保障德国制造业的未来（八） _中国经济网—

　　建议举措:

　　工业4.0工作组建议:应在工业4.0平台的支持下建立一个工作组,以完成在制造工程领域为复杂系统建立模型的任务。任务如下:

　　开展一项有针对性的调查:了解在模型领域最紧迫的要求是什么,以缩小范围、定位目前最亟待解决和重要的问题所在。

　　对最佳实践进行信息共享:这一做法旨在提高实际操作者和决策者们对模型重要性的认识,可能涉及的内容包括:模块化、启动模拟和数字工厂等。除此之外,还应对进入壁垒和迁移策略开展必要的讨论,还应为业内人士和专家群设立举措以回答这些潜在用户关于模型的问题。

　　工作组应鼓励建立“普通用户群”:普通用户群对象包括模型工具的用户、工具的设计者(产品经理和设计师)以及培训人员,应通过用户群的建立,促进上述提到的成员间互相了解彼此的情况并达成共识。

　　工作组应该将既定发展方针和建议举措作为行动指南。

　　除了与平台建立相关的举措外,还应该投入力量以推动针对模型和系统工程进行的培训和专业发展深造。这一系列的培训活动包括:对青年工程师的培养和对资深工程师掌握CPD方法的培训。培训内容应该与制造企业对员工应具备的要求方向一致。

　　工作组应确立一些龙头项目,通过这些项目的开展对现存的建模方法和工具进行应用和检测,以确认不同情况下模型起到的作用(如:在工程和运营过程中,在大批量生产和小规模生产时,在制造业和加工业的不同领域中,在公司内部和公司之间,或在生产和物流过程中等)。　　

　　5.3为工业提供综合的宽带基础设施

　　如果要在更广的基础上推行CPS,就要求建立容量和数据处理能力都更强大的基础设施系统,现有的通讯网络设施肯定是无法满足这一要求的。工业4.0的一项核心要求在于加强现有的通讯网络以提供延迟时间更短、更为可靠、服务质量更高的全球宽带网络。

　　2011年召开的全国IT高峰会议(已被记录在2011年的《数字基础设施年鉴》中)提出:宽带互联网基础设施亟待扩大规模,规模的扩大不仅局限于德国内部还应该包括扩大德国与其他制造业伙伴国的规模。

　　“更可靠的运作方式和数据连接是机械工程和自动化工程应用非常重要的保障因素;而更短的延迟时间和连接的稳定性则是关键因素,二者可以影响相关领域应用的表现。网络运营商们应该将此作为努力方向,使所提供的网络符合相关领域的发展要求。”可能涉及的措施如下:

　　(1)订立可靠并有效力的服务水平协议(SLA)

　　(2)保证网络容量和运行质量

　　(3)为数据传输中的故障排除和追踪提供支持,特别是相关的技术支持

　　(4)提供范围广且质量可靠的通信量(固定可靠的宽带连接)

　　(5)提供跨运营商的短信息收发状态通知

　　(6)提供覆盖全部运营商的标准化的应用程序接口(API)(SIM卡激活或未被激活状态)

　　(7)提供资费管理

　　(8)提供移动服务的合约成本控制

　　(9)提供价格合理的全球漫游服务

　　(10)提供适用多种制式的SIM卡

　　(11)服务不能覆盖的地区提供卫星解决方案(特别是在人口稀少的地区)

　　上述网络基础设施的要求不仅适用于工业4.0,还应该适用于全部CPS应用,包括能源和医疗健康领域(见本文第2.1章)。

　　挑战

　　总体而言,对于有效宽带网络基础设施的要求可以用几个词来概括,即:简便、易扩展、安全、有效和价格合理。

　　建议举措:

　　工业4.0工作组强烈建议采用第二工作组在2011年全国IT高峰会议上提出的数字基础设施建议以扩展德国的宽带互联网基础设施,并认为上述建议的采纳是下一步具体举措实施的保障,只有这样才能为工业4.0提供相应的网络带宽和容量。

　　为与第二工作组的建议保持一致,工业4.0工作组也提出了拓展德国宽带互联网基础设施建设的意见。

　　5.4安全是确保工业4.0顺利实施的重要保障

　　安全是生产设施和其所出产产品的重要保障。一方面,生产过程不得对人和环境构成危害;同时另一方面,生产设施和产品,特别是其中蕴含的相关数据和专有技术必须受到保护。安全问题在产品生产设备的设计阶段已经受到了重视。安全应该成为各类相关规定和标准制定时所应考虑的重中之重。

