性。
RAMI4.0
工业4.0的基本单元 (component)模型
Source: Umsetzungsstrategie Industrie 4.0 der Plattform Industrie 4.0
RAMI 4.0的纵轴
为便于将物理系统按其功能特性分层进行虚拟映射, 按照IT和通信技术常用的方法,将纵轴自上而下划分 为6个层级:
2024年推动工业4.0
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政府为推动工业4.0发展可能出台一系列支持政策,企业 应抓住机遇。应对策略包括了解政策内容、积极申请政策 支持、利用政策优势拓展市场等。
06
未来发展趋势预测及建议
预测:2024年以后工业4.0发展方向
智能化生产
工业4.0将实现更高程度的智能化生产,包括自动化生产 线、智能机器人、物联网等技术广泛应用,提高生产效率 和产品质量。
数字化
制造业将全面实现数字化,包括产品设计、生产 过程、供应链管理等方面。
智能化
制造业将利用人工智能、机器学习等技术,实现 生产设备的自主决策和自适应调整,提高生产效 率和产品质量。
全球范围内工业4.0现状
德国 作为工业4.0概念的提出者,德国 在工业4.0领域处于领先地位,拥 有完善的政策支持和产业生态。
政策法规环境对企业影响研究
政策法规变动风险
政策法规环境的不稳定性可能给企业带来不利影响。应对 策略包括密切关注政策法规动态、及时调整企业战略和业 务模式、加强与政府部门的沟通合作等。
合规性挑战
工业4.0涉及多个领域和方面,企业需要确保自身业务符 合相关法规要求。应对策略包括建立完善的合规管理制度 、加强合规意识培训、定期开展合规审计等。
通过机器学习、深度学 习等技术,实现生产设 备的自主决策和自适应 调整。
发展背景与趋势
发展背景
随着全球制造业竞争的加剧和消费者需求的多样 化,传统制造业面临着转型升级的压力。同时, 信息技术、物联网、人工智能等技术的快速发展 为制造业的转型升级提供了有力支持。
网络化
制造业将实现设备、产品、人员之间的全面互联 ,形成高度协同的生产网络。
启示:如何根据自身情况制定实施计划
明确目标定位
浅谈德国工业4.0与中国制造2025【范本模板】

浅谈德国工业4。
0与中国制造2025近日,在课堂上,老师上课时谈起了德国工业4.0与中国制造2025,这是在工业工程领域中时下热点的话题,对此,我也借此机会学习一下这方面的内容,增加自己的专业知识。
通过查找了相关的论文和背景资料,我了解到当前,德国工业 4。
0、美国工业互联网以及中国制造 2025 规划相继出台,世界各国在智能制造领域的竞争日益加剧。
我国企业如何在此次工业革命浪潮中脱颖而出,已经成为影响中国经济转型升级的重大命题。
德国作为世界八大工业国之一,其优势领域主要有电子、航天、汽车、精密机械、装备制造、军工等.德国工业以技术领先、品质精良而著称,但成本较高。
德国工业4.0,这一概念是由德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出的。
其描绘了制造业未来的前景,提出继以蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术为标志的三次工业革命后,人们将迎来以信息物理融合系统系统为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命.德国工业 4。
0 的提出将成为工业战略性的革命,而中国也需要进行根本性的工业革命,从而提出了中国制造 2025。
目前,我国经济体系已经逐渐由以农业为主转型为以工业为主.但是,相对于世界工业发达国家,我国的工业由于发展时间过短等原因,一直处于多制造、少创造的尴尬地位。
当前,全球新一轮工业革命正在进行,为抓住这一机遇,提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略。
中国制造2025是中国版的“工业4.0"规划,该规划经李克强总理签批,并由国务院于2015年5月8日公布。
该规划提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略,是第一个十年的行动纲领.中国制造2025 明确提出,到 2025 年迈入制造强国行列,2035 年制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平,新中国成立一百年时制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列,使中国工业与世界先进工业接轨,建设全球领先的技术体系和产业体系,使我国实现由“世界制造大国"向“世界制造强国"的根本性转变。
德国首推“工业4.0”标准化路线图

2 0 1 4年第 4 8卷 N o . 1
2 7
云 图 ,应 力 单 位 为 P a 。 挂 锁 机 构 位 移 达 到 0 . 0 7 9 9 4 5 mm, 最大 应 力 3 . 3 5 3×1 0 P a , 闭 锁 机 构 可 靠动作。
容包括 : 在生产要 素高度灵活配置条件下大规模生产高度个
性化产品 , 顾客与业务 伙伴对业 务过程和价值创造过程广泛 参与 , 以及生 产和高质量 服务 的集 成等 。物联 网 、 服 务 网以
及 数据网将 取 代传 统 封 闭性 的制 造 系统 成 为未 来 工 业 的
基 础。
德 国电气电子和信息技 术协 会表示 , 在 计划 框架下 , 规
[ 2 ] 石庚辰 , 李华. 引信 ME MS安 全系 统研究 [ J ] . 探测 与控 [ 3 ] 李华 , 石庚辰 . ME MS平 面微 弹簧 弹性 系数 的研 究 [ J ] .
