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德国工业4.0：未来制造业息物理网络
日期：2017-04-18|作者：admin |人气：
德国推出“工业4.0”战略，其目的就是充分发挥德国的制造业基础及传统优势，大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用，形成信息物理网络（CPS），以便在向未来制造业迈进的过程中先发制人，与美国争夺新一轮工业革命的话语权。
美国是利用互联网优势，向未来制造业进化。德国是基于制造业基础，向未来互联网融合。所以说，德国总理默克尔亲自不予余力地推动“工业4．0”，其实还有其背后的用意——德国政府在未来的科技战略中之所以重视“工业4．0”是因为与美国的竞争。
从某种意义上说，“工业4．0”是德国希望阻止信息技术不断融入制造业之后带来的支配地位。一旦制造业各个环节都被云计算接管，那么制造业还是制造业吗？所以，“工业4．0”希望用“信息物理系统”升级“智能工厂”中的“生产设备”，使生产设备因信息物理系统而获得智能，使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。那时，云计算不过是制造业中的一个使用对象，不会成为掌控生产制造的中枢所在。
所以说，德国的技术主要体现于“在制造业中部署信息物理系统”，升级现有的电子信息技术，使生产过程透明化管理，满足未来制造业的特殊需求。通过强化制造技术物联网的融合，依靠信息物理系统，开创新的制造方式，通过传感器物联网紧密连接物理现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中，从而实现“智能工厂”，使得在生产制造过程中，设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统，实现生产制造过程的创新突破，增强生产的灵活性。并通过全面融入互联网，实时响应众多消费者的需求，实现规模经济和效用，在全球市场中开拓新的市场机遇（图1）。
其次，德国制造的技术还将体现于价值网络的整合。对不同价值创造阶段、生命周期产品、产品范围和相应制造系统进行网络协同式的整合。尤其是，将中小企业整合到新的价值网络中，增强中小企业的活力，带动产业结构整体上的调整。
那么，会涉及哪些技术的呢？德国信息产业、电信和新媒体协会（BITKOM）与弗劳恩霍夫应用研究促进学会（Fraunhofer）的研究报告中的一幅图描绘了德国“工业4．0”所涉及的技术（图2）。
从中也可以看出，“工业4.0”战略中的智能制造处处与信息技术相关联。“工业4．0”本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”。在生产设备层面，通过嵌入不同的传感器进行实时感知。通过宽带网络，通过数据对整个过程进行精确控制；在生产管理层面，通过互联网技术、云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等一系列技术构成服务互联网，实现物理设备的信息感知、网络通信、精确控制和远程协作。
德国“工业4．0”希望通过技术，从三个方面强化竞争力。首先是，提高生产率。生产效率是制造企业首先会考虑的问题。在具体生产流程方面，“工业4．0”对企业的意义在于，它能够将各种生产资源，包括生产设备、工厂工人、业务管理系统和生产设施形成一个闭环网络，进而通过物联网和系统服务应用，实现贯穿整个智能产品和系统的价值链网络的横向、纵向的链接和端对端的数字化集成，从而提高生产效率， 终实现智能工厂。
其次是，缩短产品上市时间。通过智能工厂制造系统在分散价值网络上的横向连接，就可以在产品开发、生产、销售、物流、服务的过程中，借助软件和网络的监测、交流沟通，根据新情况，灵活、实时地调整生产工艺，而不再是完全遵照几个月或者几年前的计划。
从而，实现灵活性的提升。“工业4．0”通过CPS系统将不同设备通过数据交互连接到一起，让工厂内部、外部构成一个整体。而这种“一体化”其实是为了实现生产制造的“分散化”。“工业4．0”中，生产模式将从“由集中式中央控制向分散式增强控制”转变，“分散化”后的生产将变得比流水线的自动化方式更加灵活（图3）。
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