德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔为首的四位专家近期分享了德国工业4.0的发展路线图，德国“工业4.0”17个纲要论点、未来智能互联系统、大数据信息物理系统等观点。

　　【专家之一】德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安尔

　　互联网技术的历史沿革发展

　　安德尔认为可以分几个阶段，每个阶段分五个时间

　　现代工程的信息可持续周期管理 、生产流程、 制作操作 、流程优化和整合等是 对工业4.0 重要的过程。

　　互联网技术的沿革发展基本经历每五年为一个发展阶段，安德尔认为，从1993年起，万维网的诞生是现在技术的起始点。

　　第一阶段，1995年，超媒体技术文本文件可以进行连接，从而产生的企业有Yahoo，AOL;

　　第二阶段，五年之后的多媒体技术，产生的新公司有Google、 亚马逊，2000年成立的技术方面，使用Java 、UML、XML

　　第三个阶段，在五年之后，社交媒体时代，人与人的链接， Facebllk，Youtube、 Twitter

　　第四个阶段，2001年，企业发现社交媒体进行连接需依靠应用技术，2007年，随着iPhone的出现的App，2009年

　　ipad ，仅仅五年，整个技术不断动态发展。

　　第五个阶段，2015年，信息物理网络体系，首先人与人，企业之间相互联系，系统之间互相联系，工业4.0 受之影响，比如物联网、数据网等元件的连接。未来五年的发展，依然有动力

　　什么是工业4.0?是一个术语，用来描述对于产业、工业的第四次的革命，工业4.0指的是，技术与产业之间的联系，第一次工业革命是在18世纪末，制造工厂的基础是水动力和蒸汽动力;第二次工业革命是大规模生产由电力驱动。第三次是以信息技术来改变人的工作方式的革命，工业4.0 是指工业革命，它瞄准的是整个价值链，是整个生命生产周期。

　　技术使用信息物理系统(CPS)的形式建立全球网络，整合其机器、仓储系统和生产设施。什么是信息物理系统(CPS)，20世纪70年代初，引进信息技术，生产自动化，信息，指的是虚拟系统，以电子的形式存在，物理是现实存在的，即在虚拟世界也在现实世界存在的，现在控制系统由互联网地址内嵌入系统，物理系统能够进行逻辑上的连接，能够进行通信，比如在汽车产业，未来的车能够进行通信，就是车联网。

　　制定工业4.0战略

　　组织架构——科学顾问委员会

　　“工业4.0”战略是由科学委员会制定的。起草的第一份文件，是在2013年，汉诺威电子展上，推出工业4.0的建议，“工业4.0”是德国政府的战略支柱。建议内容提出，针对产业的互联网服务，建立新的增值网络，提高效率，它能够增强竞争力。政府也越来越强烈的意识到，工业4.0的重要性，对科研项目进行投资，有联邦的部门，也有州的政府部门，联邦科研教育部、投资了63个项目，州政府的活动，德国南部的州投资比较多。

　　工业4.0平台的发展

　　科学委员会建立了工业4.0平台，由bitkom德国工业4.0平台科学顾问委员会、zvei电气电子协会、vdma三弗朗霍夫研究院生产系统和设计技术研究所三个协会推动。ibm、bosch等许多家企业也加入到了科学委员会一起来推动工业4.0。

　　自今年的4月份以来，三大协会推动工业4.0平台发展壮大，平台保留了工业4.0的名字，现在是经济能源部部长，以及研究教育部部长所领导。

　　工业4.0平台组织架构包含四个层面：

　　指导委员会工作组，比如发展、架构、标准组、研发组、安全隐私保护的工作组、法律事务工作组、新的组织形式战略董事会，决定要发展哪个领域。行业联盟，航空航天等国际标准化，标准化工作非常重要，在德国积极的投入进去。

　　路线图的五大支柱：

　　工业4.0确定战略基于五大支柱，

　　第一，是水平的融合;

　　第二，通过价值增长的网络企业之间的连接;

　　第三，更加无缝的进行信息流动，整个生命周期的无缝沟通在使用这个周期的时候，能够融入到客户产品那里;

