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　　德國工業4.0平臺科學顧問委員會主席、德國技術科學院院士艾納·安德爾為首的四位專家近期分享了德國工業4.0的發展路線圖，德國“工業4.0”17個綱要論點、未來智能互聯系統、大數據信息物理系統等觀點。

　　【專家之一】德國工業4.0平臺科學顧問委員會主席、德國技術科學院院士艾納·安爾

　　互聯網技術的歷史沿革發展

　　安德爾認為可以分幾個階段，每個階段分五個時間

　　現代工程的信息可持續周期管理 、生產流程、 制作操作 、流程優化和整合等是 對工業4.0 重要的過程。

　　互聯網技術的沿革發展基本經歷每五年為一個發展階段，安德爾認為，從1993年起，萬維網的誕生是現在技術的起始點。

　　第一階段，1995年，超媒體技術文本文件可以進行連接，從而產生的企業有Yahoo，AOL;

　　第二階段，五年之后的多媒體技術，產生的新公司有Google、 亞馬遜，2000年成立的技術方面，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，企業發現社交媒體進行連接需依靠應用技術，2007年，隨著iPhone的出現的App，2009年

　　ipad ，僅僅五年，整個技術不斷動態發展。

　　第五個階段，2015年，信息物理網絡體系，首先人與人，企業之間相互聯系，系統之間互相聯系，工業4.0 受之影響，比如物聯網、數據網等元件的連接。未來五年的發展，依然有動力

　　什么是工業4.0?是一個術語，用來描述對于產業、工業的第四次的革命，工業4.0指的是，技術與產業之間的聯系，第一次工業革命是在18世紀末，制造工廠的基礎是水動力和蒸汽動力;第二次工業革命是大規模生產由電力驅動。第三次是以信息技術來改變人的工作方式的革命，工業4.0 是指工業革命，它瞄準的是整個價值鏈，是整個生命生產周期。

　　技術使用信息物理系統(CPS)的形式建立全球網絡，整合其機器、倉儲系統和生產設施。什么是信息物理系統(CPS)，20世紀70年代初，引進信息技術，生產自動化，信息，指的是虛擬系統，以電子的形式存在，物理是現實存在的，即在虛擬世界也在現實世界存在的，現在控制系統由互聯網地址內嵌入系統，物理系統能夠進行邏輯上的連接，能夠進行通信，比如在汽車產業，未來的車能夠進行通信，就是車聯網。

　　制定工業4.0戰略

　　組織架構——科學顧問委員會

　　“工業4.0”戰略是由科學委員會制定的。起草的第一份文件，是在2013年，漢諾威電子展上，推出工業4.0的建議，“工業4.0”是德國政府的戰略支柱。建議內容提出，針對產業的互聯網服務，建立新的增值網絡，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4.0的重要性，對科研項目進行投資，有聯邦的部門，也有州的政府部門，聯邦科研教育部、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4.0平臺的發展

　　科學委員會建立了工業4.0平臺，由bitkom德國工業4.0平臺科學顧問委員會、zvei電氣電子協會、vdma三弗朗霍夫研究院生產系統和設計技術研究所三個協會推動。ibm、bosch等許多家企業也加入到了科學委員會一起來推動工業4.0。

　　自今年的4月份以來，三大協會推動工業4.0平臺發展壯大，平臺保留了工業4.0的名字，現在是經濟能源部部長，以及研究教育部部長所領導。

　　工業4.0平臺組織架構包含四個層面：

　　指導委員會工作組，比如發展、架構、標準組、研發組、安全隱私保護的工作組、法律事務工作組、新的組織形式戰略董事會，決定要發展哪個領域。行業聯盟，航空航天等國際標準化，標準化工作非常重要，在德國積極的投入進去。

　　路線圖的五大支柱：

　　工業4.0確定戰略基于五大支柱，

　　第一，是水平的融合;

　　第二，通過價值增長的網絡企業之間的連接;

　　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，能夠融入到客戶產品那里;

　　第四，行業角度來看，我們需要新的資格認證，我們也需要新的組織

　　第五，混合技術的持續發展。在工廠有無數的設備，數據的安全、賬戶的安全，我們的參考架構也是非常重要的，需要分散化的以服務為導向的。

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

　　“工業4.0 ”17個概要：

　　2014年，可續委員會的目標就是通過17個概要，可以從人類、技術、組織來分析：

　　第一類，人類

　　1.對于人類導向為基礎的，以人類為中心的。比如哪些領域是之內，哪些是之外，老齡化的優勢 ;

