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圖為德國瓦克集團博格豪森生產(chǎn)基地

   德國制造業(yè)是世界最具競爭力的制造業(yè)之一，尤其是裝備制造業(yè)在全球處于領先地位。這在很大程度上源于德國在創(chuàng)新性制造技術方面的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，以及復雜工業(yè)過程管理的專業(yè)性。德國擁有強大的機器和設備制造業(yè)，在信息技術領域表現(xiàn)出很高的水平和能力，在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也頗有建樹，這些因素共同奠定了德國在制造工程行業(yè)中的領軍地位。因此，德國能以其得天獨厚的優(yōu)勢，開拓新型工業(yè)化的潛能——“工業(yè)4.0”。

　　第四次工業(yè)革命

　　前三次工業(yè)革命的發(fā)生，分別源于機械化、電力和信息技術。如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)及服務的引入，制造業(yè)正迎來第四次工業(yè)革命。不久的將來，企業(yè)能以CPS（Cyber Physical Systems，信息物理系統(tǒng)）的形式建立全球網(wǎng)絡，整合其機器、倉儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設施。

　　在制造業(yè)領域，這些CPS包括能自主交換信息的智能機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設施，它們能獨立運行和相互控制。這有利于從根本上改善工業(yè)過程，包括制造、工程、材料使用、供應鏈和生命周期管理。

　　智能工廠現(xiàn)在似乎已開始采用一種全新的方式來生產(chǎn)產(chǎn)品。智能產(chǎn)品通過唯一的特征被識別，在任何時候都能被定位，我們知道它的發(fā)展歷程，了解它當前的狀況，以及實現(xiàn)其目標狀態(tài)的方式。從通過物流下訂單的那一刻起，縱向可與工廠和公司業(yè)務流程聯(lián)網(wǎng)，橫向連接則可實時管理衍生價值體系，這二者共同構建了嵌入式制造系統(tǒng)。

　　“工業(yè)4.0”擁有巨大的潛力。智能工廠讓客戶個性化的定制需求得以滿足，這也意味著，即使產(chǎn)品只生產(chǎn)一次，也能通過頗具收益的方式制造出來。在“工業(yè)4.0”中，以供應商為例，動態(tài)業(yè)務和工程流程能幫他們根據(jù)生產(chǎn)需要最終做出相應改變，并靈活應對生產(chǎn)中斷和故障。

　　現(xiàn)在，在制造過程中已經(jīng)能夠提供端到端的透明化，以促進決策優(yōu)化。工業(yè)4.0將會開發(fā)出創(chuàng)造價值的新方法和新的商業(yè)模式。特別是，它將給初創(chuàng)公司和小企業(yè)的發(fā)展帶來機會，下游服務也能從中受益。

　　采取雙重策略

　　工業(yè)4.0將正視和解決某些當今世界面臨的挑戰(zhàn)，如資源能源利用效率、城鎮(zhèn)化、人口結構變化等。工業(yè)4.0能持續(xù)帶來覆蓋整個價值網(wǎng)絡的資源生產(chǎn)率和效率的增益。它能將人口結構變化和社會因素考慮在內(nèi)，以適合的方式組織生產(chǎn)。智能輔助系統(tǒng)讓工人從單調(diào)、程序化的工作中解放出來，能把精力集中在創(chuàng)新和增值業(yè)務上。

　　鑒于熟練工短缺的問題，工業(yè)4.0允許老工人延長職業(yè)生涯，從而長久地保持生產(chǎn)力。靈活的工作組織形式使工人們能夠更好地整合自己的工作，使私人生活和持續(xù)的職業(yè)生涯發(fā)展變得更有效率，在工作和生活之間找到了更好的平衡點。

　　制造工程領域的全球競爭變得愈加激烈，德國不是唯一一個認識到在制造業(yè)部署物聯(lián)網(wǎng)及服務是大勢所趨的國家。而且，并非只有亞洲的競爭對手對德國工業(yè)造成威脅，美國也在采取措施，通過推進“高端制造業(yè)計劃”來反對“去工業(yè)化”。

　　為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)向工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)變，德國需要采取雙重策略。德國裝備制造業(yè)應尋求穩(wěn)固在全球市場的領導地位，一如既往地把信息通信技術與其傳統(tǒng)的高科技戰(zhàn)略進行整合，使自己成為智能制造技術的主要供應商；與此同時，還有必要為CPS技術和產(chǎn)品創(chuàng)建新的領先市場，并為之服務。要實現(xiàn)上述CPS雙重策略的目標，以下工業(yè)4.0的基本特征應該得到落實：通過價值網(wǎng)絡實現(xiàn)橫向集成；工程端到端數(shù)字集成橫跨整個價值鏈；垂直集成和網(wǎng)絡化的制造系統(tǒng)。

