【正文】 可以得到補(bǔ)償，輸出的大量增加可以在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。第36頁 l 滿足用戶個性化需求、配置、訂購、規(guī)劃、制造和運(yùn)作等環(huán)節(jié)能夠考慮到個體和客戶特殊需求，而且即使在最后階段仍能變動。這正在帶來全新的商業(yè)模式和服務(wù)，使得終端客戶可以更密切地參與——用戶可以創(chuàng)建他們自己的設(shè)計(jì)，用電子郵件將他們發(fā)送到“影印店”，或者他們可以掃描和“復(fù)制”物體。盡管如此，在制造工程領(lǐng)域的全球性競爭將越來越激烈。的確，許多機(jī)械和設(shè)備制造業(yè)領(lǐng)軍人物認(rèn)為他們的主要競爭對手在國內(nèi)。 除了優(yōu)化現(xiàn)有的基于IT的過程，對詳細(xì)過程和整體效果進(jìn)行更具差異化的跟蹤，而這在以前是不可能記錄的。通過優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新和社會創(chuàng)新之間的關(guān)系，我們將為中國經(jīng)濟(jì)的競爭力和生產(chǎn)率作出重要貢獻(xiàn)。 ，而且也可推動解決全球性挑戰(zhàn)（如資源和能源利用效率）和國家所面臨的挑戰(zhàn)（如應(yīng)對人口變化）。繼第一次工業(yè)革命后的第二次工業(yè)革命大約開始于20世紀(jì)之交，在勞動分工的基礎(chǔ)上，采用電力驅(qū)動產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。 這意味著有史以來第一次，有可能將資源、信息、物品和人進(jìn)行互聯(lián)，從而造就物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)。比以往任何時候都更加小型化的設(shè)備與勢不可擋的互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，使無處不在的計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)。幾十年來，它已經(jīng)成功地應(yīng)用信息和通信技術(shù)（ICT）做到了這一點(diǎn)。目前基本的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)需要調(diào)整從而適應(yīng)制造工程的具體要求；同時應(yīng)探討為開發(fā)新地點(diǎn)和新市場制定創(chuàng)新型解決方案。l 資源利用效率：即使拋開高成本不談，制造業(yè)消耗大量的原材料和能源，這也對環(huán)境和安全供給帶來了若干威脅。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)推動示范項(xiàng)目和“最佳實(shí)踐網(wǎng)絡(luò)”，以及研究數(shù)字學(xué)習(xí)技術(shù)。在工作組織中應(yīng)用社會技術(shù)方法將使工人有機(jī)會承擔(dān)更大責(zé)任，同時促進(jìn)他們個人的發(fā)展。與此同時，生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品，尤其是它們包含的數(shù)據(jù)和信息，需要加以保護(hù)，防止濫用和未經(jīng)授權(quán)的獲取。l 為工業(yè)建立全面寬頻的基礎(chǔ)設(shè)施：可靠、。需要一個參考架構(gòu)為這些標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)說明，并促使其執(zhí)行。此外，并要繼續(xù)發(fā)展CPS技術(shù)。中國的裝備制造業(yè)應(yīng)不斷地將信息和通信技術(shù)集成到傳統(tǒng)的高技術(shù)戰(zhàn)略來維持其全球市場領(lǐng)導(dǎo)地位，以便成為智能制造技術(shù)的主要供應(yīng)商。靈活的工作組織使得工人能夠?qū)⑺麄兊墓ぷ骱退饺松钕嘟Y(jié)合，并且繼續(xù)進(jìn)行更加高效的專業(yè)發(fā)展，在工作和生活之間實(shí)現(xiàn)更好的平衡。 使資源生產(chǎn)率和效率增益不間斷地貫穿于整個價值網(wǎng)絡(luò)。 中，動態(tài)業(yè)務(wù)和工程流程使得生產(chǎn)在最后時刻也可以變化，也可能為供應(yīng)商對生產(chǎn)過程中的干擾與失靈作出靈活反應(yīng)。嵌入式制造系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間的業(yè)務(wù)流程上實(shí)現(xiàn)縱向網(wǎng)絡(luò)連接，在分散的價值網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)橫向連接，并可進(jìn)行實(shí)時管理—從下訂單開始，直到外運(yùn)物流。