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                        所謂工業4.0(Industry 4.0)

                        發布者:handler人氣:2760發表時間:2018-04-17 09:17

                        所謂工業4.0(Industry 4.0), [1]  是基于工業發展的不同階段作出的劃分。 [1]  按照共識, [1]  工業1.0是蒸汽機時代, [1]  工業2.0是電氣化時代,工業3.0是信息化時代, [1]  工業4.0則是利用信息化技術促進產業變革的時代, [1]  也就是智能化時代。 [1] 

                        這個概念最早出現在德國, [1]  2013年的漢諾威工業博覽會上正式推出, [1]  其核心目的是為了提高德國工業的競爭力, [1]  在新一輪工業革命中占領先機。 [1]  隨后由德國政府列入《德國2020高技術戰略》中所提出的十大未來項目之一。該項目由德國聯邦教育局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。旨在提升制造業的智能化水平,建立具有適應性、資源效率及基因工程學智慧工廠,在商業流程及價值流程中整合客戶及商業伙伴。其技術基礎是網絡實體系統及物聯網。

                        德國所謂的工業4.0是指利用物聯信息系統(Cyber—Physical System簡稱CPS)將生產中的供應,制造,銷售信息數據化、智慧化,最后達到快速,有效,個人化的產品供應。

                        “中國制造2025”與德國“工業4.0”的合作對接淵源已久。 [2]  2015年5月,國務院正式印發《中國制造2025》, [2]  部署全面推進實施制造強國戰略。 [2] 

                        工業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4.0合作的內容共有4條,第一條就明確提出工業生產的數字化就是“工業4.0”對于未來中德經濟發展具有重大意義。雙方認為,兩國政府應為企業參與該進程提供政策支持。 [3] 

                        • 中文名

                        • 工業 4.0

                        • 外文名

                        • Industry 4.0

                        • 性    質

                        • 高技術戰略

                        • 屬    性

                        • 國家戰略

                        • 國    家

                        • 德國

                        • 現    狀

                        • 概念

                        • 提出時間

                        • 2013年

                        目錄

                        1. 1 成立背景

                        2. 2 項目內涵

                        3. 3 核心特征

                        4. 4 項目目標

                        5. 5 面臨的挑戰

                        6. 6 關鍵點

                        7. 7 商業模式

                        8. 8 工業4.0聯盟

                        9. 9 發展現狀

                        10. 10 標準制定

                        成立背景

                        編輯 播報

                        “工業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、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的建議和推動下形成,并已上升為國家級戰略。德國聯邦政府投入達2億歐元。

                        德國政府提出“工業4.0”戰略,并在2013年的漢諾威工業博覽會上正式推出,其目的是為了提高德國工業的競爭力,在新一輪工業革命中占領先機。 該戰略已經得到德國科研機構和產業界的廣泛認同,弗勞恩霍夫協會將在其下屬6-7個生產領域的研究所引入工業4.0概念,西門子公司已經開始將這一概念引入其工業軟件開發和生產控制系統。 [4] 

                        自2013年4月在漢諾威工業博覽會上正式推出以來,工業4.0迅速成為德國的另一個標簽,并在全球范圍內引發了新一輪的工業轉型競賽。

                        項目內涵

                        編輯 播報

                        “工業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,傳統的行業界限將消失,并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變,產業鏈分工將被重組。

                        “工業4.0為德國提供了一個機會,使其進一步鞏固其作為生產制造基地、生產設備供應商和IT業務解決方案供應商的地位?!钡聡こ淘涸洪L孔翰寧(Henning Kagermann)教授如此評價工業4.0。

                        德國學術界和產業界認為,“工業4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業革命,或革命性的生產方法。該戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統—信息物理系統(Cyber-Physical System)相結合的手段,將制造業向智能化轉型。 [5] 

                        “工業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”,主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與,力圖使中小企業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生產技術的創造者和供應者;

