保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)(一) 　　 

　　保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)(二) 　　 

　　保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)(三) 　　 

　　保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)(四) 　　 

　　保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)(五) 

    保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)(六)

　　挑 戰(zhàn)

　　第一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是將看待以下問(wèn)題的不同方式放在一起：

　　（1）生產(chǎn)工藝學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、工藝過(guò)程

　　（2）自動(dòng)化工程

　　（3）IT以及網(wǎng)絡(luò)

　　并找到一個(gè)通用解決方案。但是，《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》要求機(jī)械領(lǐng)域、加工制造領(lǐng)域、自動(dòng)化工程領(lǐng)域和軟件領(lǐng)域的企業(yè)們進(jìn)行協(xié)作；因此第一步就是要在這些企業(yè)間統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)。

　　盡管某些已定的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在多種技術(shù)學(xué)科、專業(yè)協(xié)會(huì)和工作組織中廣泛使用，但是這些標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一注解卻還是個(gè)缺口。因此，很有必要將現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)（比如，自動(dòng)化領(lǐng)域、工業(yè)通訊、工程學(xué)、建模、IT安全、 設(shè)備整合、數(shù)字工廠）納入新的全球性參考標(biāo)準(zhǔn)中。

　　“參考結(jié)構(gòu)”不能以“從上至下”的方式制定；因?yàn)椤皡⒖冀Y(jié)構(gòu)”需要整合多種不同觀點(diǎn)，而使用“從上至下”的方式在任何情況下都需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。我們得知制定“參考結(jié)構(gòu)”需要從多個(gè)起始點(diǎn)開(kāi)始。對(duì)于戰(zhàn)略來(lái)說(shuō)，最重要的就是根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況、以獨(dú)立項(xiàng)目的方式執(zhí)行；并且在執(zhí)行過(guò)程中，使其逐漸符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　因此，我們非常有必要確認(rèn)該界面在未來(lái)數(shù)年中維持穩(wěn)定的狀態(tài)，并且維護(hù)安裝基礎(chǔ)上的價(jià)值。在網(wǎng)絡(luò)上，制定標(biāo)準(zhǔn)化的方式要基于多個(gè)現(xiàn)有機(jī)械、加工制造行業(yè)的案例，比如：

　　（1）開(kāi)放式操作系統(tǒng)：以Linux為例。Linux是由商業(yè)機(jī)構(gòu)、研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人組成的社區(qū)平臺(tái)；超過(guò)來(lái)自100個(gè)國(guó)家的2000名開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)和維護(hù)這個(gè)全球最成功的操作系統(tǒng)。

　　（2）開(kāi)放式開(kāi)發(fā)工具：超過(guò)1500名開(kāi)發(fā)者與數(shù)百萬(wàn)名用戶共同為建模應(yīng)用而開(kāi)發(fā)軟件。

　　（3）開(kāi)放式交流基礎(chǔ)設(shè)施：“要求評(píng)論”是通過(guò)“網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”出版的技術(shù)性和組織性文件，最早的原文件出版于1969年4月7日。這些文件被廣泛接受和使用，并被納入非官方標(biāo)準(zhǔn)。著名的例子則包括IT協(xié)議（TCP/IP）和E-mail協(xié)議（SMTP）。

　　這些案例大大推動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)程與速度。

　　最后，在“參考結(jié)構(gòu)”之中建立起信任機(jī)制，也是非常重要的。這與如何維護(hù)“信任”（見(jiàn)5.7節(jié)）有著非常密切的關(guān)系。這也是在確保“參考結(jié)構(gòu)”中所有潛在用戶在設(shè)計(jì)早期就完全接受它們的設(shè)計(jì)。

　　建議行動(dòng)綱領(lǐng)

　　《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》工業(yè)小組建議在《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》平臺(tái)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建工作小組，以此獲得獨(dú)家解決標(biāo)準(zhǔn)化和“參考結(jié)構(gòu)”的問(wèn)題。此工作小組將有以下幾個(gè)任務(wù)：

　　（1）達(dá)成對(duì)目標(biāo)、利益、潛能和風(fēng)險(xiǎn)、制度構(gòu)想和戰(zhàn)略實(shí)施的共識(shí)，并為了聯(lián)合履行機(jī)制而在雙方間樹立信心。專業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)擔(dān)負(fù)起樹立信心的這個(gè)任務(wù)。

　　（2）將專業(yè)術(shù)語(yǔ)和《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》所用術(shù)語(yǔ)結(jié)合起來(lái)。并且，需要對(duì)《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》以下幾個(gè)領(lǐng)域特別注意：

　　模式共性（指核心模式、參考模式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）

　　《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》服務(wù)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