在制造系統(tǒng)中，這些虛擬網(wǎng)絡(luò)—實(shí)體物理系統(tǒng)包括智能機(jī)器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨(dú)立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。因此，中國以其獨(dú)特的優(yōu)勢開拓新型工業(yè)化的潛力：?；ヂ?lián)網(wǎng)+工業(yè)解決方案互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)解決方案目錄執(zhí)行摘要 11 引言 5 確保中國制造業(yè)的未來 5 在制造業(yè)中采用物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù) 7 92 愿景：工業(yè) 作為智能、網(wǎng)絡(luò)化世界的一部分 12 愿景 13 下未來會是什么樣子？ 15 新型的商業(yè)機(jī)會和模式 17 工作場所的全新社會基礎(chǔ)設(shè)施 20 全新的基于服務(wù)和實(shí)時保障的CPS 平臺 22 之路 243 雙重戰(zhàn)略：成為領(lǐng)先的市場和供應(yīng)商 27 領(lǐng)先的供應(yīng)商策略 27 主導(dǎo)市場策略 29 雙重戰(zhàn)略及其關(guān)鍵特征 31 價值網(wǎng)絡(luò)下的橫向集成 31 全價值鏈的端到端工程 31 縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng) 334 需求研究 355 優(yōu)先行動領(lǐng)域 39 標(biāo)準(zhǔn)化和開放標(biāo)準(zhǔn)的一個參考體系 39 管理復(fù)雜的系統(tǒng) 44 為工業(yè)提供一個全面寬頻的基礎(chǔ)設(shè)施 48 成功至關(guān)重要的因素 50 數(shù)字化工業(yè)時代工作的組織和設(shè)計(jì) 58 培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展 62 規(guī)章制度 67 資源效率 736 中國如何與世界其它國家競爭？ 767 展望 858 86 應(yīng)用實(shí)例1：減少能源消耗——生產(chǎn)間歇的汽車車身裝配線 86 應(yīng)用實(shí)例2：全價值鏈端到端系統(tǒng)工程 88 應(yīng)用實(shí)例3：支持定制生產(chǎn)：何以滿足客戶個性化的需求 90 應(yīng)用實(shí)例4：通信網(wǎng)真平臺 92 應(yīng)用實(shí)例5：由于超出制造商所能控制的危機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)過程中供應(yīng)商的突然改變 949 背景資料： 96 戰(zhàn)略計(jì)劃 96 平臺 98執(zhí)行摘要中國是全球制造業(yè)中最具競爭力的國家之一，其裝備制造行業(yè)全球領(lǐng)先。 前三次工業(yè)革命源于機(jī)械化、電力和信息技術(shù)。這有利于從根本上改善包括制造、工程、材料使用、供應(yīng)鏈和生命周期管理的工業(yè)過程。此外，他們形成的且要求的端到端工程貫穿整個價值鏈。制造過程中提供的端到端的透明度有利于優(yōu)化決策。它使工作的組織考慮到人口結(jié)構(gòu)變化和社會因素。 在制造工程領(lǐng)域，全球競爭愈演愈烈，中國不是唯一已經(jīng)認(rèn)識到要在制造行業(yè)引入物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)的國家。與此同時，有必要為CPS技術(shù)和產(chǎn)品建立和培育新的主導(dǎo)市場。，那么研發(fā)活動將需要恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)政策決策與之伴隨。l 管理復(fù)雜系統(tǒng)：產(chǎn)品和制造系統(tǒng)日趨復(fù)雜。因此，不論是中國內(nèi)部，還是中國與其伙伴國家之間，寬帶互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)展。比如，這將要求部署統(tǒng)一的安全保障架構(gòu)和獨(dú)特的標(biāo)識符，還要相應(yīng)地加強(qiáng)培訓(xùn)以及增加持續(xù)的專業(yè)發(fā)展內(nèi)容。若使其成為可能，有必要設(shè)置針對員工的參與性工作設(shè)計(jì)和終身學(xué)習(xí)方案，并啟動模型參考項(xiàng)目。