【正文】 方法論研究和中試應(yīng)用。3.另一項關(guān)鍵的挑戰(zhàn)將是利用技術(shù)創(chuàng)建新型價值網(wǎng)絡(luò)。這將包括開發(fā)新的商業(yè)模式，尤其是要考慮將產(chǎn)品與恰當(dāng)?shù)姆?wù)相銜接。主導(dǎo)市場策略為了形成并成功擴展這一主導(dǎo)市場，地處不同地方的商務(wù)活動需要建立緊密的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，企業(yè)間也需建立更加密切的合作關(guān)系。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)進行邏輯的、端對端數(shù)字集成。一項最特殊的挑戰(zhàn)在于能夠同時將全球化運作的大型公司和基本在地區(qū)范圍運行的中小企業(yè)集成到正在形成的新價值鏈網(wǎng)絡(luò)中。德國制造業(yè)的優(yōu)勢一定程度上在于其保持了工業(yè)系統(tǒng)中大批中小企業(yè)和少數(shù)大型企業(yè)的結(jié)構(gòu)平衡。但是，或許是因為缺乏必要的專業(yè)人員或?qū)ζ淙匀徊皇煜さ募夹g(shù)戰(zhàn)略持謹(jǐn)慎甚至懷疑態(tài)度。將小企業(yè)融入全球經(jīng)濟價值鏈的一個關(guān)鍵策略，就是設(shè)計并實施一套全面的知識和技術(shù)轉(zhuǎn)化方案。例如，建立試點并通過最佳案例對在大型工業(yè)企業(yè)和中小企業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)進行示范，使網(wǎng)絡(luò)價值鏈潛力更加直觀，以增強中小企業(yè)信心，接受主導(dǎo)供應(yīng)商的方法、組織手段和技術(shù)的理念。這將掃除認(rèn)知障礙，使中小企業(yè)熟悉CPS技術(shù)的應(yīng)用，將其應(yīng)用到本企業(yè)中去。德國經(jīng)濟以其強大的工業(yè)基礎(chǔ)為特征，特別是它的機械與設(shè)備制造、汽車工業(yè)和能源工業(yè)。——因為我們不能容忍國家的工業(yè)陷入停滯狀態(tài)。ErnstBurgbacher，國務(wù)秘書，聯(lián)邦工業(yè)與經(jīng)濟技術(shù)部長為了實現(xiàn)這一步，加快包括高速寬帶數(shù)據(jù)傳輸（）等在內(nèi)的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用和開發(fā)將十分必要。同時，教育和培訓(xùn)出熟練的技術(shù)工人（），并開發(fā)定制復(fù)雜、高效的工作組織設(shè)計系統(tǒng)同樣重要（）。雙重戰(zhàn)略及其關(guān)鍵特征，只有在領(lǐng)先的供應(yīng)商策略和領(lǐng)先的市場策略交互協(xié)調(diào)并能確保其潛在利益都能發(fā)揮的情況下才能實現(xiàn)。自此，這種方法被稱為雙重戰(zhàn)略。它包括三個關(guān)鍵特征（）：1．通過價值鏈及網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)企業(yè)間橫向集成2．貫穿整個價值鏈的端到端工程數(shù)字化集成3．企業(yè)內(nèi)部靈活且可重新組合的網(wǎng)絡(luò)化制造體系縱向集成這些特征可使制造商面對變化無常的市場靈活地根據(jù)不斷變化的市場需求調(diào)整自己的價值創(chuàng)造活動，進而穩(wěn)固自己的市場地位。在雙重CPS戰(zhàn)略下，制造業(yè)公司將在一個高速的、動蕩的市場環(huán)境下，按照市場價格實現(xiàn)快速、及時和無失誤生產(chǎn)。價值網(wǎng)絡(luò)下的橫向集成價值網(wǎng)絡(luò)橫向集成的模型、設(shè)計和實施會對下面關(guān)鍵問題提供答案。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）。除了“商業(yè)模式”和“在不同公司間的合作形式”外，也有必要應(yīng)對諸如“可持續(xù)發(fā)展”、“商業(yè)秘密保護”、“標(biāo)準(zhǔn)化策略”和“中長期培訓(xùn)及員工發(fā)展計劃”等問題。全價值鏈的端到端工程下面一個關(guān)鍵問題涉及到在整個工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)端到端數(shù)字集成這一目標(biāo)，使現(xiàn)實世界和數(shù)字世界在產(chǎn)品的全價值鏈和不同公司之間實現(xiàn)整合，同時也滿足客戶的需求。如何應(yīng)用CPS系統(tǒng)實現(xiàn)包括工程流程在內(nèi)的端到端的商業(yè)過程？在這方面，建立模型對管理日益復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)起著關(guān)鍵作用（）。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）。一個跨越不同技術(shù)學(xué)科的、全面的系統(tǒng)工程方法是必需的。如果要實現(xiàn)這些，工程師們需要接受適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。