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魏际刚：工业4.0的国际经验（中）
发布时间：2018-02-09 作者：派智库 来源：国研网 浏览：次【字体： 大 中 小】
三、德国工业4.0的战略框架与基本特征
1、工业4.0的战略框架 织梦好，好织梦
德国工业4.0的战略框架主要如图5和图6所示。
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图5 人联网、物联网和服务联网 copyright dedecms
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资料来源：Bosh Software innovations， 2012
图2-5表明，工业4.0中，实现人、物、服务联网的核心是信息物理系统（CPS）平台，其由智能机器、存储系统和生产设施三部分组成，这是德国“工业4.0”的技术基础。制造业通过信息物理系统（CPS）可以整合制造和物流过程，实现数字化和基于信息技术的端对端集成，建立高度灵活的个性化产品与服务生产模式，实现智能制造。 copyright dedecms
智能工厂中的智能产品被生产出来之后进入流通领域，也要实现智能化，因此德国政府进一步提出了智能服务世界战略，如图2-6所示。
图6 智能服务世界 织梦好，好织梦
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资料来源：Deutsche Post DHL，2014 织梦内容管理系统
智能服务世界涵盖了产品的全生命周期，其目标是在工业4.0生产出来的智能产品的基础上，通过物联网技术，将产品连接到互联网上，并应用大数据和其他 IT技术，将企业的商业模式从产品驱动转变为数据驱动，从销售产品转变为销售服务，从而实现业务模式的革新甚至革命。
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基于以上两大框架，德国提出了工业4.0战略的主要要点，如图7所示。 dedecms.com
图7 德国工业4.0的战略要点 内容来自dedecms
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资料来源：作者归纳整理
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2、工业4.0的基本特征 内容来自dedecms
无论是德国工业4.0、美国工业互联网、OECD下一代生产革命或其他机构的认识，作为工业发展新阶段的工业4.0，大体上都具有一些共同体现时代气息的特征，如图8所示：
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图8 工业4.0的基本特征 本文来自织梦
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资料来源：作者归纳整理
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一是“以人为中心”。工业4.0是一个以人（用户、生产者、管理者、员工）为中心的战略。制造全生命周期（设计－制造－物流－销售－维护）与用户实现交互，用户驱动生产、销售和物流，追求消费者最佳体验。工业4.0给员工及管理者更好的决策支持辅助，同时人在生产中仍然扮演着决定性的角色。 内容来自dedecms
二是数字化互联。工业4.0的前提与基础是互联，将设备、技术、生产线、工艺、工厂、产品、工人、管理者、供应商、客户以及服务紧密地数字化连接成一个网络，使物理世界与虚拟世界以信息物理系统（CPS）的形式相互融合。各种产品、服务和人都将配备一个IP地址、通过标准许协议彼此联网。 dedecms.com
三是新要素。数据成为重要生产要素。传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在，连接无处不在，数据无处不在。工业4.0连接产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。
四是协同和集成。工业4.0不是一种特定技术，它是一系列业已存在或正在发展的特定技术的协同与集成。工业4.0使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间实现互联，再加之大数据分析，实现工业的纵向协同与集成、横向协同与集成和端到端协同与集成，最终是全方位协同与集成。这种全方位的协同与集成，解决了互连互通中的数字化一致性问题。
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五是自动化。制造业将从孤立的自动化单元转化为整合的自动化设施，并且能够相互联通，从而提升制造系统的灵活性、速度、生产力和质量。通过使用便宜的机器人或智能软件替代昂贵的工人，获取更高的利润率。 copyright dedecms
六是智能。工业4.0致力于生产智能产品、创建智能程序和流程、构建智能工厂、发展智能服务，最终是实现智能产业体系。智能是工业4.0的一个主要特征。工业4.0的智能工厂是什么样呢？它的系统更加柔性、更加灵活，可以帮助人们实现端到端的柔性生产和交付，同时，所有智能工厂和价值链参与者，在层与层之间可以交互，所以，智能工厂意味着无缝的沟通、无缝的通信，产品是这个网络的一部分，而不再是传统的物理存在。 织梦好，好织梦
七是“一切皆服务”。工业4.0使产品从聚焦于生产向服务、从卖产品到卖服务转变或卖产品与卖服务并重，工业品中服务价值增值的比重会更大。产品智能化将企业与用户从一次性交易转变为长期服务关系，企业为用户提供全生命周期的服务。用户也从主要关注产品质量转变为关注产品的全生命周期服务。
八是大生态。工业4.0将利用新的工业平台构建起比原先更为广泛和宏大的生态系统，实现更大范围的资源与要素配置。 本文来自织梦
