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1、确保德国制造业的未来对实施“工业4.0”战略计划的建议执行摘要德国是世界界上制造业业最具竞争争力的国家家之一，其其装备制造造业居全球球领先地位位。这在很很大程度上上要归功于于德国在创创新制造技技术的研究究、开发和和生产方面面以及复杂杂工业流程程管理方面面的专业化化。德国强强大的机械械和装备制制造业（mmachiineryy andd plaant mmanuffactuuringg induustryy）、全球球显著的IIT能力及及其在嵌入入式系统和和自动化工工程领域的的专业技术术，都意味味着德国在在成为制造造工程业的的领袖方面面处于极其其有利的位位置。因此此，德国在在利用新型型工业化工业44
2、.0（IIndusstriee 4.00）的潜力力方面具有有得天独厚厚的优势。前三次工业业革命分别别由机械化化（mecchaniisatiion）、电电气化（eelecttriciity）和和IT化推推动的。而而今，将物物和服务联联网（Innternnet oof Thhingss andd Serrvicees）引入入制造业正正在开启第第四次工业业革命。未未来，企业业将建立如如下全球网网络：该网网络将机器器、仓储系统统和生产设施施以信息物理理系统（Cybeer-Phhysiccal SSysteem，CPPS）的形形式整合在在一起。在在制造业中中，信息物物理系统由由能够独立立自动交换换信息、
3、触触发行动及及相互控制制的智能机机器、储存存系统和生生产设施组组成。这将将为制造、工工程、物料料使用以及及供应链和和生命周期期管理所涉涉及的工业业流程的根根本改进提提供便利。已已经开始出出现的智能能工厂（ssmartt facctoriies）采采用了全新新的生产方方法。智能能产品具有有唯一标识识，可以在在任何时候候被定位，并并存储了有有关自身历历史状态、当当前状态以以及实现其其目标状态态的其他路路径（allternnativve rooutess）的信息息。嵌入式式制造系统统与工厂和和企业内部部的业务流流程纵向互互联，并与与可以实时时管理的分分散价值网网络从从发送订单单一直到出出货物流（oo
4、utboound logiisticcs）横向互联联。此外，无无论是纵向向互联还是是横向互联联都要求并并且能够实实现整条价价值链上的的端到端工工程（ennd-too-endd enggineeeringg）。工业4.00拥有巨大大潜力。智智能工厂能能够满足单单个客户的的要求，这这意味着即即便是一次次性制造项项目也有利利可图。比比方说，在在工业4.0时代，动态的业务和工程程序（dynamic business and engineering process）使最后一分钟改变生产成为可能，并使供应商能够灵活应对干扰（disruptions）和故障（failures）。在制造过程中可以实现端到端的透
5、明化（end-to-end transparency），从而促进决策优化。工业4.0也将带来价值创造的新方式和新颖的业务模式。特别是，工业4.0将给初创企业和小型企业带来发展并提供下游服务的机会。此外，工业业4.0将将解决当今今世界所面面临的一些些挑战，例例如：资源源和能源效效率、城市市生产（uurbann prooducttion）和和人口结构构变化。工工业4.00将持续提提升整个价价值网络中中的资源生生产率和效效率。工业业4.0以以考虑人口口结构变化化和社会因因素的方式式来组织工工作。智能能辅助系统统（smaart aassisstancce syystemm）将工人人从不得不不完成日常常
6、工作中解解放出来，让让他们能够够专注于有有创新性的的价值增值值活动。考考虑到技术术工人短缺缺的迫切形形势，智能能辅助系统统将延长年年龄较大的的工人的工工作年限（wworkiing llivess），并更更持久地保保持其生产产力。灵活活的工作安安排将使工工人更有效效率地将他他们的工作作、私人生生活和持续续职业发展展结合起来来，促进工工作-生活活更好的平衡衡。制造工程业业的全球竞竞争正越来来越激烈，德德国并不是是唯一一个个认识到“将将物和服务务联网运用用于制造业业”趋势的的国家。此此外，给德德国制造业业带来威胁胁的不仅仅仅是来自亚亚洲的竞争争对手美国也已已采取措施施，通过促促进“先进进制造业”发发