圖6：價值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成圖7：全價值鏈的端到端工程縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)對于縱向集成而言，以下關(guān)鍵的問題需要回答：如何應(yīng)用CPS系統(tǒng)創(chuàng)建靈活且可重新組合的制造系統(tǒng)？縱向集成是在工廠進行。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。取而代之的，是根據(jù)個性化需求定制的一組IT結(jié)構(gòu)化模塊，根據(jù)不同情況下產(chǎn)品生產(chǎn)的需要自動搭建出特定的結(jié)構(gòu)（拓?fù)?）——包括模型、數(shù)據(jù)、通訊和算法等所有相關(guān)需求（見圖8）。為了實現(xiàn)縱向集成，確保不同層次的制動器和傳感器的信號傳輸?shù)紼RP層面對端對端數(shù)據(jù)集成來說非常重要。為特別的網(wǎng)絡(luò)化和重新組合制造系統(tǒng)開發(fā)模塊化和重用策略，以及對智能系統(tǒng)進行功能描述也很重要。而且，帶工者和操作員都需要進行培訓(xùn)，以使其了解這些方法的運行和操作對制造系統(tǒng)的影響。圖8：縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)參考信息：，在業(yè)務(wù)流程層面提供全價值鏈的端對端集成系統(tǒng)，包括工程，以及在工業(yè)系統(tǒng)上形成縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計。——包括研究經(jīng)費、具體開發(fā)與應(yīng)用措施——應(yīng)基于兩個目標(biāo)構(gòu)建其雙重策略，即在德國制造業(yè)企業(yè)中營造主導(dǎo)市場并將德國裝備制造業(yè)建成世界領(lǐng)先的供應(yīng)商。應(yīng)用實例2：全價值鏈端到端系統(tǒng)工程收益：端到端的數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程和價值鏈優(yōu)化將意味著，顧客不用再從供應(yīng)商預(yù)先制作的產(chǎn)品系列中挑選產(chǎn)品；取而代之的是通過個性化功能和組件的混合或重置，來滿足自己的特殊需求。 當(dāng)前的價值鏈——從客戶提出需求到產(chǎn)品設(shè)計和投入生產(chǎn)——往往是相對靜態(tài)的，且需要多年時間完成。IT支撐系統(tǒng)通過各種接口來交換信息，但是只能在具體個案中應(yīng)用這些信息。這樣無法催生產(chǎn)品制造的全球化視野。結(jié)果，盡管從技術(shù)角度來說可以實現(xiàn)，但顧客仍無法自由地選到滿足其所有需求的功能和特性的產(chǎn)品。例如，你可以為一輛汽車訂購后擋風(fēng)玻璃刮水器，但刮水器卻不能用在由同一家公司生產(chǎn)的豪華轎車上。而且，目前IT系統(tǒng)的維護費用仍相當(dāng)高昂。通過CPS應(yīng)用到基于模型的開發(fā)，可以完成端到端、模擬、數(shù)值方法等涵蓋了從客戶需求到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工制造、成品完成等各個方面的配置。它可在端到端的工程工具鏈中，對各環(huán)節(jié)的相互依存關(guān)系進行確定和描述。這種制造業(yè)系統(tǒng)是打包開發(fā)模式，意味著它總能跟上產(chǎn)品開發(fā)的腳步。結(jié)果是，它開啟了個性化定制產(chǎn)品的可行性。在保存現(xiàn)有裝備價值的基礎(chǔ)上，可以通過多個階段逐漸轉(zhuǎn)移到這個工具鏈。潛在收益1． 高銷售額源自更大的市場和更高的客戶滿意度。2.通過價值鏈中端到端的數(shù)字集成減少內(nèi)部運營成本。4需求研究2． ，但從根本上說它仍需開展更深層面的研究。2012年10月，下面部分加以概要說明。3． （參見第3章）。這需要研發(fā)活動的支撐。，根據(jù)預(yù)期，這一革命性的應(yīng)用將主要是ICT與制造業(yè)和自動化技術(shù)相結(jié)合的結(jié)果。4． 若要實現(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)。這將需要機械和設(shè)備制造商具有類似于系統(tǒng)集成商的能力，即能將ICT和自動化產(chǎn)業(yè)集成，并建立有針對性的、有創(chuàng)意的開發(fā)過程，用于創(chuàng)建新的CPS系統(tǒng)。更高水平的網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)產(chǎn)品模型、制造資源和制造系統(tǒng)的端到端集成。因此，有必要從長遠著想大力開展研發(fā)投入。5． 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。6． 從長遠看，這些將由包括來自交叉學(xué)科的，具有可配置使用幫助功能或在生產(chǎn)過程中可將自身嵌入到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同工作的模塊化工具包CPS功能組件。