以上这些特征，相伴的是传统工业创新与转型。工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，涉及制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新。工业4.0也是传统工业转型的过程，整个生产形态从大规模生产，转向个性化定制，从生产型制造转型成服务型制造，从初级要素投入向知识性要素投入转变等。 织梦好，好织梦
四、工业4.0的核心技术
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工业4.0依托若干关键工业数字化基础技术，并将这些技术整合到一起，成为完整的生产流程，提升效率，并改变供应商、制造商和消费者的关系，以及人与机器之间的关系。这些基础技术包括物联网、大数据、云计算、机器人、3D打印、自动化、软件、网络安全、虚拟现实和人工智能等。 内容来自dedecms
1、物联网 内容来自dedecms
工业物联网代表全球工业系统与智能传感技术、高级计算、大数据分析以及互联网技术连接和融合，其核心三要素包括智能设备、先进的数据分析工具、人与设备交互接口。
工业互联网是智能制造体系和智能服务体系的深度融合，是工业系统产业链和价值链的整合和外延。
工业物联网与物、物与物通过与芯片、传感器和制动器互连，能够感知、捕获、交流并主动响应所有类型数据的数十亿个智能设备。
2、大数据
工业大数据是掌控未来工业的关键。工业大数据是以新兴技术的发展为前景，通过工业传感器、无线射频识别、条形码、工业自动控制系统、企业资源计划、计算机辅助设计等技术来扩充工业数据量。大数据在工业中的生产线上高速运转，是机器所产生的一种非结构化数据。 织梦内容管理系统
3、云计算
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云计算是互联网大脑中的中枢神经系统。在互联网虚拟大脑的架构中，互联网虚拟大脑的中枢神经系统是将互联网的核心硬件层、核心软件层和互联网信息层统一起来为互联网各虚拟神经系统提供支持和服务，而云计算就是互联网虚拟大脑中枢神经系统。 copyright dedecms
4、机器人 copyright dedecms
工业机器人是工业4.0的最佳助手。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由角度的机器装置，能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
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工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成，具有可编程、拟人化、通用性的特点。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则行动。
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据国际机器人联盟估计，机器人装机量在2015年增加了15%，并且有望2017-2019年以每年13%的幅度持续增长。如图9所示。
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图9 全球工业机器人的年供应量（2001-2019） 内容来自dedecms
资料来源：IFR World Robotics 2016 本文来自织梦
5、3D打印 内容来自dedecms
传统的机械加工方法是“减材制造”，锻造或铸造方法是“等材制造”。3D打印是未来技术发展的新锐力量。3D打印通过数字化增加材料的方式进行制造。能够实现线下设计与线上生产的高度融合，创业生产的轻量化，生产分包形式的多样化等。3D打印的效益如表1所示。 织梦内容管理系统
表1 3D打印的综合效应 本文来自织梦
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3D打印可降低价格，增加选择余地 |
3D打印具有转变制造流程的潜力 dedecms.com | ||
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价格 copyright dedecms |
减少材料浪费，更少的劳动力和更低的运输成本，使零售商能够在不损失收入的前提下降低价格 内容来自dedecms |
质量 内容来自dedecms |
由3D打印机、配置和原材料质量的确定 |
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选择 织梦内容管理系统 |
可用性取决于设计，而非仓储空间，从而提供了无限的选择 |
规模 copyright dedecms |
除原材料的交付之外，规模对于生产的每个方面几乎无关紧要 织梦内容管理系统 |
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个性化 |
每个产品都可以轻松定制，而无需增加成本 copyright dedecms |
自动化 copyright dedecms |
自动化对生产流程无关紧要 本文来自织梦 |
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支付 内容来自dedecms |
由于生产可以在靠近需求的地点进行，甚至在家中完成，当前供应链中的绝大部分环节以及相关的运输需求变得无关紧要 dedecms.com |
劳动力 |
劳动力对生产流程无关紧要，劳动力更加注重设计，个性化等方面 |
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设计 copyright dedecms |
每个制造商都有权自行决定生产什么 内容来自dedecms | ||
工业时代需要自动化。自动化在智能产业、智能制造以及工业4.0、工业5.0当中起到核心的作用。实现自动化的主要方法和技术包括智能控制、人工智能、机器学习、人机接口、基于大数据的管理等。工业4.0要实现从物理过程的自动化到虚拟空间的自动化。 copyright dedecms