7、展的计划划来应对去去工业化（ddeinddustrrialiisatiion）。为了实现从从工业生产产到工业44.0的转转变，德国国需要采取取双重战略略（duaal sttrateegy）。通通过不断将将信息和通通信技术融融入其传统统高科技战战略中，德德国应该努努力保持其其装备制造造业在全球球市场中的的领导地位位，以便使使德国成为为智能制造造技术的主主要供应国国。与此同同时，德国国将有必要要为CPSS技术和产产品创造新新的主要市市场并为其其提供服务务。为了实实现CPSS的双重战战略目标，德德国工业44.0应具具有以下特特点：整个价值值网络的横横向一体化化（horrizonntal inteeg
8、rattion）整条价值值链中工程程的端到端端数字一体体化（diigitaal inntegrratioon）纵向一体体化（veerticcal iinteggratiion）与与网络化的的制造系统统实现工业44.0要求求德国在研研发方面投投入大量努努力。为了了实施双重重战略，需需要研究制制造系统的的横向一体体化和纵向一体体化以及工工程的端到到端一体化化（inttegraationn of engiineerring）。此此外，还应应关注工厂厂中新的社会基础础设施这些基础础设施将因因为工业44.0系统统和CPSS技术的持持续发展而而出现。若要成功实实施工业44.0，那那么在进行行研发活动动的同
9、时还还需要做出出适当的工工业决策和和工业政策策决策。工工业4.00工作小组组认为，需需要在以下下8个关键键领域采取取行动：标准化和和参考架构构：工业44.0将涉涉及到通过过价值网络络对多个不不同企业进进行整合和和联网。只只有在制定定一套单独独的共同标标准的情况况下，这种种协作伙伴伴关系（ccollaaboraativee parrtnerrshipp）才可能能实现。要要提供有关关这些标准准的技术说说明并便利利实施这些些标准，我我们需要制制定参考架架构（reefereence archhiteccturee）。管理复杂杂的系统：产品和制制造系统正正变得越来来越复杂。适适当的规划划和解释性性模型（
10、eexplaanatoory mmodell）可以为为管理与日日俱增的复复杂性提供供依据。因因此，工程程师应当掌掌握开发这这类模型所所需的方法法和工具。全面的宽宽带基础设设施：可靠靠、全面和和高质量的的通信网络络是工业44.0的关关键要求。因因此，无论论是在德国国内部还是是在德国与与其伙伴国国之间，宽宽带互联网网基础设施施都需要大大规模地扩扩大。安全与保保障（saafetyy andd seccuritty）：安安全与保障障对于智能能制造系统统的成功都都至关重要要。重要的的是，确保保生产设施施和产品本本身不会对对人或环境境构成威胁胁。与此同同时，需要要保护生产产设施和产产品（尤其其是其所包包含
11、的数据据和信息）不不会被滥用用以及在未未经授权的的情况下被被访问。这这就需要，例例如，有效效利用一体体化的安全全与保障架架构以及唯唯一标识符符，以及对对培训及持持续的职业业发展内容容进行相关关的改进。工作组织织与设计：在智能工工厂中，员员工的角色色将发生显显著变化。日日益增加的的实时控制制（reaal-tiime ooriennted conttrol）将将改变工作作内容、工工作流程以以及工作环环境。运用用社会-技技术方法进进行工作组组织，将为为工人提供供如下机会会：承担更更大责任，促促进个人发发展。为使使其成为可可能，有必必要采取参参与性工作作设计（ppartiicipaativee wor
12、rk deesignn）以及终终身学习措措施，并启启动示范参参考项目（mmodell refferennce pprojeect）。培训与持持续职业发发展：工业业4.0将将从根本上上改变工人人的就业与与能力特征征（commpeteence proffile）。因因此，将有有必要实施施适当的培培训策略，并并以一种可可以促进学学习、并使使终身学习习和基于工工作场所的的持续职业业发展（CCPD）成成为可能的的方式来组组织工作。为为此，应该该推进发展展示范项目目和“最佳佳实践网络络（besst prractiice nnetwoorks）”，同同时还应该该研究数字字化学习技技术。监管框架架：一方面面，