探测与控制学报 , 2 0 0 5, 1 0 : 4 1 — 4 3 . [ 4 ] 陈昭怡 , 吴 桂英. 材料力 学 [ M] . 北京 : 中国建材 出版社 ,
y 0 1 1 0 1 5 9, C h i n a
德 国首推“ 工业 4 . 0 ” 标准化 路线图
“ 工业4 . 0 ” 研究项 目由德 国联 邦 教研 部与联 邦经 济技
术部联手 资助 , 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 和推动下形成 , 并已上升 为国 家级战 略。德 国联邦政府投入达 2亿 欧元。
工业4.0背景下的企业信息化与标准化

任阳(陕西瑞安特科工贸有限责任公司,陕西省西安市,710054)工业4.0是由德国政府与2013年提出的,是指利用物联信息系将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智慧化,最后达到快速,有效,个人化的产品供应。
要实现工业4.0所提出的愿景,就必须实现跨领域、跨层次、跨全生命周期的系统集成,这样就必须强调模块化、标准化的设计与生产。
本文将以工业 4.0为背景,阐述标准化企业进行信息化改革的重要性。
工业4.0 中国制造2025 智能制造信息化标准化1.工业4.0背景概述工业4.0包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
在这种模式中,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。
工业4.0中包含三个主题:1.智能工厂,利用互联网信息技术,打破各门类之间的沟通壁垒,实现网络化分布式协同工作。
2.智能生产,利用人机交互以及3D技术在工业生产中的应用,实现制造智能化,减少或消除操作工人在制造过程中可能产生的产品缺陷。
3.智能物流,通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率。
图1.工业1.0-工业4.02.信息化与标准化对于工业4.0的重要性工业4.0旨在利用信息技术及互联网技术整合资源,这需要大量技术的发展。
这些技术需要在工业实践中运用,则必须需要一套共同制定的标准来完成,标准可以保障各个环节之间的互操作性,而这种可操作性需要跨越地理与时间的障碍,就必须借助于基于互联网技术的信息化。
因此信息化与标准化工作对于工业 4.0的实现至关重要。
3.工业4.0背景下的企业转型工业4.0是战略型的发展纲领,是基于全球的工业发展方向。
对于处于工业4.0背景下的企业来说,具有针对性的企业发展转型就成为跟上改革洪流势在必行的举措。
1)企业现状分析目前在中国的工业类企业都在着手进行信息化改革,然而信息化水平仍是参差不齐。
智能化、标准化、模块化——工业4.0时代的新常态

智能化、标准化、模块化——工业4.0时代的新常态文/德国物流研究院中国首席科学家、中国首席代表房殿军博士教授“工业4.0”研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,在德国工程院、弗劳恩霍夫应用研究促进协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成。
2013年4月汉诺威工业博览会期间,德国工程院院长代表“工业4.0”项目组向德国联邦总理默克尔呈交“工业4.0”战略实施白皮书,至此,其正式上升为德国国家战略。
“工业4.0”的目的是为了提升德国工业的竞争力,在新一轮工业革命中占领先机,该战略得到了德国科研机构和产业界的广泛认同。
德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会旗下7个制造领域的研究院已经全面启动相关研究,其中包括德国弗劳恩霍夫物流研究院(Fraunhofer IML,简称德国物流研究院)。
工业4.0是以移动互联网、物联网和大数据等新一代信息技术为驱动,以虚实融合系统(CPS)为基础,通过深度融合机、电、自动化、信息与通信技术以及企业管理流程,实现向智能化制造的进化。
工业4.0是在工业3.0的基础上更加自动化和智能化,在极大提升生产效率与质量的情况下达到低消耗、低能耗和低成本的个性化大规模定制。
从本质上讲,工业4.0包括将CPS系统技术一体化应用于制造业和物流业,以及在工业生产过程中使用物联网和服务技术。
这将对价值创造、商业模式、下游服务和工作组织产生全新影响。
“工业4.0”对物流业的影响首先,我们要看到“工业4.0”主要具备以下一些特性。
➢满足用户个性化需求——工业4.0允许在设计、配置、订购、规划、制造及运营等环节可以考虑客户的特殊需求,即使在最后阶段仍能变动。
在工业4.0中,有可能在一次性生产且产量很低的情况下仍能获利。
➢灵活性——基于CPS的自组织网络可以根据业务过程的不同方面,如质量、时间、风险、价格及生态友好性等,进行动态配置。
这意味着作业流程可以更加灵活,制造工艺可以实时改变,供应短缺问题可以得到补偿。
探秘“工业4.0” 计划方案

探秘“工业4.0” 计划方案一场国际金融危机,让实体经济的重要性得以凸显。
XX、德国、英国等发达国家纷纷提出以重振制造业为核心的“再工业化”战略。
不过,发达国家的再工业化并非简单回归,而是以信息网络技术、数字化制造技术应用为重点,旨在依靠科技创新,抢占制造业新的制高点。
