2.4工作場(chǎng)所的新型社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施

　　德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將為正處于人口變化的德國(guó)帶來(lái)眾多創(chuàng)新。德國(guó)人口的老齡化程度在全球排名第二，僅次于日本，許多德國(guó)制造公司勞動(dòng)力的平均年齡在四十多歲。年輕員工的數(shù)量在不斷減少，已經(jīng)出現(xiàn)熟練勞動(dòng)力和學(xué)徒工短缺的現(xiàn)象。為了確保人口的變化不以犧牲當(dāng)前生活水平為代價(jià)，德國(guó)應(yīng)更好地利用現(xiàn)有勞動(dòng)力，同時(shí)保持和提升勞動(dòng)力生產(chǎn)效率。增加就業(yè)人口中的老年人和婦女比例尤其重要。

　　最新研究表明，個(gè)人生產(chǎn)力不在于一個(gè)人的年齡，而和他們?cè)谝粋�(gè)崗位上所呆的時(shí)間長(zhǎng)短，他們的工作組織方式和他們的工作環(huán)境有關(guān)。如果在延長(zhǎng)工作時(shí)間的過(guò)程中要保持和提高生產(chǎn)率，就有必要協(xié)調(diào)和改造工作場(chǎng)所的方方面面，包括健康管理和工作組織，終身學(xué)習(xí)和職業(yè)路徑模式，團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)和知識(shí)管理。這一挑戰(zhàn)不僅需要企業(yè)的努力，還特別需要教育系統(tǒng)的努力。

　　因此，決定德國(guó)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力的，不僅包括新技術(shù)、商業(yè)和法律因素，還有工業(yè)4.0工作場(chǎng)所中的新社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，這些基礎(chǔ)設(shè)施能讓工人更廣泛地參與到創(chuàng)新過(guò)程中。

　　此外，工業(yè)4.0戰(zhàn)略所帶來(lái)的人類(lèi)技術(shù)和人類(lèi)環(huán)境互動(dòng)的范式也將發(fā)揮重要作用，因?yàn)樾滦问降膮f(xié)作工廠(chǎng)讓虛擬工作和移動(dòng)工作場(chǎng)所成為現(xiàn)實(shí)。多模式、用戶(hù)友好界面的智能輔助系統(tǒng)將協(xié)助員工的工作。

　　除了全面的培訓(xùn)和進(jìn)修，工作的組織和設(shè)計(jì)模型將成為受勞動(dòng)者歡迎的成功轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。這些模型應(yīng)與高度自我調(diào)節(jié)的自主領(lǐng)導(dǎo)和管理方法相結(jié)合，員工應(yīng)該有更大的決策自由，更加積極地參與和調(diào)節(jié)自己的工作量。

　　在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新過(guò)程中人類(lèi)活動(dòng)重要性的基礎(chǔ)上，工業(yè)4.0戰(zhàn)略中的社會(huì)技術(shù)方法將為亟需創(chuàng)新提供新的發(fā)展?jié)摿Α?nbsp;

　　2.5新型的以服務(wù)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)CPS平臺(tái)

　　圖4 物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)—連接人、物體和系統(tǒng)

　　德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將催生新型CPS平臺(tái)，旨在支持協(xié)作工業(yè)流程和智能工廠(chǎng)以及智能產(chǎn)品生命周期相關(guān)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。這些平臺(tái)所提供的服務(wù)和應(yīng)用程序?qū)�把人、物和系統(tǒng)相連接（圖4），并具有以下特點(diǎn)：

　　（1）服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程的快速和簡(jiǎn)單帶來(lái)靈活性，包括CPS軟件

　　（2）參照應(yīng)用商店模式對(duì)業(yè)務(wù)流程的簡(jiǎn)單分配和部署

　　（3）對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)流程提供全面、安全、可靠的支持

　　（4）從傳感器到用戶(hù)界面，100%的安全可靠

　　（5）支持移動(dòng)終端設(shè)備

　　（6）支持業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同制造、服務(wù)、分析和預(yù)測(cè)流程