13、在工业业4.0中中创建的新新制造流程程和横向业业务网络（hhorizzontaal buusineess nnetwoorks）需需要遵守法法律；另一一方面，也也需要对现现有法律法法规进行调调整，以考考虑新的创创新成果。这这方面所面面临的挑战战包括：企企业数据的的保护、责责任问题、私私人数据的的处理以及及交易限制制。应对这这些挑战不不仅需要出出台相应的的法律法规规，还需要要采取符合合企业利益益的其他举举措合合适的工具具大量存在在，包括指指导原则、标标准合同（model contract）和公司协议或自我监管计划（如审计）。资源效率率：且不说说高额的成成本，制造造业消耗大大量的原材材料和能源源也
14、对环境境和供应安安全构成了了很大威胁胁。工业44.0将使使资源生产产率和效率率得到提升升。有必要要对智能工工厂所需投投入的额外外资源与带带来的资源源的潜在节节约之间进进行权衡。工业4.00之路是一一个渐进演演化的过程程。目前的的基本技术术和经验需需要进行调调整以满足足制造工程程发展的具具体要求，同同时必须探探索针对新新地点和新新市场的创创新解决方方案。如果果能够成功功地做到这这一点，那那么工业44.0将会会提升德国国的全球竞竞争力，并并使其国内内制造业得得到保护。1 引言确保德国制制造业的未未来德国是全球球制造业竞竞争力最强强的国家之之一。这要要归功于德德国管理复复杂工业流流程即即不同的合合作
15、伙伴在在不同的地地理位置开开展不同工工作的的能力。数数十年来，德德国不断将将信息和通通信技术成成功地应用用于复杂工工业流程的的管理而今，已已经有近990%的工工业制造流流程在信息息和通信技技术的支持持下完成。在在过去三十十年左右的的时间里，IIT革命使使我们的生生活和工作作环境发生了了根本性改改变，其影影响堪比第第一次工业业革命的机机械化和第第二次工业业革命的电电气化 “过去三十年间，持续的计算机革命改变了我们所生活的世界，这种改变可能比此前200年间的任何改变都更具颠覆意义。计算机革命还对就业产生了深彻影响，其影响的大小只有第一次工业革命能与之相提并论。”摘自Kornwachs, Klaus
16、：技术对就业的推动与替代工程科学的一个挑战（(Enhancement and Replacement of Jobs by Technologya challenge for engineering science），见Kornwachs, Klaus：技术创新的推力和动力（Enablers and Drivers of Technological Innovation）（德国国家科学与工程院讨论），Fraunhofer IRB Verlag, 德国斯图加特大学 2007，第177页。在在从个人计计算机向智智能设备发发展的同时时，还出现现了另一种种趋势：越越来越多的的IT基础础设施和服服务将通
17、过过智能网络络（云计算算）来提供供。连同前前所未有的的微型化（mminiaaturiisatiion）以以及势不可可挡的互联联网发展进进程一起，该该趋势在普普适计算（ubiquitous computing，即在日常用品中嵌入微处理器的发展趋势）正成为现实的世界中迎面走来。功能强大的的、自主（autonomous）微型计算机（嵌入式系统）正日益通过无线网络彼此互联以及与互联网相连。这使物理世界（physical world）与虚拟世界（网络空间）以信息物理系统的形式相融合。在2012年推出新的互联网协议IPv6 发布于2012年夏，第六代互联网协议（IPv6）替代了此前的第四代互联网协议，IP
18、v6使用128位IP地址（而非此前使用的32位IP地址），可用IP地址的数量从43亿增加至3400万亿亿（340 sextillion）。后，我们拥有了足够多的网络地址，能够通过互联网实现智能物体（smart objects）的直接普遍联网。这意味着，如如今有可能能实现资源源、信息、物物体以及人人的互联，乃乃至建立物物和服务联联网，这是是有史以来来第一次。工工业也将感感受到这种种现象的影影响。在制制造业领域域，这种技技术变革可可以被称为为工业化的的第四个阶阶段或工业业4.0 各国的工业4.0战略名称各不相同。其他名称包括“工业互联网（industrial internet）”和“第三次工业革命
