保障德国制造业的未来（六） _中国经济网—

　　——关于实施工业4.0战略的建议

　　4、研究要求

　　尽管《工业4.0战略》的大部分内容将由产业自身去执行；但还是需要进一步研究。《工业4.0战略》工作小组于2012年10月阐明并出版了主要的中、长期研究要求与行动纲领。在接下来的章节，我们将对这份研究要求和行动纲领进行概述。

　　《工业4.0战略》的主要目标就是在主要供应商和主要市场战略间进行协调的基础上实行“双重战略”（见第3章）。实行本战略的基础应是建立在研究行为上的。《工业4.0战略》希望那些革命性的应用应是结合ICT与制造业和自动化技术的结果。

　　为了实现这个目标，需要将现有的CPS内容嵌入制造业系统的中期部署计划中。这就要求机器或加工厂商利用自身优势，拥有与ICT产业和汽车产业为新的CPS创建有目标的、具有创造性发展过程的能力。网络连接的新级别则要求达到产品模型终端到终端的整合能力，生产资源和生产系统需要在更长的时期内进行大量的研究和发展工作。

　　深入研究的首要任务是将研究重点转向完全可描述、可管理、与前后相关的、可控或可自我调控的专业化生产系统的探索和开发。

　　从长期上看，这些功能性CPS的组成部分将来自于跨领域、模块化套件。这应该也有大大加强计划中和实际生产过程整合的可能性。从长期上看，对于研究者来说，将开发模块CPS或相应配件目录作为任何模型智能工厂的主要目标是非常有必要的。

　　只有现有基础科技以应用方式并为了迎合某种制造环境中的特殊需求而被开发时，我们才能在创新上取得重大突破。最终方法、途径和最佳应用案例需要在不同等级的价值网络中进行渗透；这完全是为了知识和技术在不同的领域之间进行流通。出于这个原因，实施双重战略的产业部门（见第3章）已经对5个研究主题中的3个具有很深的了解：

　　（1）通过价值网络实现水平整合

　　（2）遍布整个价值链的终端对终端工程

　　（3）垂直整合和专业化生产系统联网

　　从长期上看，这项由技术驱动、并在生产制造系统应用中心的研究项目将导致跨公司或跨部门间的合作增多。这种合作方式将充当主要为中小型机械与加工企业推动战略的角色。这就要求产业对市场要求作出更敏捷的反应，并将自身打造成新产品、服务和商业模式这些广阔领域中领先供应商。

　　然而，多重领域协作并不单纯源于工程师和汽车工程师间更亲密的合作。第四次工业革命在未来工业就业领域中造成的最显著的影响就是：某些问题必须同时经理论和实际层面才能得到解决。这就为我们带来了第四项研究要求：

　　（4）工作场所中的新社会基础构架

　　社会责任所带来的益处，将有必要加强雇员参与，并强化其所作出的承诺。这是考虑到，即使在流程化工作环境中，也要利用雇员的技术和经验。CPS需要新的工作组织构架覆盖整个价值网络，出于激发雇员生产力的考虑，也是出于能够提供支撑个人终身发展的组织化架构的考虑。

　　跨领域解决方案应该能适用于这些事件，将专家从由工程师、IT专家、心理学家、生物工程学者、社会和职业科学家、医生和设计师所组成的团队中抽调出来。

　　上述基本观点表明，应用方法和基础科学技术能促成生产制造业和自动化工程业之间的合作；这在现今社会中，在很多领域中还是无法实现的一点。

　　为了确保这些应用方法和基础科学技术能适用于应用了不同IT系统、科技来源和能力的企业和产业中，基础ICT技术应符合自动化工程的要求。获得成功的另一个关键因素则是实用参考构架的建立。

　　除去其他因素，实用参考架构的建立也与ICT平台的需求有关，详情请参见第2章。这些基础架构需要进行标准化。这样才能使它们适用于不同类型的企业和技术架构；这也是出于通过创建配套的网络服务来推动共享商业网络中更多元化的创新。

　　《工业战略4.0》对研究和行动纲领的最终要求：

　　（5）互联网-物理系统技术

　　在本章节，我们将描述整合后的研究要求——我们将其分为五个研究领域。《工业战略4.0》工作小组从各商业和研究机构处获取、并建立在通讯推动小组所提建议的基础上的反馈信息，来源于工业-科学研究联盟于2011年1月和9月提交的两份报告。我们依然乐于结合《整合的研究日程互联网-物理化系统》（由BMBF赞助）以及《服务互联网的经济潜力》（BMWi研究之一）研究成果来执行这些建议。

　　因此，这些建议应该被理解为汽车和制造工程业启用基本ICT技术的要求的一种需要，包括在这个领域中为解决一般研究要求而做出的持续努力。

　　这些建议也应被看作是为执行前文所描述的“工业化工程”的特殊应用，而所作的行动纲领的具体描述，为给相关资金项目提供意见和指南，《工业战略4.0》工作小组已经进一步为我们指明了中长期重要行动和研究要求。

　　5.首要行动领域

　　《工业战略4.0》内容复杂，包含了很多有重叠部分的领域。2012年10月，《工业战略4.0》工作小组发表了一份全面的中、长期研究建议集锦。本文下一节将聚焦在工作小组认为需要明确产业政策和商业决策的重点研究领域。研究这些重点领域的目的就是希望研究建议可以被顺利采用。《工业战略4.0》平台是为明确战略实施流程而被建立的。

　　5.1标准化和为参考结构而开放标准

　　　　图9 通过网络服务连接物联网的参考架构

　　如果《工业战略4.0》能通过价值网络（参见第三章）推动跨企业协作和整合的话，那么我们就需要开发出一种相宜的标准。“标准化”这部分工作应聚焦在制定合作机制，和确定哪些是可被交换的信息上。完整的技术性描述和这些条例的实施方案就被我们称为“参考结构”。

　　因此，“参考结构”就是适用于所有合作企业的产品和服务的，最常规的解决方案。“参考结构”为架构、部署、整合和执行《工业战略4.0》相关的技术系统提供了工作框架。“参考结构”也被应用于软件服务和软件应用框架中（图9）。

　　但是《工业战略4.0》中的价值网是由众多商业模式迥异的企业所组成的，“参考结构”所扮演的角色则是将这些不同的解决方案平凑成一个单一、且适用广的解决方案。这需要合作伙伴同意基本架构原则、界面和数据。

　　图10 工业4.0参考结构（生产制造系统案例）

　　生产制造系统的案例为我们提供了很多需要整合到“参考结构”的观点（图10）：

　　（1）考虑到加工和运输功能，生产制造流程的观点；

　　（2）在生产制造系统中特殊联网设备的观点，比如（智能）自动化设备、现场设备、现场网络、可编程逻辑控制器、流程设备、移动设备服务器、工作站、网络接入设备等；

　　（3）生产制造环境中软件应用的观点，比如通过传感器获取数据、时序控器、连续控制器、连锁、运行数据、机器数据、处理数据、存档、趋势分析、计划和优化功能等；

　　（4）软件应用的观点，比如企业计划和管理、跨企业物流或支持价值网络，包括与生产制造环境相关的界面和整合；

　　（5）生产制造系统中的工程学观点（产品生命周期管理/PLM）。举例来说，也许能使用数据推断出从生产制造过程到计划资源的必要量（同时考虑到机械和人力资源）。随后，它将有可能成功地从机器的机械性、电气性以及自动化技术性，以及直到专业化生产系统设立及上线来优化这些机器，同时也将运行和维护纳入考虑范围。

编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心

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