上述信息技术与制造业深入融合的浪潮,被视为一场新的工业革命。
不过,各方对这场革命的理解不尽相同。
《经济学人》杂志提出,“第三次工业革命”的核心技术是制造业数字化。
XX《连线》杂志前主编、《创客》一书的作者克里斯·安德森认为,将互联网和制造业结合,实现创客运动,将掀起新一轮工业革命。
德国则将这场变革视为继机械化、电气化和信息技术之后,工业化的第四个阶段,因此将之命名为“工业4.0”。
德国工业4.0的内涵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,在嵌入式系统和自动化工程领域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(Industry 4.0),并开始推进这个产官学一体项目的新一代工业升级计划。
作为全球工业实力最为强劲的国家之一,德国在新时代发展压力下,为进一步增强国际竞争力,从而提出了该概念。
制造业的数字化、虚拟化正在彻底改变人们制造产品的方式。
为此,以德国为代表的欧洲,以及XX都打算大幅提升工业产值。
XX的通用电气(GE)于2022年秋季提出了“工业互联网”(Industrial Inter)概念,这是一个将产业设备与IT融合的概念,目标是通过高功能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析^p 技术等的组合,大幅提高现有产业的效率并创造新产业。
而日本的各企业也在推进M2M (Machine-To-Machine无线通信)和大数据应用。
2017世界标准日·系列专题∥德国“工业4.0”与标准化!

2017世界标准日·系列专题∥德国“工业4.0”与标准化!德国是世界制造业的霸主,它不仅拥有世界一流的生产工艺、技术工人以及精益求精的工匠精神。
其称霸全球的首要因素当是标准化,即全行业采用一个生产标准,使其不仅在全球具备了行业话语权,而且为工业智能化打下了深厚根基。
于1917年成立的德国标准化协会(DIN),专门制定行业标准,到如今每年发布上千项标准,其中80%以上被欧洲等国采用,从而掌握了行业话语权。
除了使德国具备行业话语权外,最为重要的,是率先为工业智能化打下了深厚根基。
可以预言,在全球新一轮工业变革竞争中,德国凭借用百年时间构建起的标准化体系,处于优势地位。
因此,当2013年德国提出“工业4.0”时,第一个领域就是“标准化和参考架构”,通过制定一揽子共同标准,建立起智能工厂生态链上各个环节的合作机制,优化生产流程,实现信息的高效切换。
在“工业4.0”变革中,一旦在制造、产品、运营、流通、消费、反馈等生产及消费环节实现标准化,就具备了快速数字化的基础。
简单理解就是,信息技术变革的基础就是将万物数字化,最终实现智能化。
标准化是工业4.0的基础与前提,更是“德国制造”的核心竞争力。
DIN制定的标准超出工业范围,广泛涉及建筑工程、采矿、冶金、化工、电工、安全技术、环境保护、卫生、消防、运输、家政等各个领域。
每年大约制定1500个标准。
其中80%以上已为欧洲各国所采用。
标准和法律条例无处不在的德国,既是标准制定者,又是标准化的最大受益者。
在2002年的一次DIN新闻发布会上,DIN会长巴克指出,德国2001年在标准化方面投入7.7亿欧元,产生的经济收益却达160亿欧元。
德国制造业的标准化思维影响了生活的方方面面,医生用药量精确到毫克、主妇下厨用量具做饭、连几年粉刷一次外墙都有规定……人性至上的环境,在处处标准的保障下顺理成章地实现了,没有人会因为不准点的公共交通而打乱出行计划,没有人会随意倒垃圾而给邻居带来不便。
国工业4 0与中国制造2025要求

国工业4 0与中国制造2025要求国工业4.0与中国制造2025要求国工业4.0和中国制造2025是当前中国制造业快速发展的关键战略和目标。
国工业4.0是指以数字化、网络化和智能化为核心,实现工业生产方式转型升级的战略,而中国制造2025则是中国政府为了推进制造业转型升级所提出的发展纲领。
本文旨在探讨国工业4.0与中国制造2025对制造业发展的要求。
1. 技术创新与转型升级国工业4.0和中国制造2025都强调了技术创新与转型升级的重要性。
工业4.0要求制造企业要积极采用尖端技术,如物联网、云计算、大数据分析等,实现生产线的数字化和智能化,提高生产效率和产品质量。
中国制造2025要求制造业要加强研发投入,提高自主创新能力,培育新兴产业和高端制造业,推动传统制造业向高端制造业转型升级。
2. 人才培养与创新驱动国工业4.0和中国制造2025都强调了人才培养与创新驱动的重要性。
国工业4.0要求培养具备数字化、网络化和智能化技术的高素质人才,推动人才培养与产业需求的对接。
中国制造2025要求加强技能人才培养,建立健全的人才培养体系,培养高素质的专业技术人才和创新创业人才。
3. 产业结构优化与协同发展国工业4.0和中国制造2025都强调了产业结构优化与协同发展的重要性。
国工业4.0要求实现传统产业和新兴产业的融合发展,推动产业结构向高端化、绿色化和服务化方向转变。
中国制造2025要求加强产业协同创新,促进不同产业间的深度融合,形成产业链和价值链的互联互通,提高整体竞争力。
4. 质量管理与品牌建设国工业4.0和中国制造2025都强调了质量管理与品牌建设的重要性。