這同時也意味著應(yīng)能使虛擬計劃與實際制造過程的集成顯著提高。從長遠來看，研究人員需要開發(fā)出模塊化的CPS并配備相應(yīng)的組件目錄，這是任何模型智能工廠一個關(guān)鍵特征。7． 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)用方式時才能實現(xiàn)。結(jié)論、方法和最佳實踐案例需要推廣到不同層次的價值網(wǎng)絡(luò)，以獲取交叉學(xué)科知識和技術(shù)轉(zhuǎn)移。正因如此，在闡述雙重策略的章節(jié)（第3章）已對五個中心研究主題的三個方面進行了深入探討：1.價值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成2.全價值鏈端到端系統(tǒng)工程3.縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)著眼長遠，這種由技術(shù)驅(qū)動專注于制造系統(tǒng)應(yīng)用的研究會提高公司間或行業(yè)間的跨學(xué)科合作，這將從戰(zhàn)略上有力助推廣大的中小型機械和設(shè)備制造企業(yè)。企業(yè)將更加迅速地應(yīng)對市場需求，從而確保自己在新型產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式的主要供應(yīng)商地位。但是，實現(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。第四次革命對未來的工業(yè)就業(yè)的重大影響，需在研究和實踐層面來解決。這是我們討論的第四個方面。4．工作場所中新的社會基礎(chǔ)設(shè)施在社會責(zé)任方面，有必要增加員工的參與度和促進主人翁責(zé)任感，在創(chuàng)新型設(shè)計和規(guī)劃過程，以及改善員工工作環(huán)境上充分發(fā)揮他們的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗。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)。應(yīng)采取跨學(xué)科方法應(yīng)對這些問題，吸納囊括由工程師、IT專家、心理學(xué)家、人機工程學(xué)家、社會和職業(yè)科學(xué)家，以及醫(yī)生和設(shè)計師等組成的整體團隊的聰明才智。上述分析表明，目前在許多領(lǐng)域，制造工程與自動化工程領(lǐng)域協(xié)同工作的實際操作方法和基本技術(shù)仍未具備。為了確保該方法用在包含各類IT系統(tǒng)、技術(shù)資源和能力的不同公司及行業(yè)，基本的信息通信（ICT）技術(shù)應(yīng)能適應(yīng)自動化工程的需求。取得成功更進一步的關(guān)鍵是，建立實用的參考架構(gòu)。這項工作還涉及需要建立用于縱向和橫向集成的以服務(wù)為基礎(chǔ)和實時的（或從屬于）ICT平臺基礎(chǔ)設(shè)施，這在第2章中已經(jīng)提及。這些架構(gòu)應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的，使其能適配于不同企業(yè)和技術(shù)規(guī)劃中，以便通過適當(dāng)?shù)腤eb服務(wù)器創(chuàng)建廣泛的共享業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。這將引導(dǎo)我們進入最終領(lǐng)域?！?，我們也能建立一種人—技術(shù)互動的嶄新變化，就是機器適應(yīng)人的需求而不是相反的情況。具有多通道用戶界面的智能工業(yè)輔助系統(tǒng)，能將數(shù)字學(xué)習(xí)技術(shù)直接搬到生產(chǎn)車間?！?，沃爾夫?qū)?，瓦爾斯特?德國人工智能研究中心（DFKIGmbH）CEO，工業(yè)科學(xué)研究聯(lián)盟通信促進組成員)5．虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)技術(shù)誠如本節(jié)所述，綜合研究需求已被分解成五個研究領(lǐng)域。，建議反映在2011年1月和9月提交給工業(yè)科學(xué)研究聯(lián)盟的兩個報告中。這些建議，連同BMBF資助的項目“虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)集成研究議程”和BMWi“互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的經(jīng)濟潛力”研究的結(jié)果，都是可取的。因此，它們應(yīng)被理解為,應(yīng)使基本的ICT技術(shù)適應(yīng)自動化與制造工程的需要造，包括繼續(xù)努力專注于一般性研究的需求。他們也應(yīng)被看作是為了實現(xiàn)上述的“工業(yè)工程”具體應(yīng)用中對實施需求的具體描述。為了為有關(guān)資金計劃的安排提供相關(guān)的思路和指導(dǎo)。參考信息：，以便形成一個綜合融資方案供行業(yè)和研究團體參考。、自動化和信息、法律、管理和社會科學(xué)等領(lǐng)域的專家。