l 監(jiān)管框架：雖然在工業(yè) 中新的制造工藝和橫向業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需要遵守法律，但是考慮到新的創(chuàng)新，也需要調(diào)整現(xiàn)行的法規(guī)。工業(yè) 。如果這樣做成功的話，并保護(hù)其國內(nèi)制造業(yè)。當(dāng)今，ICT大約支撐了90%的工業(yè)制造過程。功能強(qiáng)大的、自主的微型計(jì)算機(jī)（嵌入式系統(tǒng)）正越來越多地相互間或與互聯(lián)網(wǎng)以無線方式互聯(lián)。這種現(xiàn)象的影響也將反映到工業(yè)領(lǐng)域。20世紀(jì)70年代初，第三次工業(yè)革命又取代了第二次工業(yè)革命，并一直延續(xù)到現(xiàn)在。然而，關(guān)鍵是要考慮在社會文化背景下的技術(shù)創(chuàng)新，因?yàn)槲幕蜕鐣母淖儽旧硪彩莿?chuàng)新的主要驅(qū)動力。 在制造業(yè)中采用物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)使得有可能創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)整合整個制造過程，將工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€智能環(huán)境。它還將使業(yè)務(wù)合作伙伴（如供應(yīng)商和客戶）間、雇員間更加緊密合作，提供新的共贏機(jī)會。機(jī)械和設(shè)備與汽車和化學(xué)品一樣，也列為中國主要出口的商品之一。不僅是亞洲競爭對手對中國工業(yè)構(gòu)成威脅，而且美國也正在采取措施促進(jìn)“先進(jìn)制造”，應(yīng)對去工業(yè)化。 在工業(yè)科研聯(lián)盟的倡議下，貫徹中國政府的戰(zhàn)略舉措，以確保中國工業(yè)的競爭力。有可能在一次性生產(chǎn)且產(chǎn)量很低（1批量）的情況下仍能獲利。 “工業(yè) 為中國提供了一個機(jī)會,使其進(jìn)一步鞏固其作為生產(chǎn)制造基地、生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商和IT業(yè)務(wù)解決方案供應(yīng)商的地位。 l 資源生產(chǎn)率和利用效率：在給定資源量（資源生產(chǎn)率）的前提下，得到盡可能高的產(chǎn)品輸出；使用盡可能低的資源量，達(dá)到指定的輸出（資源利用效率）。智能算法可用于各種大量數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)），這些數(shù)據(jù)是為了提供創(chuàng)新服務(wù)而由智能設(shè)備所記錄的。 l 工作和生活的平衡使用CPS的公司更加靈活的工作組織模式，意味著它們可以很好地滿足員工不斷增長的需求，讓員工在工作與私人生活之間，以及個人發(fā)展與持續(xù)的職業(yè)發(fā)展之間實(shí)現(xiàn)更好的平衡。 然而。中國有可能克服目前的障礙，如技術(shù)接受問題或勞動力市場熟練工人數(shù)量有限的問題。在執(zhí)行過程中下一步順理成章的是建立第四次工業(yè)革命平臺，由中國信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會(BITKOM)、中國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(VDMA)以及中國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(ZVEI)三個專業(yè)協(xié)會共同建立秘書處。2 愿景：工業(yè) 作為智能、網(wǎng)絡(luò)化世界的一部分在一個“智能、網(wǎng)絡(luò)化的世界”里，物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)（the Internet of Things and Services）將滲透到所有的關(guān)鍵領(lǐng)域。智能工廠能夠管理復(fù)雜的事物，不容易受到干擾，能夠更有效地制造產(chǎn)品。其與智能移動性，智能物流和智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相對接將使智能工廠成為未來的智能基礎(chǔ)設(shè)施中的一個關(guān)鍵組成部分。（見圖2）。然而，導(dǎo)致重大飛躍的創(chuàng)新也有可能出現(xiàn)在一些個別行業(yè)。 