国工业4.0要求制造企业要全面提升产品质量和服务质量,实现从“低成本、大规模”的生产模式向“高附加值、高品质”的生产模式转变。
中国制造2025要求制造企业要加强品牌建设,提高产品的附加值和核心竞争力,实现由“制造”向“创造”经济的转变。
总结:国工业4.0与中国制造2025要求制造业在技术创新、人才培养、产业结构优化和质量管理等方面进行转型升级。
工业4.0的三大重要模块
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工业4.0 的三大重要模块摘要: 如前所述,工业4.0 是一个很宽泛的概念,包含的内容也非常丰富,从硬件层到软件层,从单体控制设备到复杂的网络通信设备。
结合目前国内的产业化现状,以工业机器人为代表的硬件智能设备(包括机床、AGV 等)在产业化方面已经有了一...如前所述,工业4.0 是一个很宽泛的概念,包含的内容也非常丰富,从硬件层到软件层,从单体控制设备到复杂的网络通信设备。
结合目前国内的产业化现状,以工业机器人为代表的硬件智能设备(包括机床、AGV 等)在产业化方面已经有了一定程度的规模,而且我们认为,工业4.0 未来具有增长潜力的重要模块包括:(1)工业软件;(2)工业通讯;(3)机器视觉等。
1、工业软件:智能制造的超级大脑(一)工业软件存在于智能制造的每个角落工业软件是智能制造的核心,是未来工业4.0 实施的核心模块。
工业软件的划分没有明确的界定概念,国内外关于工业软件的概念范畴也不相同,通常国内所指的工业软件包括:生产管理软件、研发设计软件、生产控制软件、协同集成软件及工业装备嵌入式软件,国外的工业软件主要是指生产控制类软件。
工业软件渗透到智能制造的每个角落。
企业内部制造环节,工业软件包括PLM、MES、ERP 等,企业外部环节,工业软件包括供应商管理软件SCM 等。
工业行业研究报告|从工业机器人对所有工业软件进行分类,ERP、CRM 等软件属于企业管理类,MES、SCADA、hmi 等属于生产控制类工业软件,CAD、CAE、cPDM、PLM 属于研发设计类。
共同构成是数字化工程的软件系统。
常用的工业软件对企业制造的贡献来看,主要体现为对企业产品创新、交付时间、产品质量和成本管控等环节具有较大的贡献。
全球工业软件行业的发展情况。
根据Gartner 的市场调查报告,2014 年全球企业级软件市场规模为3175 亿美元(更加广义的企业级软件,包括生产管理软件、研发设计软件、生产控制软件、协同集成软件及工业装备嵌入式软件等),同比增长5.5%,基本维持了自2012 年以来的高速增长态势,但增长速度远不及预期。
德国将推动制定工业4.0全球化标准
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在 此之前 图 ”。作 为这 一概 念 的首倡 者 。德 国希 望通 过 主导 标准化进程 持续 引领工业 4.0的发展
参 与设立上 述 “工业 4.0标准 化理 事会 ”的 机 构 包括 德 国联 邦信 息 经 济 、通讯 和媒 体 协会 (Bitkom)、德 国标准 化 学会 (DIN)、德 国电 气 电子和信 息 技术 委 员会 (DKE)、德 国机械 设备 制造 业联合会 (VDMA)以及 德 国电气工程 和 电 子 工业 协 会 (ZVEI)。 通过 上 述理 事会 的设 立 。 德 国将 形成 “工 业 4.0平 台 ”、 “工业 4.0实验 室 网络 ”和 “工业 4.0标 准化理 事会 ”三 大平 台 共 同推进 工业 4.0从德 国走向全球 的局面
“工 业 4.0平 台 ”是 负责 具 体 推 进 工业 4.0 进程的协调机 构 ,其 下设若 干个专 门工作 组。不 过 .新设 立 的工业 4.0标准化 理事 会将 不会依 附 于 工业 4.0平 台 。其 组织机构 将设 置在 德 国电气 电子和信息 技术委 员会 内
此后 .根据 国家标准委 及工业 和信息化 部的 标准 制修 订计 划 。陆续对 上 述标 准进 行 了修订 , 形成 了以 SWP型剖 分轴 承座 十字 轴 式万 向联 轴 器 、SWC 型 整 体 又 头 十 字 轴 式 万 向 联 轴 器 和 SWZ型整 体 轴承 座十 字 轴式 万 向联 轴 器 为主 的 三大 系列 十字 轴式万 向联 轴器 。至 此 ,基 本 完成 了对十字 轴式万 向联轴器 的标准体 系建设 。
工 业 4.0是德 国政 府 提 出的 一项 国家 战 略 . 这个大概 念包含 了解决 方案 、工 业和技 术 .描 述 了在工 厂 中充分使 用信息技 术 .并且各 系统之 间 高度联 网的未来 图景 。德 国外交部 称 。德 国经 济 的 “未来在 于 工业 4.0”。德 国期望通过 “数字化 议 程 ”使 其 自身成 为工业 4.0的领先 供应 商 以及 欧洲 首屈 一指 的 由数 字化 促进 经济 增 长 的国家 。 有 研 究 预 计 。在 发 展 顺 利 的 情 况 下 。到 2025 年 .工 业 4.0将可 能 带 来 2000亿 至 4250亿 欧 元 的增长
“工业4.0”时代企业标准化工作探析
