工業(yè)4.0的德國經(jīng)驗(yàn)下篇：機(jī)構(gòu)和企業(yè)

編譯/夏溦

工業(yè)4.0的德國經(jīng)驗(yàn)下篇：機(jī)構(gòu)和企業(yè)

編譯/夏溦

工業(yè)4.0標(biāo)志著工業(yè)的基本范式轉(zhuǎn)向分散的、個性化的生產(chǎn)周期，這將實(shí)現(xiàn)新的、基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)和商業(yè)模式。工業(yè)4.0為德國提供了進(jìn)一步加強(qiáng)其作為生產(chǎn)地點(diǎn)、生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商和IT業(yè)務(wù)解決方案供應(yīng)商的地位的機(jī)會。為推動實(shí)施，德國所有的利益相關(guān)者現(xiàn)在都在通過工業(yè)4.0平臺密切合作。工業(yè)4.0項(xiàng)目構(gòu)建了制造企業(yè)、供應(yīng)商、科學(xué)和政治之間的橋梁，而跨行業(yè)的思想和信息交流有助于加快德國在創(chuàng)新上的知識轉(zhuǎn)移。

創(chuàng)新并領(lǐng)先的機(jī)械工程、汽車和電氣工業(yè)使得德國具有深厚的工業(yè)根基，并且，德國已經(jīng)是全球嵌入式系統(tǒng)（工業(yè)4.0的技術(shù)基礎(chǔ)）的領(lǐng)先者。這讓德國的制造業(yè)有機(jī)會在未來有雙重戰(zhàn)略：一方面，利益于創(chuàng)新工廠概念和工業(yè)4.0應(yīng)用，德國可以繼續(xù)構(gòu)建其作為生產(chǎn)國的競爭地位；另一方面，德國可以成為全球工業(yè)4.0工廠的技術(shù)供應(yīng)商。

為實(shí)現(xiàn)德國的工業(yè)4.0愿景，一批重要的科研與貿(mào)易參與者和機(jī)構(gòu)正在密切合作，而德國的一些公司也已經(jīng)開發(fā)并推行了工業(yè)4.0技術(shù)的使用。本文作為工業(yè)4.0的德國經(jīng)驗(yàn)的下篇，將重點(diǎn)介紹機(jī)構(gòu)與公司對工業(yè)4.0項(xiàng)目的支持與參與，同時也簡要闡述了工業(yè)4.0給德國各類企業(yè)帶來的益處，以期為我國的工業(yè)發(fā)展提供一定的借鑒作用。

德國工業(yè)4.0的支持機(jī)構(gòu)與貿(mào)易參與者

工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟

工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟（Industry-Science Research Alliance）是由聯(lián)邦教育和研究部（Federal Ministry of Education and Research，BMBF）于2006年發(fā)起的一個咨詢小組，它匯集了來自科學(xué)和工業(yè)界的19個領(lǐng)先代表，用以補(bǔ)充部際（interministerial）創(chuàng)新政策舉措的高科技戰(zhàn)略。

2011年1月，工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟的通信促進(jìn)小組（Communication Promoters Group）提出將工業(yè)4.0作為德國聯(lián)邦政府“未來項(xiàng)目”之一。工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟與國家科學(xué)和工程院（National Academy of Science and Engineering，acatech）合作建立了工業(yè)4.0工作小組，該小組由Siegfried Dais博士（羅伯特?博世有限公司，Robert Bosch GmbH）和Henning Kagermann教授（國家科學(xué)和工程院主席，促進(jìn)小組發(fā)言人）共同主持。

2013年4月，在聯(lián)邦教育和研究部的支持下，工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟的通信促進(jìn)小組與國家科學(xué)和工程院合作發(fā)表了《保障德國制造業(yè)的未來：實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略舉措的建議－工業(yè)4.0工作小組最終報告》。

國家科學(xué)和工程院——acatech

國家科學(xué)和工程院（German National Academy of Science and Engineering，acatech）是一個自主獨(dú)立的非盈利性組織，代表德國科學(xué)技術(shù)界在國內(nèi)外的利益。作為一個工作學(xué)院，國家科學(xué)和工程院支持決策者和社會，提供合格的技術(shù)評估和前瞻性的建議。此外，國家科學(xué)和工程院堅(jiān)決支持科學(xué)和工業(yè)之間的知識轉(zhuǎn)移，并鼓勵下一代工程師。國家科學(xué)和工程院致力于通過創(chuàng)新促進(jìn)可持續(xù)增長。它的工作重點(diǎn)放在四個核心領(lǐng)域。

