保障德國制造業(yè)的未來(一) 　　 

　　保障德國制造業(yè)的未來(二) 　　 

　　保障德國制造業(yè)的未來(三) 　　 

　　保障德國制造業(yè)的未來(四) 　　 

　　保障德國制造業(yè)的未來(五) 

    保障德國制造業(yè)的未來(六) 

    保障德國制造業(yè)的未來(七) 

　　建議舉措:

　　工業(yè)4.0工作組建議:應(yīng)在工業(yè)4.0平臺(tái)的支持下建立一個(gè)工作組,以完成在制造工程領(lǐng)域?yàn)閺?fù)雜系統(tǒng)建立模型的任務(wù)。任務(wù)如下:

　　開展一項(xiàng)有針對(duì)性的調(diào)查:了解在模型領(lǐng)域最緊迫的要求是什么,以縮小范圍、定位目前最亟待解決和重要的問題所在。

　　對(duì)最佳實(shí)踐進(jìn)行信息共享:這一做法旨在提高實(shí)際操作者和決策者們對(duì)模型重要性的認(rèn)識(shí),可能涉及的內(nèi)容包括:模塊化、啟動(dòng)模擬和數(shù)字工廠等。除此之外,還應(yīng)對(duì)進(jìn)入壁壘和遷移策略開展必要的討論,還應(yīng)為業(yè)內(nèi)人士和專家群設(shè)立舉措以回答這些潛在用戶關(guān)于模型的問題。

　　工作組應(yīng)鼓勵(lì)建立“普通用戶群”:普通用戶群對(duì)象包括模型工具的用戶、工具的設(shè)計(jì)者(產(chǎn)品經(jīng)理和設(shè)計(jì)師)以及培訓(xùn)人員,應(yīng)通過用戶群的建立,促進(jìn)上述提到的成員間互相了解彼此的情況并達(dá)成共識(shí)。

　　工作組應(yīng)該將既定發(fā)展方針和建議舉措作為行動(dòng)指南。

　　除了與平臺(tái)建立相關(guān)的舉措外,還應(yīng)該投入力量以推動(dòng)針對(duì)模型和系統(tǒng)工程進(jìn)行的培訓(xùn)和專業(yè)發(fā)展深造。這一系列的培訓(xùn)活動(dòng)包括:對(duì)青年工程師的培養(yǎng)和對(duì)資深工程師掌握CPD方法的培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)該與制造企業(yè)對(duì)員工應(yīng)具備的要求方向一致。

　　工作組應(yīng)確立一些龍頭項(xiàng)目,通過這些項(xiàng)目的開展對(duì)現(xiàn)存的建模方法和工具進(jìn)行應(yīng)用和檢測(cè),以確認(rèn)不同情況下模型起到的作用(如:在工程和運(yùn)營過程中,在大批量生產(chǎn)和小規(guī)模生產(chǎn)時(shí),在制造業(yè)和加工業(yè)的不同領(lǐng)域中,在公司內(nèi)部和公司之間,或在生產(chǎn)和物流過程中等)。　　

　　5.3為工業(yè)提供綜合的寬帶基礎(chǔ)設(shè)施

　　如果要在更廣的基礎(chǔ)上推行CPS,就要求建立容量和數(shù)據(jù)處理能力都更強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng),現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施肯定是無法滿足這一要求的。工業(yè)4.0的一項(xiàng)核心要求在于加強(qiáng)現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡(luò)以提供延遲時(shí)間更短、更為可靠、服務(wù)質(zhì)量更高的全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)。

　　2011年召開的全國IT高峰會(huì)議(已被記錄在2011年的《數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施年鑒》中)提出:寬帶互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施亟待擴(kuò)大規(guī)模,規(guī)模的擴(kuò)大不僅局限于德國內(nèi)部還應(yīng)該包括擴(kuò)大德國與其他制造業(yè)伙伴國的規(guī)模。