　　自信息技术与机械和电子产业融合之初(上世纪60年代的工业3.0时代),对制造业涉及的信息安全问题和相应标准的要求已经引发了人们的高度关注。由现在越来越复杂的操作模式带来的对安全问题的顾虑也变得越来越明显,工业3.0时代(也有人称之为工业4.0的测试版本)就已经出现了很多涉及安全的问题,而且至今仍未得到妥善解决。安全举措的推行十分缓慢,而且通常只能逐步实施改进方案。

　　随着工业4.0的提出,一些对安全的额外要求也应运而生,工业4.0的CPS制造系统要求更高的网络系统与人工、IT系统、自动化组件和机器间的协作。大容量、对时间程序要求严格的数据和信息交换不断地发生在技术系统中,而且很多时候是自动发生的。

　　同时,价值链条中也包括了更多的因素(见第2-3章)。安全由此成为整个系统的关键,不仅仅存在于生产操作环节,还存在于由此延伸的网络环节,至少由通讯网络为生产过程带来的新因素(比如第三方接入)就会对工业4.0带来一系列新的安全问题。只有在以下问题得到落实后,工业4.0的推行才能实现,人们也才能真正接受它:

　　(1)安全性设计作为主要的设计宗旨:过去,对于外部攻击的保护通常是由物理方式来避免的(如:访问限制和其他安全措施)。而发展到CPS为基础的制造系统阶段,等到发生了安全问题再来为系统添加相关抵御功能就远不能满足要求了,我们需要做到的是在系统还未投入使用前就要提前设计好对可能遇到的安全问题的防范措施,使系统从一开始就具有防御功能。

　　(2)需要研究并出台相应的IT安全策略、架构和标准:在高度发展的网络和同时具备各类开放及多样性组件的生产环境中,我们必须提高整个系统的机密性、完整性和有效性,这就对形成一个适当的、可靠的以及价格合理的解决方案提出了要求,通过该解决方案我们才能实现保护每个制造企业的数据安全和知识产权。(见5.7节)

　　对于工业4.0的实施而言,在全球范围内探索安全的解决途径非常必要。首先,我们必须充分考虑各种安全措施(包括加密过程和认证过程)产生的实际作用(如:时间关键性作用和资源的可获取性),以及反之可能造成的影响(如:是否会增加受攻击的风险等)。

　　针对目前的形势,更进一步而言,为了应对安全问题,工业4.0应该采取双重策略。

　　首先,现有的工厂应对其安全措施和系统进行升级以适应新环境的要求。机械设备的较长使用寿命及较短的更新周期和不同情况下可能产生的各种各样的问题(如:老旧设备无法适应网络环境下的新要求)就决定了这并非易事。

　　其次,对于新兴工厂和机械设备来说,应该做的是探索出全新解决方案以满足要求。第三次工业革命到第四次工业革命必须做到尽可能实现“无缝化”过度……

　　我们所提到的“安全”,指的是整个技术系统(包括:机器设备、生产设施、产品等方面)的任意环节均不能对人和环境构成威胁,并且系统自身也需要受到保护,避免不法行为(如:滥用、未经授权使用)的发生(可能采取的措施包括:接入保护、攻击防范、数据和信息安全等)。它包括下面两个方面:

　　IT和数据安全:对(数字)系统中数据和服务的保护包括防止数据被滥用、未经授权的接入、篡改或毁坏。目的在于通过安全措施的利用增加系统的机密性(如:切断某特定机器或用户对系统的连接)、完整性(如:保证数据和所采用服务的准确性和完整性),和有效性(如:在特定时间检测某一系统对实现特定功能的有效性)。依靠这一讨论中的技术系统并以由此构成的信息隐私作为基础,可以防止个人数据权利受到侵犯、使专有技术和知识产权受到保护。

　　安全:即避免因系统运作对人和环境产生的威胁。这里提到的安全,既是指操作安全也是指操作的可靠性。通过利用技术系统,安全可能涉及的方面包括:对由机械和电子造成的损伤的防护、辐射防护、高压和蒸汽防护等。操作安全还包括应该利用正确的操作方式,增加操作安全度的因素包括:减少错误率、提高故障容差(如:即便在发生错误的时候也能保持操作的正确和稳定性)。可靠性在这里指的是在特定环境和时期内系统正确运行的情况。

　　对于该策略的两大支柱而言,关键是整个价值链上的所有行动者在实施措施之前,能够就安全问题和相关的结构问题达成共识。

编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心

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