19、”，详见第六章。（见见图1）。图1：工业业革命的四四个阶段资料来源：DFKII，20111年工业化始于于18世纪纪末机械制制造设备的的采用，当当时纺织机机等机器的的问世彻底底改变了商商品的生产产方式。继继第一次工工业革命后后，大约在在20世纪纪之交开始始了第二次次工业革命命，这次工工业革命实实现了基于于劳动分工工的以电力力为动力的的大规模商商品生产。接接着发生了了第三次工工业革命。第第三次工业业革命始于于20世纪纪70年代代初，一直直延续到现现在。第三三次工业革革命利用电电子和信息息技术，实实现了制造造流程的进进一步自动动化，因为为机器不仅仅取代了相相当大部分分“体力劳劳动”，而而且还取代代了
20、一些“脑脑力劳动”。通过利用物物和服务联联网向制造造业的渗透透机遇，德德国需要利利用其作为为世界领先先的装备制制造供应国国及在嵌入入式系统方方面的优势势，引领工工业化的第第四阶段之之路。推出工业44.0计划划不仅将提提高德国的的竞争力，还还将找到应应对全球挑挑战（如，资资源和能源源效率）和和国内挑战战（如，应应对人口结结构变化）的的解决方案案。然而，在在社会文化化背景 有关创新和未来技术前景的更多信息，请参见德国国家科学和工程院（编写）：未来技术情景：规划、生产和评估（Future Technology Scenarios. Planning, Production and Evaluatio
21、n，acatech IMPLUSE），海德堡大学等：德国施普林格（Springer Verlag，2012），第16页，该书包括如下结论：“思考未来时，应避免脱离社会文化背景考虑技术创新，这一点很重要。例如，不同能源载体的未来角色将很大程度上取决于以下几点：这些能源载体的社会接受度、经济状况（the state of the economy）以及国际政治形势。创新系统和创新文化等词汇就证明了近来更加重视广义的社会文化背景这一趋势”。中考考虑技术创创新至关重重要，因为为文化和社社会变革本本身也是创创新的主要要动力。例例如，人口口结构变化化可能使我我们社会的的所有关键键方面都发发生变革，例例如：学
22、习习的组织方方式发生改改变；因为为人们的寿寿命越来越越长，工作作和健康的的性质发生生了改变；以及当地地社会的基基础设施也也发生了变变化。这些些变化将对对德国的生生产率产生生重要影响响。通过优优化技术与与社会创新新流程之间间的关系，我我们将为德德国经济的的竞争力和和生产率的的提高做出出重要贡献献 本报告着重讨论了工业4.0在技术创新方面的潜力。将物和服务务联网运用用到制造业业中物和服务联联网使创建建涵盖整个个制造流程程的网络成成为可能，该该网络使普普通工厂转转变为智能能工厂。信信息物理生生产系统（ccyberr-phyysicaal prroducctionn sysstemss）由数字字化的智
23、能能机器、仓仓储系统以以及生产设设施构成，该该系统的特特点是，能能够实现基基于ICTT的端到端端一体化从入厂厂物流（iinbouund llogissticss）到生产产、营销、出出货物流和和服务。这这不仅允许许更灵活地地配置生产产，而且还还能利用差差异化程度度更高的管管理和控制制流程所带带来的机遇遇。因此，除了了优化基于于IT的现现有流程外外，工业44.0还将将释放如下下潜力：在在全球范围围内对详细细流程和总总体影响的的追踪差异异化程度更更高 而今，制造业全球化已成为现实，汽车业就是很好的见证。事实上，现如今“德国”汽车是国际产品，其所使用的零部件来自于亚洲、欧洲和美国，甚至连整车组装也在其
24、目标市场完成。然而，迄今为止，在这种背景下的信息技术的使用基本上未能体现出这些物流和制造网络的存在，目前IT系统仍然不会跨越企业或工厂的界限。在此此之前，这这样的记录录是不可能能实现的。工工业4.00还包括业业务合作伙伙伴（如，供供应商和客客户）之间间以及雇员员之间更加加紧密的合合作，这就就为互利共共赢创造了了新机遇 回顾历史也可证明，IT技术在改变我们做事方式方面拥有巨大潜力：“从技术的角度来看，端到端的信息流（end-to-end information flow）将对未来的工厂设计至关重要，电子数据处理通过全球信息系统将工厂各个环节相互连接。计算机化工厂组织（computerised f