　　在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中，共享CPS平臺(tái)特別需要服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程的IT開(kāi)發(fā)工作，因?yàn)檫@是工業(yè)業(yè)務(wù)流程中CPS、應(yīng)用、服務(wù)水平和垂直一體化具體要求的體現(xiàn)（見(jiàn)5.1節(jié)）。對(duì)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略來(lái)說(shuō)， “業(yè)務(wù)流程”一詞的定義比在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中更寬泛。

　　它應(yīng)明確包括公司間協(xié)作流程和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中共享服務(wù)和應(yīng)用的建立。安全、保密、可靠性、使用、操作者模式趨同、實(shí)時(shí)分析和預(yù)測(cè)等問(wèn)題都需進(jìn)行審查，不僅為了業(yè)務(wù)流程，也為后續(xù)高效、可靠、安全地操作協(xié)同制造和服務(wù)流程，以及CPS平臺(tái)上動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行。這還包括應(yīng)對(duì)大量不同數(shù)據(jù)源和終端設(shè)備所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

　　上述要求當(dāng)前只在普通云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施得到一個(gè)基本的滿(mǎn)足。IT、軟件及服務(wù)提供商和用戶(hù)所形成的公司間CPS平臺(tái)將需要一個(gè)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略架構(gòu)，能考慮到ICT和制造業(yè)等不同方面（見(jiàn)5.1節(jié)）。為這些CPS平臺(tái)開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用和服務(wù)將需要模型化的方式，以管理日益功能化、個(gè)性化、動(dòng)態(tài)化和合作化所帶來(lái)的復(fù)雜性（見(jiàn)5.2節(jié)）。一個(gè)安全高效且高帶寬的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將成為安全數(shù)據(jù)交換的必要保障（見(jiàn)5.3節(jié)）。

　　2.6德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)之路

　　德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略愿景的實(shí)施，將是一個(gè)不斷演進(jìn)的過(guò)程，不同公司和行業(yè)演進(jìn)的速度各不相同。今年初，BITKOM、VDMA和ZVEI開(kāi)展的關(guān)于“德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略前景”的調(diào)查再次證實(shí)了德國(guó)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要性，以及對(duì)更全面和有針對(duì)性信息的需求（圖5）。在調(diào)查中，47％的公司表示它們已經(jīng)積極參與到工業(yè)4.0戰(zhàn)略中；18％的公司表示它們正參與德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的研究工作；而12％的公司聲稱(chēng)它們已把該戰(zhàn)略付諸實(shí)踐。

　　圖5工業(yè)4.0趨勢(shì)調(diào)查結(jié)果（2013年1月）

　　實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略愿景中碰到的三大挑戰(zhàn)，分別是標(biāo)準(zhǔn)化、工作組織和產(chǎn)品可用性。

　　除了積極參與工作組，參與調(diào)查公司所提出的扶持措施還包括舉辦有針對(duì)性的研討會(huì)，他們可以在研討會(huì)上分享經(jīng)驗(yàn)和獲得信息。

　　專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)將在確保順暢溝通，與社會(huì)合作方、學(xué)術(shù)圈和公眾的緊密聯(lián)系方面發(fā)揮重要作用。約50％的受訪(fǎng)企業(yè)表示，他們已經(jīng)從專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)收到有關(guān)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的相關(guān)信息。

　　此外，工作組認(rèn)為以下措施有助于企業(yè)平穩(wěn)向工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型：

　　（1）實(shí)時(shí)CPS解決方案的實(shí)施，將在空間、技術(shù)質(zhì)量和可靠性方面對(duì)服務(wù)可用性和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提出很高要求。為了確保德國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)呼吁出臺(tái)服務(wù)規(guī)范和商業(yè)模式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)5.1和5.3節(jié)）。