科學(xué)建議：國家科學(xué)和工程院基于同類最佳研究，向政策制定者和公眾做出關(guān)于未來技術(shù)問題的建議。

?專門知識轉(zhuǎn)讓（轉(zhuǎn)移）：國家科學(xué)和工程院提供了一個在科學(xué)與商業(yè)之間交流卓越經(jīng)驗(yàn)的平臺。

提升青年科學(xué)家和工程師：國家科學(xué)和工程院參與青年科學(xué)家和工程師的提升。

科學(xué)和工程的聲音：國家科學(xué)和工程院代表了國家和國際層面的科學(xué)家和工程師的利益。

在2010年，國家科學(xué)和工程院發(fā)起了一項(xiàng)關(guān)于工業(yè)4.0的技術(shù)核心——信息物理系統(tǒng)的研究項(xiàng)目。其中的初步實(shí)施建議是由工業(yè)4.0工業(yè)小組在國家科學(xué)和工程院的協(xié)調(diào)下，于2012年1月到10月間制定的。

德國人工智能研究中心-DFKI

德國人工智能研究中心（German Research Center for Artificial Intelligence，DFKI）)成立于1988年，在凱澤斯勞滕（Kaiserslautern）、薩爾布呂肯（Saarbrücken）和不來梅（Bremen）設(shè)有研究設(shè)施，在柏林有項(xiàng)目辦公室。

德國人工智能研究中心是德國在使用人工智能的創(chuàng)新商業(yè)軟件技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先研發(fā)中心?；趹?yīng)用型的基礎(chǔ)研究，德國人工智能研究中心開發(fā)信息和通信技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品功能、原型和專利解決方案。其資金來自政府機(jī)構(gòu)，如歐洲聯(lián)盟（European Union）、聯(lián)邦教育和研究部（Federal Ministry of Education and Research，BMBF）、聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部（Federal Ministry for Economic Affairs and Energy，BMWi）、德國聯(lián)邦州和德國研究基金會（DFG），同時，也有部分資金來自于工業(yè)合作伙伴。德國人工智能研究中心積極參與眾多組織，不斷推進(jìn)德國作為前沿研究與技術(shù)的優(yōu)越地理位置。在對年輕科學(xué)家的學(xué)術(shù)培訓(xùn)方面，德國人工智能研究中心在國內(nèi)外都享有良好的聲譽(yù)。

作為工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟咨詢組的一部分，德國人工智能研究中心已經(jīng)為工業(yè)4.0的初始概念進(jìn)行了相關(guān)的工作。同時，人工智能研究中心處于工業(yè)4.0研究的前沿。幾年來，德國人工智能研究中心與主要設(shè)備制造商一起，運(yùn)作著世界上第一個所謂的“智慧工廠”——智慧工廠活動實(shí)驗(yàn)室（SmartFactory Living Lab）。作為使用中的實(shí)驗(yàn)室，它是德國工業(yè)4.0的參考架構(gòu)，其中操作并測試在工業(yè)條件下工藝學(xué)和零件貨物的最新技術(shù)?！癛ES－COM”項(xiàng)目通過高度互連集成的傳感器-執(zhí)行器系統(tǒng)，檢查資源的自動保護(hù)愿景?！癝martF-IT”項(xiàng)目著眼于信息物理IT系統(tǒng)，掌握新一代多適應(yīng)工廠由于密集使用高度網(wǎng)絡(luò)化的傳感器和執(zhí)行器造成的復(fù)雜性，克服傳統(tǒng)生產(chǎn)層次的中央控制，走向分散式自組織。這兩個項(xiàng)目的資金都聯(lián)邦教育和研究部提供，目的是德國成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的先鋒。

it's OWL

2012年2月，德國聯(lián)邦教育和研究部宣布“it’s OWL”（Intelligent Technical Systems OstWestfalenLippe）高科技戰(zhàn)略成為其最先進(jìn)的集群競賽（Leading-Edge Cluster competition）的獲獎?wù)咧弧?/p>

it’s OWL是一個科學(xué)和工業(yè)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，它意圖在智能技術(shù)系統(tǒng)領(lǐng)域設(shè)置國際標(biāo)準(zhǔn)。集群正在努力為第四次工業(yè)革命鋪平道路，并為德國制造業(yè)和生產(chǎn)業(yè)的競爭力做出了重要貢獻(xiàn)。目前，it’s OWL先進(jìn)集群是最大的工業(yè)4.0項(xiàng)目，正在45個不同的項(xiàng)目中開發(fā)工業(yè)4.0解決方案，預(yù)算金額大約為1億歐元。