　　超自動(dòng)化（supra-automation）級(jí)別程序上和功能上描述的標(biāo)準(zhǔn)

　　術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)的使用

　　對(duì)自主和自我組織系統(tǒng)的認(rèn)知，包括其策劃、運(yùn)行和安保

　　特色維護(hù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

　　轉(zhuǎn)移現(xiàn)有架構(gòu)方法

　　（3）由下至上地圖的產(chǎn)品勾畫了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)體。現(xiàn)在，創(chuàng)建“自動(dòng)化參考結(jié)構(gòu)”的方法和案例將會(huì)在地圖上顯示。這可能為考慮到進(jìn)一步發(fā)展和轉(zhuǎn)移《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》的內(nèi)容而評(píng)估不同的概念，并且為發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在未包含在體系內(nèi)的概念體系而服務(wù)。

　　（4）開(kāi)始處理“由上至下地圖”中包含的產(chǎn)品，將“成本效益”和時(shí)間限制列入考量范圍。為在標(biāo)準(zhǔn)化和個(gè)體化之間尋求到完美平衡，我們應(yīng)從全盤著眼。結(jié)構(gòu)應(yīng)向大眾開(kāi)放并透明，所有受益者應(yīng)該參與到開(kāi)發(fā)和使用標(biāo)準(zhǔn)中。執(zhí)照模式也應(yīng)該得到解決。

　　（5）與從多個(gè)不同企業(yè)的會(huì)員共同開(kāi)發(fā)《工業(yè)戰(zhàn)略4.0》。這些企業(yè)自認(rèn)對(duì)“參考結(jié)構(gòu)”的技術(shù)性執(zhí)行負(fù)有責(zé)任，并有能力長(zhǎng)期展示與維護(hù)這個(gè)“參考結(jié)構(gòu)”。這就要求制定一個(gè)穩(wěn)定的執(zhí)照模式，并選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)纳鐓^(qū)進(jìn)程。

　　圖11 CPS平臺(tái)參考架構(gòu)實(shí)例

　　（6）工作小組的其他任務(wù)則包括調(diào)節(jié)、建議、評(píng)估和促進(jìn)。

　　工作小組也負(fù)責(zé)對(duì)旗艦項(xiàng)目的創(chuàng)立提供建議，并以此成功開(kāi)發(fā)和部署“參考結(jié)構(gòu)”。圖11為我們展示了通過(guò)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水平整合的、具有可能性的“參考結(jié)構(gòu)”的案例。

　　關(guān)于“參考結(jié)構(gòu)”的其他話題，包括產(chǎn)品的終端對(duì)終端工程及其輔助制造系統(tǒng)或?qū)�管理進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，以及對(duì)高度動(dòng)態(tài)工業(yè)生產(chǎn)流程的控制。

　　5.2對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的管理

　　隨著產(chǎn)品功能的擴(kuò)展、客戶需求的增加，在一件產(chǎn)品中融入了越來(lái)越多的技術(shù)規(guī)則，企業(yè)間的合作方式也在不斷轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品生產(chǎn)制造系統(tǒng)也變得日益復(fù)雜。模型的不斷改革從另一方面促成了制造系統(tǒng)的升級(jí)，它的出現(xiàn)為我們了解真實(shí)的產(chǎn)品提供了模擬實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，以便了解產(chǎn)品可能存在的問(wèn)題。由此，模型的應(yīng)用也將成為工業(yè)4.0的核心內(nèi)容。

　　涉及的模型分為兩類，它們存在著明顯的差別，具體內(nèi)容如下：

　　（1）規(guī)劃模型能夠保證由工程師生成的開(kāi)創(chuàng)型增值服務(wù)的透明度，因此規(guī)劃模型一般用于構(gòu)建較為復(fù)雜的系統(tǒng)。一個(gè)規(guī)劃模型的例子就是，工程師用于解釋他是如何應(yīng)用合適的函數(shù)來(lái)滿足系統(tǒng)需要的一張圖表。正如此例，模型包含了工程師的專業(yè)知識(shí)。

　　（2）解釋模型的存在則是通過(guò)建模對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，典型方法包括不同的分析過(guò)程（如：模擬，通過(guò)這一方式，可以計(jì)算出工廠的能耗）。解釋模型通常被用于驗(yàn)證工程師在設(shè)計(jì)時(shí)做出的選擇是否正確。

　　現(xiàn)在，工業(yè)領(lǐng)域中由設(shè)計(jì)模型帶來(lái)的數(shù)字世界對(duì)于真實(shí)世界的影響是巨大的；同時(shí)，真實(shí)世界也會(huì)影響模型在數(shù)字世界中的應(yīng)用（通過(guò)解釋模型得到這一觀點(diǎn)）。