25、actory organisation）的最高水平体现在整合各个子系统的战略上”，Spur, Gnther：Evolution der industriellen production，Spur, Gnther（编写）：Optionen zuknftiger Produktionssysteme，柏林，柏林学术出版社（Akademie Verlag），1997年，第23页。作为世界领领先的装备备制造供应应国，德国国在利用此此次新型工工业化潜力力方面具有有独一无二二的优势 德国的机械和设备制造业的年销售额达到2005亿欧元，从业人员约931,000人（2011年的平均值），是德国经济中极为重要的
26、一个部门。德德国的许多多企业都在在全球市场场中占有领领军地位，包包括提供专专业解决方方案的无数数“隐形冠冠军（hiiddenn chaampioon）企业业”在在德国的中中小型企业业百强中，有有22家是是机械和设设备制造商商，其中有有三家位居居前十 德国经济周刊排名（Wirtschaftswoche Ranking），WiWo，4/2013，第40-50页。实实际上，机机械和设备备制造业的的许多领军军人物都认认为，他们们的主要竞竞争对手来来自德国国国内 VDMA：当前趋势调查：德国机械和设备制造商的全球竞争地位，2012年10月。除了了汽车与化化学品之外外，机械和和设备也是是德国的主主要出口产
27、产品之一德国联邦统计局，2011年数据。参见：。此此外，德国国的机械和和设备制造造商有望在在未来继续续保持其领领军地位。660%的德德国机械和和设备制造造商认为，未未来五年他他们的技术术竞争优势势将增强，而而只有不到到40%的的企业希望望保持现状状 VDMA：当前趋势调查：德国机械和设备制造商的全球竞争地位，2012年10月。虽然如如此，制造造工程业的的全球竞争争正越来越越激烈。而而且，德国国工业的威威胁不仅来来自亚洲的的竞争对手手美国国也已采取取措施，通通过推动“先先进制造业业”的多项项计划来应应对去工业业化。此外外，制造业业正变得越越来越有活活力，越来来越复杂。例例如，激光光烧结技术术（l
28、asser ssinteeringg tecchnollogy）的的进展意味味着，而今今有可能在在几个小时时之内“打打印”出高高品质的复复杂三维结结构。这将将引发全新新的商业模模式和服务务，终端客客户能够更更紧密地参参与其中客户可可以自行设设计并且通通过电子邮邮件提交给给“复制店店（coppyshoop）”，或或者可以直直接扫描物物品并“复复制”。制造业的物物和服务联联网正款步步走来：从本质上来来说，工业业4.0将将信息物理理系统技术术融入到制制造和物流流过程中，并并在工业流流程中使用用物和服务务联网。这这将对价值值创造、商商业模式、下下游服务和和工作组织织产生影响响。“工业4.0为德国国提供
29、了一一个机会，使使德国可以以进一步巩巩固其作为为生产地、装装备制造供供应国和IIT业务解解决方案供供应国的地地位。我们们看到，德德国的所有有利益攸关关方正在通通过工业44.0这一一平台密切切协作，推推动落实，这这令我们备备受鼓舞。”孔翰宁宁教授、博博士德国国家科科学与工程程院（accatecch）产学研联盟盟通信促进进小组（ccommuunicaationn proomoteers ggroupp）发言人人，工业44.0工作作组联席主主席根据产业-科学研究究联盟倡议议，工业44.0平台台的合作伙伙伴因此给给自己设立立了落实德德国政府的的战略计划划的目标，以以确保德国国工业的竞竞争力 见德国政府
30、的高科技战略行动计划，战略计划工业4.0，P.52ff。见：http:/www.bmbf.de/pub/HTS-Aktionsplan.pdf。工业4.00计划在以以下方面有有巨大潜力力：满足个人人的个性化化要求工业4.00允许在设设计、配置置（connfiguuratiion）、订订购、规划划、制造和和运营阶段段纳入个性性化的标准准，并使将将最后一分分钟的变化化纳入上述述过程成为为可能。在在工业4.0计划中中，生产一一次性产品品以及生产产的产品数数量极低（批批量大小为为1）并且仍仍然能够盈盈利，这种种情况是有有可能的。灵活性基于信息物物理系统的的特别网络络（ad hoc netwworkii
