以后制造系统德国工业40文档格式.docx

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新的互联网协议IPv6于2021年推出后，目前已经有足够多的IP地址可供智能设备通过互联网实现直接联网。

于是，网络资源、信息、物体和人之间能实现物联网及效劳互联网。

这也将扩展至工业领域：

在制造业中，这种技术演化能够描述为“第四时期的工业化”或“工业”。

图1工业革命的四个时期

18世纪工业化的进程，始于机械制造设备的显现。

那时候，纺织机一类的机械大大改变了生产产品的方式。

第一次工业革命以后，在劳动分工的基础上，20世纪的第二次工业革命实现了电力驱动的规模化生产。

以后，即是从20世纪70年代初直到此刻的第三次工业革命。

第三次工业革命利用电子和信息技术（IT）提高了制造进程的自动化程度，机械取代了相当一大部份的“体力劳动”和一部份“脑力劳动”。

德国应充分利用其作为世界领先的制造设备供给商及在嵌入式系统领域的优势，通过利用物联网及效劳互联网向制造领域扩展这一趋势，在向第四时期工业化迈进的进程中先发制人。

工业的部署不仅将增强德国的竞争地位，而且有助于应付全世界挑战（如资源和能效）和国内挑战（如人口结构的转变）。

但是，在对技术创新进行考虑时，结合社会文化语境是相当重要的，因为文化和社会的转变一样也是在他们各自领域中创新的要紧动力。

比如，人口结构的转变拥有改变咱们社会所有关键领域的潜力，如组织学习的方式、工作的性质、健康（随着人们活的愈来愈长）和社区的基础设施。

这又将反过来对德国生产力造成显著的阻碍。

通过优化技术和社会创新进程的关系，咱们能够为提升德国经济的竞争力和生产力做出重要奉献。

1.2在制造业中利用物联网及效劳互联网

物联网及效劳互联网能够制造一个包括全数生产进程的网络，将工厂转变成为一个智能环境。

信息物理生产系统由智能机械、仓储系统、生产设备组成。

该生产系统是数字化的，基于ICT技术实现了端到端的整合——从运入物流到生产，再到营销、运出物流和效劳（维修）。

信息物理生产系统不仅使生产能够取得加倍灵活的配置，也能够充分利用不同化治理和流程操纵所提供的机遇。

除优化现有基于IT的流程，工业还将释放对具体流程和全世界范围内整体效应进行更多不同化跟踪的潜力。

这些都是目前难以实现的。

工业还将使商业伙伴（如供给商和客户）、员工之间的关系加倍紧密，并提供更多互惠互利的新机缘。

作为世界领先的制造设备供给商，德国需要挖掘新形式工业化的潜力，以与其独特的地位相匹配。

德国的全世界市场领导者包括许多提供专业解决方案的“隐形冠军”（即小而强的公司）——德国前100名中小企业中有22家是机械和设备制造商，其中3家排名在前10位之内。

许多德国机械和设备制造领域的领军人物都以为，他们的要紧竞争对手是国内厂商。

机械设备与汽车、化学品同为德国要紧的出口产品之一。

另外，德国的机械和设备制造商都希望维持其在以后的领先地位：

60%的德国机械设备制造商都相信，他们的技术竞争优势在以后五年内会取得提高，只有不到40%的制造商希望维持当前的竞争地位。

但是，机械制造领域的全世界竞争正在日趋猛烈。

在亚洲同行日趋要挟着德国制造商的同时，美国的对手也在采取方法，通过一系列方案对抗工业退化，大力推动“先进制造业”。

另外，制造业也在变得加倍具有活力、也加倍复杂。

比如，激光烧结技术的进步意味着目前在几小时内已经能够“打印”出高质量的、复杂的3D结构。

这引发了全新商业模型和效劳的产生，终端消费者变得更为紧密相关——消费者能够制造自己的设计，以后发送电子邮件到一家“复印店”，他们也能够让一些物品被扫描和“复印”。

