保障德国制造业的未来(三)

　　2、愿景:工业4.0作为智能、互联世界的一部分

　　在一个“智能互联的世界”中,物联网和服务互联网的影响将遍布各个关键领域。这一转变将导致能源供应领域中智能电网、可持续的移动策略(智能移动、智能物流)和医疗保健领域中智能医疗的出现。在制造领域中,端到端工程的垂直网络、以及囊括越来越多智能产品和系统的整个价值链的平行整合,将引领我们进入工业化的第四阶段——“工业4.0”。

　　工业4.0以创造智能产品、程序和流程为重点。智能工厂也是工业4.0的一个关键特征。智能工厂能够胜任管理的复杂度,对损坏具有更强的承受力,且生产效率更高。在智能工厂中,人类、机器和资源能够实现互相通信,就像社交网络中一样自然。智能产品“知道”他们如何被制造出来的细节,也知道他们的用途。他们将主动地对制造流程提供支持,回答诸如“我什么时候被制造的?”、“对我进行处理应该使用哪种参数?”、“我应该被传送到何处”等问题。它的界面与智能移动、智能物流和智能电网一起,将使智能工厂成为未来智能基础设施的关键组成部分。这将引起传统价值链的转变,以及新型业务模式的出现。

　　因此,工业4.0在孤立中是无法实现的,它应该被视为一系列需要采取行动的关键领域。因此,工业4.0应该通过一种跨学科的方式且通过与其他关键领域的紧密合作来实现。

　　2.1 塑造工业4.0的愿景

　　实现工业4.0所需要的思维模式转移是一项长期的项目。纵观这一流程,确保现有制造体系价值得到保持是十分重要的。有必要提出从早期阶段(详见第3章和5.4节)便能体现优势的迁移策略。然而,在一些个别部门,创新造成的产量差距可能还会扩大。

　　图2 工业4.0和智能工厂作为物联网和服务互联网的一部分

　　德国工业的生存和发展,需要在第四次工业革命中发挥积极作用,也有必要借鉴以下德国工业和研究的传统优势:

　　(1)机械和工厂制造业的市场领导者

　　(2)全球强势IT产业集群

　　(3)嵌入式系统和自动化工程领域的创新先锋

　　(4)具备高技能和充满干劲的劳动力

　　(5)供应商和用户之间较密切的合作

　　(6)优秀的研究和培训设施

　　实施德国工业4.0战略的目的是依靠德国劳动力的技能、表现和专长进行系统创新,通过利用现有的技术和经济潜力,打造最佳经济体。德国工业4.0战略将主要关注以下方面:

　　(1)通过价值网络实现横向一体化

　　(2)整个价值链工程的端对端数字一体化

　　(3)垂直一体化及网络化制造系统

　　以上内容在第3章中有更为详尽的阐述。

　　2.2实施工业4.0战略的德国未来如何?

　　德国工业4.0战略将更具灵活性,也更强劲,在工程、规划、制造、运营和物流流程中实施最高标准。这将催生动态的、实时优化、自我组织的价值链,并可通过一系列标准(如成本、可用性和资源消耗)进行优化.这一价值链还需要适当的监管框架、标准化接口和统一的业务流程。

　　以下是德国工业4.0战略的愿景:

　　(1)它的最大特点是制造业中所有参与者及资源的高度社会技术互动。互动主要围绕制造资源网络(制造机械、机器人、输送机和仓储系统及生产设施)进行,这些网络独立自主,在不同情况下能自我管理,自我配置,还装备了传感器,分散安装,并融入了相关规划及管理系统。作为这一愿景的关键组成部分,智能工厂将被纳入公司内部价值网络,它的特点是包括制造过程和制造产品的端对端工程,实现数字和物理世界的无缝衔接。智能工厂将使不断复杂的制造流程便于管理,并能同时确保生产过程的吸引力、生产效益以及工厂在市区环境的可持续性发展。