　　第四，行业角度来看，我们需要新的资格认证，我们也需要新的组织

　　第五，混合技术的持续发展。在工厂有无数的设备，数据的安全、账户的安全，我们的参考架构也是非常重要的，需要分散化的以服务为导向的。

　　工业4.0的路线图在德国地图上标记出来，可以展示出所有的创新的地方，是互动式的，比如某个城市，可以直接进行连接。

　　“工业4.0 ”17个概要：

　　2014年，可续委员会的目标就是通过17个概要，可以从人类、技术、组织来分析：

　　第一类，人类

　　1.对于人类导向为基础的，以人类为中心的。比如哪些领域是之内，哪些是之外，老龄化的优势 ;

　　2.社会技术系统，知识的获取;

　　3.工作的设备，提高教育和学习的生产力，比如信息技术技能，开发新的课程来向学习讲述;

　　4.有助于学习的手段，自动的为用户提供功能。

　　第二类，工业4.0的技术应用

　　5.以技术为导向;

　　6.工业4.0新的产品需要新的发展;

　　7.企业联网可以产生复杂性，建模等解决方案，更快速的手段找到解决;

　　8.现实与虚拟世界的交织;

　　9.只能产品是信息的载体，是贯穿于整个生命周期;

　　10.系统的组件和组成部分可以通过生产过程中可以获取的，支持虚拟规划;

　　11.新系统至少包括替代原有组件，在取代时不会影响原有功能;

　　12.系统的组成部分也为我们提供服务功能;

　　13.要创造安全的文化，实现可信、弹性、为社会可接受的工业4.0;

　　第三类：组织

　　14.拥有一体化增值网络，能实现不同分工;

　　15.合作与竞争，称之为“竞合”。带来新的组织架构，尤其在谈到为什么我们要进行整合;

　　16.系统的结构和业务流程都已经可以代表使用的法律，呼吁新的商业模型来利用工业4.0的技术，首先觉法律层面的问题;

　　17.建立起定制化的系统来满足不同市场的需求。

　　【专家之二】莱纳·格拉茨：工业4.0可能需要20年慢慢演进 ICT是重要推动力量

　　莱纳·格拉茨是德国机械设备制造业协会 (VDMA)信息技术、研发和技术创新部部长，这家协会拥有3100多家企业成员。

　　莱纳·格拉茨从政府和技术两个角度介绍了德国的经验。从政府层面来说，2008、2009年德国提出《高科技战略2020》，这个战略包括移动、能源、安全、通信、健康五个领域的十个项目，并在2010年首次公诸于众，这可能就是工业4.0的前身了。

　　在这个战略中，德国相关政府资助了超过2000亿欧元的研究项目，除了政府和制造业之外，经济和能源部也参与进来，提出通过自动化的方式带动企业推动相关项目的进展。

　　2012年1月份德国工业4.0的工作组首先建立，提出对工业4.0的理解是什么、愿景是什么、如何实施?对此莱纳·格拉茨补充，其实中国正在进行的中国制造2025跟德国工业4.0非常类似，这个过程非常重要但是不能着急，可能需要几年甚至20年的时间去慢慢演进。

　　而从技术来看，莱纳·格拉茨强调：整个工业4.0都会由ICT技术来推动。互联网的发展会推进物联网的演进;大数据、云计算技术的发展也让企业不需要在本地建立数据中心;现在越来越多设备都安装了嵌入式系统，问题是如何让他们之间相互沟通;而嵌入式系统之上就是信息物理系统的发展，如何让设备之间能够通信。

　　提及德国工业4.0，大家首先想到的是工业，其实莱纳·格拉茨也表示，这并非工业4.0的全部，除了工业之外，应该还可以有智能产品、物流、供应链等等，也应该通过服务联网为客户提供新的产品、新的服务。只是工业在德国是基础，所以德国的工业4.0主要关注的是工业。

　　在演讲中，莱纳·格拉茨认为工业4.0的潜力其实巨大，工业4.0能够生产出个性化的产品，而消费者需要的正是个性化的产品和服务，而企业通过工业4.0也将有能力生产出个性化的产品或者技术，这其中机遇和风险共存。

　　在工业4.0之前，很多人就在担心自动化会代替人，工业4.0s是否会让这一进程加快?对此莱纳·格拉茨表示：企业的真正的决策不可能由机器人来完成，必须由人来进行，所以自动化的核心是从人的角度出发，需要满足人的需求，工业4.0不是要让机器替换人反而是让机器为人服务。

