现代制造系统作业(工业4.0)

现代制造系统大作业

工业4.0—第四次工业革命

工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人机工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。

德国所谓的工业四代(Industry4.0)是指利用物联信息系统将生产中的供应，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。

工业4.0已经进入中德合作新时代，中德双方签署的《中德合作行动纲要》中，有关工业4.0合作的内容共有4条，第一条就明确提出工业生产的数字化就是“工业4.0”对于未来中德经济发展具有重大意义。双方认为，两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。

背景

“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。

德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上

正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司已经开始将这一概念

引入其工业软件开发和生产控制系统。

内涵

“工业 4.0”概念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。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。

德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。

“工业4.0”项目主要分为三大主题：

一是“智能工厂”，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；

二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D

技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使

中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；

三是“智能物流”，主要通过互联网、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，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

目标

德国制造业是世界上最具竞争力的制造业之一，在全球制造装备领域拥有领头羊的地位。这在很大程度上源于德国专注于创新工业科技产品的科研和开发，以及对复杂工业过程的管理。德国拥有强大的设备和车间制造工业，在世界信息技术领域拥有很高的能力水平，在嵌入式系统和自动化工程方面也有很专业的技术，这些因素共同奠定了德国在制造工程工业上的领军地位。通过工业4.0战略的实施，将使德国成为新一代工业生产技术（即信息物理系统）的供应国和主导市场，会使德国在继续保持国内制造业发展的前提下再次提升它的全球竞争力。在社会根本上，德国完善的民主法制和知识产权保护，是保障德国制造业健康发展的坚实后盾，更是降低社会生产成本、提升效率的真正利器。

面临的挑战

1.缺乏足够的技能来加快第四次工业革命的进程

2.企业的IT部门有冗余的威胁

3.利益相关者普遍不愿意改变

关键点

工业4.0有一个关键点，就是“原材料(物质)”=“信息”。具体来讲，就是工厂内采购来的原材料，被“贴上”一个标签：这是给A客户生产的XX产品，XX项工艺中的原材料。准确来说，是智能工厂中使用了含有信息的“原材料”，实现了“原材料(物质)”=“信息”，制造业终将成为信息产业的一部分，所以工业4.0将成为最后一次工业革命

商业模式

商业模式对制造业来说至关重要。那么，在工业4.0时代，未来制造业的商业模式是什么?就是以解决顾客问题为主。所以说，未来制造企业将不仅仅进行硬件的销售，而是通过提供售后服务和其他后续服务，来获取更多的附加价值，这就是软性制造。而带有“信息”功能的系统成为硬件产品新的核心，意味着个性化需求、批量定制制造将成为潮流。制造业的企业家们要在制造过程中尽可能多的增加产品附加价值，拓展更多、更丰富的服务，提出更好、更完善的解决方案，满足消费者的个性化需求，走软性制造+个性化定制道路。

工业4.0联盟

由德国“工业4.0”研究机构、中国相关院所和中德两国企业组成的青岛中德“工业4.0”推动联盟，2月9日在中国第十一个国家级经济新区——青岛西海岸新区成立，成为中国首个“工业4.0”联盟。

2014年11月4日，中国首套工业4.0流水线在第十六届中国国际工业博览会上亮相。

青岛中德生态园管委主任赵士玉介绍说，青岛中德生态园作为中德两国共同建设的生态型、智能型、开放型利益共同体，中德“工业4.0”推动联盟在这里成立十分有意义。“工业4.0”是大数据革命、云计算、移动互联时代背景下，对企业进行智能化、工业化相结合的改进升级，是中国企业更好的提升和发展的一条重要途径。中德“工业4.0”联盟成立后，青岛西海岸新区将投入1亿元人民币对区域内部分企业进行试点，未来将逐步实现企业“工业4.0”升级。

发展现状

工业自动化是德国得以启动工业4.0的重要前提之一，主要是在机械制造和电气工程领域。目前在德国和国际制造业中广泛采用的“嵌入式系统”，正是将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部，是一种特定应用设计的专用计算机系统。数据显示，这种“嵌入式系统”每年获得的市场效益高达200亿欧元，而这个数字到2020年将提升至400亿欧元。

有专家预计，不断推广的工业4.0将为德国的西门子、ABB、通快（Trumpf）等机械和电气设备生产商，以及菲尼克斯电气（Phoenix Contact）、浩亭（Harting）以及魏德米勒（Weidmuller）等中小企业带来大量订单。

德国联邦贸易与投资署专家Jerome Hull在接受时代周报记者专访时表示，工业4.0是运用智能去创建更灵活的生产程序、支持制造业的革新以及更好地服务消费者，它代表着集中生产模式的转变。

Jerome Hull介绍：所谓的系统应用、智能生产工艺和工业制造，并不是简单的一种生产过程，而是产品和机器的沟通交流，产品来告诉机器该怎么做。生产智能化在未来是可行的，将工厂、产品和智能服务通联起来，将是全球在新的制造业时代一件非常正常的事情。

工业4.0是涉及诸多不同企业、部门和领域，以不同速度发展的渐进性过程，跨行业、跨部门的协作成为必然。同样是在2013年汉诺威工业博览会上，由德国机械设备制造业联合会（VDMA）、德国电气和电子工业联合会（ZVEI）以及德国信息技术、通讯、新媒体协会（BITKOM）三个专业协会共同建立的工业4.0

平台正式成立。

标准制定

根据德国DE杂志对该问题的解释，“安全”在这里有两层含义：一方面，人们所获取的数据必须可信的，另一方面他们必须具有安全防盗功能，可以免遭外部的窃取或损害，如黑客攻击、间谍。