，協(xié)助其在力求滿足每一工作組特殊需求的條件下，制定出綜合各項建議的全面的研發(fā)路線圖。，5優(yōu)先行動領(lǐng)域，它包括幾個部分重疊的領(lǐng)域。2012年10月。為對建議的重點關(guān)鍵領(lǐng)域優(yōu)先執(zhí)行，以下各節(jié)主要討論工作組認(rèn)為需要采取的具體產(chǎn)業(yè)政策和業(yè)務(wù)決策。為了規(guī)范實施過程。（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)。標(biāo)準(zhǔn)化工作將需要把重點放在規(guī)定的合作機制和信息交換。完整的技術(shù)說明和這些規(guī)定的執(zhí)行，被稱為參考體系。因此，參考體系是一個通用模型，適用于所有合作伙伴公司的產(chǎn)品和服務(wù)。、開發(fā)、集成和運行的一個框架。它構(gòu)建了軟件的應(yīng)用程序和服務(wù)架構(gòu)（參見圖9）。，參考體系的作用是將這些不同的方法統(tǒng)一到到一個單一的、共同的方法。這將需要合作伙伴們基本結(jié)構(gòu)原理、接口和數(shù)據(jù)等方面達成一致意見。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從制過程中的加工和運輸功能的角度來看從制造系統(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)備等圖9互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與物聯(lián)網(wǎng)連接的參考體系圖10l從制造環(huán)境中軟件應(yīng)用的角度看，如數(shù)據(jù)采集傳感器、順序控制、連續(xù)控制、環(huán)環(huán)相扣、運行數(shù)據(jù)、機床數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、歸檔、趨勢分析、規(guī)劃和優(yōu)化功能等；l由一個或多個企業(yè)使用的軟件應(yīng)用程序，如業(yè)務(wù)規(guī)劃和管理、公司間的物流或配套價值網(wǎng)絡(luò)，包括與制造業(yè)環(huán)境相關(guān)的接41口和集成。l制造系統(tǒng)的工程視角（產(chǎn)品生命周期管理/PLM）。例如，這可能涉及使用數(shù)據(jù)衍生制造過程中所需的資源（諸如機械和人力資源）。隨后，它將有可能在機械、電氣和自動化技術(shù)性能方面優(yōu)化機器，面向制造系統(tǒng)設(shè)置和聯(lián)機的需要，同時也考慮到操作和維護。挑戰(zhàn)第一個挑戰(zhàn)是使得在下列領(lǐng)域中，把目前業(yè)已存在的處理問題的不同方式集中起來，并建立起一個共同認(rèn)可的方式。l生產(chǎn)工程、機械工程、工藝工程l自動化工程lIT和互聯(lián)網(wǎng)、自動化工程和軟件業(yè)之間進行合作，第一步是要在共同基本術(shù)語上達成一致。盡管一些既定的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在各種技術(shù)學(xué)科、專業(yè)協(xié)會和工作組中使用，但是缺乏對于這些標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)。因此，有必要將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，如在自動化領(lǐng)域（工業(yè)通信、工程、建模、IT安全、設(shè)備集成、數(shù)字化工廠等）納入一個新的全球參考體系。參考體系不能以自上而下的方式發(fā)展，因為它需要整合幾個不同的視角，而自上而下的方法通常會花費太長的時間。因此，從不同的出發(fā)點推動參考體系漸進性地發(fā)展更合乎情理。在這方面，這將是必要的策略，將目前經(jīng)常發(fā)生在地區(qū)情況基礎(chǔ)上的特定項目，逐步轉(zhuǎn)換成在一個國際標(biāo)準(zhǔn)下加以實施。重要的是這樣做，能確保接口保持技術(shù)穩(wěn)定，使用多年，以保持安裝基礎(chǔ)的價值。在互聯(lián)網(wǎng)上，標(biāo)準(zhǔn)化的方法是基于目前機械和設(shè)備制造業(yè)常態(tài)下的不同范式，例如l開放的作業(yè)系統(tǒng)：例如Linux公司，一個由100多個國家的超過2000名的企業(yè)、研究機構(gòu)和個人創(chuàng)業(yè)組合到一起的企業(yè)，發(fā)展和維護成世界上最成功的操作系統(tǒng)之一。l開放式開發(fā)工具：一個包括超過1500名開發(fā)人員和以百萬計的用戶參與軟件開發(fā)的行業(yè)，為要求苛刻的應(yīng)用程序建模。l開放式通信基礎(chǔ)設(shè)施：“征求意見稿”是由成立于1969年7月4日的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會出版的技術(shù)和組織文件。它們被廣泛接受和使用，從而被轉(zhuǎn)化為事實上的標(biāo)準(zhǔn)。著名的例子包括因特網(wǎng)協(xié)議和電子郵件協(xié)議。這些范例使標(biāo)準(zhǔn)化工作進展更為迅速。最后，對參考體系建立信任是很重要的