工業(yè)4.0平臺

工業(yè)4.0平臺（Platform Industrie 4.0）由聯(lián)邦信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會（Federal Association for Information Technology, Telecommunications and New Media，BITKOM）、德國工程聯(lián)合會（German Engineering Federation，VDMA）和電子電氣制造商協(xié)會（Electrical and Electronic Manufacturers’ Association，ZVEI）這三個工業(yè)組織聯(lián)合發(fā)起，是公司、雇員代表、政治和科學(xué)界與工業(yè)4.0相關(guān)的事務(wù)的中央聯(lián)系點(diǎn)。

工業(yè)4.0平臺于2013年4月在漢諾威博覽會上正式啟動，它將繼續(xù)執(zhí)行聯(lián)邦政府高科技戰(zhàn)略框架下的“工業(yè)4.0未來項(xiàng)目”的工作，以加強(qiáng)德國作為產(chǎn)業(yè)的定位。平臺的主要目標(biāo)是發(fā)展和擴(kuò)大工業(yè)4.0的知識與理解，傳播其研究成果及在工業(yè)4.0中的應(yīng)用，發(fā)展技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)和組織模型及其實(shí)際執(zhí)行情況。三大工業(yè)組織相信，工業(yè)4.0對德國工業(yè)的持續(xù)競爭力至關(guān)重要。

工業(yè)4.0的先鋒公司

在德國，一些公司甚至已經(jīng)在工業(yè)4.0這一名詞提出來之前就已經(jīng)在開發(fā)并推行工業(yè)4.0技術(shù)的使用了。

ROBERT BOSCH GMBH——羅伯特 博世有限公司

博世集團(tuán)是一家全球領(lǐng)先的技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商，其2012年的銷售額達(dá)到525億歐元。博世集團(tuán)的產(chǎn)品和服務(wù)旨在引人注意，并通過創(chuàng)新有益的解決方案提高人們的生活品質(zhì)。通過這種方式，公司向全世界提供“為生命創(chuàng)造”的技術(shù)。

博世集團(tuán)在工業(yè)4.0中具有雙重作用：為讓自己的制造基地聯(lián)網(wǎng)，公司自身部署了技術(shù)和軟件；在此之上，公司還開發(fā)了這一領(lǐng)域的解決方案。例如，博世力士樂（Bosch Rexroth）提供了眾多的工業(yè)4.0解決方案；博世包裝技術(shù)（Bosch Packaging Technology）已經(jīng)在制藥和食品行業(yè)的智能工廠建立了智能設(shè)備；由博世軟件創(chuàng)新（Bosch Software Innovations）開發(fā)的軟件套件可以優(yōu)化整個設(shè)備維護(hù)流程。

費(fèi)斯托有限公司——FESTO AG & CO. KG

費(fèi)斯托有限公司（FESTO AG & CO. KG）是一家國際領(lǐng)先的用于工廠和過程自動化的自動化技術(shù)供應(yīng)商。作為一個全球?qū)虻募易濯?dú)立經(jīng)營企業(yè)，該公司由于在氣動領(lǐng)域的創(chuàng)新和解決問題能力而成為業(yè)界領(lǐng)袖。

與科學(xué)和工業(yè)界的合作伙伴一起，費(fèi)斯托研究新的解決方案，將現(xiàn)代信息通信技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程融合在一起。日益小批量的個性化產(chǎn)品以及多樣化增加的趨勢，要求技術(shù)能夠不斷適應(yīng)變化的生產(chǎn)條件。費(fèi)斯托認(rèn)識到，能夠組織自身以及來自更高級別的控制系統(tǒng)的處理要求的智能組件是未來的生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為此，費(fèi)斯托積極發(fā)展精密工程和微系統(tǒng)技術(shù)，以便實(shí)現(xiàn)完全聯(lián)網(wǎng)的整體系統(tǒng)。費(fèi)斯托還研究解決方案，從而讓人類勞動力能夠直接與新機(jī)器和機(jī)器人技術(shù)互動。為此，該公司還廣泛關(guān)注為新的生產(chǎn)世界的中的下一代工人提供適當(dāng)?shù)慕逃c培訓(xùn)。

在工業(yè)4.0項(xiàng)目中，費(fèi)斯托幫助工業(yè)－科學(xué)研究聯(lián)盟做出建議。在這一背景下，具有容錯系統(tǒng)的“柔性工廠”應(yīng)用案例已被推出。這些活動隨后被轉(zhuǎn)移到工業(yè)4.0平臺上，而費(fèi)斯托也積極參與其中。