　　“更可靠的運(yùn)作方式和數(shù)據(jù)連接是機(jī)械工程和自動(dòng)化工程應(yīng)用非常重要的保障因素;而更短的延遲時(shí)間和連接的穩(wěn)定性則是關(guān)鍵因素,二者可以影響相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的表現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商們應(yīng)該將此作為努力方向,使所提供的網(wǎng)絡(luò)符合相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展要求。”可能涉及的措施如下:

　　(1)訂立可靠并有效力的服務(wù)水平協(xié)議(SLA)

　　(2)保證網(wǎng)絡(luò)容量和運(yùn)行質(zhì)量

　　(3)為數(shù)據(jù)傳輸中的故障排除和追蹤提供支持,特別是相關(guān)的技術(shù)支持

　　(4)提供范圍廣且質(zhì)量可靠的通信量(固定可靠的寬帶連接)

　　(5)提供跨運(yùn)營商的短信息收發(fā)狀態(tài)通知

　　(6)提供覆蓋全部運(yùn)營商的標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序接口(API)(SIM卡激活或未被激活狀態(tài))

　　(7)提供資費(fèi)管理

　　(8)提供移動(dòng)服務(wù)的合約成本控制

　　(9)提供價(jià)格合理的全球漫游服務(wù)

　　(10)提供適用多種制式的SIM卡

　　(11)服務(wù)不能覆蓋的地區(qū)提供衛(wèi)星解決方案(特別是在人口稀少的地區(qū))

　　上述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的要求不僅適用于工業(yè)4.0,還應(yīng)該適用于全部CPS應(yīng)用,包括能源和醫(yī)療健康領(lǐng)域(見本文第2.1章)。

　　挑戰(zhàn)

　　總體而言,對(duì)于有效寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的要求可以用幾個(gè)詞來概括,即:簡(jiǎn)便、易擴(kuò)展、安全、有效和價(jià)格合理。

　　建議舉措:

　　工業(yè)4.0工作組強(qiáng)烈建議采用第二工作組在2011年全國IT高峰會(huì)議上提出的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建議以擴(kuò)展德國的寬帶互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,并認(rèn)為上述建議的采納是下一步具體舉措實(shí)施的保障,只有這樣才能為工業(yè)4.0提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬和容量。

　　為與第二工作組的建議保持一致,工業(yè)4.0工作組也提出了拓展德國寬帶互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見。

　　5.4安全是確保工業(yè)4.0順利實(shí)施的重要保障

　　安全是生產(chǎn)設(shè)施和其所出產(chǎn)產(chǎn)品的重要保障。一方面,生產(chǎn)過程不得對(duì)人和環(huán)境構(gòu)成危害;同時(shí)另一方面,生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品,特別是其中蘊(yùn)含的相關(guān)數(shù)據(jù)和專有技術(shù)必須受到保護(hù)。安全問題在產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)階段已經(jīng)受到了重視。安全應(yīng)該成為各類相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)所應(yīng)考慮的重中之重。

　　自信息技術(shù)與機(jī)械和電子產(chǎn)業(yè)融合之初(上世紀(jì)60年代的工業(yè)3.0時(shí)代),對(duì)制造業(yè)涉及的信息安全問題和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求已經(jīng)引發(fā)了人們的高度關(guān)注。由現(xiàn)在越來越復(fù)雜的操作模式帶來的對(duì)安全問題的顧慮也變得越來越明顯,工業(yè)3.0時(shí)代(也有人稱之為工業(yè)4.0的測(cè)試版本)就已經(jīng)出現(xiàn)了很多涉及安全的問題,而且至今仍未得到妥善解決。安全舉措的推行十分緩慢,而且通常只能逐步實(shí)施改進(jìn)方案。

　　隨著工業(yè)4.0的提出,一些對(duì)安全的額外要求也應(yīng)運(yùn)而生,工業(yè)4.0的CPS制造系統(tǒng)要求更高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與人工、IT系統(tǒng)、自動(dòng)化組件和機(jī)器間的協(xié)作。大容量、對(duì)時(shí)間程序要求嚴(yán)格的數(shù)據(jù)和信息交換不斷地發(fā)生在技術(shù)系統(tǒng)中,而且很多時(shí)候是自動(dòng)發(fā)生的。