如果中國工業(yè)要生存和發(fā)展，在推進(jìn)第四次工業(yè)革命中就需要發(fā)揮積極的作用，因此，借助中國工業(yè)和研究領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢將是非常必要的： l 機(jī)械和設(shè)備制造的市場領(lǐng)導(dǎo)力量l 全球矚目的IT集群地l 在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程領(lǐng)域領(lǐng)先的創(chuàng)新者l 一個高度熟練的和充滿干勁的勞動力l 供應(yīng)商和用戶間距離相近且在某些領(lǐng)域緊密的合作l 先進(jìn)的研究和培訓(xùn)設(shè)施，目的是要擬定出一個最佳的一攬子計(jì)劃，通過充分利用中國高技能、高效率并且掌握技術(shù)訣竅的勞動力優(yōu)勢來形成一個系統(tǒng)的創(chuàng)新體系，以此來促進(jìn)現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力。而這些都需要恰當(dāng)?shù)囊?guī)則框架、標(biāo)準(zhǔn)化接口和和諧的商業(yè)進(jìn)程。作為工業(yè) 的一個核心組成，智能工廠將滲透到公司間的價值網(wǎng)絡(luò)中，并最終促使數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)的完美結(jié)合。甚至當(dāng)它們在被制造時，它們就可以知道整個制造過程中的細(xì)節(jié)。l 在未來，工業(yè) 將有可能使有特殊產(chǎn)品特性需求的客戶直接參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、構(gòu)造、預(yù)訂、計(jì)劃、生產(chǎn)、運(yùn)作和回收各個階段。員工將從執(zhí)行例行任務(wù)中解脫出來，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新性和高附加值的生產(chǎn)活動。這將可能滿足那些具有高帶寬需求的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，同時也可以滿足那些提供運(yùn)行時間保障的服務(wù)供應(yīng)商，因?yàn)橛行?yīng)用具有嚴(yán)格的時間要求。更加寬泛的法規(guī)要求，如減少二氧化碳排放量（），也可以而且應(yīng)該融入到這些商業(yè)模式中，以便讓商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的合作伙伴共同遵守。商業(yè)流程的各個步驟在任何時刻都可以追蹤，同時也可以提供他們完成的證明文件（）。很短的創(chuàng)新周期可以導(dǎo)致頻繁的規(guī)則架構(gòu)更新需求，并且造成執(zhí)行過程的慢性失敗。 工作場所的全新社會基礎(chǔ)設(shè)施，而中國當(dāng)前正處于人口結(jié)構(gòu)變化的困境中，它擁有世界上第二年老的人口，僅次于日本。因此，提高老年人和婦女的就業(yè)比例就尤為重要。 因此，決定中國未來競爭力的，不僅是新的技術(shù)、商業(yè)和法律因素，而這也正是在創(chuàng)新過程中有能力使員工取得更高成就的基礎(chǔ)。這些模型應(yīng)使員工將擁有高度的自我管理自主權(quán)與領(lǐng)導(dǎo)和管理權(quán)力的下放相結(jié)合。 這些平臺將提供服務(wù)和實(shí)際應(yīng)用，并且能聯(lián)系到所有參與的人員、物體和系統(tǒng)（見圖4），同時還將擁有以下特征： l 靈活性，可以提供迅速和簡單流程的服務(wù)和應(yīng)用，包括基于l CPS的軟件；l 在App Store模式鏈下實(shí)現(xiàn)商業(yè)進(jìn)程中的調(diào)配和部署；l 提供綜合性強(qiáng)、安全可信的全商業(yè)進(jìn)程支持；l 保障從傳感器到客戶交流所有環(huán)節(jié)的安全和可靠系統(tǒng)；l 支持移動端設(shè)備；l 支持商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中互相協(xié)助的生產(chǎn)、服務(wù)、分析和預(yù)測。在CPS平臺，諸如安全和保障、可信任、可靠性、使用、操作模式的融合、實(shí)時分析和預(yù)測等特性都顯得尤為重要，在互相協(xié)作的生產(chǎn)和服務(wù)過程中，確立流程標(biāo)準(zhǔn)以及安全、可靠、高效的操作都離不開這些特性，同樣，它們對于執(zhí)行活躍的商業(yè)活動也至關(guān)重要。模式化的操作流程要求CPS平臺開發(fā)全新的應(yīng)用和服務(wù)，以此來滿足那些瞬息萬變的復(fù)雜變化，而這些變化正是由于不同領(lǐng)域和組織之間的功能增長、差異化、活躍性和協(xié)作性所帶來的（）。調(diào)查顯示，47%，18%，12%。近50%的受訪企業(yè)表明。然而，這些并不可能迅速被服務(wù)導(dǎo)向的系統(tǒng)所取代，因此，如何確保新技術(shù)可以兼容那些舊系統(tǒng)就顯得尤為重要，舊系統(tǒng)必須要升級為實(shí)時系統(tǒng)。