SAP AG

作為企業(yè)應(yīng)用軟件的市場領(lǐng)導(dǎo)者，SAP幫助各種規(guī)模的公司和行業(yè)更好地運(yùn)作。為持續(xù)保有競爭力，公司需要了解當(dāng)前的業(yè)務(wù)和技術(shù)趨勢，并為即將到來的轉(zhuǎn)型做好準(zhǔn)備。要整合產(chǎn)業(yè)價值鏈和產(chǎn)品生命周期，企業(yè)IT必須無縫地集成流程：從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)、售后服務(wù)和培訓(xùn)。而SAP的“理念到性能”倡議正是有助于制造商使用大數(shù)據(jù)、3D可視化、云計(jì)算和移動解決方案來抓住新的業(yè)務(wù)機(jī)會，創(chuàng)建新見解，并與合作伙伴和客戶相連。SAP的“理念到性能”概念涵蓋以下幾個方面：可持續(xù)創(chuàng)新、快速響應(yīng)制造、卓越運(yùn)營和售后市場服務(wù)?！袄砟畹叫阅堋毕盗兄械慕鉀Q方案使智能流程執(zhí)行、隨機(jī)應(yīng)變的運(yùn)作和直觀的用戶體驗(yàn)成為可能，幫助客戶變得更智慧、更快、更簡單（見圖1）。

SAP一直從事工業(yè)4.0情境下的多個公共研究項(xiàng)目和倡議，并促成了德國國家科學(xué)與工程學(xué)院發(fā)布的各種建議書。SAP提供的技術(shù)和解決方案有助于公司擁抱制造業(yè)即將到來的變化。SAP遵循“理念到性能”的整體辦法，讓使用公司能夠?yàn)閷?shí)施工業(yè)4.0方案開發(fā)新的業(yè)務(wù)模式和路線圖。

TRUMPF GMBH & CO. KG

TRUMPF是一家以機(jī)械工具、激光技術(shù)、電子和醫(yī)療技術(shù)為主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先科技公司，是柔性板金加工和工業(yè)激光器中使用的機(jī)械工具的世界技術(shù)和市場領(lǐng)先者。使用該公司的技術(shù)制造的產(chǎn)品幾乎遍布工業(yè)每一個部門。

圖1：SAP“理念到性能”解決方案的好處

更智能

提供智能能力和有見地的決策支持

速度更快

使更快的上市時間成為可能，提高品牌認(rèn)知度

更簡單

提高適應(yīng)性、易用性和靈活性

從2011年開始，TRUMPF一直是聯(lián)邦政府發(fā)起的工業(yè)4.0工作組的成員之一，并且已經(jīng)為“智能工廠”的定義做出了決定性貢獻(xiàn)。不僅如此，TRUMPF在由聯(lián)邦信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會（Federal Association for Information Technology, Telecommunications and New Media，BITKOM）、德國工程聯(lián)合會（German Engineering Federation，VDMA）和電子電氣制造商協(xié)會（Electrical and Electronic Manufacturers’ Association，ZVEI）建立的工業(yè)4.0平臺管理委員會和指導(dǎo)小組中也很活躍。除了象CyProS這樣的項(xiàng)目（在該項(xiàng)目中，20個合作伙伴共同為實(shí)施信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)而進(jìn)行研究），TRUMPF還致力于為生產(chǎn)力更高、更高效的生產(chǎn)流程創(chuàng)建解決方案。

WITTENSTEIN AG

不論是在國內(nèi)還是在國際上，Wittenstein AG公司都代表著機(jī)電傳動技術(shù)世界的創(chuàng)新、精度和卓越。Wittenstein注重創(chuàng)新，它不是將自身限制在純粹的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品，而是同時致力于新工藝。該公司試圖合并“創(chuàng)新”和“工廠”這兩個詞，以使新的思維脫穎而出：創(chuàng)新的產(chǎn)品需要有創(chuàng)新的生產(chǎn)。與來自科學(xué)和工業(yè)界的合作伙伴一起，Wittenstein已經(jīng)踏上了打造自己的工業(yè)4.0能力之路，其工業(yè)4.0使用案例將會在斯圖加特附近的Fellbach建立的“未來的城市生產(chǎn)”展示工廠中進(jìn)行。此外，在位于Igersheim-Harthausen的公司總部，目前正在建造一個Wittenstein創(chuàng)新工廠和生產(chǎn)設(shè)施，它將會把不同機(jī)電公司單位的開發(fā)、銷售和生產(chǎn)的帶到同一個地點(diǎn)。

