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大学形势与政策工业406P
工业4.0 (Industrie 4.0)是德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一,并已上升为国家战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。
工业4.0内涵
其概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
在这种模式中,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。
创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。
德国学术界和产业界认为,“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。
该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统(Cyber-Physical System)[2]相结合的手段,将制造业向智能化转型。
“工业4.0”项目主要分为两大主题,一是智能工厂,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是智能生产,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。
工业4.0目标
德国制造业是世界上最具竞争力的制造业之一,在全球制造装备领域拥有领头羊的地位。
这在很大程度上源于德国专注于创新工业科技产品的科研和开发,以及对复杂工业过程的管理。
德国拥有强大的设备和车间制造工业,在世界信息技术领域拥有很高的能力水平,在嵌入式系统和自动化工程方面也有很专业的技术,这些因素共同奠定了德国在制造工程工业上的领军地位。
通过工业4.0战略的实施,将使德国成为新一代工业生产技术(即信息物理系统)的供应国和主导市场,会使德国在继续保持国内制造业发展的前提下再次提升它的全球竞争力。
工业4.0拥有巨大的潜力:
(1)能满足用户的个性化需求。
工业4.0能够在设计、配置、排序、规划、制造和运行等阶段中纳入个性化的、用户特定的标准,并能够合并最后的修改。
通过工业4.0,即使生产一次性项目和极小的生产量(批量大小为一)也可以实现获利。
(2)具有灵活性。
基于CPS的特别网络,使业务流程的不同方面(如质量、时间、任务、稳健性、价格和生态友好性)实现动态配置。
这有助于材料和供应链的持续“调整”。
这也意味着工程流程能够变得更加灵活,制造流程可以被改变,暂时性短缺(比如由于供应问题)能够被弥补,并且在短时间内实现产量的大幅提高。
(3)决策优化。
工业4.0能够提供实时的、端到端的透明度,使工程领域的设计决策得到提早验证,并且能够对损坏做出更加灵活的反应,同时对生产领域中一家公司的所有工厂进行全局优化。
(4)有更好的资源生产率和效率。
工业生产流程的首要战略目标仍然适用于工业4.0:
用定量的资源实现最高的产量(资源生产率)和用最少的资源实现特定的产量(资源效率)。
CPS使制造流程在个案基础上实现整个价值网络的优化。
此外,无需停止生产,系统能够在生产期间对资源和能源消耗进行持续优化,减少其排放量。
(5)通过新服务创造价值更大机遇。
工业4.0为价值创造提供了新途径,也促成了就业的新形式。
比如,智能算法能通过智能设备用于大量的不同数据(即大数据),从而产生新型的服务。
这对于为工业4.0开发B2B服务的中小企业和初创型企业而言,是个巨大的机遇。
(6)能应对劳动力的人口结构变化。
连同工作组织和能力发展计划,人类和技术系统的交互合作将为企业提供将人口结构变化转变为其优势的新途径。
面对技术劳动力的短缺和日益多元化(年龄、性别、文化背景),工业4.0将促成多样的、灵活的职业道路,使人们能够持续工作,并在更长的一段时间内保持生产力。
(7)能保持生活和工作的平衡。
应用CPS将使公司的工作组织形式变得更加灵活,这意味着公司能够更好的满足员工对于平衡工作和个人生活、个人发展和持续职业发展的需求。
比如,智能辅助系统提供了一个灵活性的新标准,在满足公司要求的同时也能够满足员工的个人需求,从而为工作的组织提供了新机遇。
(8)高工资经济仍拥有竞争力。
工业4.0的双重策略将使德国增强其作为领先供应商的地位,并使其成为工业4.0解决方案的领先市场。
工业4.0实现的5大措施
专业协会将在确保顺畅沟通,与社会合作方、学术圈和公众的紧密联系方面发挥重要作用。
约50%的受访企业表示,他们已经从专业协会收到有关工业4.0战略的相关信息。
此外,工业4.0工作组认为以下措施有助于企业平稳向工业4.0转型:
(1)实时CPS解决方案的实施,将在空间、技术质量和可靠性方面对服务可用性和网络基础设施提出很高要求。
为了确保我国的国际竞争力,应呼吁出台服务规范和商业模式的国际标准。
(2)目前,制造业的业务流程往往是静态的,并仅通过极不灵活的软件系统实施。
不过,不能在一夜之间将它们替换成服务型系统。
在旧系统上融入新技术(反之亦然)非常重要,旧系统需要通过实时功能系统进行更新。
(3)在物联网和服务化的背景下,制造业新商业模式的发展速度将接近互联网本身的发展速度和活力。
(4)员工将参与到工作组织、CPD(Continuing Professional Development)和技术开发的创新性社会技术设计的早期阶段工作中。
(5)为了成功过渡到工业4.0,ICT产业(习惯上认为创新周期短)应和机械、设备制造商以及机电系统供应商(倾向于认为创新周期较长)密切配合,以开发出所有合作伙伴都能接受的商业模式。
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