開始實施工業4.0戰略的建議書于2013年4月發布，這是德國工業與科研聯盟為確保德國機械和設備制造業處于世界領先的愿景。建議書回顧了前三次工業革命的歷程，提出了實施第四次工業革命的目標。這也為我們這個制造業大國提供了很好的參考方向，同時讓我們了解工業控制與自動化下一步的戰略：發揮物聯網的潛能，應對今天諸多的挑戰！
德國是世界上最具制造業競爭力的國家之一。這是由于他具有管理復雜工業過程的能力，既在不同的地理位置由不同的合作伙伴完成不同的任務。幾十年來，他已成功地運用信息和通信技術（ICT）做到了這一點 -- 今天，所有工業制造過程的90％都由ICT支撐。在過去的30年間，ICT給我們生活和工作的世界帶來了巨大的變革，先是影響了機械和電力，然后是工業革命。
從個人計算機（PC）到智能設備的進化一直伴隨著這種趨勢，智能網絡（云計算），提供越來越多的ICT基礎設施和服務。小巧精致的設備與洶涌澎湃的互聯網結合迎來了一個新世界，無處不在的計算已成為現實。
功能強大、自主運行的微機（嵌入式系統）正越來越多地以無線方式彼此聯網，同時也與互聯網相連。這構成了物理世界和虛擬世界（網絡空間）相融合的形式 -- 網絡物理系統（CPS）。隨著在2012年推出的新互聯網協議IPv6，現在具有足夠多的可用地址，使互聯網能夠直接連接智能對象。
這意味著，有史以來的第一次，可以把資源、信息、對象和人類聯網，造就了今天的物聯網。這種現象也將影響到工業。在制造業領域，這種技術演進可描述為工業化的第四個階段，或稱工業4.0（見圖）。
工業化從18世紀末引進機械制造設備開始算起，當時的紡織機徹底改變了產品的制造方式。跟隨其后的是大約在19世紀與20世紀之交的第二次工業革命，涉及了基于勞動分工電力驅動的大批量產品生產。然后是在20世紀70年代初開始的第三次工業革命，并且一直延續至今。第三次工業革命采用了電子與信息技術，實現了更高水平的自動化制造，機器不僅接管了大部分"體力勞動"，而且還有一些"腦力勞動"。
德國需要增強其世界領先制造設備供應商的地位，在制造環境中利用嵌入式系統實現物聯網服務，這樣就可以引領工業化第四階段的走向。
引領工業4.0不僅將加強德國的競爭地位，也有助于應對全球性挑戰（例如資源和能源效率）和國家的挑戰（例如管理人口變化）。然而，還要考慮具有社會文化內涵的技術創新，因為文化和社會的變化也是創新的主要驅動力。例如，人口的變化有可能改變我們社會的各個方面，如隨著人們壽命的延長和當地社區基礎設施的建設，組織學習的方式、工作和健康的性質都要變化。反過來，這將顯著影響德國的生產力。通過優化技術和社會創新過程之間的關系，我們將對德國經濟的競爭力和生產力作出了重要貢獻。
在制造業使用物聯網
物聯網可建立一個包含整個制造過程的網絡，把工廠轉換到智能環境。網絡物理生產系統包括智能機器、倉儲系統和生產設施，他們已有數字化特性且具有端到端的ICT集成，從入廠物流到生產、銷售、出廠物流和服務。這不僅使生產的配置更加靈活，而且提供更加差異化管理和控制過程的機會。
工業4.0除了優化現有的基于IT的流程，也將開啟潛在的更加差異化的跟蹤，在全球范圍記錄詳細過程和整體效果，而這在以前是不可能的。他還將涉及到業務合作伙伴（如供應商和客戶）之間和員工之間更密切的合作，提供互惠互利的新機遇。
作為世界領先的制造設備供應商，德國能夠充分挖掘這種工業化新形式的潛力。在德國全球市場的領導者中，包括眾多的"隱藏的冠軍"，提供專門的解決方案 - 在德國頂級的100個中小型企業（SME）中有22個是機械和設備制造商，在前10名中有三個。事實上，他們考慮的主要競爭對手是國內的廠商。德國主要的出口除了汽車和化工產品外，就是機械和設備。德國的機械和設備制造業預計在未來仍能保持自己的領先地位。60％的人認為，他們的技術競爭優勢在未來五年還會提高。不到40％的人希望維持目前的位置。然而，在制造工程領域的全球競爭越來越激烈，不只是亞洲的競爭對手對德國工業構成威脅 -- 美國也采取很多措施，有計劃地推進"先進制造業"，實現后工業化。
此外，生產總是正變得越來越動態和復雜。例如，使用"添加層制造"的技術意味著在幾個小時內可以按高質量標準"打印"出復雜的三維物體。這將導致全新的商業模式出現，并且最終客戶更加密切地參與 -- 客戶可以創建自己的設計并電郵給"拷貝商店"，或者用已有的掃描對象自己進行"復制" 。
