數(shù)字化/工業(yè)4.0：德國北威州創(chuàng)新的解決方案和商機

　　工業(yè)4.0從2014年開始成規(guī)模的在媒體上出現(xiàn)，到如今變成了十分熱門的議題。而后美國再工業(yè)化，日本工業(yè)復(fù)興、中國制造2025，全球各國對于工業(yè)的信息化改革一一提上日程。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對于工業(yè)的改革有哪些方面的助推?擁有先進技術(shù)的制造業(yè)大國德國提出的工業(yè)4.0又會給我們帶來怎樣的機遇?

　　近日，由國際物聯(lián)網(wǎng)貿(mào)易與應(yīng)用促進協(xié)會和廣東省物聯(lián)網(wǎng)協(xié)會主辦，深圳物聯(lián)傳媒承辦的“2016中國國際物聯(lián)網(wǎng)與智慧中國高峰論壇”在深圳會展中心盛大召開。德國北威州投資促進署首席代表封興良先生以“數(shù)字化/工業(yè)4.0：德國北威州創(chuàng)新的解決方案和商機”為主題為我們分享了他眼里的德國工業(yè)4.0以及德國北威州在工業(yè)上的創(chuàng)新應(yīng)用解決方案以及投資機遇。首先，封興良先生為我們解釋了工業(yè)4.0的由來。

　　德國北威州投資促進署首席代表封興良先生演講現(xiàn)場

　　工業(yè)4.0來自哪里?

　　2006年，德國聯(lián)邦政府高技術(shù)規(guī)劃中開始關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用;

　　2011年4月，提出工業(yè)4.0的初步概念，德國機械及制造商協(xié)會(VDMA)、信息技術(shù)、通訊與新媒體協(xié)會(BITKOM)、電子電氣制造商協(xié)會(ZVEI)三大協(xié)會成立“工業(yè) 4.0”工作組;

　　2011年11月德國發(fā)布《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》;

　　2012年10月2日，工作組向聯(lián)邦教育與研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟和技術(shù)部遞交了《未來項目“工業(yè)4.0”的落實建議》;

　　2013年4月，保障德國制造業(yè)的未來——關(guān)于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》;

　　2013年12月，全球首份“工業(yè)4.0”標準化路線圖;

　　2014年4月，“工業(yè)”4.0學術(shù)咨詢委員會發(fā)布了白皮書

　　2014年4月漢諾威工博會上展示的首個“工業(yè)4.0”演示系統(tǒng)

　　此后，工業(yè)4.0的概念迅速火遍全球……

　　我們一直在談工業(yè)4.0，那究竟什么是工業(yè)4.0呢?

　　根據(jù)封興良先生的觀察，工業(yè)4.0涉及兩大主題(智慧工廠與智能生產(chǎn))，三個設(shè)想(產(chǎn)品、設(shè)施、管理)。智慧工廠重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)。而智能生產(chǎn)主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。其次是三個設(shè)想：產(chǎn)品、設(shè)施及管理。產(chǎn)品集成有動態(tài)數(shù)字存儲器、感知和通信能力，承載著在其整個供應(yīng)鏈和生命周期中所需的各種必需信息。設(shè)施由整個生產(chǎn)價值鏈所集成，可實現(xiàn)自組織。管理能夠根據(jù)當前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程。

　　如何構(gòu)建智慧工廠---信息物理系統(tǒng)(CPS)

　　工業(yè)4.0是基于物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)，通過信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)CPPS為模型構(gòu)建智慧/數(shù)字工廠。

　　工業(yè)4.0——信息物理系統(tǒng)(CPS)

　　信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical System，CPS)強調(diào)物理過程與信息間的反饋。2008年美國加利福利亞大學的Lee.E在其技術(shù)報告《信息物理系統(tǒng)：設(shè)計挑戰(zhàn)》中指出：信息物理系統(tǒng)是計算和物理過程的整合集成。嵌入式計算機和網(wǎng)絡(luò)對物理過程進行監(jiān)測和控制。從自動化技術(shù)的觀點看，CPS是一種工程系統(tǒng)，由一個嵌入在物體中的計算和通信的內(nèi)核，在物理環(huán)境中進行監(jiān)測和控制。(Karl Henrik Johansson，2011)以信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)CPPS為模型構(gòu)建智慧工廠，或者數(shù)字化工廠

　　實現(xiàn)工業(yè)4.0，意味著什么?

