【正文】 , 研究聯(lián)盟和工業(yè) ) l 決策優(yōu)化為了在全球市場上取得成功，在短時間內(nèi)能夠做出正確決定變得越來越關(guān)鍵。 “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。這有利于原料和供應(yīng)鏈的連續(xù)“微調(diào)”。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。這將對價值創(chuàng)造、商業(yè)模式、下游服務(wù)和工作組織產(chǎn)生影響。 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。例如，先進(jìn)的激光燒結(jié)技術(shù)意味著現(xiàn)在有可能在數(shù)小時內(nèi)高質(zhì)量地“打印”出復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。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。他們之中有60%的人相信在未來五年里，他們的技術(shù)競爭優(yōu)勢將進(jìn)一步增強(qiáng)，而只有不到40%的人希望保持目前的地位。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。中國的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者包括許多“隱形冠軍”，他們提供專門的解決方案——中國最頂級的100家中小型企業(yè)（SMEs）中的22家是機(jī)械和設(shè)備制造商，其中3家居于前十名。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。這樣不僅可以更加靈活地配置生產(chǎn)，而且還可以通過提供更加差異化的管理和控制過程來拓展機(jī)會。 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。這將反過來顯著影響中國的生產(chǎn)率。然而，關(guān)鍵是要考慮在社會文化背景下的技術(shù)創(chuàng)新，因為文化和社會的改變本身也是創(chuàng)新的主要驅(qū)動力。 圖1 工業(yè)革命的四個階段中國需要借鑒其作為世界領(lǐng)先的制造設(shè)備供應(yīng)商以及在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的長處，廣泛地將物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)應(yīng)用于制造領(lǐng)域，這樣它就可以在第四次工業(yè)革命的道路上起到引領(lǐng)作用。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。 工業(yè)化始于18世紀(jì)末機(jī)械制造設(shè)備的引進(jìn)，那時像紡織機(jī)這樣的機(jī)器徹底改變了貨物的生產(chǎn)方式。這種現(xiàn)象的影響也將反映到工業(yè)領(lǐng)域。繼 2012 年推出新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IPv6，現(xiàn)在已有足夠的地址使智能對象間通過互聯(lián)網(wǎng)大范圍直接互聯(lián)。功能強(qiáng)大的、自主的微型計算機(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)。從個人電腦到智能設(shè)備的演進(jìn)伴隨著這樣的趨勢，越來越多的IT基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)將通過智能網(wǎng)絡(luò)（云計算）提供。當(dāng)今，ICT大約支撐了90%的工業(yè)制造過程。因為它具備管理復(fù)雜工業(yè)流程的能力，使不同的任務(wù)可由不同地理位置的不同合作伙伴來執(zhí)行。如果這樣做成功的話，并保護(hù)其國內(nèi)制造業(yè)。工業(yè) 。這將不僅需要立法，而且也需要代表企業(yè)的其他類型的行動—需要大量適當(dāng)手段，包括準(zhǔn)則、示范合同和公司協(xié)議,或如審計這樣的自我監(jiān)管措施。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)。因此，有必要通過促進(jìn)學(xué)習(xí)、使終身學(xué)習(xí)和以工作場所為基礎(chǔ)的持續(xù)專業(yè)發(fā)展的計劃，實施適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)策略和組織工作。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)計和終身學(xué)習(xí)方案，并啟動模型參考項目。工作中的實時控制將越來越多，這將改變工作內(nèi)容、工作流程和工作環(huán)境。比如，這將要求部署統(tǒng)一的安全保障架構(gòu)和獨特的標(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。重要的是要確保生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品本身不能對人和環(huán)境構(gòu)成威脅。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。因此，工程師們要配備為開發(fā)這些模型所需的方法和工具。l 管理復(fù)雜系統(tǒng)：產(chǎn)品和制造系統(tǒng)日趨復(fù)雜。只有開發(fā)出一套單一的共同標(biāo)準(zhǔn)，這種合作伙伴關(guān)系才可能形成。，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。為了實施雙重戰(zhàn)略，需要研究制造系統(tǒng)的橫、縱向集成，以及工程端到端集成。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。 ，中國需要采取雙重戰(zhàn)略。 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。鑒于即將發(fā)生的技術(shù)工人短缺問題，這將允許年長的工人延長其工齡，保持更長的生產(chǎn)力。它使工作的組織考慮到人口結(jié)構(gòu)變化和社會因素。 此外，如資源和能源利用效率，城市生產(chǎn)和人口結(jié)構(gòu)變化等。制造過程中提供的端到端的透明度有利于優(yōu)化決策。智能工廠使個體顧客的需求得到滿足，這意味著即使是生產(chǎn)一次性的產(chǎn)品也能獲利。此外，他們形成的且要求的端到端工程貫穿整個價值鏈。