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德国Industrie4_0的启示
启示2: 第四次工业革命的互联网——theInternetofThingsandServices
德国人将为工业服务的互联网称为: theInternetofThingsandServices(而目前的互联网称为: InternetofPeople),它们包容了与工业相关的智能电网、智能产 品、智能(生产)建筑、智能调配和智能物流集成在一起;它们 将智能工厂的所有智能机器、存储系统和生产设施集成在一起建 立CPS。CPS可将所有相关的物理设备(在世界范围内)连接到 互联网上,使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调 和自治等功能。可使智能工厂的产品“knowthedetailsofhowtheywe remanufacturedandhowtheyareintendedtobeused.”由于CPS有互联网 支持,它创造出智能产品、智能生产程序与过程,构建起新的智 能工厂。
启示3: 德国Industrie4.0的双重战略意欲如何?
德国人直言不讳地称通过双重战略实现Industrie4.0的目标即 在第四次工业革命中变为最强者。他的双重战略是:一方面要主 导供应;另一方面要主导市场。双重战略主要是“Germany’sma nufacturingequipmentindustryshouldseektomaintainitsglobalmarketlea dershipbyconsistentlyintegratinginformationandcommunicationtechno logyintoitstraditionalhigh-techstrategiessothatitcanbecometheleadings upplierofsmartmanufacturingtechnologies.Atthesametime,itwillbenece ssarytocreateandservenewleadingmarketsforCPStechnologiesandprodu
对于我们来讲应该积极研究这一核心问题,如何不 失时机的在已有工作的基础上建立中国的与世界相连的 theInternetofThingsandServices,进而建立自己的CPS。它们涵盖 了国内已有的“物联网”但远远不是这个“物联网”。
国内已有的互联网成果有可能被引用到中国作用。德国Industrie4.0启示我们应尽早建设中国的工业 互联网。
以上是一些总体的启示,再来分析具体的技术内涵的启示。
启示4: 构建中国第四次工业革命CPS的有效方法
构建中国第四次工业革命CPS需通过三大集成方式:第一, 价值网络的横向集成。第二,跨越整个价值链的端到端工程数字 集成。第三,纵向集成和网络(互联网)化制造系统。
价值网络的横向集成是指:将应用于不同制造阶段的各种 IT系统和企业计划过程集成在一起,这些过程涉及一个公司(例 如:进入物流、生产、外出物流、市场)和几个不同公司之间 (价值网络)的原材料、能源和信息的交换。
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在很多时候却主导了PLC的市场与供应。而今第四次工业革命 已经悄然启动,汲取前面的教训,中国应该尽快地构建中国的 theInternetofThingsandServices。应该尽快地在工业领域特别是制 造业中构建起自己的CPS。CPS是真正的两化深度融合的系统, 因为他在系统各层面实现信息与物理实体的融合,工信部的两化 融合应由此入手。应该用中国的智能产品、智能生产流程至少主 导中国的供应与市场。应该尽快建立自己的第四次工业革命纲 领——中国工业4.0。
德国人要通过Industrie4.0的双重战略——“主导供应与主导 市场”在第四次工业革命中拔得头筹。对此我们应该如何应对和 学习,在第四次工业革命中有所作为呢?
首先,看看对最近的第三次工业革命,德国人是如何认识 的:“GermanysuccessfullyimplementedthethirdIndustrialRevolu tion(“Industrie3.0”)duringtheearly1980sbydeliveringmoreflexib leautomatedmanufacturingthroughtheintegrationofProgrammableL ogicControllers(PLCs)intomanufacturingtechnologywhilstatthesam etimemanagingtheimpactontheworkforcethroughanapproachbasedo nsocialpartnership.”。德国人认识到:PLC及其应用系统在工 业中的最广泛应用是第三次工业革命的主要特征。第三次工业 革命我们似乎并未落后多少,但PLC及其系统的供应与市场一 直由德国人与美国人主导。本来PLC是美国人发明,但德国人
对此,中国要汲取第三次工业革命时的教训及早在智能装备 制造、新的交易、管理等方面推出有竞争力的产品,及早生产更 多的智能产品占领市场。