                        工業4.0的具體內容工業4.0的具體內容

                        三是“智能物流”,主要通過互聯網、物聯網、物流網,整合物流資源,充分發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。 [6] 

                        核心特征

                        編輯 播報

                        工業4.0的五大特點工業4.0的五大特點

                        “工業4.0”這一名稱的含義是人類歷史上的第四次工業革命。 [7]  第一次工業革命是18世紀60年代至19世紀中期掀起的通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化;第二次工業革命是19世紀后半期至20世紀初的電力廣泛應用;第三次工業革命是20世紀后半期出現的、基于可編程邏輯控制器(PLC)的生產工藝自動化。工業4.0的定位是可與這些工業革命比肩的技術革新。 [7] 

                        工業4.0的本質, [8]  就是通過數據流動自動化技術,從規模經濟轉向范圍經濟,以同質化規?;某杀?,構建出異質化定制化的產業。對于產業結構改革,這是至關重要的作用。 [8] 

                        工業4.0驅動新一輪工業革命,核心特征是互聯 [9]  ?;ヂ摼W技術降低了產銷之間的信息不對稱,加速兩者之間的相互聯系和反饋,因此,催生出消費者驅動的商業模式,而工業4.0是實現這一模式關鍵環節。工業4.0代表了“互聯網+制造業”的智能生產,孕育大量的新型商業模式,真正能夠實現“C2B2C”的商業模式。 [9] 

                        對于即將到來的數據流動自動化趨勢, [8]  世界主要制造強國的理解各有千秋。 [8]  典型的就是通用電氣(GE)公司推動的“工業互聯網”, [8]  它更關注產品本身的智能化。 [8] 

                        項目目標

                        編輯 播報

                        德國制造業是世界上最具競爭力的制造業之一,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新工業科技產品的科研和開發,以及對復雜工業過程的管理。德國擁有強大的設備和車間制造工業,在世界信息技術領域擁有很高的能力水平,在嵌入式系統和自動化工程方面也有很專業的技術,這些因素共同奠定了德國在制造工程工業上的領軍地位。

                        通過工業4.0戰略的實施,德國將成為新一代工業生產技術(即信息物理系統)的供應國和主導市場,會使德國在繼續保持國內制造業發展的前提下再次提升它的全球競爭力。在社會根本上,德國完善的民主法制和知識產權保護,是保障德國制造業健康發展的堅實后盾,更是降低社會生產成本、提升效率的真正利器。

                        面臨的挑戰

                        編輯 播報

                        1.缺乏足夠的技能來加快第四次工業革命的進程。

                        2.企業的信息技術部門有冗余的威脅。

                        3.利益相關者普遍不愿意改變。

                        關鍵點

                        編輯 播報

                        工業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”,制造業終將成為信息產業的一部分。

                        商業模式

                        編輯 播報

                        商業模式對制造業來說至關重要。那么,在工業4.0時代,未來制造業的商業模式是什么?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”功能的系統成為硬件產品新的核心,意味著個性化需求、小批量定制制造將成為潮流。制造業的企業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。

                        工業4.0聯盟

                        編輯 播報

                        由德國“工業4.0”研究機構、中國相關院所和中德兩國企業組成的青島中德“工業4.0”推動聯盟,2月9日在中國第11個國家級經濟新區——青島西海岸新區成立,成為中國首個“工業4.0”聯盟。

                        2014年11月4日,中國首套工業4.0流水線在第十六屆中國國際工業博覽會上亮相。 [10] 

                        青島中德生態園管委主任趙士玉介紹說,青島中德生態園作為中德兩國共同建設的生態型、智能型、開放型利益共同體,中德“工業4.0”推動聯盟在這里成立十分有意義?!肮I4.0”是大數據革命、云計算、移動互聯時代背景下,對企業進行智能化、工業化相結合的改進升級,是中國企業更好的提升和發展的一條重要途徑。中德“工業4.0”聯盟成立后,青島西海岸新區將投入1億元人民幣對區域內部分企業進行試點,未來將逐步實現企業“工業4.0”升級。 [11] 

