保障德國製造業的未來（三）

　　編譯：工業和信息化部國際經濟技術合作中心

2、願景：工業4.0作為智能、互聯世界的一部分

　　在一個「智能互聯的世界」中，物聯網和服務互聯網的影響將遍布各個關鍵領域。這一轉變將導致能源供應領域中智能電網、可持續的移動策略（智能移動、智能物流）和醫療保健領域中智能醫療的出現。在製造領域中，端到端工程的垂直網路、以及囊括越來越多智能產品和系統的整個價值鏈的平行整合，將引領我們進入工業化的第四階段——「工業4.0」。

　　工業4.0以創造智能產品、程序和流程為重點。智能工廠也是工業4.0的一個關鍵特徵。智能工廠能夠勝任管理的複雜度，對損壞具有更強的承受力，且生產效率更高。在智能工廠中，人類、機器和資源能夠實現互相通信，就像社交網路中一樣自然。智能產品「知道」他們如何被製造出來的細節，也知道他們的用途。他們將主動地對製造流程提供支持，回答諸如「我什麼時候被製造的？」、「對我進行處理應該使用哪種參數？」、「我應該被傳送到何處」等問題。它的界面與智能移動、智能物流和智能電網一起，將使智能工廠成為未來智能基礎設施的關鍵組成部分。這將引起傳統價值鏈的轉變，以及新型業務模式的出現。

　　因此，工業4.0在孤立中是無法實現的，它應該被視為一系列需要採取行動的關鍵領域。因此，工業4.0應該通過一種跨學科的方式且通過與其他關鍵領域的緊密合作來實現。

　　2.1 塑造工業4.0的願景

　　實現工業4.0所需要的思維模式轉移是一項長期的項目。縱觀這一流程，確保現有製造體系價值得到保持是十分重要的。有必要提出從早期階段（詳見第3章和5.4節）便能體現優勢的遷移策略。然而，在一些個別部門，創新造成的產量差距可能還會擴大。

　　德國工業的生存和發展，需要在第四次工業革命中發揮積極作用，也有必要借鑒以下德國工業和研究的傳統優勢：

　　（1）機械和工廠製造業的市場領導者

　　（2）全球強勢IT產業集群

　　（3）嵌入式系統和自動化工程領域的創新先鋒

　　（4）具備高技能和充滿幹勁的勞動力

　　（5）供應商和用戶之間較密切的合作

　　（6）優秀的研究和培訓設施

　　實施德國工業4.0戰略的目的是依靠德國勞動力的技能、表現和專長進行系統創新，通過利用現有的技術和經濟潛力，打造最佳經濟體。德國工業4.0戰略將主要關注以下方面：

　　（1）通過價值網路實現橫向一體化

　　（2）整個價值鏈工程的端對端數字一體化

　　（3）垂直一體化及網路化製造系統

　　以上內容在第3章中有更為詳盡的闡述。

　　2.2 實施工業4.0戰略的德國未來如何？

　　德國工業4.0戰略將更具靈活性，也更強勁，在工程、規劃、製造、運營和物流流程中實施最高標準。這將催生動態的、實時優化、自我組織的價值鏈，並可通過一系列標準（如成本、可用性和資源消耗）進行優化.這一價值鏈還需要適當的監管框架、標準化介面和統一的業務流程。

　　以下是德國工業4.0戰略的願景：

　　（1）它的最大特點是製造業中所有參與者及資源的高度社會技術互動。互動主要圍繞製造資源網路（製造機械、機器人、輸送機和倉儲系統及生產設施）進行，這些網路獨立自主，在不同情況下能自我管理，自我配置，還裝備了感測器，分散安裝，並融入了相關規劃及管理系統。作為這一願景的關鍵組成部分，智能工廠將被納入公司內部價值網路，它的特點是包括製造過程和製造產品的端對端工程，實現數字和物理世界的無縫銜接。智能工廠將使不斷複雜的製造流程便於管理，並能同時確保生產過程的吸引力、生產效益以及工廠在市區環境的可持續性發展。

　　（2）德國工業4.0戰略中的智能產品可明確識別，並有可能隨處可見。即使還在生產環節，其自身製造流程的所有細節均可被控。這意味著，在某些領域，智能產品可以控制各生產階段，進行半自主生產。此外，這還能確保成品了解自身發揮最優性能的參數，並辨別生命周期中發生磨損和毀壞的標記。這些數據可集合使用，以便優化智能工廠的物流、布局、維護以及與業務管理應用程序的整合。

　　（3）德國工業4.0戰略實施後，將有可能把個人客戶和產品的獨特特性融入到設計、配置、訂購、計劃、生產、運營和回收階段。它甚至可以在製造和運營之前最後一分鐘或進行中提出改變的請求，這將使生產一件定製產品和小批量產品也能產生利潤。

　　（4）德國工業4.0戰略的實施，將使員工能根據具體情況進行控制、監管和配置智能製造資源網路和製造步驟。員工再也無需完成例行任務，他們可以更多地關注創新和具有附加值的活動。因此，他們在確保產品質量方面將起到關鍵作用。同時，靈活的工作條件也將他們的工作和個人需求更好地結合起來。

　　（5）德國工業4.0戰略的實施，需要進一步擴展相關的網路基礎設施，並通過服務水平協議進一步規範網路服務質量。這將有望滿足大流量數據應用程序和服務供應商的高帶寬需求，以保證關鍵應用程序的運行時間。

　　2.3 新的商業機會和模式

　　德國工業4.0戰略將催生更好滿足個人、「最後一分鐘」用戶要求的新業務和合作模式。這些模式也將讓中小企業有條件使用服務和軟體系統，而這些服務和軟體系統是他們在現行許可和商業模式下無法負擔的。新的商業模式將提供很多問題的解決方案，如需考慮到客戶和競爭對手情況的動態定價，並努力確保在價值鏈中的所有利益相關者均分利潤。更多的監管要求，如減少二氧化碳排放（詳見5.8節），應納入到這些商業模式中，使商業網路中所有合作夥伴能同時滿足這些要求（圖3）。

　　德國工業4.0戰略使用案例情境（如有關「聯網製造」，「自組織自適應物流」和「以客戶為中心的工程」）需要商業模式的實施主體是一個高度動態的商業網路而不是一家單一的公司。這將引發有關融資、開發、可靠性、風險、責任、知識產權及專業保護等一系列問題。就組織網路及服務差異化而言，確保商業網路中各方的責任將至關重要，需簽署具有約束力的文件。

　　商業模式的實時詳細監測，也將在記錄處理步驟和系統狀態上發揮重要作用，以顯示其合約性。業務流程的各個步驟在任何時候都將被跟蹤，並提供相應的證據（詳見5.7節）。為確保有效提供個人服務，有必要精準地測算相關服務的生命周期，確保承諾的實現以及加入該商業網路的新合作方（特別是中小企業）的許可模式和條件。

　　鑒於上述情況，德國工業4.0戰略極有可能產生意想不到的全球影響，創造極富動態的環境。新技術的破壞性本質，以及它們對法律問題的影響（例如，敏感的企業數據、負債、數據保護、貿易限制、密碼使用等）可能對現行立法的執行構成威脅。創新周期的縮短，要求監管框架的不斷更新，也會造成執法上的不斷失誤。因此，有必要採取一種新方法，在技術開發之前或過程中就對技術與法規的兼容性進行測試（詳見5.7節）。德國工業4.0戰略成功的另一因素是安全問題（詳見5.4節）。這一問題也需要一項更加積極主動的措施。此外，安全設計不單純局限於功能組件這一理念非常重要。

　　（未完待續）