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捍卫生活品质 推动产业升级“工业4.0”时代企业标准化工作探析王丹丽 (承德市标准化所,河北承德 067000)摘要:介绍了“工业4.0”及其对制造业企业的影响,系统分析了“工业4.0”时代企业标准化工作思路,指出企业标准化工作要做到“四个坚持”,即坚持以用户为中心、坚持强化企业组织架构变革、坚持加强对企业竞争的关注、坚持对接市场需求重塑企业价值链;并指出企业标准化工作要做到“两个标准化”,即技术标准化与管理标准化。
关键词:工业4.0;企业;标准化工作;方向中图分类号:F203 文献标识码:A DOI:10.19541/ki.issn 1004-4108.2019.02.030“工业4.0”时代为改造提升传统产业和催生新的产业和业态创造了条件,也推动了企业标准化工作的发展。
因此,“工业4.0”时代下企业要加强自身变革,在价值创造方面要加强对用户的关注,企业标准化工作应该更加个性化;在企业组织架构方面要结合客户需求,企业标准化工作应该更加关注架构的扁平化发展;在发展模式方面应该保持开放性的基本原则,企业标准化工作应该更加关注企业竞争,更重要的是要结合新时代的发展内容重塑企业价值链,促进高科技和智能化的应用,实现企业价值链更加生态化、智能化。
1 “工业4.0”及其对制造业企业的影响“工业4.0”时代旨在用智能化手段促进制造业等传统产业的改造升级,从根本上来说对产业的影响体现在两个方面:一是推动和促进了传统产业向智能化、网络化、多样化和分散化方向的改造发展。
“工业4.0”时代离不开智能工厂和智能生产,就是以互联网技术为核心促进信息共享和自动化生产,我国开始实践的案例是浙江省“机器换人”战略的实施,以智能化手段推动了产业转型升级。
传统制造企业一直是属于相互隔离与相对独立的状态,“工业4.0”时代制造业无论是技术、流程还是产品都越来越多样化。
更重要的是个性化发展为分散制造业产品创造了条件,比如3D打印技术,先进科技手段的应用可以满足用户需求的个性化和定制化,也是新时代企业发展的新思路。
工业4.0”的两个非常重要的方面
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工业4.0”的两个非常重要的方面在“工业4.0”计划框架下,规划生产要素、技术和产业互联集成的关键前提是,各参与方需要就“工业4.0”涉及的技术标准和规格取得一致。
由德国电工委员会编纂的全球首个“工业4.0”标准化路线图正是向这一目标迈出的重要一步,为所有参与方就“工业4.0”涉及的现有相关标准和规格提供一个概览和规划基础。
“工业4.0”有两个非常重要的方面:1)劳动分工和专业化。
这不仅是针对劳动者而言,也针对企业。
这也是德国汽车业成功的原因,因为在这样一个大环境中,各个工厂往往都是高度专业化某些零部件的生产者,他们以非常高效的方式互动。
2)数字化。
数字化使得笨拙的机器利用计算机进行智能化工作,这就是未来存在的潜力。
首先,未来的水平整合将会进一步深化,也就是说在整个价值链上,生产商可以通过这种基于互联网技术的系统开展更好的协作。
另一方面,在生产系统内,看到更多的垂直整合(产业链整合),因为每一个部分最后生成的数据,都可以使这些部分进行深度整合。
以前,一个产品进入市场后几乎不在生产商的控制范围内,以后,产品会永远在生产商的控制过程当中,生产者可以随时得到反馈,知道该怎样进行设置,这对改善服务是非常有利的。
“工业4.0”的重要方向之一是“智慧工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。
“工业4.0”的全新理念主要是对联网工厂以及相关方面的演变进行研究,以使产品开发、物流以及生产的集成将通过材料流、产品流、以及信息流得以实现,从而构建高度复杂又极为高效的全球化生产运营。
这样一来,一条生产线就能够与供应商以及消费信息进行连接,从而根据消费者需求对生产环节进行动态调整,并对所交付的原材料进行相应调整。
“工业4.0”将会开发出创造价值的新方法和新的商业模式,动态业务和工程流程能帮他们根据生产需要最终做出相应改变,并灵活应对生产中断和故障。
现在,在制造过程中已经能够提供端到端的透明化,以促进决策优化。
【聚焦】工业4.0的本质与目标
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【聚焦】工业4.0的本质与目标工业4.0被认为是第四次工业革命,是德国政府2011年11月公布的《高技术战略2020》中的一项战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新,保持德国的国际竞争力。
工业4.0本质是基于“物联网系统”实现“智能工厂”工业4.0将在前三次工业革命的基础上进一步进化,基于物联网系统(Cyber Physical System)实现新的制造方式。
物联网系统是指通过传感网紧密连接现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。
工业4.0核心是动态配置的生产方式工业4.0报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人(工作站)能够通过网络实时访问所有有关信息,并根据信息内容,自主切换生产方式以及更换生产材料,从而调整成为最匹配模式的生产作业。
动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送,杜绝整个链条中的浪费环节。
