工業(yè)4.0項(xiàng)目是全球制造業(yè)最具競爭力的國家之一—德國于2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出的項(xiàng)目,是2010年7月德國政府在《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來項(xiàng)目之一,旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。中國首套工業(yè)4.0流水線也已經(jīng)亮相第十六屆中國工業(yè)博覽會(huì),工業(yè)4.0業(yè)已進(jìn)入中德合作新時(shí)代,中德雙方簽署的《中德合作行動(dòng)綱要》中也存在有關(guān)工業(yè)4.0合作的內(nèi)容。

　　以智能制造為主導(dǎo)的

　　第四次工業(yè)革命

　　“工業(yè)4.0”是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命,或革命性的生產(chǎn)方法,包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式,旨在通過充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)相結(jié)合的手段,將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變,產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

　　“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為三大主題,一是“智能工廠”,重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。二是“智能生產(chǎn)”,主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與,力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者,同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。三是“智能物流”,主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng),整合物流資源,充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率,而需求方則能夠快速獲得服務(wù)匹配,得到物流支持。

　　多管齊下解決

　　“德國制造”危機(jī)

　　德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的要點(diǎn)可以概括為:建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、研究兩大主題、實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)集成、實(shí)施八項(xiàng)計(jì)劃。

　　建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò):信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。信息物理系統(tǒng)就是將物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上,讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等五大功能,從而實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實(shí)物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起,從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù),并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)智能環(huán)境。這是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。

　　研究兩大主題:智能工廠和智能生產(chǎn)。“智能工廠”是未來智能基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程以及網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。“智能生產(chǎn)”的側(cè)重點(diǎn)在于將人機(jī)互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程,從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。生產(chǎn)流程智能化是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的關(guān)鍵。

　　實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)集成:橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業(yè)4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò),使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。

　　實(shí)施八項(xiàng)計(jì)劃:工業(yè)4.0得以實(shí)現(xiàn)的基本保障。一是標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)。需要開發(fā)出一套單一的共同標(biāo)準(zhǔn),不同公司間的網(wǎng)絡(luò)連接和集成才會(huì)成為可能。二是管理復(fù)雜系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)挠?jì)劃和解釋性模型可以為管理日趨復(fù)雜的產(chǎn)品與制造系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。三是一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施。可靠、全面、高品質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0的一個(gè)關(guān)鍵要求。四是安全和保障。在確保生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品本身不能對人與環(huán)境構(gòu)成威脅的同時(shí),要防止生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品濫用及未經(jīng)授權(quán)的獲取。五是工作的組織和設(shè)計(jì)。隨著工作內(nèi)容、流程和環(huán)境的變化,對管理工作提出了新的要求。六是培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展。有必要通過建立終身學(xué)習(xí)和持續(xù)職業(yè)發(fā)展計(jì)劃,幫助工人應(yīng)對來自工作和技能的新要求。七是監(jiān)管框架。創(chuàng)新帶來的諸如企業(yè)數(shù)據(jù)、責(zé)任、個(gè)人數(shù)據(jù)以及貿(mào)易限制等新問題,需要包括準(zhǔn)則、示范合同、協(xié)議、審計(jì)等適當(dāng)手段加以監(jiān)管。八是資源利用效率。需要考慮和權(quán)衡在原材料與能源上的大量消耗給環(huán)境及安全供應(yīng)帶來的諸多風(fēng)險(xiǎn)。