　　1).未來整個行業(yè)的研發(fā)時間，從設(shè)計到投產(chǎn)縮短了整整三分之一

　　2).自動化程度的提高，勞動力成本在產(chǎn)品生產(chǎn)中的總價值方面所占比例越來越少

　　3).軟件用于數(shù)字化仿真及虛擬裝配，從而實現(xiàn)各個組件及接口的成功測試

　　4).實現(xiàn)個性化生產(chǎn)，通過輸入有關(guān)數(shù)據(jù)，形成模型再通過數(shù)控設(shè)備的加工和制作

　　5).生產(chǎn)更有效率、更環(huán)保、更有人性化、產(chǎn)品從預(yù)訂到交貨的橫向一體化

　　6).系統(tǒng)允許一分鐘內(nèi)更改產(chǎn)品和工序，虛擬世界與現(xiàn)實世界的交互

　　封興良先生還表示，實現(xiàn)多品種小批量智能產(chǎn)品的高精度卓越品質(zhì)生產(chǎn)是未來像德國一樣成功經(jīng)濟的發(fā)展趨勢。而目前我們國家傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品的開發(fā)、實驗、生產(chǎn)規(guī)劃、制造和服務(wù)整個過程是相分離的，如何才能改變目前這種局面?首先，大規(guī)模分隔狀態(tài)的部門必須做到數(shù)據(jù)的流通，而且是雙向流通，依靠共有數(shù)據(jù)來實現(xiàn)逐步改變。其次，把嵌入式軟件和各類不同的產(chǎn)品結(jié)合好，把軟件和電子機械結(jié)合起來。

　　德國北威州創(chuàng)新解決方案和商機

　　根據(jù)分析顯示，預(yù)計至2025年，在德國國民經(jīng)濟中舉足輕重的六大行業(yè)，通過所謂的工業(yè)4.0，其生產(chǎn)率有望增加到780億歐元，而且每年每個行業(yè)的國民生產(chǎn)總值還能平均提高1.7%。而德國北威州在工業(yè)上又有哪些創(chuàng)新的解決方案和機遇呢?

　　1.用于工業(yè)的智能技術(shù)系統(tǒng)

　　將信息物理系統(tǒng)引入生產(chǎn)流程是工業(yè)產(chǎn)值鏈的一場革命：自動設(shè)定生產(chǎn)流程，自行調(diào)整，材料向機器發(fā)出下一個生產(chǎn)步驟的指令。

　　2.實現(xiàn)物流流程的自動化操控

　　由于越來越多的網(wǎng)購、生產(chǎn)制造的個性化、送貨程序的聯(lián)網(wǎng)化、對生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等要求，物流業(yè)正面臨全新的挑戰(zhàn)。德國北威州通過對物流流程自動化控制的解決方案構(gòu)建起一個智能系統(tǒng)，商品和貨物通過智能系統(tǒng)在全球供貨鏈中自動運行。此外，信息物理系統(tǒng)將物流中的物理世界與智能信息和通訊技術(shù)連接起來，藉此才能使整個供貨鏈聯(lián)網(wǎng)，物流將更加智能化。

　　而北威州在信息通訊技術(shù)以及物流業(yè)領(lǐng)域處于世界地位，如何將工業(yè)4.0用于物流業(yè)，幫助建立智能交通網(wǎng)絡(luò)和自動運行，北威州擁有最佳的條件和方案。

　　3.信息通訊技術(shù)是增長助推器和創(chuàng)新引擎

　　信息通訊技術(shù)中的智能感應(yīng)器、執(zhí)行器、嵌入式系統(tǒng)、機器對機器的相互溝通、物流網(wǎng)和云計算等基礎(chǔ)技術(shù)是工業(yè)4.0所必需的。采用信息通訊技術(shù)后，企業(yè)可以全程監(jiān)控和掌握其能源需求和消耗信息，首先能實現(xiàn)信息透明化，在自動化和能源管理技能相互結(jié)合后，優(yōu)化配置資源成為新的可能。

　　而信息通訊技術(shù)是“關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)”對北威州經(jīng)濟發(fā)展的作用舉足輕重，各行各業(yè)藉此都會得到巨大的增值空間，隨著工業(yè)4.0的推進和發(fā)展，增速還將更為顯著。

　　關(guān)于北萊茵-威斯特法倫州州政府的工業(yè)政策

　　※ 北威州政府的工業(yè)政策是鼓勵企業(yè)、研究機構(gòu)和公共部門在產(chǎn)值鏈上的十六個產(chǎn)業(yè)和科技領(lǐng)域通力協(xié)作;

　　※集群組織不僅能鞏固北威州作為工業(yè)基地的地位，而且還能將在產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)、研究機構(gòu)和關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)整合起來，彰顯合力的作用，在現(xiàn)有強項和出色成績的基礎(chǔ)上更上一層樓，不斷提高企業(yè)競爭力;

　　※特別鼓勵企業(yè)在產(chǎn)值過程和創(chuàng)新力方面推廣工業(yè)4.0，目的也在于保證企業(yè)將來的競爭力;另外還要著力打造在德國和國際上北威州工業(yè)基地的新形象;

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