　　2.社會技術系統，知識的獲取;

　　3.工作的設備，提高教育和學習的生產力，比如信息技術技能，開發新的課程來向學習講述;

　　4.有助于學習的手段，自動的為用戶提供功能。

　　第二類，工業4.0的技術應用

　　5.以技術為導向;

　　6.工業4.0新的產品需要新的發展;

　　7.企業聯網可以產生復雜性，建模等解決方案，更快速的手段找到解決;

　　8.現實與虛擬世界的交織;

　　9.只能產品是信息的載體，是貫穿于整個生命周期;

　　10.系統的組件和組成部分可以通過生產過程中可以獲取的，支持虛擬規劃;

　　11.新系統至少包括替代原有組件，在取代時不會影響原有功能;

　　12.系統的組成部分也為我們提供服務功能;

　　13.要創造安全的文化，實現可信、彈性、為社會可接受的工業4.0;

　　第三類：組織

　　14.擁有一體化增值網絡，能實現不同分工;

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

　　16.系統的結構和業務流程都已經可以代表使用的法律，呼吁新的商業模型來利用工業4.0的技術，首先覺法律層面的問題;

　　17.建立起定制化的系統來滿足不同市場的需求。

　　【專家之二】萊納·格拉茨：工業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備制造業協會 (VDMA)信息技術、研發和技術創新部部長，這家協會擁有3100多家企業成員。

　　萊納·格拉茨從政府和技術兩個角度介紹了德國的經驗。從政府層面來說，2008、2009年德國提出《高科技戰略2020》，這個戰略包括移動、能源、安全、通信、健康五個領域的十個項目，并在2010年首次公諸于眾，這可能就是工業4.0的前身了。

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

　　2012年1月份德國工業4.0的工作組首先建立，提出對工業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。

　　而從技術來看，萊納·格拉茨強調：整個工業4.0都會由ICT技術來推動。互聯網的發展會推進物聯網的演進;大數據、云計算技術的發展也讓企業不需要在本地建立數據中心;現在越來越多設備都安裝了嵌入式系統，問題是如何讓他們之間相互溝通;而嵌入式系統之上就是信息物理系統的發展，如何讓設備之間能夠通信。

　　提及德國工業4.0，大家首先想到的是工業，其實萊納·格拉茨也表示，這并非工業4.0的全部，除了工業之外，應該還可以有智能產品、物流、供應鏈等等，也應該通過服務聯網為客戶提供新的產品、新的服務。只是工業在德國是基礎，所以德國的工業4.0主要關注的是工業。

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

　　在工業4.0之前，很多人就在擔心自動化會代替人，工業4.0s是否會讓這一進程加快?對此萊納·格拉茨表示：企業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，需要滿足人的需求，工業4.0不是要讓機器替換人反而是讓機器為人服務。

　　【專家之三】艾納·安德爾：德國工業4.0的實施路徑

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

　　技術層面，艾納?安德爾強調要建立起信息物理系統，這樣對于系統調節的監測、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?其實是基于加入了傳感器的嵌入式系統，之后又整合了執行器，稱之為智能執行器。將兩者組合后就形成了系統，這是我們每天都加以使用的技術。此外，如果讓嵌入式系統與互聯網地址融合，建立起信息物理系統，這樣就可以具備更多的功能，在生產社會當中，稱之為用于生產設備的信息物理系統。

　　具體來看，信息物理系統的特征主要來自于物理系統信息化和信息系統物理化。信息系統物理化指的是讓虛擬的世界變得更為實際和現實。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，讓現實生活中的行為在虛擬世界當中得到仿真。“確保信息系統物理化，物理系統信息化。” 艾納?安德爾說道。

　　數據方面，每天人類用互聯網技術來分享數據，系統會產生許多的大數據。在此之前，一個很重要的前提是需要有一個安全的環境，同時保證知識產權和隱私。艾納?安德爾從應用、系統和技術三個層次上分析了如何做好安全保障措施。

　　應用層面，企業需要保證工業4.0流程的安全，系統層面要保證信息物理系統的安全，以及在技術層面，通過可依靠的機器控制、包括現代加密技術、不可篡改技術在內的安全數據和安全服務(可信任的環境、使用者身份驗證)來保障用戶信息的絕對安全。

　　工業4.0并非像爆炸一樣，不是一夜之間可以轉變的，需要一步一步來完成。在技術的基礎上，行業可以做什么?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，分三個步驟優化工廠生產。

