德国工业4.0实施建议

德美中对工业4.0的战略选择工业4.0，德国绝地反击的利器！在德国人的愿景中，工业4.0是一种高度自动化、高度信息化、高度网络化的生产状态，工厂内人、机、料自主协同，自组织、高效运转，工厂外，通过端对端集成、横向集成，实现了价值链的共享、协作，效率、成本、质量、个性化都得到了质的飞跃。

我们了解了四次工业革命的划分及主要特点，下面我们继续分析德国工业4.0战略。

扬长补短，德国完全有能力绝地反击虽然处境很困难，但德国也并非没有机会。

中国俗话说的好，危机危机，危险中孕育着机遇。

其实，德国还是很有机会的，完全可以通过扬长补短，把自己的优势铸就利器，一招制敌，从而带领德国制造业突出重围，取得最终的胜利。

下面从三个方面看看德国制订工业4.0战略的基础。

1、先天优势可继续发挥1）发挥技术优势，CPS系统成为战略主线众所周知，德国具有雄厚的工业基础与全球领先的制造业，如机床、汽车等行业，占据绝对的领先优势，另外在嵌入式计算机技术、工业软件等，均处于全球领导者的位置，这是德国实施第四次工业革命的技术基础。

通过将嵌入式计算机技术、工业软件、自动化设备等这些德国的优势技术攥成拳头，形成以CPS为代表的工业4.0战略核心，引领全球制造业发展，并将带领德国所向披靡、天下无敌。

CPS是赛博物理系统（Cyber-Physical System）的缩写，这是工业4.0的核心。

很多人将CPS翻译成信息物理系统，是不恰当的。

CPS是一个综合计算、网络和物理实体的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使赛博空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。

CPS 系统包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能，从中可以看出，赛博远非信息二字能代替的。

德国高技术战略“工业4.0”实践情况和面临课题
【人民网2014-3-13报道】
2010年，德国政府提出了高技术战略“工业4.0”，并开始在德国产学研推进这个官产学研用一体项目。

2年后，基于“工业4.0”实践的情况，德国官产学研用专家组成的工作组发表了“工业4.0”评估报告。

评估报告指出：“工业4.0”，亦称为“互联的智能工厂”，是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，从而实现网络化分布式生产、个性化按需制造等。

工业4.0的关键技术是信息通信技术（ICT），第三次工业革命只是在生产系统中运用ICT，而工业4.0将大幅扩大ICT的应用对象，具体包括：联网设备之间自动协调工作的M2M（Machine to Machine）、通过网络获得的大数据的运用、ICT与生产系统以外的研发管理、企业资源计划（ERP）、产品生命周期管理（PLM）和供应链管理（SCM）等业务系统的联动。

虽然工业4.0展现了美好未来，但实现工业4.0却要面对四大课题，分别是标准化、复杂系统的管理、通信基础设施建设、安全与保密。

德国工业4.0战略德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔为首的四位专家近期分享了德国工业4.0的发展路线图，德国“工业4.0”17个纲要论点、未来智能互联系统、大数据信息物理系统等观点。

【专家之一】德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安尔互联网技术的历史沿革发展安德尔认为可以分几个阶段，每个阶段分五个时间现代工程的信息可持续周期管理、生产流程、制作操作、流程优化和整合等是对工业4.0 重要的过程。

互联网技术的沿革发展基本经历每五年为一个发展阶段，安德尔认为，从1993年起，万维网的诞生是现在技术的起始点。

第一阶段，1995年，超媒体技术文本文件可以进行连接，从而产生的企业有Yahoo，AOL；第二阶段，五年之后的多媒体技术，产生的新公司有Google、亚马逊，2000年成立的技术方面，使用Java 、UML、XML第三个阶段，在五年之后，社交媒体时代，人与人的链接，Facebllk，Youtube、Twitter第四个阶段，2001年，企业发现社交媒体进行连接需依靠应用技术，2007年，随着iPhone的出现的App，2009年ipad ，仅仅五年，整个技术不断动态发展。

第五个阶段，2015年，信息物理网络体系，首先人与人，企业之间相互联系，系统之间互相联系，工业4.0 受之影响，比如物联网、数据网等元件的连接。

未来五年的发展，依然有动力什么是工业4.0？是一个术语，用来描述对于产业、工业的第四次的革命，工业4.0指的是，技术与产业之间的联系，第一次工业革命是在18世纪末，制造工厂的基础是水动力和蒸汽动力；第二次工业革命是大规模生产由电力驱动。