2工业的核心特点

德国制造业是世界最具竞争力的制造业之一，尤其是装备制造业在全世界处于领先地位。

这在专门大程度上源于德国在创新性制造技术方面的研究、开发和生产，和复杂工业进程治理的专业性。

德国拥有壮大的机械和设备制造业，在信息技术领域表现出很高的水平和能力，在嵌入式系统和自动化工程方面也很有建树，这些因素一起奠定了德国在制造工程行业中的领军地位。

因此，德国能以其得天独厚的优势开拓新型工业化的潜能：

工业。

业革命的发生，别离源于机械化、电力和信息技术。

现在，将物联网及效劳引入制造业正迎来第四次工业革命。

不久的以后，企业能以CPS（Cyber-PhysicalSystems，信息物理系统）的形式成立全世界网络，整合其机械、仓储系统和生产设施。

领域，这些CPS包括能自主互换信息的智能机械、存储系统和生产设施，它们能独立运行和彼此操纵。

这有利于从全然上改善工业进程，包括制造、工程、材料利用、供给链和生命周期治理。

智能工厂此刻似乎已开始采纳一种全新的方式来生产产品。

智能产品有唯一的特点被识别，在任何时候都能被定位，咱们明白它的进展历程，了解它当前状况，和实现其目标状态的方式。

从通过出口物流下定单的那一刻起，纵向与工厂和公司业务流程联网，横向连接那么可实时治理衍生价值体系，这二者一起构建了嵌入式制造系统。

另外，这些指令都要求启用终端间工程（模式）流经整个价值链。

工业拥有庞大的潜力。

智能工厂让客户个性化的定制需求得以知足，这也意味着，即便产品只生产一次，也能通过颇具收益的方式制造出来。

在工业中，以供给商为例，动态业务和工程流程能帮他们依照生产需要最终做出相应改变，并灵活应付生产中断和故障。

此刻，制造进程中已经能够提供端到端的透明化，以增进决策优化。

工业将会开发出制造价值的新方式和新的商业模式。

专门是，它将给初创公司和小企业的进展带来机遇，下游效劳也能从中受益。

另外，工业将正视和解决某些现今世界面临的挑战，如资源能源利用效率、城镇化、人口结构转变等。

工业能持续带来覆盖整个价值网络的资源生产率和效率的增益。

它能将人口结构转变和社会因素考虑在内，以适合的方式组织生产。

智能辅助系统让工人从单调、程序化的工作中解放出来，能把精力集中在创新和增值业务上。

鉴于熟练工欠缺的问题，工业许诺老工人延长职业生涯，从而长久地维持生产力。

灵活的工作组织形式使工人们能够更好地整合自己的工作，私人一辈子活和持续的职业生涯进展变得更有效率，在工作和生活之间找到了更好的平稳点。

制造工程领域的全世界竞争变得越发猛烈，德国不是唯一一个熟悉到在制造业部署物联网及效劳是大势所趋的国家。

而且，并非只有亚洲的竞争对手对德国工业造成要挟，美国也在采取方法，通过推动“高端制造业”打算反对“去工业化”。

为了实现工业生产向工业的转变，德国需要采取双重策略。

德国装备制造业应寻求稳固在全世界市场的领导地位，一如既往地把信息通信技术与其传统的高科技战略进行整合，使自己成为智能制造技术的要紧供给商。

与此同时，还有必要为CPS技术和产品创建新的领先市场，并为之效劳。

要实现上述CPS双重策略的目标，以下工业的大体特点应该取得落实：

（1）通过价值网络实现横向集成

（2）工程端到端数字集成横跨整个价值链

（3）垂直集成和网络化的制造系统

这些特点是制造商在面对变幻莫测的市场能够取得稳固地位的重要因素，同时使它们的价值制造活动适应转变的市场需求。

双重物理网络系统战略中提到的特点将许诺制造企业在高度动态的市场中达到快速的、准时的、无端障的生产。

通过价值网络进行横向整合

模型、设计和通过价值网络的横向整合应该能够回答下面的问题：

