把握德国制造业的未来
4.0”攻略的建议
工业4.0工作组
德国联邦教育研究部
2013年9月
实施“工业
【编者按】
为了在新一轮工业革命中占领先机，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，“工业4.0”项目在2013年4月的汉诺威工业博览会上被正式推出。这一研究项目是2010年7月德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一——旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。
本文为“德国工业4.0战略计划实施建议”的全文翻译版本。如有问题和错误，敬请批评指正。
主 编： 康金城
供 稿： 中国工程院咨询服务中心
刘晓龙、郗振宇、高金金、陈守双、占松林、王 波、李 贞、陈 磊
联系人： 郗振宇
联系方式：xzy@cae.cn 59300248
I
目 录
【编者按】 ..................................................................................................................... I 执行摘要 ......................................................................................................................... 1 1 引言 ............................................................................................................................. 5 2愿景：工业4.0作为智能、网络化世界的一部分 ................................ 12
2.1塑造工业4.0愿景 ........................................................................................................ 13 2.2在工业4.0下未来会是什么样子？ ...................................................................... 15 2.3新型的商业机会和模式 ............................................................................................. 17 2.4工作场所的全新社会基础设施 ............................................................................... 19 2.5全新的基于服务和实时保障的CPS平台 ........................................................... 20 2.6工业4.0之路 ................................................................................................................. 22
3双重战略：成为领先的市场和供应商 ........................................................ 27
3.1 领先的供应商策略 ...................................................................................................... 27
3.2 主导市场策略 ............................................................................................................... 28 3.3 双重战略及其关键特征 ............................................................................................ 29
3.3.1 价值网络下的横向集成 ............................................................................... 30 3.3.2 全价值链的端到端工程 ............................................................................... 30 3.3.3 纵向集成和网络化制造系统 ..................................................................... 31
4 需求研究 ................................................................................................................. 35 5 优先行动领域 ....................................................................................................... 39
5.1标准化和开放标准的一个参考体系 ..................................................................... 39 5.2管理复杂的系统............................................................................................................ 44 5.3为工业提供一个全面宽频的基础设施 ................................................................. 48 5.4 安保是工业4.0成功至关重要的因素 ................................................................ 49 5.5 数字化工业时代工作的组织和设计 .................................................................... 58 5.6培训和持续的职业发展 ............................................................................................. 62 5.7规章制度 .......................................................................................................................... 67 5.8资源效率 .......................................................................................................................... 73
6 德国如何与世界其它国家竞争？ ................................................................ 80 7 展望 .......................................................................................................................... 91 背景资料： ................................................................................................................. 92
工业4.0战略计划 ............................................................................................................... 92 工业4.0平台 ......................................................................................................................... 94
II
III
执行摘要
德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造行业全球领先。这是由于德国在创新制造技术方面的研究、开发和生产，以及在复杂工业过程管理方面高度专业化使然。德国拥有强大的机械和装备制造业、占据全球信息技术能力的显著地位,在嵌入式系统和自动化工程领域具有很高的技术水平，这些都意味着德国确立了其在制造工程行业中的领导地位。因此，德国以其独特的优势开拓新型工业化的潜力：工业4.0。
前三次工业革命源于机械化、电力和信息技术。现在，将物联网和服务应用到制造业正在引发第四次工业革命。将来，企业将建立全球网络，把它们的机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理系统（CPS）中。在制造系统中，这些虚拟网络—实体物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。这有利于从根本上改善包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理的工业过程。正在兴起的智能工厂采用了一种全新的生产方法。智能产品通过独特的形式加以识别、可以在任何时候被定位、并能知道它们自己的历史、当前状态和为了实现其目标状态的替代路线。嵌入式制造系统在工厂和企业之间的业务流程上实现纵向网络连接，在分散的价值网络上实现横向连接，并可进行实时管理—从下订单开始，直到外运物流。此外，他们形成的且要求的端到端工程贯穿整个价值链。
工业4.0拥有巨大的潜力。智能工厂使个体顾客的需求得到满足，这意味着即使是生产一次性的产品也能获利。在工业4.0中，动态业务和工程流程使得生产在最后时刻也可以变化，也可
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德国工业4.0实施建议（中文版）