31、ng）使使动态配置置业务流程程的不同方方面成为可可能，例如如质量、时时间、风险险、稳定性性（robbustnness）、价价格和环保保性。这促促进了材料料和供应链链的持续“调调整”。这这也意味着着，工程流流程可以更更为灵活，制制造流程可可以改变，（由由于供应问问题）暂时时性短缺可可以得到弥弥补，并在在短时间内内可以实现现产量的大大幅提高。决策优化化要在全球市市场上取得得成功，正正确决策（通通常在很短短的时间内内）变得至至关重要。工工业4.00具有实时时的、端到到端的透明明度（ennd-too-endd traanspaarenccy，就是是在互联网网协议(TTCPIIP)的设设计中，将将互联网
32、系系统中与通通信相关的的部分(IIP网络)与高层应应用(端点点)分离，最最大限度地地简化网络络的设计，将将尽可能多多的复杂性性和控制放放在用户终终端上。译者注注），这就就使工程领领域的设计计决策能够够得到提早早核实，并并可以对过过程中断进进行更为灵灵活的应对对，并且在在生产领域域实现一家家企业的所所有生产工工厂的全球球优化（gglobaal opptimiisatiion）。资源生产产率和效率率工业制造流流程的首要要战略目标标仍适用于于工业4.0：以特特定量的资资源实现最最多的产品品产量（资资源生产率率），以及及使用尽可可能少的资资源生产出出特定的产产量（资源源效率）。信信息物理系系统使得在在
33、整个价值值网络中的的制造流程程在个案基基础上得以以优化。此此外，在生生产期间，系系统可以无无需停产持持续优化资资源和能源源消耗或减减少排放 见Vogel-Heuser, Birgit等人：“未来产品自动化”的研究问题，（德国国家科学与工程院材料），慕尼黑 2012，第28页。通过新的的服务创造造价值机会会工业4.00开启了创创造价值的的新方式以以及就业的的新形式，例例如，通过过下游服务务创造价值值与工作岗岗位。为了了提供创新新型服务，智智能算法可可以应用于于智能设备备记录下来来的海量多多元化数据据（大数据据）。在工工业4.00时代为中中小企业和和初创企业业提供了发发展B2BB服务的巨巨大机遇。
34、应对工厂厂的人口结结构变化结合工作组组织和能力力发展计划划，人类与与技术系统统之间的交交互协作（interactive collaboration）将为企业提供将人口结构变化转变为优势的新方式。面对熟练劳动力短缺以及劳动力队伍的多元化（在年龄、性别和文化背景方面的多元化），工业4.0将使职业道路更加灵活多样，这将让人们在更长的时间内得以继续高效工作。工作与生生活的平衡衡运用信息物物理系统的的企业的工工作组织模模式将更为为灵活，这这意味着，这这些企业在在满足员工工日益增长长的如下需需求方面处处于有利位位置：在工工作与私人人生活之间间以及个人人发展与持持续职业发发展之间实实现更好的的平衡。例例如，
35、智能能辅助系统统将为以如如下方式组组织工作提提供了新机机会：通过过采用新的的灵活性标标准来满足足企业和员员工个人的的需求。随随着劳动力力队伍规模模的缩小，这这将使运用用信息物理理系统的公公司在招募募最优秀人人才方面具具备明显优优势。仍然具有有竞争力的的高工资经经济体工业4.00的双重战战略将使德德国成为头头号供应大大国，并且且成为工业业4.0解决决方案的主主要市场。然而，工业业4.0给相相关产业带带来的并不不仅仅是技技术或ITT方面的挑挑战。不断断变化的技技术也将对对组织产生生深远的影影响，为新新的商业模模式和企业业模式的发发展创造了了机会，并并促进员工工提高敬业业度。200世纪80年代早早期
36、，德国国成功地开开展了第三三次工业革革命（“工工业3.00”），通通过将可编编程逻辑控控制器（PPLC）整整合到制造造技术中，实实现了更为为灵活的自自动化制造造，与此同同时，通过过一种基于于社会合作作的方法成成功地应对对这种技术术对劳动力力的影响。德德国拥有强强大的工业业基础、成成功的软件件业以及语语义技术（semantic technology）方面的专有技术 在“服务网络”旗舰项目的支持下，德国政府为2007-2012年间的THESEUS研究计划提供资金，以此推动基于互联网的新型知识基础设施的发展和试用，进而更好地利用从互联网获得的知识，实现价值最大化。该研究计划着重于研究语义技术，与使用