　　(2)德国工业4.0战略中的智能产品可明确识别,并有可能随处可见。即使还在生产环节,其自身制造流程的所有细节均可被控。这意味着,在某些领域,智能产品可以控制各生产阶段,进行半自主生产。此外,这还能确保成品了解自身发挥最优性能的参数,并辨别生命周期中发生磨损和毁坏的标记。这些数据可集合使用,以便优化智能工厂的物流、布局、维护以及与业务管理应用程序的整合。

　　(3)德国工业4.0战略实施后,将有可能把个人客户和产品的独特特性融入到设计、配置、订购、计划、生产、运营和回收阶段。它甚至可以在制造和运营之前最后一分钟或进行中提出改变的请求,这将使生产一件定制产品和小批量产品也能产生利润。

　　(4)德国工业4.0战略的实施,将使员工能根据具体情况进行控制、监管和配置智能制造资源网络和制造步骤。员工再也无需完成例行任务,他们可以更多地关注创新和具有附加值的活动。因此,他们在确保产品质量方面将起到关键作用。同时,灵活的工作条件也将他们的工作和个人需求更好地结合起来。

　　(5)德国工业4.0战略的实施,需要进一步扩展相关的网络基础设施,并通过服务水平协议进一步规范网络服务质量。这将有望满足大流量数据应用程序和服务供应商的高带宽需求,以保证关键应用程序的运行时间。

　　“物联网及其服务蕴藏着制造业创新的巨大潜力。如果能成功地把基于Web的服务融入德国工业4.0战略中,其潜能将变得无可估量。”

　　——约翰内斯?海尔比格博士(供职于德国邮政公司,工业科学研究联合会通信行业促进组成员)

　　2.3新的商业机会和模式

　　德国工业4.0战略将催生更好满足个人、“最后一分钟”用户要求的新业务和合作模式。这些模式也将让中小企业有条件使用服务和软件系统,而这些服务和软件系统是他们在现行许可和商业模式下无法负担的。新的商业模式将提供很多问题的解决方案,如需考虑到客户和竞争对手情况的动态定价,并努力确保在价值链中的所有利益相关者均分利润。更多的监管要求,如减少二氧化碳排放(详 见5.8节),应纳入到这些商业模式中,使商业网络中所有合作伙伴能同时满足这些要求(图3)。

　　图3 横向价值网络

　　德国工业4.0战略使用案例情境(如有关“联网制造”,“自组织自适应物流”和“以客户为中心的工程”)需要商业模式的实施主体是一个高度动态的商业网络而不是一家单一的公司。这将引发有关融资、开发、可靠性、风险、责任、知识产权及专业保护等一系列问题。就组织网络及服务差异化而言,确保商业网络中各方的责任将至关重要,需签署具有约束力的文件。

　　商业模式的实时详细监测,也将在记录处理步骤和系统状态上发挥重要作用,以显示其合约性。业务流程的各个步骤在任何时候都将被跟踪,并提供相应的证据(详见5.7节)。为确保有效提供个人服务,有必要精准地测算相关服务的生命周期,确保承诺的实现以及加入该商业网络的新合作方(特别是中小企业)的许可模式和条件。

　　鉴于上述情况,德国工业4.0战略极有可能产生意想不到的全球影响,创造极富动态的环境。新技术的破坏性本质,以及它们对法律问题的影响(例如,敏感的企业数据、负债、数据保护、贸易限制、密码使用等)可能对现行立法的执行构成威胁。创新周期的缩短,要求监管框架的不断更新,也会造成执法上的不断失误。因此,有必要采取一种新方法,在技术开发之前或过程中就对技术与法规的兼容性进行测试(详见5.7节)。德国工业4.0战略成功的另一因素是安全问题(详见5.4节)。这一问题也需要一项更加积极主动的措施。此外,安全设计不单纯局限于功能组件这一理念非常重要。(未完待续)

　　编译:工业和信息化部国际经济技术合作中心