                        發展現狀

                        編輯 播報

                        工業自動化是德國得以啟動工業4.0的重要前提之一,主要是在機械制造和電氣工程領域。當前在德國和國際制造業中廣泛采用的“嵌入式系統”,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。數據顯示,這種“嵌入式系統”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4.0將為德國的一些機械和電氣設備生產商,以及多家中小企業帶來大量訂單。

                        工業4.0是德國人提出的概念,認為制造業未來只能通過智能化的生產創造價值,即制造本身是創造價值的。而美國則提出工業互聯網,以通用電氣(GE)為代表,注重通過機器互聯、軟件及大數據分析,提升生產效率,創造數字工業的未來。 [12-13] 

                        工業互聯網生態系統的持續拓展基于Predix以及Predix.io兩大基礎。其中Predix是GE面向工業互聯網的操作系統,而Predix.io支持第三方軟件工程師在Predix上構建、部署并擴展工業互聯網應用,并為此提供了安全可靠的開發環境。自從2月份Predix在美國推出以來,全球已有11000多名開發人員采用該平臺進行應用開發。GE預計年底Predix在中國推出后會有更多開發者加入。 [14] 

                        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4.0是運用智能去創建更靈活的生產程序、支持制造業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:所謂的系統應用、智能生產工藝和工業制造,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時代一件非常正常的事情。

                        工業4.0是涉及諸多不同企業、部門和領域,以不同速度發展的漸進性過程,跨行業、跨部門的協作成為必然。同樣是在2013年漢諾威工業博覽會上,由德國機械設備制造業聯合會(VDMA)、德國電氣和電子工業聯合會(ZVEI)以及德國信息技術、通訊、新媒體協會(BITKOM)三個專業協會共同建立的工業4.0平臺正式成立。

                        2018年9月11日至13日,2018世界經濟論壇東盟會議在越南首都河內舉行。東盟及其他一些國家和地區官員、商業領袖等各界代表千余人出席。會議主題是“東盟4.0:企業家精神和第四次工業革命”,圍繞這一主題,與會代表探討了“工業4.0”為東盟國家帶來的影響和機遇,激發企業和民眾在第四次工業革命中的潛力和活力,以推進東盟共同體建設,促進東盟經濟發展。 [15] 

                        2021年5月,“十四五”開局之年,緊扣臺州市提出建設“六個城市”新目標,路橋區組織實施“一區四城”戰略,奮力爭創社會主義現代化先行區。其中一“城”,就是打造工業4.0示范城。 [16] 

                        標準制定

                        編輯 播報

                        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行新的解決方案?!盝erome Hull對時代周報記者說。

                        標準化的缺失實際上是德國工業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4.0平臺剛剛發布了一個工業數據空間,訪問者可以通過該空間獲取世界上所有工業的信息。這個空間有著統一的“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,為了應對去工業化、將物聯網和智能服務引入制造業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“先進制造業國家戰略計劃”、日本的“科技工業聯盟”、英國的“工業2050戰略”等。而中國制造業頂層設計—“中國制造2025”也已經在上半年推出。

                        2014年11月李克強總理訪問德國期間,中德雙方發表了《中德合作行動綱要:共塑創新》,宣布兩國將開展工業4.0合作,該領域的合作有望成為中德未來產業合作的新方向。而借鑒德國工業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,中國需要實現工業現代化。

                        為了保持GDP在一個穩定的增長水平上,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的企業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,而工業自動化和新一代信息技術的集成是關鍵。

                        “德國的工業4.0可以為中國提供一種未來工業發展的模式,幫助中國解決眼下所面臨的一些挑戰,如資源和能源效益、城市生產和人口變化等?!盋hristina Otte說。

                        隨著中國的加入,德國對工業4.0標準的制定或將加速。

                         

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