物理网络系统如何支持企业的商务战略、新价值网络和新商业模式？

　　那个问题一样适用于研究、开发和应用领域（图2）。

除“商业模型”、“不同企业间的合作形式”，还有一些话题值得研究，比如“可持续性”、“技术爱惜”、“标准战略”，和“中到长期训练和员工进展建议”。

图2通过价值网络实现横向整合

横跨整个价值链的端对端工程

下面的关键问题是关于通过工程进程实现端对端数字整合，以达到产品整个价值链数字世界和真实世界的整合，同时知足客户的需求：

物理网络系统如何实现端对端的包括工程工作流的商业进程？

关于这一点，建模在治理愈来愈复杂的技术系统中起到了关键的作用。

应该部署适当的信息技术系统，以便为整个价值链提供端对端的支持，从产品开发到制造系统工程、生产和效劳（图3）。

需要一个涵盖不同技术领域的整体的工程方式系统。

为了实现那个目标，工程师们需要同意适当的培训。

图3横跨价值链的端对端工程

2.3垂直整合与网络制造系统

就垂直整合来讲，需要回答下面的问题：

物理网络系统如何制造灵活和可重构的制造系统？

垂直整合的地址是工厂。

在明天的智能工厂，制造结构将不是固定的和事前概念好的。

相反，一系列信息技术组合规那么将被概念，这些信息技术组合规那么能够被应用到不同的案例中，为不同情形自动形成特定的结构，包括模型、数据、通信和算法（图4）。

图4垂直整合与网络制造系统

为了完成垂直化整合，确保调剂器和传感器信号在ERP不同层面的端对端的数字化整合超级重要。

开发模块化和从头利用战略来完成点对点网络和制造系统重构，和适当的智能系统描述也很重要。

不仅如此，领班和操作者需要同意培训以便了解操作制造系统的方式所产生的阻碍。

3工业的愿景

德国工业战略将更具灵活性，也更强劲，在工程、计划、制造、运营和物流流程中实施最高标准。

这将催生动态的、实时优化、自我组织的价值链，并可通过一系列标准（如本钱、可用性和资源消耗）进行优化.这一价值链还需要适当的监管框架、标准化接口和统一的业务流程。

　　以下是德国工业战略的愿景：

（1）它的最大特点是制造业中所有参与者及资源的高度社会技术互动。

互动要紧围绕制造资源网络（制造机械、机械人、输送机和仓储系统及生产设施）进行，这些网络独立自主，在不同情形下能自我治理，自我配置，还装备了传感器，分散安装，并融入了相关计划及治理系统。

作为这一愿景的关键组成部份，智能工厂将被纳入公司内部价值网络，它的特点是包括制造进程和制造产品的端对端工程，实现数字和物理世界的无缝衔接。

智能工厂将使不断复杂的制造流程便于治理，并能同时确保生产进程的吸引力、生产效益和工厂在市区环境的可持续性进展。

（2）德国工业战略中的智能产品可明确识别，并有可能到处可见。

即便还在生产环节，其自身制造流程的所有细节都可被控。

这意味着，在某些领域，智能产品能够操纵各生产时期，进行半自主生产。

另外，这还能确保成品了解自身发挥最优性能的参数，并分辨生命周期中发生磨损和损坏的标记。

这些数据可集合利用，以便优化智能工厂的物流、布局、保护和与业务治理应用程序的整合。

　（3）德国工业战略实施后，将有可能把个人客户和产品的独特特性融入到设计、配置、订购、打算、生产、运营和回收时期。

它乃至能够在制造和运营之前最后一分钟或进行中提出改变的请求，这将使生产一件定制产品和小批量产品也能产生利润。

（4）德国工业战略的实施，将使员工能依照具体情形进行操纵、监管和配置智能制造资源网络和制造步骤。

员工再也无需完成例行任务，他们能够更多地关注创新和具有附加值的活动。

因此，他们在确保产品质量方面将起到关键作用。

同时，灵活的工作条件也将他们的工作和个人需求更好地结合起来。

　（5）德国工业战略的实施，需要进一步