工業科研聯盟倡議：工業4.0平臺中的合作伙伴可以為自己設定目標，實施德國政府的戰略舉措，以確保德國工業的競爭力。
工業4.0具有巨大的開發潛力
●滿足個性的要求
工業 4.0允許建立個人、客戶特定的標準，包括設計、配置、訂購、規劃、制造和運行階段，并允許在最后一分鐘做改變。在工業4.0中，有可能出現一次性生產，制造批次為1，但依然獲利。
●靈活性
基于CPS的特別網絡能對業務流程的不同方面，如質量、時間、風險、健狀性、價格和環境友好性進行動態配置。這樣有利于連續對材料和供應鏈進行"微調"。這也意味著制造流程更加靈活，制造工藝可以改變，暫時短缺（例如，由于供應問題）可以得到彌補，并在很短的時間內實現生產的大量輸出。
●優化決策制定
為了在全球市場上取得成功，經常需要在很短的時間里，能夠做出正確的決定，而且變得越來越重要。工業4.0提供了實時端到端的信息透明，在工程領域，可以讓設計決策得到早期驗證；在生產領域，聯網的所有公司站點使中斷反應和全局優化變得更加快速靈活。
●資源生產率和資源利用率
工業制造流程的總體戰略目標仍然適用于工業4.0：在一個給定的資源量提供盡可能高的產品產量（資源生產率）；在特定輸出使用盡可能低的資源量供給（資源利用率）。 CPS可以對制造流程在整個價值鏈中逐案進行優化。此外，采用的方法不是讓系統離線停止生產，而是在生產過程中連續優化資源和能源消耗或減少排放。
●通過新服務創造新價值
工業4.0開辟了創造價值的新方法和就業的新形式。例如通過下游的服務，對智能設備記錄的大量數據（大數據），采用新的算法，挖掘深度信息，實現智能制造，就可以提供創新的服務。在工業4.0，為中小企業和初創公司開展的企業對企業（B2B）服務會有很大的機遇。
●工作場所人口結構的變化
在工作組織和能力發展的同時，人與技術系統之間的互動為企業提供新的合作方式，朝著有利的人口結構變化。面對熟練勞動力的短缺和日益多樣化的勞動力（年齡，性別和文化背景），工業4.0將啟用靈活多樣的職業途徑，讓人們繼續從業，并保持更長的工作年齡。
●工作與生活的平衡
使用CPS的公司意味著工作組織的型式更加靈活，能夠很好地滿足員工不斷增長的需求，保持工作和生活以及職業技能發展和興趣愛好發展的平衡。
例如，智能輔助系統將幫助組織提供新的工作機會，這種方式也建立了新標準，能靈活地滿足公司的要求和員工的需求。隨著勞動力的數量下降，在招聘最優秀的員工時，這會給使用CPS的公司提供明顯的優勢。
●德國工業仍有競爭力
工業4.0戰略將使德國保持其機械和設備供應商的領先地位，并成為工業 4.0解決方案的主導市場。
工業4.0不會對專門技術或IT相關行業形成挑戰。技術的不斷變化將會影響組織的含義、提供新業務的機會、企業模型的改變和員工敬業度的變化。
在20世紀80年代初，通過把可編程邏輯控制器（PLC）集成到制造流程，實現了更靈活的自動化生產；在同一時間，通過使用社會伙伴關系的方法，管理了員工的影響；因此德國成功實施了第三次工業革命（"工業 3.0"）。有著強大的工業基礎，成功的軟件產業和技術領域中的秘籍，這意味著德國非常適于實施工業4.0。他應該可以克服目前的一些障礙，例如技術接收和在勞動力市場熟練技術工人有限等問題。只要所有利益相關方共同努力，釋放制造業物聯網的潛力，就能確保德國工業有著美好的未來。
自2006年以來，德國政府已采取了高科技戰略促進物聯網的發展。多個技術項目已經成功實施。工業科研聯盟現正通過工業4.0項目提高跨部門合作的水平。建立工業4.0平臺和由專業協會 -- 德國信息技術協會（BITKOM）、德國機械制造商協會（VDMA）和德國電氣電子行業協會 （ZVEI）共同籌建秘書處，是實施這個計劃的下一步。接下來的任務將是為關鍵優先項目產生研發路線圖。
確保德國制造業的美好未來
這是工業4.0平臺的合作伙伴為自己提出的目標。該平臺誠邀所有利益相關方不斷探索工業4.0中可能的機會，一起努力，確保這一革命性愿景能夠成功實現。
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本文標題：工業4.0 在制造業使用物聯網
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