第三次是以信息技术来改变人的工作方式的革命，工业4.0 是指工业革命，它瞄准的是整个价值链，是整个生命生产周期。

技术使用信息物理系统（CPS）的形式建立全球网络，整合其机器、仓储系统和生产设施。

“工业4.0”时代：德国职业教育新动向及启示“工业4.0”时代是全球制造业的新发展阶段，越来越多的国家开始关注和推进职业教育的创新与改革。

德国作为制造强国，拥有世界顶尖的职业教育体系，其新动向对其他国家有着重要的借鉴意义。

首先，德国职业教育应对“工业4.0”挑战的策略是转型升级，强化技能培训。

德国政府提出了“双元制学徒制”教育模式和“新工业学徒制度”，加强技能教育方面的投入，培养年轻人掌握数字化、自动化和新材料等方面的知识和技能。

其次，德国职业教育注重与企业合作，将教育与市场需求紧密结合。

德国的职业教育体系不仅有严格的技能考核标准，同时也有密切的职业导向，充分考虑了市场需求和社会的变化。

这种与市场需求紧密结合的教育模式，使得德国职业教育所培养的学生更加符合市场的需求。

第三，德国职业教育重视学习的实践性，提倡“理论与实践结合”的教学方法。

德国职业学院的教学内容不仅注重知识传授，更加注重学生的实践能力。

学生需要在实际企业中进行学习实践，掌握从实践中发现问题并运用理论知识进行解决的方法。

最后，德国职业教育注重学生自主创新能力的培养。

德国的职业教育培养的不仅是技术技能，也注重学生的自主创新能力。

学生在实践中需要不断探究，发现问题并提出可行的解决方案，这样才能真正成为具有突出创新能力的复合型人才。

德国职业教育的新动向给其他国家在应对“工业4.0”时代的职业教育改革方面提供了有益的启示。

职业教育在“工业4.0”时代发现新方向和新路径，需要具备与市场需求紧密结合、注重学生实践能力和自主创新能力、贴近产业和强化技能培训等若干重要特点和特征。

确保德国制造业的未来——对实施“工业4.0”战略计划的建议执行摘要德国是世界上制造业最具竞争力的国家之一，其装备制造业居全球领先地位。

这在很大程度上要归功于德国在创新制造技术的研究、开发和生产方面以及复杂工业流程管理方面的专业化。

德国强大的机械和装备制造业（machinery and plant manufacturing industry）、全球显著的IT能力及其在嵌入式系统和自动化工程领域的专业技术，都意味着德国在成为制造工程业的领袖方面处于极其有利的位置。

因此，德国在利用新型工业化——工业4.0（Industrie 4.0）的潜力方面具有得天独厚的优势。

前三次工业革命分别由机械化（mechanisation）、电气化（electricity）和IT化推动的。

而今，将物和服务联网（Internet of Things and Services）引入制造业正在开启第四次工业革命。

未来，企业将建立如下全球网络：该网络将机器、仓储系统和生产设施以信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）的形式整合在一起。

在制造业中，信息物理系统由能够独立自动交换信息、触发行动及相互控制的智能机器、储存系统和生产设施组成。

这将为制造、工程、物料使用以及供应链和生命周期管理所涉及的工业流程的根本改进提供便利。

已经开始出现的智能工厂（smart factories）采用了全新的生产方法。

智能产品具有唯一标识，可以在任何时候被定位，并存储了有关自身历史状态、当前状态以及实现其目标状态的其他路径（alternative routes）的信息。

嵌入式制造系统与工厂和企业内部的业务流程纵向互联，并与可以实时管理的分散价值网络——从发送订单一直到出货物流（outbound logistics）——横向互联。

此外，无论是纵向互联还是横向互联都要求并且能够实现整条价值链上的端到端工程（end-to-end engineering）。

德国工业4.0战略计划实施建议（摘编）机械工业信息研究院战略与规化研究所一、德国实施工业4.0战略的重要意义德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造业全球领先。

