工業(yè)4.0
發(fā)布時間：2023/8/18
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工業(yè)4.0（第四次工業(yè)革命）
工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯邦教育及研究部和聯邦經濟技術部聯合資助，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)及物聯網。
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，第一條就明確提出工業(yè)生產的數字化就是“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。
1背景
“工業(yè)4.0” 研究項目由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手資助，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，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯邦政府投入達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)革命中占領先機。 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)。[2]
2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)革命，或革命性的生產方法。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)[3] 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；
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”，主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發(fā)揮現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。
3目標
德國制造業(yè)是世界上最具競爭力的制造業(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創(chuàng)新工業(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。
4面臨的挑戰(zhàn)
缺乏足夠的技能來加快第四次工業(yè)革命的進程
企業(yè)的IT部門有冗余的威脅
利益相關者普遍不愿意改變
5關鍵點
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將成為最后一次工業(yè)革命。
6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[4] 。
7工業(yè)4.0聯盟
2014年11月李克強訪問德國期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》，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。[5]
由德國“工業(yè)4.0”研究機構、中國相關院所和中德兩國企業(yè)組成的青島中德“工業(yè)4.0”推動聯盟，2月9日在中國第十一個國家級經濟新區(qū)——青島西海岸新區(qū)成立，成為中國首個“工業(yè)4.0”聯盟。
2014年11月4日，中國首套工業(yè)4.0流水線在第十六屆中國國際工業(yè)博覽會上亮相。[6]
青島中德生態(tài)園管委主任趙士玉介紹說，青島中德生態(tài)園作為中德兩國共同建設的生態(tài)型、智能型、開放型利益共同體，中德“工業(yè)4.0”推動聯盟在這里成立十分有意義。“工業(yè)4.0”是大數據革命、云計算、移動互聯時代背景下，對企業(yè)進行智能化、工業(yè)化相結合的改進升級，是中國企業(yè)更好的提升和發(fā)展的一條重要途徑。中德“工業(yè)4.0”聯盟成立后，青島西海岸新區(qū)將投入1億元人民幣對區(qū)域內部分企業(yè)進行試點，未來將逐步實現企業(yè)“工業(yè)4.0”升級。[7]
8發(fā)展現狀
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)。數據顯示，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)聯合會（VDMA）、德國電氣和電子工業(yè)聯合會（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[8] 。
9標準制定
根據德國DE雜志對該問題的解釋，“安全”在這里有兩層含義：一方面，人們所獲取的數據必須可信的，另一方面他們必須具有安全防盜功能，可以免遭外部的竊取或損害，如黑客攻擊、間諜。
“誰來保證安全的數據轉換，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，即通向數據終端的“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)數據空間，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”也有望在今年上半年推出。
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：共塑創(chuàng)新》，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。為了實現這一目標，中國需要實現工業(yè)現代化。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，只有那些進入高端制造業(yè)的企業(yè)才有機會留在市場里。這種由現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