37、常规方法（例如字母组合）来检测内容（文字、图像、声音）不同，该技术能够识别信息的语义内容并进行分类。更多信息请参见：http:/www.bmwi.de/DE/Themen/Digitale-Welt/Internet-der-Zukunft/internet-der-dienste,did=360458.html，这些都意味着德国在实施工业4.0方面处于极为有利的位置。德国有可能克服当前种种阻碍，比如：技术接受度问题、或劳动力市场中熟练劳动力有限的问题。然而，只有所有利益攸关方通力合作，释放制造业的物和服务联网的潜力，才可能确保德国工业的未来。自20066年以来，德德国政府一一直以高科科技战略
38、为为指导来推推动物和服服务联网 更多详情请参见：Promotorengruppe Kommunikation der Forschungsunion WirtschaftWissen-schaft（著）：Im Fokus：Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0Handlungsempfehlungen zur Umsetzung（通信促进小组报告），柏林，2012。的的发展，迄迄今已成功功启动了若若干技术计计划。目前前，工业-科学研究究联盟正通通过工业44.0项目目在跨行业业层面推进进该计划。德德国信息技技术、通讯讯与新媒体体协会（BBITKOOM）、德德国机械及及
39、制造商协协会（VDDMA）、德德国电子电电气制造商商协会（ZZVEI）三三个专业协协会建立了了工业4.0平台，下下设一个秘秘书处，迈迈出了实施施工业4.0项目合合乎逻辑的的下一步。下下一个任务务将是为关关键的优先先发展主题题设计研发发路线图。确确保德国制制造业的未未来这这是工业44.0平台台的合作伙伙伴为自己己设立的目目标。工业业4.0平台台诚邀所有有利益攸关关方继续探探索工业44.0带来来的机遇，这这样我们共共同努力有有助于确保保这一革命命性愿景的的成功实施施。2 愿景：工业4.0是智能能化、网络络化世界的的一部分在“智能化化、网络化化的世界”中中，所有关关键领域都都能感受到到物和服务务联网
40、的存存在 2009年，产学研联盟确定了采取行动的5个关键领域：气候/能源、移动、健康、安防和通信。更多信息请见：www.forschungsunion.de。这种种变革会催催生能源供供应领域的的智能电网网、可持续续的移动战战略（智能能交通、智智能物流）以以及医疗领领域的智能能健康（ssmartt heaalth）。在在制造业领领域，人们们认为，在在由越来越越多的智能能产品与系系统组成的的整个价值值网络中，纵纵向联网、端端到端工程程和横向整整合将开启启工业化的的第四阶段段“工工业4.00”。工业4.00致力于生生产智能产产品、创建建智能程序序和流程。智智能工厂是是工业4.0的一个个主要特征征。智
41、能工工厂能够成成功管理复复杂性，不不太易于受受到干扰/破坏，并并且能够更更高效地生生产商品。在在智能工厂厂中，人、机机器和资源源如在社交交网络中那那样自然地地相互交流流。智能产产品清楚其其制造的过过程细节以以及目标用用途。智能能产品主动动为制造过过程提供支支持，并能能够回答诸诸如“我何何时被制造造出来”、“对对我进行加加工应该使使用哪些参参数”、“我我应该被传传送到何处处”等这样样的问题。智智能产品与与智能交通通、智能物物流和智能能电网的交交互，将使使智能工厂厂成为未来来智能基础础设施的关关键组成部部分。这将将重塑传统统价值链，并并引发新商商业模式的的出现 自第三次工业革命以来，信息和通信技术
42、（ICT）不仅被用于制造业以优化成本和效率，还用于与制造业有关或重叠的过程，例如物流、诊断、质量控制、维护、能源管理或人力资源规划。但是，随着时间的推移各个领域分别开发了不同的IT系统，与此同时，这些架构各自的发展及其显著的封闭性意味着，从技术上来说，对它们进行整合将是极为复杂的。这使得对IT系统的综合性网络整合及对制造系统的灵活再配置都异常困难，这意味着，这种方法带来的潜力根本不具有开发的可能性。但在工业4.0时代，这些限制将不复存在。因此，不应应该孤立地地看待工业业4.0，而而应该将其其视为需要要采取行动动的众多关关键领域之之一。这样样一来，应应该以跨学学科的方式式、以与其其他关键领领域密