　　模型中一般都含有形式描述數(shù)據(jù)以便實(shí)施計(jì)算機(jī)處理，即由計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)程序工程任務(wù)的處理（如：運(yùn)算或重復(fù)性程序）。使原來(lái)的人工程序自動(dòng)化，并使原先真實(shí)的程序數(shù)字化，這都是模型的好處。模型潛力巨大，如利用模型可以在前期階段發(fā)現(xiàn)并避免項(xiàng)目可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，預(yù)測(cè)系統(tǒng)需求，以及尋求解決方法以滿足需求；模型還可以為工業(yè)制造提供一系列透明化信息，通過(guò)這些信息，人們得以提升學(xué)科和行業(yè)間的協(xié)作、并提高工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，以更為有效的方式完成工程設(shè)計(jì)和實(shí)施。

　　如前所述，解釋模型，因其通常用來(lái)對(duì)關(guān)系和行為進(jìn)行描述，在現(xiàn)實(shí)世界中產(chǎn)生的作用不局限于產(chǎn)品的研發(fā)階段；未來(lái)它甚至還將應(yīng)用在生產(chǎn)中，讓人們得以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程是否順利、在不需要停下生產(chǎn)程序的情況下實(shí)現(xiàn)檢測(cè)磨損或?qū)ι�產(chǎn)過(guò)程中的各組件可能的損耗程度進(jìn)行預(yù)計(jì)。

　　挑戰(zhàn)

　　目前，對(duì)于中小企業(yè)而言，在建構(gòu)和尋求制造優(yōu)化的過(guò)程中使用模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)還不是他們通常會(huì)采用的“標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作”。工業(yè)4.0目前面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)在于：在范圍更廣的工程界提高對(duì)模型應(yīng)用的意識(shí)，為業(yè)內(nèi)工程師們配備相應(yīng)的方法和工具以幫組他們選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ屯瓿赡�擬實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)5.6節(jié)）。然而，也有一些領(lǐng)域無(wú)法找到合適的模型匹配（如：生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)作用），這些領(lǐng)域是很難用模型的方式來(lái)加以描述的。

　　工業(yè)4.0報(bào)告表明：生產(chǎn)制造過(guò)程中運(yùn)用了模型的企業(yè)與未利用模型的企業(yè)相比，在財(cái)務(wù)收入方面明顯占優(yōu)，原因在于模型運(yùn)用在生產(chǎn)過(guò)程之初是一項(xiàng)具有增值意義的措施，它可以使后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)降低成本的目的，而且結(jié)果也因企業(yè)業(yè)務(wù)類型的不同產(chǎn)生很大的差異。

　　通常情況下，企業(yè)在生產(chǎn)投入之初，更愿意接受高投資大型生產(chǎn)規(guī)模的行業(yè)（如：汽車），或者對(duì)安全標(biāo)準(zhǔn)要求很高的產(chǎn)業(yè)（如：航空電子）；而不愿意選擇那些生產(chǎn)規(guī)模小的產(chǎn)業(yè)。企業(yè)成本投入的比例與客戶活動(dòng)的關(guān)系十分緊密，客戶活動(dòng)也在對(duì)生產(chǎn)投入的決策上扮演著重要的角色。模型應(yīng)用的關(guān)鍵在于企業(yè)應(yīng)該在運(yùn)用它的時(shí)候，不斷拓展模型應(yīng)用對(duì)成本降低和效率提高方面的作用；同時(shí)模型的應(yīng)用不應(yīng)局限在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，更應(yīng)該貫穿生產(chǎn)活動(dòng)的始終。

　　模型和模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)由專業(yè)人士操作，這就可以解釋相關(guān)企業(yè)也應(yīng)為這些專業(yè)人士設(shè)置適當(dāng)?shù)木蜆I(yè)機(jī)會(huì)的重要性。實(shí)際情況卻并不容樂(lè)觀，目前供職于中小企業(yè)的機(jī)械工程部門的人員卻往往身處尷尬境地。

　　這一情況也就迫切需要工業(yè)4.0模式的引入來(lái)加以改善，首先，必須將產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)納入模塊化設(shè)計(jì)，并將包括如制造工程、自動(dòng)化工程和IT在內(nèi)的因素也考慮在其中；其次，應(yīng)對(duì)工廠中生產(chǎn)的實(shí)際發(fā)展過(guò)程、工程和制造過(guò)程進(jìn)行有針對(duì)性地具體分析；最后，模型的建立需要有效的軟件工具支持，以確保模型具備完善的功能，使建立起來(lái)的模型與現(xiàn)有的工具和過(guò)程相互兼容。

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