这主要得益于德国在创新制造技术方面的研究、开发，以及在复杂工业过程管理方面高度专业化。

德国拥有强大的装备制造业，在全球信息技术领域处于领先地位，在嵌入式系统和自动化工程领域也具有很高的技术水平，这些都确立了其在世界制造业中的领导地位。

由于德国具备管理复杂工业流程的能力，使不同的任务可由不同地理位置的不同合作伙伴来执行。

几十年来，德国已经成功地应用信息和通信技术（ICT）做到了这一点。

当今，ICT大约支撑了90%的工业制造过程。

在过去的30年左右的时间里，IT革命给我们生活和工作带来了根本性变革，其影响不亚于第一次和第二次工业革命中机械化和电气化所带来的影响。

从个人电脑到智能设备的演进伴随着这样的趋势，越来越多的IT 基础设施和服务将通过智能网络（云计算）提供。

比以往任何时候都更加小型化的设备与势不可挡的互联网相结合，使无处不在的计算成为现实。

功能强大的、自主的微型计算机（嵌入式系统）正越来越多地相互间或与互联网以无线方式互联。

这正在导致引起实体物理世界与虚拟网络世界（cyberspace）以虚拟网络———实体物理系统（CPS）的方式相融合。

继2012年推出新的互联网协议IPv6，现在已有足够的地址使智能对象间通过互联网大范围直接互联。

这意味着有史以来第一次，有可能将资源、信息、物品和人进行互联，从而造就物联网和服务。

这种现象的影响也将反映到工业领域。

在制造领域，这种技术的渐进性进步可以被描述为工业化的第四个阶段，即工业4.0。

工业化始于18世纪末机械制造设备的引进，那时像纺织机这样的机器彻底改变了货物的生产方式。

继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于19世纪70年代，在劳动分工的基础上，采用电力驱动产品的大规模生产。

20世纪70年代初，第三次工业革命又取代了第二次工业革命，并一直延续到现在。

德国“工业4.0”的路径选择作者：暂无来源：《计算机世界》 2016年第14期虽然对于现在处于第几次产业革命，以及德国“工业4.0”算不算工业革命存在不同的理解，但是各个发达国家开始重新重视先进制造业的发展确实是个不争的事实。

比如美国也在通过各种计划，促进先进制造业发展，有人称之为“再工业化”。

此外，日本潜心研究人工智能，解决劳动力断层并支持未来的工业智能化。

无论是美国的“再工业化”风潮、德国的“工业4.0”，还是日韩等国制造业转型都不是简单的传统制造业回归，而是伴随着生产效率的提升、生产模式的创新以及新兴产业的发展。

在此，我们对德、美、日三个发达国家的这轮工业化热潮进行对比，以对新一轮产业革命在全球范围内的最新发展有更深入的了解，进而为制定相应行业和公司的发展策略提供参考。

德国推动“工业4.0”的背景毫无疑问，在传统制造业领域，德国具有巨大的领先优势：（1）德国更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；（2）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；（3）在挖掘新型工业化的潜能方面，德国拥有先进的工业基础与大量的人才储备。

（4）欧盟拥有众多科技强国，德国作为欧盟成员国之一，在科研、管理技术、专业人才等方面与欧盟其他成员国之间的交流可以更频繁便捷。

然而，从以信息技术为主导的“工业3.0”以来，美国在新产业发展上独占鳌头，德国等欧洲国家在其中的表现却乏善可陈。

面对着美国从2009年开始实施的制造业回归政策并提高其产品和技术在高端工业市场竞争力的局面，以及中国等新兴市场国家通过成本优势和技术升级从低中端开始向上对全球市场的蚕食，以德国为代表的西欧传统工业国面临着巨大压力。

因此，由德国默克尔政府发起并在世界范围内推广的“工业4.0”，希望重塑自己在工业领域的全球龙头地位，并建立解决老龄化等问题的积极应对战略。

必须高度关注德国工业4.0作者：暂无来源：《计算机世界》 2014年第1期2013 年12 月19 日，德国电气电子和信息技术协会发布德国“工业 4.0”标准化路线图。

德国“工业4.0”是德国政府确定的面向2020 年的国家战略，在2013年4 月的汉诺威工业博览会上首次发布《实施“工业4.0”战略建议书》（以下简称“建议书”）。

建议书坦言，德国拥有强大的机械和装备制造业，但中国对德国工业构成竞争威胁，美国也在通过各种计划，促进先进制造业发展。

德国制定工业4.0 战略的目的，就是为了“确保德国制造的未来”。

与美国流行的第三次工业革命的说法不同，建议书将18 世纪引入机械制造设备定义为工业1.0，20 世纪初的电气化为2.0，始于20 世纪70 年代的信息化定义为3.0。

鉴于技术正将实体物理世界和虚拟网络世界融合，建议书称，在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络——实体物理系统（Cyber-PhysicalSystem，CPS）”可以被定义为工业 4.0。