　　（2）目前，制造業(yè)的業(yè)務(wù)流程往往是靜態(tài)的，并僅通過(guò)極不靈活的軟件系統(tǒng)實(shí)施。不過(guò)，不能在一夜之間將它們替換成服務(wù)型系統(tǒng)。在舊系統(tǒng)上融入新技術(shù)（反之亦然）非常重要，舊系統(tǒng)需要通過(guò)實(shí)時(shí)功能系統(tǒng)進(jìn)行更新。

　　（3）在物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)化的背景下，制造業(yè)新商業(yè)模式的發(fā)展速度將接近互聯(lián)網(wǎng)本身的發(fā)展速度和活力。

　　（4）員工將參與到工作組織、CPD（Continuing Professional Development）和技術(shù)開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新性社會(huì)技術(shù)設(shè)計(jì)的早期階段工作中（見(jiàn)5.5節(jié)）。

　　（5）為了成功過(guò)渡到工業(yè)4.0，ICT產(chǎn)業(yè)（習(xí)慣上認(rèn)為創(chuàng)新周期短）應(yīng)和機(jī)械、設(shè)備制造商以及機(jī)電系統(tǒng)供應(yīng)商（傾向于認(rèn)為創(chuàng)新周期較長(zhǎng)）密切配合，以開(kāi)發(fā)出所有合作伙伴都能接受的商業(yè)模式。

    建議：

    智能生產(chǎn)、智能物流、智能電網(wǎng)、智能產(chǎn)品以及物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)在制造業(yè)越來(lái)越多的應(yīng)用將改造價(jià)值鏈，并催生新的商業(yè)模式。

    德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將充分利用現(xiàn)有的技術(shù)和商業(yè)潛力。德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略為工作場(chǎng)所提供了新的商業(yè)機(jī)會(huì)和創(chuàng)新型的新型社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施。

　　應(yīng)用例子1：在車(chē)輛組裝流水線(xiàn)不開(kāi)工時(shí)減少其能源消耗

　　目前，機(jī)械對(duì)于能源效率的要求很高。能夠達(dá)到這個(gè)要求的一個(gè)促成因素是在生產(chǎn)間歇期間把不工作的部分?jǐn)嚯姟９�業(yè)4.0通過(guò)將生產(chǎn)設(shè)備的計(jì)劃和操作更系統(tǒng)地整合來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

　　現(xiàn)在：

　　目前，許多生產(chǎn)線(xiàn)在其他部分沒(méi)有生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，如生產(chǎn)間歇期間，或在周末持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗大量能量。例如：一條使用激光焊接技術(shù)的車(chē)輛組裝線(xiàn)的全部能源消耗的12%都是在生產(chǎn)間歇期間消耗的。生產(chǎn)線(xiàn)一周運(yùn)轉(zhuǎn)5天，輪3次崗。雖然這個(gè)復(fù)雜的機(jī)器在周末不工作，但是它還是保持電源的開(kāi)啟狀態(tài)以便在周末結(jié)束后能夠立即投入生產(chǎn)。

　　在生產(chǎn)間歇期間，90%的電力消耗中：遙控裝置（占20%到30%），抽煙機(jī)（占35%到100%），激光器及其冷卻系統(tǒng)（占0到50%）。

　　在未來(lái)，遙控裝置（robots）在生產(chǎn)的間歇期間將被斷電。在生產(chǎn)的較長(zhǎng)的間歇期間，遙控裝置將進(jìn)入一種叫做Wake-On-LAN的待命模式。抽煙機(jī)將使用可以按照需求進(jìn)行調(diào)節(jié)速度的發(fā)電機(jī)，而不再使用不能夠按照需求進(jìn)行調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)。對(duì)于激光器 (laser sources)來(lái)說(shuō)，只有使用全新的系統(tǒng)才是唯一的提升途徑。

　　未來(lái)：

　　總的來(lái)說(shuō)，這些措施能夠減少12%的總的能源消耗（大約從45000kWh/w降到40000kWh/w），并且在生產(chǎn)的間歇期間能夠減少90%的能源消耗。在設(shè)計(jì)物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的初級(jí)階段就應(yīng)該把能源效率這一因素考慮進(jìn)去。

編譯：工業(yè)和信息化部國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心