43、切合合作的方式式来实施工工业4.00（见图2）。2.1 打打造工业44.0的愿愿景实现工业44.0所需需的范式转转换是一个个长期工程程，也是一一个渐进的的过程。在在整个过程程中，确保保现有制造造系统的价价值被保留留是关键。与与此同时，有有必要提出出从早期阶阶段起就可可获益的迁迁移策略（migration strategy）（也见第三章和第五章第四节）。尽管如此，一些个别行业可能出现飞跃式创新。图2：工业业4.0与与智能工厂厂（作为物物和服务联联网的组成成部分）图中Intterneet off Serrvicees=服务务网，Innternnet oof Thhingss=物联网网，Smaart
44、 FFactoory=智智能工厂，SSmartt Mobbilitty=智能能交通，SSmartt Loggistiics=智智能物流，SSmartt Griids=智智能电网，SSmartt Buiildinngs=智智能建筑，SSmartt Prooductt=智能产产品。在生产及自自动化工程程和IT领领域，横向向一体化是是指制造和和业务规划划流程不同同阶段所使使用的各种种IT系统统的一体化化，这些流流程包括企企业内部（如如，入厂物物流、生产产、出货物物流、营销销）及若干干不同企业业（价值网网络）之间间的原材料料、能源和和信息的交交换。横向向一体化的的目标是提提供端到端端的解决方方案。在生
45、产及自自动化工程程和IT领领域，纵向向一体化是是指不同层层面（例如如，执行器器和传感器器、控制、生生产管理、制制造和执行行以及企业业规划层面面）使用的的各种ITT系统的一一体化，目目的是为了了提供端到到端的解决决方案。德国工业要要想生存并并繁荣起来来，它需要要在推动第第四次工业业革命方面面发挥积极极的作用。这这意味着有有必要发挥挥德国产业业界和学界界（thee Gerrman reseearchh commmuniity）的的传统优势势：德国在机机械和装备备制造业方方面的市场场领导地位位具有全球球影响的IIT竞争力力嵌入式系系统和自动动化工程领领域的领先先创新者技能水平平高且积极极性高的劳劳动
46、力距离供应应商和客户户较近，在在某些情况况下供应商商与客户之之间可以密密切合作一流的研研究和培训训设施实施工业44.0的目目的在于充充分发挥德德国劳动力力的技能、表表现和专业业技术，通通过系统性性的创新过过程利用现现有的技术术和经济潜潜力，打造造最优的整整体一揽子子计划。工工业4.00将致力于于以下重要要方面：整个价值值网络的横横向一体化化整条价值值链内工程程的端到端端数字一体体化纵向一体体化及网络络化制造系系统第三章将在在双重战略略背景下对对这些方面面进行更为为深入的探探讨。2.2 工工业4.00背景下的的德国未来来工业4.00将提高工工程、规划划、制造、运运营和物流流过程中的的灵活性和和稳
47、健性，同同时将实施施最高质量量标准。此此举将催生生动态、实实时优化和和自组织（sself-orgaanisiing）的的价值链的的出现，该该价值链可可以根据各各种标准（如如成本、可可得性和资资源消耗）进进行优化。这这就要求建建立一个适适当的监管管框架以及及标准化的的交互界面面（intterfaace）和和统一的业业务流程。“物和服务务联网为制制造业创新新创造了巨巨大的潜力力。倘若我我们能够成成功地将基基于网络的的服务融入入到工业44.0中去去，那么这这一空间的的增长潜力力将无可估估量。”Dr. Johhannees Heelbigg德国邮政股股份公司产学研联盟盟通信促进进小组成员员工业4.00
48、愿景具有有以下几个个方面的特特征：制造过程程中所有参参与者和资资源之间的的社交-技技术互动将将达到新高高度。这将将围绕着制制造资源网网络（制造造装备、机机器人、传传送和仓储储系统、以以及生产设设施）展开开，这些制制造资源网网络是自主主运行的，能能够自我控控制以应对对不同情况况，具有自自配置、以以知识为基基础、配备备有传感器器且空间上上分散的特特点。此外外，这些制制造资源网网络还嵌入入了相关规规划和管理理系统。作作为该愿景景的重要组组成部分，智智能工厂将将被嵌入到到公司内部部的价值网网络中，端端到端工程程是其突出出特点端到端工工程包含制制造流程和和制成品，最最终实现数数字与物理理世界之间间的无缝融融合（seeamleess cconveergennce）。智智能工厂将将使工作其其间的工人人易于管理理制造过程程中不断增增加的复杂杂性，并将将确保生产产在城市环环境下具有有吸引力、可可持续，同同时还能产产生经济效效益。工业4.0时代的的智能产品品具