CPS 包括智能机器、存储系统和生产设施，从入厂到出厂，整合整个制造和物流过程，实现数字化和基于信息技术的端对端集成。

建议书指出工业4.0 的诸多潜力。

在生产能力上，工业4.0 将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。

另一方面，工业4.0 将使人的工作生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。

建议书提出，为了将德国向工业4.0升级，需要采取双重战略。

一方面德国要成为工业4.0 智能技术的全球领导性供应商；另一方面，德国需要为CPS 技术和产品培育新的市场。

配合双重战略，建议书提出需要在标准化和参考架构、管理复杂系统、监管框架等8 个关键领域采取行动。

建议书还列举了若干工业4.0 在现实中的一些案例。

当前汽车车身激光焊接生产线运行具有间歇性。

间歇期各种设备的能耗占总能耗的12%。

紧跟德国工业4.0制造业的格局会越来越低汇报人：日期:•德国工业4.0概述•制造业的数字化转型•制造业的智能化升级目录•制造业的绿色化发展•制造业的未来趋势与挑战•结论：紧跟德国工业4.0步伐，推动制造业高质量发展01德国工业4.0概述背景德国工业4.0是德国政府在2011年提出的概念，旨在通过数字化转型提高制造业的效率和竞争力。

意义德国工业4.0的实现将促进德国经济的持续发展和国家的竞争力提升，同时为其他国家提供可借鉴的数字化转型经验。

德国工业4.0的背景与意义德国工业4.0的主要特点德国工业4.0将物联网、大数据、人工智能等先进技术引入制造业，实现生产过程的全面数字化。

高度数字化定制化生产智能化工厂网络化协同德国工业4.0强调根据客户需求进行定制化生产，以满足市场多样化的需求。

德国工业4.0通过智能化设备和系统的应用，实现工厂的自动化和智能化生产。

德国工业4.0强调企业间、部门间以及供应链上下游企业之间的协同合作，以实现资源共享和优化配置。

德国工业4.0的核心理念德国工业4.0始终以客户需求为导向，通过创新技术和流程优化提高产品质量和服务水平。

以客户需求为导向德国工业4.0追求精益求精，注重生产过程的持续改进和优化，以提高生产效率和降低成本。

精益求精德国工业4.0注重环境保护和可持续发展，通过节能减排、循环经济等措施实现绿色制造。

绿色环保德国工业4.0倡导开放合作，鼓励企业间共享资源、共担风险、共同发展，以实现互利共赢。

开放合作02制造业的数字化转型数字化转型可以通过自动化和智能化技术提高生产效率，减少人工干预和错误率。

提高生产效率优化资源配置拓展市场渠道数字化转型可以通过数据分析和预测来优化资源配置，提高企业的灵活性和响应速度。

数字化转型可以通过互联网和电子商务等渠道拓展市场，扩大企业的销售渠道和客户群体。

03数字化转型的必要性0201数字化转型的关键技术大数据分析通过大数据技术对采集到的数据进行处理和分析，挖掘数据中的价值，为企业决策提供数据支持。

确保德国制造业的未来——对实施“工业4.0”战略计划的建议德国国家科学与工程院（acatech）发布时间:2014-04-04执行摘要德国是世界上制造业最具竞争力的国家之一，其装备制造业居全球领先地位。

这在很大程度上要归功于德国在创新制造技术的研究、开发和生产方面以及复杂工业流程管理方面的专业化。

德国强大的机械和装备制造业（machinery and plant manufacturing industry）、全球显著的IT能力及其在嵌入式系统和自动化工程领域的专业技术，都意味着德国在成为制造工程业的领袖方面处于极其有利的位置。

因此，德国在利用新型工业化——工业 4.0（Industrie4.0）的潜力方面具有得天独厚的优势。

前三次工业革命分别由机械化（ mechanization ）、电气化（electricity）和IT化推动的。

而今，将物和服务联网（Internet of Things and Services）引入制造业正在开启第四次工业革命。

未来，企业将建立如下全球网络：该网络将机器、仓储系统和生产设施以信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）的形式整合在一起。

在制造业中，信息物理系统由能够独立自动交换信息、触发行动及相互控制的智能机器、储存系统和生产设施组成。

这将为制造、工程、物料使用以及供应链和生命周期管理所涉及的工业流程的根本改进提供便利。

已经开始出现的智能工厂（smart factories）采用了全新的生产方法。

智能产品具有唯一标识，可以在任何时候被定位，并存储了有关自身历史状态、当前状态以及实现其目标状态的其他路径（alternative routes）的信息。

嵌入式制造系统与工厂和企业内部的业务流程纵向互联，并与可以实时管理的分散价值网络——从发送订单一直到出货物流（outbound logistics）——横向互联。

此外，无论是纵向互联还是横向互联都要求并且能够实现整条价值链上的端到端工程（end-to-end engineering）。