　　【专家之三】艾纳·安德尔：德国工业4.0的实施路径

　　对于中国工业4.0来说，并不乏理论上的探索，有关具体的实施以及如何落地上，德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国科学院院士艾纳•安德尔分享了德国工业4.0的技术实现途径(包括信息物理系统、制造的对象)，以及如何理解安全隐私、对人才的培养。

　　技术层面，艾纳•安德尔强调要建立起信息物理系统，这样对于系统调节的监测、远程控制等等就是不是难事了，例如像智能工厂和智能物流、智能电厂、智能社会。那么什么是信息物理系统?其实是基于加入了传感器的嵌入式系统，之后又整合了执行器，称之为智能执行器。将两者组合后就形成了系统，这是我们每天都加以使用的技术。此外，如果让嵌入式系统与互联网地址融合，建立起信息物理系统，这样就可以具备更多的功能，在生产社会当中，称之为用于生产设备的信息物理系统。

　　具体来看，信息物理系统的特征主要来自于物理系统信息化和信息系统物理化。信息系统物理化指的是让虚拟的世界变得更为实际和现实。以机器人为例，要想让机器人爬坡过程中不会跌倒，就需要在虚拟世界中建模，让现实生活中的行为在虚拟世界当中得到仿真。“确保信息系统物理化，物理系统信息化。” 艾纳•安德尔说道。

　　数据方面，每天人类用互联网技术来分享数据，系统会产生许多的大数据。在此之前，一个很重要的前提是需要有一个安全的环境，同时保证知识产权和隐私。艾纳•安德尔从应用、系统和技术三个层次上分析了如何做好安全保障措施。

　　应用层面，企业需要保证工业4.0流程的安全，系统层面要保证信息物理系统的安全，以及在技术层面，通过可依靠的机器控制、包括现代加密技术、不可篡改技术在内的安全数据和安全服务(可信任的环境、使用者身份验证)来保障用户信息的绝对安全。

　　工业4.0并非像爆炸一样，不是一夜之间可以转变的，需要一步一步来完成。在技术的基础上，行业可以做什么?艾纳•安德尔介绍了实验室目前正在探索的三个案例，从理论、测试到最后的实施，分三个步骤优化工厂生产。

　　第一个案例，实验室会将每一个简单的部件，通过识别、搜集工厂的大量数据，在部件生产完成之后进行测试，通过评估后就可以知道整个的制造流程具体情况。

　　第二个案例，通过部件情况推断出制造规划，可以更好地了解制造的具体步骤都有哪些。实验室从具体的部件进行分析，找到生产过程中究竟是哪一步骤出错或者哪一个机床造成的不合规，最后获得所有数据。

　　第三个案例，实验室通过由专门部门收集数据，获取所有生产产品的数据，可以让工人获取所有组装的流程，用了哪些部件，又是如何组装在一起的，这样工人在组装过程中的错误率将会被降为零。“如果工人都在组装同一个部件，也许会越来越熟练，但如果是对于不同部件的加工，这里就需要利用工业4.0的思想，来确保其可靠性。” 艾纳•安德尔指出。

　　工业4.0的实施离不开人才。据了解，德国指导委员会已经开始为其中成员授课，其中包括敏捷的技能，培训教育员工，以及在有了新的技术后让其能更好地与之适应。

　　【专家之四】伯恩哈德·迪格纳：工业4.0，价值流更高级别的整合

　　伯恩哈德·迪格纳是德国电气电子工业协会(ZVEI)研发培训制造技术部部长，也是德国政府工业4.0战略指导委员会成员。德国电气电子工业协会是德国工业4.0的发起者、发起者、组织者，也是引领者、实施者，其发表了德国首个工业4.0标准化路线图，直接促成了是德国政府确定将德国“工业4.0”作为面向2020年的国家战略，并发布《实施“工业4.0”战略建议书》。

　　在演讲中首先就《实施“工业4.0”战略建议书》的过程进行讲解。

　　一、工业4.0平台的发展历程

　　2013年4月，德国机械及制造商协会(VDMA)、德国电气电子(ZWEI)和信息技术协会(BITKOM)设立“工业4.0平台”，并确定规范与标准、安全、研究与创新三大主题。2015年3月16日，德国经济和能源部、德国教育和研究部共同启动升级版工业4.0平台建设，接管由上述三大协会负责的工业4.0平台，并在主题和结构上对其重新改造。新工业4.0平台的管理层由德国经济和能源部、德国教育和研究部及经济、工会、科技界代表提供决策支撑，下设指导委员会、四大大工作组负责战略委员会、标准、研发、安全等方面，有艾纳安德尔领导的科技顾问委员会负责政策监管、社会及多部门协作，市场活动由产业财团负责应用成果转化、由德国电气电工信息技术委员会(DKE)等标准化组织负责标准的国际化推广。