智能產(chǎn)品通過獨特的形式加以識別、可以在任何時候被定位、并能知道它們自己的歷史、當(dāng)前狀態(tài)和為了實現(xiàn)其目標(biāo)狀態(tài)的替代路線。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。將來，企業(yè)將建立全球網(wǎng)絡(luò)，把它們的機(jī)器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)（CPS）中。 前三次工業(yè)革命源于機(jī)械化、電力和信息技術(shù)。中國擁有強(qiáng)大的機(jī)械和裝備制造業(yè)、占據(jù)全球信息技術(shù)能力的顯著地位, 在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程領(lǐng)域具有很高的技術(shù)水平，這些都意味著中國確立了其在制造工程行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位?；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 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)用實例2：全價值鏈端到端系統(tǒng)工程 88 應(yīng)用實例3：支持定制生產(chǎn)：何以滿足客戶個性化的需求 90 應(yīng)用實例4：通信網(wǎng)真平臺 92 應(yīng)用實例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。這是由于中國在創(chuàng)新制造技術(shù)方面的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，以及在復(fù)雜工業(yè)過程管理方面高度專業(yè)化使然。因此，中國以其獨特的優(yōu)勢開拓新型工業(yè)化的潛力：?，F(xiàn)在，將物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)應(yīng)用到制造業(yè)正在引發(fā)第四次工業(yè)革命。在制造系統(tǒng)中，這些虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)包括智能機(jī)器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。正在興起的智能工廠采用了一種全新的生產(chǎn)方法。嵌入式制造系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間的業(yè)務(wù)流程上實現(xiàn)縱向網(wǎng)絡(luò)連接，在分散的價值網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)橫向連接，并可進(jìn)行實時管理—從下訂單開始，直到外運(yùn)物流。 。 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)。特別是，它將為初創(chuàng)企業(yè)和小企業(yè)提供發(fā)展良機(jī)，并提供下游服務(wù)。 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)。智能輔助系統(tǒng)將工人從執(zhí)行例行任務(wù)中解放出來，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新、增值的活動。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現(xiàn)更好的平衡。再者，不僅僅亞洲對中國工業(yè)構(gòu)成競爭威脅，美國也正在采取措施，通過各種計劃來應(yīng)對去工業(yè)化，促進(jìn)“先進(jìn)制造業(yè)”的發(fā)展。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。為了實現(xiàn)這一雙重的CPS戰(zhàn)略目標(biāo)， 的下列特性加以落實： l 通過價值網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)橫向集成l 貫穿整個價值鏈的端到端工程數(shù)字化集成l 。此外，并要繼續(xù)發(fā)展CPS技術(shù)。： l 標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)：貫穿整個價值網(wǎng)絡(luò)，工業(yè) 將涉及一些不同公司的網(wǎng)絡(luò)連接與集成。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。適當(dāng)?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ涂梢詾楣芾磉@些日益復(fù)雜性提供基礎(chǔ)。l 為工業(yè)建立全面寬頻的基礎(chǔ)設(shè)施：可靠、。l 安全和保障：安全和保障兩個方面對于智能制造系統(tǒng)成功是至關(guān)重要的。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 工作的組織和設(shè)計：在智能工廠，員工的角色將發(fā)生顯著變化。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。l 培訓(xùn)和持續(xù)的專業(yè)發(fā)展：工業(yè) 將極大改變工人的工作和技能。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)推動示范項目和“最佳實踐網(wǎng)絡(luò)”，以及研究數(shù)字學(xué)習(xí)技術(shù)。這些挑戰(zhàn)包括保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)、責(zé)任問題、處理個人數(shù)據(jù)以及貿(mào)易限制。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。這就有必要計算在智能工廠中投入的額外資源與產(chǎn)生的節(jié)約潛力之間的平衡。目前基本的技術(shù)和經(jīng)驗需要調(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)新地點和新市場制定創(chuàng)新型解決方案。 1 引言 確保中國制造業(yè)的未來中國是世界上制造業(yè)最具競爭力的國家之一。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。在過去的30年左右的時間里，IT革命給我們生活和工作帶來了根本性變革，其影響不亞于第一次和第二次工業(yè)革命中機(jī)械化和電氣化所帶來的影響。