　　邁向工業(yè)4.0之路，德國要在研發(fā)上投入巨大的精力。為實施雙重策略，所進行的研究應實現(xiàn)“制造系統(tǒng)的橫向、縱向集成”和“工程端到端的集成”。此外，出于對工業(yè)4.0系統(tǒng)的要求和著眼于CPS技術的持續(xù)發(fā)展，工作場所中新的社會基礎設施應該得到更多關注。

　　涉及8個關鍵領域

　　如果工業(yè)4.0得以成功實現(xiàn)，研發(fā)活動將需要與之適應的工業(yè)政策的支持。德國工業(yè)4.0工作組認為，需要在以下8個關鍵領域采取行動：

　　（1）標準化和參考架構：工業(yè)4.0會涉及聯(lián)網(wǎng)，并通過“價值網(wǎng)絡”集成幾家不同的公司。由此，需要開發(fā)出一攬子共同標準，并需要一個參考架構來描述這些標準。

　　（2）復雜系統(tǒng)的管理：生產(chǎn)和制造系統(tǒng)正日益變得復雜，適當?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ湍転楣芾磉@些復雜的系統(tǒng)打下基礎。因此，工程師們應該備有開發(fā)出這些模型的方法和工具。

　　（3）一套綜合的工業(yè)寬帶基礎設施：毋庸置疑，高質(zhì)量的綜合通訊網(wǎng)絡是工業(yè)4.0的關鍵要求。無論是在德國國內(nèi)，還是在德國與其他伙伴國之間，寬帶網(wǎng)絡基礎設施也因此需要進一步大規(guī)模拓展。

　　（4）安全和安保：安全和安保對智能制造系統(tǒng)的成功至關重要。確保生產(chǎn)設施和產(chǎn)品本身對人或者環(huán)境不造成任何危險，這點非常重要。同時，生產(chǎn)設施和產(chǎn)品，尤其是它們所包含的數(shù)據(jù)和信息，都需要加以保護，防止被濫用和未經(jīng)授權的訪問。

　　（5）工作的組織和設計：在智能工廠，雇員的角色將發(fā)生引人注目的改變。越來越多的實時導向的控制，將改變工作內(nèi)容、工作流程和工作環(huán)境。工作組織以一種“社會-技術”的方法實現(xiàn)，將為員工提供承擔重大責任和促進個人發(fā)展的機會。這一旦成為現(xiàn)實，合作工作的設計、終身學習的措施以及啟動參考模型課題，將變得尤為重要。

　　（6）培訓和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展：工業(yè)4.0將從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ骱蛯I(yè)能力。實施適當?shù)呐嘤柌⒁詫W習的方式組織工作因此變得尤為必要，可借此實現(xiàn)終身學習和基于工作地點的個人發(fā)展。為達成這一目標，示范項目和“最佳實踐網(wǎng)絡”應該推廣，數(shù)字化學習技術也應投入研究。

　　（7）監(jiān)管框架：在工業(yè)4.0下建立新的制造流程和橫向業(yè)務網(wǎng)絡架構時，必須遵守法律；而現(xiàn)有法律也同樣應考慮到創(chuàng)新的影響而進行調(diào)整。面臨的挑戰(zhàn)包括保護企業(yè)數(shù)據(jù)、責任問題、處理個人數(shù)據(jù)和貿(mào)易限制。這將不僅對立法，也對其他有商業(yè)性質(zhì)的活動提出了要求。制度將作為一個涵蓋面廣泛的適用工具而存在，其內(nèi)容包括指導方針、合同范本和公司集體協(xié)議，或者自我監(jiān)管的舉措如審計。

　　（8）資源效率：撇開成本高不說，僅制造業(yè)在原材料和能源上的大量消耗就給環(huán)境和安全供應帶來諸多風險。工業(yè)4.0將帶來資源生產(chǎn)力和效率的提高。對企業(yè)來說，權衡“需要投資在智能工廠中的額外資源”與“帶來的潛在節(jié)約”之間的利弊非常必要。

　　邁向工業(yè)4.0，將是一個漸進的過程。為了適應制造工程的特殊需求，現(xiàn)有的基本技術和經(jīng)驗必須加以改變，還必須探索針對新地點和新市場的創(chuàng)新解決方案。如果成功，工業(yè)4.0將提升德國的全球競爭力，并保持其國內(nèi)制造業(yè)繼續(xù)發(fā)展。