　　二、平台结构

　　加入的公司有，协会(机械及制造商协会、电气电子行业协会、信息技术协会、联邦工业协会、汽车协会、能源与水利协会)、工会(金属产业工会)、科技界(弗劳恩霍夫研究所)和指导委员会代表组成。西门子、IBM 等多家名企业，构成企业核心，三大协会保证企业的需求，加入VDMA3000有多家企业，ZWEI有1600多家，覆盖德国将近5000多家企业。

　　那么德国有什么问题呢?迪格纳先讲了工业4.0平台的局限和困难。他介绍，首先，需要整合成员，比如中小企业、大中型企业，而三大协会在其中间对话题进行平衡，因而成立工作组，谁来定标准呢?有的行业是财团;而像机械制造是自下而上的过程，技术软件从而延缓我们的工作。企业之间利益各不相同，需求也不尽相同。那么，探讨提供基础，希望更多的企业参与进来讨论。其次，平台范围有限，目前只有三大技术 研发、安全、标准，像其他的培训等就不能完整的提供，从而和外部的沟通有限。工业4.0牵扯到方方面面，我们解决不了所有问题，也没有全球化的战略，我们觉得非常困难。那谁来制定战略?谁来推动全球化?我们唯有专注在技术方面。再次，在企业层面建立了社区，有了社区，四分五裂的行业为着工业4.0同一愿景。就可以互相加入进来，成为合作伙伴关系。

　　工业4.0的定义：

　　那如何理解工业4.0呢?迪格纳在演讲中提及，咨询委员会有17篇论文在论述”工业4.0“愿景的理解，工业4.0是一个庞大的体系，我们就有业务进行全面的定义。他认为，工业4.0是热门的，时髦的词汇。需要定义来支撑，示范中心是一个工具，为行业输送知识。

　　工业4.0的定义包含三个部分：

　　第一部分，价值流的整合

　　工业4.0，指的是一个更新级别的价值流的整合和组织，通过联网信息的提供，在整个价值流进行整合。迪格纳提及工业4.0参考模型(rami4.0)，覆盖所有工业4.0的技术层面，为企业和产业提供的原件，研发的路线图，是全方面的。

　　迪格纳介绍，x轴是生命周期和价值流;y轴是等级，互联网的外部世界、企业、加工中心、工作站、控制设备、现场设备、产品等。

　　信息技术的体现，可以看到缺少哪些，类似地图，基本的工具。

　　第二部分，组件

　　体现形式，外层覆盖着管理壳，以数字来表现，体现在业务、功能、信息、交流综合、资产等来自哪里等，可以通过这个部件展示哪些信息。设备相连，展示路线图整个时间线是价值流的无缝连接，是实体世界与虚拟世界的无缝连接。

　　第三部分，是纵向融合，企业的纵向融合。

　　迪格纳认为，研发的五大方面最重要的话题是智能机器、灵活性和适应性的生产线，新的社会基础设施，多模式的辅助系统，员工需要通过新的工具来进行工作，在传统工业加入技术后也吸引生产力，第五个，知识传播，工厂的吸引力，运用新技术吸引年轻人，工作地点发生改变。，这是未来的趋势。研发什么技术使工业4.0成为可能?非常可靠的安全网，还有为接口提供的微电子等。

　　平台面临的挑战：

　　一、价格，划算的

　　二、安全方面，是非常重要的，我们必须考虑保护生产线的方法，既保护他们，又能进行分析。

　　三、语义，工业4.0语义与工作组之间的紧密合作关系。

　　工业4.0产业平台，下一步怎么走?

　　三个工作组怎么做?迪格纳认为，标准组，目前的通信协议;研发工作组，需要标准的部件、生产方也需要留有空间;路线图建议，研发解决的问题，新的问题，为我们的路线图覆盖，可以增加新的研发问题，是我们的标准，提供建议。