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，使無處不在的計算成為現(xiàn)實。這正在導(dǎo)致引起實體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界（cyberspace）以虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)（CPS）的方式相融合。 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)。在制造領(lǐng)域，這種技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步可以被描述為工業(yè)化的第四個階段，（圖1）。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)。第三次工業(yè)革命引入了電子與信息技術(shù)（IT），從而使制造過程不斷實現(xiàn)自動化，機(jī)器不僅接管了相當(dāng)比例的“體力勞動”，而且還接管了一些“腦力勞動”。 ，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）。例如，人口的變化有可能會改變社會中的所有關(guān)鍵領(lǐng)域，如學(xué)習(xí)方式的組織、伴隨著壽命延長工作和健康的性質(zhì)、以及當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等等。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)。虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理生產(chǎn)系統(tǒng)包括智能機(jī)器、儲存系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，從入廠物流到生產(chǎn)、銷售、出廠物流和服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)字化和基于信息通信技術(shù)的端對端的集成。 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。 作為世界領(lǐng)先的制造設(shè)備供應(yīng)商，中國具有獨特的地位挖掘這種新型工業(yè)化的潛力。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)。此外，中國的機(jī)械和設(shè)備制造商期望在未來仍然保持自己的領(lǐng)先地位。盡管如此，在制造工程領(lǐng)域的全球性競爭將越來越激烈。此外，制造業(yè)一直以來不斷變化，并且愈加復(fù)雜。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，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。 物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)將應(yīng)用于制造行業(yè)： 從本質(zhì)上講，—實體物理系統(tǒng)技術(shù)一體化應(yīng)用于制造業(yè)和物流行業(yè)，以及在工業(yè)生產(chǎn)過程中使用物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)技術(shù)。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。 l 靈活性基于CPS的自組織網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)過程的不同方面，如質(zhì)量、時間、風(fēng)險、魯棒性、價格和生態(tài)友好性等，進(jìn)行動態(tài)配置。也意味著工程流程可以更加靈活，制造工藝可以被改變，暫時短缺（例如供應(yīng)問題）可以得到補(bǔ)償，輸出的大量增加可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)。令人鼓舞的是,我們可以看到中國的所有利益相關(guān)方在緊密合作，一起向前邁進(jìn)，加以實施。使得工程領(lǐng)域的設(shè)計決策可以進(jìn)行早期驗證，并且既可以對干擾做出更靈活的反應(yīng)，還可以對生產(chǎn)領(lǐng)域中公司的所有位置進(jìn)行全局優(yōu)化。CPS 在貫穿整個價值網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，對制造過程進(jìn)行優(yōu)化。 l 通過新的服務(wù)創(chuàng)造價值機(jī)會，比如通過下游服務(wù)。尤其是對于中小企業(yè)和初創(chuàng)公司來說，有顯著的機(jī)遇發(fā)展B2B（企業(yè)對企業(yè)）服務(wù)。面對熟練勞動力的短缺和日益多樣化的勞動力（如年齡、性別和文化背景），讓人們的工作生涯更長，并且保持生產(chǎn)能力。例如，智能輔助系統(tǒng)將提供新的組織工作的機(jī)會，即提供一種靈活的新標(biāo)準(zhǔn)以滿足公司的需要和員工個人的需求。 l 高工資仍然具有競爭力。不斷變化的技術(shù)也將會對組織方面帶來深遠(yuǎn)影響，它提供了開展創(chuàng)新的商業(yè)和企業(yè)模式、提高員工參與度的機(jī)會。中國強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)、。然而，只有所有利益相關(guān)方共同努力，挖掘物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)為制造業(yè)帶來的潛力，才有可能確保中國工業(yè)的未來。一些技術(shù)項目已經(jīng)成功啟動。下一步的任務(wù)就是為關(guān)鍵的優(yōu)先主題制定研發(fā)路線圖。只有這樣。這種轉(zhuǎn)變正在導(dǎo)致智能電網(wǎng)出現(xiàn)在能源供應(yīng)領(lǐng)域，可持續(xù)移動通信戰(zhàn)略領(lǐng)域（智能移動性，智能物流）和醫(yī)療智能健康領(lǐng)域。其中。在智能工廠里，人、機(jī)器和資源如同在一個社交網(wǎng)絡(luò)里一般自然地相互溝通協(xié)作。它們積極協(xié)助生產(chǎn)過程，回答諸如“我是什么時候被制造的”“哪組參數(shù)應(yīng)被用來處理我”“我應(yīng)該被傳送到哪”等等問題。這將導(dǎo)致傳統(tǒng)價值鏈的轉(zhuǎn)變和新商業(yè)模式的出現(xiàn)。所以，并與其他關(guān)鍵領(lǐng)域展開密切合作。