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德国工业4.0战略对我国推进工业转型升级的启示
[发布时间]:2014年8月5日 [来源]:电子信息产业网 作者:罗文 [点击率]:4776
【导读】: “工业4.0”的概念源于2011年德国汉诺威工业博览会,其初衷是通过应用物联网等新技术提高德国制造业水平。在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等学术界和产业界的大力推动下,德国联邦教研部与联邦...

  德国“工业4.0”战略的要点可以概括为:建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成、实施八项计划。

  建设一个网络:信息物理系统网络。信息物理系统就是将物理设备连接到互联网上,让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务,并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业4.0的基础。

  研究两大主题:智能工厂和智能生产。“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分,重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程,从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。生产流程智能化是实现工业4.0的关键。

  实现三项集成:横向集成、纵向集成与端对端的集成。“工业4.0”将传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联,从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。“横向集成”是企业间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,是为了实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务;“纵向集成”是基于未来智能工厂中网络化的制造体系,实现个性化定制生产,替代传统的固定式生产流程;“端对端集成”是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合,最大限度地实现个性化定制。

  实施八项计划:“工业4.0”得以实现的基本保障。一是标准化和参考架构。需要开发出单一的共同标准,不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。二是管理复杂系统。适当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。三是综合的工业宽带基础设施。可靠、全面、高品质的通信网络是“工业4.0”的一个关键要求。四是安全和保障。在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时,要防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。五是工作的组织和设计。随着工作内容、流程和环境的变化,对管理工作提出了新的要求。六是培训和持续的职业发展。有必要通过建立终身学习和持续职业发展计划,帮助工人应对来自工作和技能的新要求。七是监管框架。创新带来的诸如企业数据、责任、个人数据以及贸易限制等新问题,需要包括准则、示范合同、协议、审计等适当手段加以监管。八是资源利用效率。需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境和安全供应带来的诸多风险。

  总的来看,“工业4.0”战略的核心就是通过CPS网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流,从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在这种模式下,生产由集中向分散转变,规模效应不再是工业生产的关键因素;产品由趋同向个性转变,未来产品都将完全按照个人意愿进行生产,极端情况下将成为自动化、个性化的单件制造;用户由部分参与向全程参与转变,用户不仅出现在生产流程的两端,而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。

  “工业4.0”战略目的与意图

  实施“工业4.0”战略是积极应对新科技产业革命,争夺国际产业竞争话语权的重要举措。美国等发达国家纷纷把重振制造业作为近年来最优先的战略议程。当前,信息通信、新能源、新材料、生物等领域的多点突破,正孕育和催生新一轮科技和产业变革。为在国际竞争中赢得主动权,2009年年初美国开始调整经济发展战略,同年12月公布《重振美国制造业框架》;2011年6月和2012年2月相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,并通过积极的工业政策,鼓励制造企业重返美国。从实际效果看,美国制造业占GDP的比重从2010年的12%回升至2013年的15%。日本于2009年3月出台信息技术发展计划,促进IT技术在医疗、行政等领域的应用;同年4月推出新增长策略,支持环保型汽车、电力汽车、太阳能发电等产业的发展。韩国制定《新增长动力规划及发展战略》,将绿色技术、尖端产业等领域共17项新兴产业确定为新增长动力。

  中国等新兴经济体在全球制造业领域的影响力和竞争力迅速提升。1990~2011年间,传统工业化国家制造业增加值平均增长了17%,而以金砖四国为代表的新兴工业国家则增长了179%。中国制造业产出约占全球的20%,成为全球制造业第一大国。同时,中国政府制定了《工业转型升级规划》、《国家战略性新兴产业发展规划》等,积极推动制造业的转型提升。2011年,印度通讯和信息技术部正式启动“信息物理系统创新中心”,开展人形机器人等多个领域的研究。根据Zebra Tech公司的最新调查,即便目前,印度企业使用物联网技术的水平也位于世界前列。

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