工業(yè)4.0惠及德國各種大小的企業(yè)

工業(yè)4.0的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化有助于優(yōu)化價值鏈：客戶不再是被迫地從制造商設(shè)置固定產(chǎn)品系列中做出選擇，相反，他們可以單獨(dú)的組合單個功能和組件。對大公司而言，多樣的范圍將會成為公司的利潤，因而增加市場規(guī)模和營業(yè)額。同時，內(nèi)部運(yùn)營成本會由于價值鏈數(shù)字化的提高而降低，隨之客戶滿意度會提高。另外，全球采購和分布式處理始終需要相當(dāng)大的協(xié)調(diào)和管理時間與精力，而工業(yè)4.0能夠讓信息接近實(shí)時的覆蓋很長的距離，大的國際公司將因此能夠在全球分布式生產(chǎn)系統(tǒng)中快速響應(yīng)客戶端需求，并隨時讓客戶了解當(dāng)前生產(chǎn)進(jìn)度。

除了能給大公司帶來好處，工業(yè)4.0也與中小企業(yè)息息相關(guān)。下一次工業(yè)革命的特點(diǎn)將是聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，供應(yīng)鏈將演變?yōu)楦叨茸赃m應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，價值鏈將變成價值網(wǎng)絡(luò)。在這種增值網(wǎng)絡(luò)中，中小型企業(yè)將發(fā)揮重要的作用。例如通過集成工業(yè)4.0的概念和技術(shù)，中小企業(yè)可以提供個性化的產(chǎn)品和服務(wù)，高度適應(yīng)需求的變化。

在當(dāng)前的外部環(huán)境下，企業(yè)要保持競爭力，就必須對變化（例如短期客戶訂單）迅速做出響應(yīng)，中小企業(yè)尤其必須如此。工業(yè)4.0中預(yù)見的聯(lián)網(wǎng)制造能讓工業(yè)生產(chǎn)的所有過程都是透明的，它能為這些公司提供靈活性，使他們能夠保持國際競爭力。在工業(yè)4.0中，中小企業(yè)將特別受益于他們自己的生產(chǎn)資源的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槿杂性S多企業(yè)使用專有系統(tǒng)在運(yùn)作。標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)將使中小企業(yè)能夠大幅減少生產(chǎn)管理工作，對市場需求做出更快地反應(yīng)。同時柔性價值鏈將超越部門、業(yè)務(wù)和公司的界限，讓中小企業(yè)成為能夠精確計(jì)算增值貢獻(xiàn)的臨時生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)4.0還將帶來創(chuàng)造價值的新途徑，以及新的商業(yè)模式，特別是它將為初創(chuàng)公司和中小型企業(yè)提供發(fā)展和提供下游服務(wù)的機(jī)會。另外，在工業(yè)4.0的情境下，新的國內(nèi)和國際市場將逐步向中小企業(yè)開放，就也為他們的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

從整體的經(jīng)濟(jì)角度來看，在德國，中小企業(yè)占了就業(yè)和價值創(chuàng)造的重要份額，因此對經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。同樣，德國制造業(yè)環(huán)境的特點(diǎn)是有大量的中小型企業(yè)，這些中小企業(yè)往往為世界其他地區(qū)生產(chǎn)高度創(chuàng)新的產(chǎn)品。而德國作為全球市場領(lǐng)先者，其中包括了很多提供專業(yè)的解決方案的“隱性冠軍”——德國頂級的100個中小型企業(yè)（small and medium-sized enterprises，SMEs）中，有22個是機(jī)械和設(shè)備制造商，其中有三個排在世界前十名的頂尖位置。事實(shí)上，是許多小的、常常是家庭運(yùn)作的機(jī)械與設(shè)備部門的企業(yè)結(jié)構(gòu)，為快速智能地掌握融合互聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)技術(shù)的方式提供了理想的條件。這也正是工業(yè)4.0能夠在德國取得現(xiàn)在的成績的主要原因之一。

工業(yè)4.0是一次工業(yè)革命，同時它也是一個全球性的趨勢。新的資源效率優(yōu)化進(jìn)程使得環(huán)境友好的生產(chǎn)和城市生產(chǎn)能夠在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)可以接受的價格，不僅在德國如此，在全世界都會如此。工業(yè)4.0將會為目前社會所面臨的最大的問題做出貢獻(xiàn)，包括氣候變化、能源轉(zhuǎn)換或特大城市管理等。正如德國工程協(xié)會的Hartmut Rauen所言，工業(yè)4.0將成為生產(chǎn)的全球性語言。