与传统生产方式不同,动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中,都能够随时变更最初的设计方案。
工业4.0描绘的智能工厂中,固定的生产线概念消失了,采取了可以动态、有机地重新构成的模块化生产方式。
工业4.0首要目标是工厂标准化德国工业影响力的一个侧面就是“标准化”。
PLC编程语言的国际标准IEC 61131-3(PLCopen)主要是来自德国企业;通信领域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都诞生于德国。
但是,推行工业4.0需要在多个关键领域采取行动。
其中,最重要的就是标准化和参考架构。
工业4.0的标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制,确定哪些信息可被用来交换。
为此,工业4.0将制定一揽子共同标准,使合作机制成为可能,并通过一系列标准(如成本、可用性和资源消耗)对生产流程进行优化。
欧洲工业4.0标准体系
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欧洲工业4.0标准体系欧洲工业4.0标准体系是一套旨在促进工业数字化转型的标准集合,涵盖了从物联网(IoT)到数据安全、云计算、人机交互等多个方面的规范和指南。
这一标准体系旨在推动欧洲制造业的现代化和智能化,提高生产效率、灵活性和竞争力。
下文将详细讨论欧洲工业4.0标准体系的主要内容、制定机构、应用领域以及对工业发展的影响。
1. 标准体系概述1.1 核心理念欧洲工业4.0标准体系的核心理念是将现代信息和通信技术融入制造业,实现数字化、智能化的生产过程。
通过物联网、大数据、云计算等技术的融合,实现工厂设备、产品和人员之间的智能互联,提高生产效率和灵活性。
1.2 主要组成欧洲工业4.0标准体系包括了一系列的技术标准、规范和指南,涵盖了多个关键领域,如通信协议、数据安全、模型标准、智能制造过程等。
这些标准由各类专业机构和标准制定组织共同制定,以确保其权威性和适用性。
2. 主要内容2.1 通信和连接性在工业4.0环境中,设备、系统和工作流程之间的无缝连接是至关重要的。
因此,标准体系包括了一系列关于通信协议、网络架构和设备互联的标准,以确保设备之间的高效通信和数据交换。
2.2 数据安全随着工业数字化的推进,数据安全成为一个重要的关注点。
欧洲工业4.0标准体系涵盖了关于数据加密、身份验证、网络安全等方面的标准,以确保制造过程中的数据得到妥善保护。
2.3 物联网技术物联网是工业4.0的基石,因此标准体系关注物联网设备和技术的互操作性、标准化数据模型等问题,以便各种设备和系统能够协同工作。
2.4 智能制造过程标准体系包括了有关数字化制造和智能制造过程的规范,涉及到数字孪生、虚拟工厂模型、智能制造流程等方面的内容,以指导企业实施智能制造。
2.5 人机交互欧洲工业4.0标准体系关注人机交互的标准,包括工业界面设计、人员培训、虚拟现实技术等方面的规范,以确保人员在数字化工厂环境中的有效参与。
3. 制定机构欧洲工业4.0标准体系的制定涉及多个国际和国家的标准化机构、研究机构、产业联盟等。
工业4.0的国际标准化工作
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1 背景 2013年 4月, 世界传统工业强国德国在汉诺威工业 博览会上正式推出了 “工业4.0” 的概念。 以网络/信息物 理系统 (CPS) 为核心的工业4.0将实现全生命周期中制 造单元间相互独立地自动交换信息、 触发动作和实现 控制, 将制造业向智能化转型, 被誉为是以智能制造为 主导的第四次工业革命。 这项由德国联盟教研部与联邦 经济技术部联手推动的战略性项目, 被看作是提振德 国制造业的有力催化剂, 也是全球制造业未来发展的 方向。 2013年9月德国联邦教育研究部发布了《实施工 业4.0战略的建议》[1],确定了工业4.0优先开展的8个 关键领域,将标准化和参考框架列在首位。 2013 年 12 月德国电气电子和信息技术协会( DKE )发布了 首个《德国工业4.0标准化路线图》[2],对德国的工业
认为是全球制造业未来发展的方向。工业4.0中需要实现跨领域、跨层次、跨全生命周期的前所 未有程度的系统集成,这依赖于基于共识的标准做必要支撑。本文从工业4.0的背景入手,介绍 了国际标准化工作对工业4.0的重要作用,以及相关的国际标准化组织。从12个方面重点阐述了 工业4.0的标准化需求,并对工业4.0的核心标准数字工厂标准进行了介绍。最后对工业4.0相关 的现有国际标准和正在制定的关键标准进行了梳理。
标准化
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工业4.0的国际标准化工作
International Standardization of Industry 4.0 汪烁 李冀颖 刘奕宁 倪佳
(机械工业仪器仪表综合技术经济研究所,北京市 100055) Wang Shuo Li Jiying Liu Yining Ni Jia (Instrumentation Technology & Economy Institute, Beijing 100055) 【摘 要】2013年4月,世界传统工业强国德国在汉诺威工业博览会上正式推出了“工业4.0”的概念,被