3 雙重戰(zhàn)略：成為領(lǐng)先的市場和供應(yīng)商第四次工業(yè)革命（）給中國制造業(yè)帶來了巨大的發(fā)展?jié)摿Α? 領(lǐng)先的供應(yīng)商策略領(lǐng)先的供應(yīng)商策略是從設(shè)備供應(yīng)商企業(yè) 的視角專注于工業(yè) 。 1. 目前的基本IT技術(shù)需適應(yīng)制造業(yè)的具體需求并特別要以應(yīng)用為目標(biāo)不斷地開發(fā)。3. 另一項(xiàng)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)將是利用技術(shù)創(chuàng)建新型價值網(wǎng)絡(luò)。這將反過來要求對處于不同價值創(chuàng)造階段和產(chǎn)品全生命周期、產(chǎn)品不同生產(chǎn)階段及相應(yīng)的制造系統(tǒng)進(jìn)行邏輯的、端對端數(shù)字集成。 將小企業(yè)融入全球經(jīng)濟(jì)價值鏈的一個關(guān)鍵策略，就是設(shè)計(jì)并實(shí)施一套全面的知識和技術(shù)轉(zhuǎn)化方案?！?yàn)槲覀儾荒苋萑虈业墓I(yè)陷入停滯狀態(tài)。自此，這種方法被稱為雙重戰(zhàn)略。 為什么企業(yè)通過使用CPS系統(tǒng)，可以將其新商業(yè)策略、新價值網(wǎng)絡(luò)和新商業(yè)模式得到持續(xù)的支持和實(shí)施？ 這個問題用在衡量研究、開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域也是如此（見圖6）。從產(chǎn)品開發(fā)到制造工程、產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)，應(yīng)裝備恰當(dāng)?shù)腎T系統(tǒng)，為整個價值鏈提供端對端支撐（見圖7）。在將來的智能化工廠里，制造業(yè)結(jié)構(gòu)不會固定并被先期限定。而且，帶工者和操作員都需要進(jìn)行培訓(xùn)，以使其了解這些方法的運(yùn)行和操作對制造系統(tǒng)的影響。2012年10月，下面部分加以概要說明。 若要實(shí)現(xiàn)這一步，當(dāng)前的CPS系統(tǒng)裝置特征需在中期階段適應(yīng)制造系統(tǒng)。 將來的研究將優(yōu)先轉(zhuǎn)向制造系統(tǒng)的研究和開發(fā)，這一系統(tǒng)能全面可描述、可管理、關(guān)聯(lián)敏銳和可控或自我調(diào)制。 創(chuàng)新的飛躍將只會在現(xiàn)有的基本技術(shù)被開發(fā)到可適應(yīng)當(dāng)前制造環(huán)境特殊需求的應(yīng)用方式時才能實(shí)現(xiàn)。 但是，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉不能僅靠單純的制造工程師和自動化工程師的協(xié)作。CPS將因此需要新的覆蓋整個價值網(wǎng)絡(luò)的工作組織結(jié)構(gòu)，來激發(fā)員工的工作效率，并提供可支持個人終身發(fā)展的組織架構(gòu)。取得成功更進(jìn)一步的關(guān)鍵是，建立實(shí)用的參考架構(gòu)。 “，我們也能建立一種人—技術(shù)互動的嶄新變化，就是機(jī)器適應(yīng)人的需求而不是相反的情況。這些建議，連同BMBF資助的項(xiàng)目“虛擬網(wǎng)絡(luò)—實(shí)體物理系統(tǒng)集成研究議程”和BMWi “互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)潛力”研究的結(jié)果，都是可取的。 參考信息： ，以便形成一個綜合融資方案供行業(yè)和研究團(tuán)體參考。5 優(yōu)先行動領(lǐng)域，它包括幾個部分重疊的領(lǐng)域。 標(biāo)準(zhǔn)化和開放標(biāo)準(zhǔn)的一個參考體系（見第3章），使公司間聯(lián)網(wǎng)和集成，需要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。、開發(fā)、集成和運(yùn)行的一個框架。 制造業(yè)系統(tǒng)的示例中提出了一些不同的方面，需要被集成到一個參考體系中（參照圖10）：l 從制造過程中的加工和運(yùn)輸功能的角度來看l 從制造系統(tǒng)中特定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（智能）的角度來看，如自動化設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備、現(xiàn)場總線、可編程邏輯控制器、操作裝置、移動設(shè)備、服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備等