工业4.0 MANAGE
工业4.0

工业4.0解读


 

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、资源效率及人因工程学的智慧工厂,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(Cyber—PhysicalSystem简称CPS)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。


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。

 

面临的挑战

缺乏足够的技能来加快第四次工业革命的进程

企业的IT部门有冗余的威胁利益

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

 

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。

“谁来保证安全的数据转换,这是主要的问题。包括政府、研究人员和企业在内的所有人员都同意,我们需要有新的标准来实际有效地执行新的解决方案。”Jerome Hull对时代周报记者说。

标准化的缺失实际上是德国工业4.0项目推行过程中所遭遇的另一个困难。设备不仅必须会说话,而且必须讲同一种语言,即通向数据终端的“接口”。

德国正致力成为这个标准的制定者和推广者。德国总理默克尔认为,德国可成为工业4.0标准的推动者,并在欧洲甚至全球推行这些标准。

德国官方并没有透露这些标准的相关内容,但据悉,标准的制定工作正在紧锣密鼓地进行当中。近日,工业4.0平台刚刚发布了一个工业数据空间,访问者可以通过该空间获取世界上所有工业的信息。这个空间有着统一的“接口”标准,并且允许所有人对其进行访问。

探索标准化的还有他人。事实是,为了应对去工业化、将物联网和智能服务引入制造业的国家并不止德国一个。尽管提法不同,但内容却类似,如美国的“先进制造业国家战略计划”、日本的“科技工业联盟”、英国的“工业2050战略”等。而中国制造业顶层设计—“中国制造2025”也已经在今年上半年推出。

2014年11月李克强总理访问德国期间,中德双方发表了《中德合作行动纲要:共塑创新》,宣布两国将开展工业4.0合作,该领域的合作有望成为中德未来产业合作的新方向。而借鉴德国工业4.0计划,是“中国制造2025”的既定方略。

德国联邦贸易与投资署中国事务专家Christina Otte在接受时代周报记者书面采访时认为,中国工业转型在中国转变经济增长模式的过程中扮演着重要角色。中国政府试图重新去平衡经济发展,即减少以投资和出口为基础的增长,寻求更多的来自内需驱动的增长。为了实现这一目标,中国需要实现工业现代化。为了保持GDP在一个稳定的增长水平上,它需要从劳动密集型生产模式切换至高效的高科技生产模式。劳动力成本急剧上涨,并且在将来仍会继续扩大。中国将在不久的将来面临合格人才的短缺。从长期来看,只有那些进入高端制造业的企业才有机会留在市场里。这种由现代化所带来的压力将影响到中国几乎所有的行业,而工业自动化和新一代信息技术的集成是关键。

“德国的工业4.0可以为中国提供一种未来工业发展的模式,帮助中国解决眼下所面临的一些挑战,如资源和能源效益、城市生产和人口变化等。”Christina Otte说。

随着中国的加入,德国对工业4.0标准的制定或将加速

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