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1 背景 2013年 4月, 世界传统工业强国德国在汉诺威工业 博览会上正式推出了 “工业4.0” 的概念。 以网络/信息物 理系统 (CPS) 为核心的工业4.0将实现全生命周期中制 造单元间相互独立地自动交换信息、 触发动作和实现 控制, 将制造业向智能化转型, 被誉为是以智能制造为 主导的第四次工业革命。 这项由德国联盟教研部与联邦 经济技术部联手推动的战略性项目, 被看作是提振德 国制造业的有力催化剂, 也是全球制造业未来发展的 方向。 2013年9月德国联邦教育研究部发布了《实施工 业4.0战略的建议》[1],确定了工业4.0优先开展的8个 关键领域,将标准化和参考框架列在首位。 2013 年 12 月德国电气电子和信息技术协会( DKE )发布了 首个《德国工业4.0标准化路线图》[2],对德国的工业
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Standardization 工业4.0的理念源自工业技术与信息技术的融合。 信息技术方面的主要技术委员会是 ISO/IEC JTC1, 其 工作内容包括: 传感网络、 物联网、 远程通信和信息交 换、 数据管理、 用户接口、 IT信息安全等。 除上述几个重要的标准化组织外, 工业4.0 还涉及 IEC/TC3、 IEC/TC57、 IEC/TC121、 ISO/TC261等其他 IEC和ISO技术委员会, 同时需要协调ISA相关工作组、 IEEE 相关工作组, 甚至包括IIC、 OGC、 IETF、 W3C等 其他标准化组织。 4 工业4.0标准化需求 工业4.0的标准化需求主要包括12个方面: 1) 总体架构 工业4.0的首要任务是建立总体架构。 现有的特定 领域的参考模型主要是以功能或技术为主的。 近年来, 制造业的先进技术得到了快速发展, 对于工业4.0而言, 大部分技术已经是现成的了 , 更多的不是技术创新, 而是观念、 服务和组织创新。 因此, 需要建立的总体架 构应该是面向服务的, 以自组织、 自适应和互操作为核 心。 2)使用案例 为明确工业4.0 技术发展和标准化工作的特定需 求, 需要定义能够反映各个领域工业4.0 特征的使用案 例。 而这些使用案例中所表现出的一致性对于标准化 工作而言具有非常重要的意义。 所选择的使用案例应 该属于泛型类型, 但是要包含特定技术和特定项目实 现所需的要素。 3)基本要素 基于共识的标准的一项重要内容是统一的术语和 IEC 60050系列标准已经规范了现有的术语 基本概念。 库。 对于工业4.0而言, 还需要根据新议题进行扩展。 关键模型描述了重要基础概念的共识, 并且长期 稳定。 过去人们常常忽视了关键模型的重要性, 但在工 业4.0中关键模型将发挥更重要的作用。 另一项非常重要的基本要素是语义描述方法。 特 别是对于广泛存在的接口问题、 产品特性描述, 以及不 同版本的信息交互, 目前缺乏统一的语义描述规范。 4) 非功能特性 工业4.0的对象是工业生产系统。 为了实现高效、 安 全和稳定的制造业, 除实际生产功能外, 还需要拥有一 系列管理性或工作流程相关的非功能特性。 这些非功 能特征往往是跨领域的。 全球信息网络的联通、 生产链 的跨领域规划、 业务过程的操作, 都需要非功能特性 的协调统一和标准化。 5)技术体系和过程的参考模型 参考模型是用于综合性描述应用领域中系统的主 要方面的模型, 包含系统的组织和技术状况。 参考模型
收稿日期:2015-6-11 项目来源:2013年度质检公益性行业科研专项(编号201310209) 作者简介: 汪烁,2013年毕业于北京航空航天大学仪器科学与技 术专业,硕士学位,现就职于机械工业仪器仪表综合技术经济 研究所,主要从事工业过程测量控制和自动化领域的国际标准 化工作。
4.0标准化工作进行顶层设计,并计划于2015 年下半 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发布第二版的路线图。 2 工业4.0国际标准化工作的重要性 德国工业4.0 计划的目标是从网络技术的广泛使 用、 技术与业务过程的集成、 物理实体的数字化映射 和虚拟化描述, 以及开发 “智能” 产品的机遇中探索制 造业未来的前景。 这需要大量观念的转变和技术的发 展。 而这些观念和技术在工程实践中的实现, 则依赖 于基于共识的标准做必要支撑。 工业4.0中需要实现跨 领域、 跨层次、 跨全生命周期的前所未有程度的系统集 成。 标准能够保障应用间的互操作性, 通过统一的安 全规范保护环境、 工厂 、 设备和用户 , 提供产品开发的最 先进指导, 通过标准化的术语和定义协调所有相关方 面的通信。 也唯有标准才能够建立制造商和用户的信 心, 并对投资提供必要保障。 因此, 标准化工作对于工 业4.0未来工程的实现而言至关重要。 基于共识的国际标准可以通过不同的途径来建 立, 如图1所示。 制定过程起于对于标准化的特定需求, 这源于新技术的发展、 科研项目的成果、 新法规的要求 以及实际应用中的反馈。 国际标准制定主要有3种典型途径:
图1 国际标准制定的典型途径