在互联网的环境中,在中国这个世界最大的市场环境中,我们 的条件是得天独厚的,关键在于如何打造我们的工业4.0,如何由中 国制造业、由万千中小工业企业自主创新实现中国工业4.0目标。
cts.”德国的工业及产品有了互联网的支持,更具有侵略性,在新 一轮工业革命中他们既要主导供应又要主导市场。进一步分析, 在新的制造环境中,要让新的智能生产装备、智能生产方式、新 的交易模式、新的管理模型、新的技术手段由他们主导供应。同 时他们生产的智能产品又主导市场、占领市场。这是一种通吃的 战略。
启示6: 中国工业第四次革命路线图
德国人较详细地说明了他们第四次工业革命的路线图: (1)在2011年11月政府采纳Industrie4.0作为国家高科技战略 的一部分。由国家科学院与工程院协调成立工作组。近来有一些 工业技术协会支持又建立了Industrie4.0平台并支持旗下的一些的 工作组及秘书处。显见,工业4.0由政府支持下的工业技术协会作 为倡导者与领导者。
启示1: 中国应在第四次工业革命中有所作为,不再落后
德国Industrie4.0正在实施中,它是德国工业的第四次革命的 纲领。德国人认为四次工业革命是:第一次:机械化。第二次: 机械化+电气化。第三次:机械化+电气化+IT技术。第四次(当 下):机械化+电气化+IT技术+Internet技术。
他们认为:第四次工业革命就是第三次工业革命的成果 上再加上互联网技术,“theintroductionoftheInternetofThingsa ndServicesintothemanufacturingenvironmentisusheringinafourthin dustrialrevolution.”,即物事互联网与服务互联网引入制造业 引发了第四次工业革命。必须说明这里所要求的互联网是: “ThingsandServices”的互联网,Things可认识为物和事情,或 曰“物事”。Services泛指一切服务。所以,第四次工业革命首
(3)工作组推进标准化、工作组织和产品实现。专业协会 促进社交团体、学术机构和公众的交流与密切合作。
(4)建立theInternetofThingsandServices网络环境下的新商业 模式,必须是众多企业都可接受的商业模式。
先要建设“物事互联网”与“服务互联网”。这意味着有史以来 第一次将资源、信息、物事、人和对这一切的服务进行互联。 在theInternetofThingsandServices的支持下革新、改造整个工业 及制造业。制造业中的智能机器、存储系统和生产设施将融入 theInternetofThingsandServices中,成为信息-物理系统——CPS (Cyber-PhysicalSystem)。
在互联网的背景下,价值网络横向集成的范围将是世界范围的。 跨越整个价值链的端到端工程数字集成是指:跨越工业企业 整个价值链的工程过程的各阶段(设计和开发、生产计划、生产 工程、产品和服务)的端到端的数字信息集成。 纵向集成和网络(互联网)化制造系统是指:将不同层级的 IT系统集成在一起(例如,执行器与传感器层,控制层,生产管理 层,制造和执行层和企业计划层)以便实现端到端的解决方案。 后两种集成也要得到互联网的支持。 我国已发布了一个关于工业企业信息化集成系统的国家标准 《工业企业信息化集成系统规范》GB/T26335——2010,此标准 中也提出了工业企业信息集成时采用的方式:横向集成与纵向集 成。德国人的理念是在互联网背景下的,应该更为宏大,但机理 应是相同。 这些理念启示我们在实现CPS时,实质上是进行更大范围的 系统集成,制造业企业要转变为系统集成商。 我国的一些大中企业在实现企业信息化过程中已经取得了部 分横向集成与纵向集成的成功经验,他们通过横向集成将企业内 原本是信息孤岛的各业务子系统在同一信息平台上集成起来。他 们将企业自动化系统的各层级纵向打通,这些成果对实现中国工
(1)智能工厂孕含在公司内价值网络中。 (2)他由包含了制造过程和制造产品的端到端工程来定 性,使得数字信息与物理实体无缝地融合。 (3)他便于工作人员管理制造过程不断增长的复杂性。 (4)他同时确保生产本身极具吸引力、适应城市环境并赢利。 由智能工厂生产的智能产品有如下特点: (1)具有独特的可识别性,在全生命周期可定位。 (2)即便在他被制造过程中,他知道自己制造过程的细节。 (3)在生产过程一定的区域,可以半自动控制智能产品的 生产阶段。 (4)确保智能产品知道其成品功能指标和生命周期内损耗。 (5)智能产品的信息汇集在一起,以便优化智能工厂的物 流、配置、维护和企业管理应用集成。 由此工业4.0的实施可将个体客户和产品特殊性能需求融入产 品设计、组态、订货、生产、运行与回收各阶段。也可在制造前 或制造进行时将最后一分钟的客户需求加入制造中,也可实现单 件或小批量制造并赢利。也可让生产者来控制、调节或组态智能 制造的资源网络和制造步骤。生产者可以从生产任务的过程中解 放出来,致力于创新和增值的生产活动,他们将在生产过程中起 关键作用特别是在质量保证方面。同时灵活的工作条件将可协调 他们工作和个人的需求。 由互联网乃至CPS支持的智能生产与智能工厂以及智能产品 将深层次地改变生产过程本身、改变工作者的工作条件与状态, 继而改变产品的交易以及整个社会的商业模式。 国内这方面的状况需要做全面的调查研究作出评估并制定发 展规划。智能工厂的建设与发展将决定中国在世界第四次工业革 命中的位置。