　　第一個案例，實驗室會將每一個簡單的部件，通過識別、搜集工廠的大量數據，在部件生產完成之后進行測試，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，最后獲得所有數據。

　　第三個案例，實驗室通過由專門部門收集數據，獲取所有生產產品的數據，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。“如果工人都在組裝同一個部件，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4.0的思想，來確保其可靠性。” 艾納?安德爾指出。

　　工業4.0的實施離不開人才。據了解，德國指導委員會已經開始為其中成員授課，其中包括敏捷的技能，培訓教育員工，以及在有了新的技術后讓其能更好地與之適應。

　　【專家之四】伯恩哈德·迪格納：工業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協會(ZVEI)研發培訓制造技術部部長，也是德國政府工業4.0戰略指導委員會成員。德國電氣電子工業協會是德國工業4.0的發起者、發起者、組織者，也是引領者、實施者，其發表了德國首個工業4.0標準化路線圖，直接促成了是德國政府確定將德國“工業4.0”作為面向2020年的國家戰略，并發布《實施“工業4.0”戰略建議書》。

　　在演講中首先就《實施“工業4.0”戰略建議書》的過程進行講解。

　　一、工業4.0平臺的發展歷程

　　2013年4月，德國機械及制造商協會(VDMA)、德國電氣電子(ZWEI)和信息技術協會(BITKOM)設立“工業4.0平臺”，并確定規范與標準、安全、研究與創新三大主題。2015年3月16日，德國經濟和能源部、德國教育和研究部共同啟動升級版工業4.0平臺建設，接管由上述三大協會負責的工業4.0平臺，并在主題和結構上對其重新改造。新工業4.0平臺的管理層由德國經濟和能源部、德國教育和研究部及經濟、工會、科技界代表提供決策支撐，下設指導委員會、四大大工作組負責戰略委員會、標準、研發、安全等方面，有艾納安德爾領導的科技顧問委員會負責政策監管、社會及多部門協作，市場活動由產業財團負責應用成果轉化、由德國電氣電工信息技術委員會(DKE)等標準化組織負責標準的國際化推廣。

　　二、平臺結構

　　加入的公司有，協會(機械及制造商協會、電氣電子行業協會、信息技術協會、聯邦工業協會、汽車協會、能源與水利協會)、工會(金屬產業工會)、科技界(弗勞恩霍夫研究所)和指導委員會代表組成。西門子、IBM 等多家名企業，構成企業核心，三大協會保證企業的需求，加入VDMA3000有多家企業，ZWEI有1600多家，覆蓋德國將近5000多家企業。

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

　　工業4.0的定義：

　　那如何理解工業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4.0“愿景的理解，工業4.0是一個龐大的體系，我們就有業務進行全面的定義。他認為，工業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，為行業輸送知識。

　　工業4.0的定義包含三個部分：

　　第一部分，價值流的整合

　　工業4.0，指的是一個更新級別的價值流的整合和組織，通過聯網信息的提供，在整個價值流進行整合。迪格納提及工業4.0參考模型(rami4.0)，覆蓋所有工業4.0的技術層面，為企業和產業提供的原件，研發的路線圖，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，互聯網的外部世界、企業、加工中心、工作站、控制設備、現場設備、產品等。

　　信息技術的體現，可以看到缺少哪些，類似地圖，基本的工具。

　　第二部分，組件

　　體現形式，外層覆蓋著管理殼，以數字來表現，體現在業務、功能、信息、交流綜合、資產等來自哪里等，可以通過這個部件展示哪些信息。設備相連，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，企業的縱向融合。

　　迪格納認為，研發的五大方面最重要的話題是智能機器、靈活性和適應性的生產線，新的社會基礎設施，多模式的輔助系統，員工需要通過新的工具來進行工作，在傳統工業加入技術后也吸引生產力，第五個，知識傳播，工廠的吸引力，運用新技術吸引年輕人，工作地點發生改變。，這是未來的趨勢。研發什么技術使工業4.0成為可能?非常可靠的安全網，還有為接口提供的微電子等。

　　平臺面臨的挑戰：

　　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線的方法，既保護他們，又能進行分析。

　　三、語義，工業4.0語義與工作組之間的緊密合作關系。

　　工業4.0產業平臺，下一步怎么走?

　　三個工作組怎么做?迪格納認為，標準組，目前的通信協議;研發工作組，需要標準的部件、生產方也需要留有空間;路線圖建議，研發解決的問題，新的問題，為我們的路線圖覆蓋，可以增加新的研發問題，是我們的標準，提供建議。