1) 直接由国际标准化组织制定。 标准由该领域所 负责的国际标准化技术委员会及其各国对口的标准化 技术委员会共同制定。 比如IEC/TR 62794 “数字工厂” 标准由IEC/TC65/WG16(数字工厂工作组)制定, 在中 国由SAC/TC124(全国工业过程测量控制和自动化标准 化技术委员会) 负责。 2)基于国家标准制定国际标准。 首先由国家标准 化技术委员会进行标准研制, 然后提交给对口的国际标 准化技术委员会制定为国际标准。 比如IEC 62601 “工 业通信网络 现场总线规范 WIA-PA” 基于SAC/TC124 提交的标准提案, 最终制定为IEC国际标准。 3)由团体标准 / 协会规范转化为国际标准。 标准 本质上由团体/ 协会制定, 然后通过规定流程等同转化 为国际标准。 比如ISA S88批控制规范直接转化为IEC 61512国际标准, OPC UA规范直接转化为IEC 62541国 际标准。 3 工业4.0相关国际标准化组织 IEC是工业4.0国际标准化的主要阵地。 其中, IEC/ TC65作为从事工业过程测量控制和自动化领域的技术 委员会, 从2012年开始数字工厂国际标准的研制工作, 是开展工业4.0国际标准化的核心组织。 IEC/TC65具有 4个分技术委员会: SC65A “系统方面” 、 SC65B “测量 和控制设备” 、 SC65C “工业网络” 和SC65E “企业系统 中的设备和集成” , 其工作内容都为工业4.0提供了重要 支撑。 为更有针对性的开展工业4.0 的标准体系研究, 2014 年 8月IEC/SMB(标准管理局)成立了SG8 “工业 4.0/ 智能制造” 战略工作组。 该工作组的 2位召集人均 来自IEC/TC65, 分别是 Alec McMillan先生和Ludwig Winkel先生。 此外, 2014年10月IEC/MSB (市场战略局) 启动 “未来工厂” 白皮书项目, 研究智能制造的市场需 求、 技术发展和长期规划。 SAC/TC124派专家参与了这 两个工作组的工作。 ISO作为国际标准化的重要组织, 也开展了工业4.0 方面的相关工作, 主要参与的是 ISO/TC184 “自动化系 统和集成” 技术委员会。 其分委会包括: SC1 “物理设 备控制” 、 SC2 “机器人和机器人设备” 、 SC4 “工业数 据” 、 SC5 “企业系统和自动化应用的互操作性、 集成和 架构” 。
【关键词】工业4.0 智能制造 国际标准化 数字工厂
Abstract:As a traditional powerful industrial country, Germany put forward the concept of “Industry 4.0” during the Hanover Messe in April 2013. It is regarded as the future development direction of the global manufacturing. Industry 4.0 requires the systems integration with an unprecedented degree which crosses areas, levels and life cycles. It depends on the necessary support from consensus-based standards. This paper starts with the background of Industry 4.0, introduces the importance of international standardization and the related international standardization organizations. The standards demand is analyzed from twelve aspects. And as the core of Industry 4.0 standards system, the standard of digital factory is introduced. At last, this paper combs current relevant standards for Industry 4.0 and the important developing standards. Key words:Industry 4.0 Smart Manufacturing International Standardization Digital Factory
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工业4.0的国际标准化工作
International Standardization of Industry 4.0 汪烁 李冀颖 刘奕宁 倪佳
(机械工业仪器仪表综合技术经济研究所,北京市 100055) Wang Shuo Li Jiying Liu Yining Ni Jia (Instrumentation Technology & Economy Institute, Beijing 100055) 【摘 要】2013年4月,世界传统工业强国德国在汉诺威工业博览会上正式推出了“工业4.0”的概念,被