　　同時(shí),價(jià)值鏈條中也包括了更多的因素(見第2-3章)。安全由此成為整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵,不僅僅存在于生產(chǎn)操作環(huán)節(jié),還存在于由此延伸的網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié),至少由通訊網(wǎng)絡(luò)為生產(chǎn)過程帶來的新因素(比如第三方接入)就會(huì)對(duì)工業(yè)4.0帶來一系列新的安全問題。只有在以下問題得到落實(shí)后,工業(yè)4.0的推行才能實(shí)現(xiàn),人們也才能真正接受它:

　　(1)安全性設(shè)計(jì)作為主要的設(shè)計(jì)宗旨:過去,對(duì)于外部攻擊的保護(hù)通常是由物理方式來避免的(如:訪問限制和其他安全措施)。而發(fā)展到CPS為基礎(chǔ)的制造系統(tǒng)階段,等到發(fā)生了安全問題再來為系統(tǒng)添加相關(guān)抵御功能就遠(yuǎn)不能滿足要求了,我們需要做到的是在系統(tǒng)還未投入使用前就要提前設(shè)計(jì)好對(duì)可能遇到的安全問題的防范措施,使系統(tǒng)從一開始就具有防御功能。

　　(2)需要研究并出臺(tái)相應(yīng)的IT安全策略、架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn):在高度發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)和同時(shí)具備各類開放及多樣性組件的生產(chǎn)環(huán)境中,我們必須提高整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)密性、完整性和有效性,這就對(duì)形成一個(gè)適當(dāng)?shù)摹⒖煽康囊约皟r(jià)格合理的解決方案提出了要求,通過該解決方案我們才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)每個(gè)制造企業(yè)的數(shù)據(jù)安全和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。(見5.7節(jié))

　　對(duì)于工業(yè)4.0的實(shí)施而言,在全球范圍內(nèi)探索安全的解決途徑非常必要。首先,我們必須充分考慮各種安全措施(包括加密過程和認(rèn)證過程)產(chǎn)生的實(shí)際作用(如:時(shí)間關(guān)鍵性作用和資源的可獲取性),以及反之可能造成的影響(如:是否會(huì)增加受攻擊的風(fēng)險(xiǎn)等)。

　　針對(duì)目前的形勢(shì),更進(jìn)一步而言,為了應(yīng)對(duì)安全問題,工業(yè)4.0應(yīng)該采取雙重策略。

　　首先,現(xiàn)有的工廠應(yīng)對(duì)其安全措施和系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)以適應(yīng)新環(huán)境的要求。機(jī)械設(shè)備的較長(zhǎng)使用壽命及較短的更新周期和不同情況下可能產(chǎn)生的各種各樣的問題(如:老舊設(shè)備無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的新要求)就決定了這并非易事。

　　其次,對(duì)于新興工廠和機(jī)械設(shè)備來說,應(yīng)該做的是探索出全新解決方案以滿足要求。第三次工業(yè)革命到第四次工業(yè)革命必須做到盡可能實(shí)現(xiàn)“無縫化”過度……

　　我們所提到的“安全”,指的是整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)(包括:機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)設(shè)施、產(chǎn)品等方面)的任意環(huán)節(jié)均不能對(duì)人和環(huán)境構(gòu)成威脅,并且系統(tǒng)自身也需要受到保護(hù),避免不法行為(如:濫用、未經(jīng)授權(quán)使用)的發(fā)生(可能采取的措施包括:接入保護(hù)、攻擊防范、數(shù)據(jù)和信息安全等)。它包括下面兩個(gè)方面:

　　IT和數(shù)據(jù)安全:對(duì)(數(shù)字)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和服務(wù)的保護(hù)包括防止數(shù)據(jù)被濫用、未經(jīng)授權(quán)的接入、篡改或毀壞。目的在于通過安全措施的利用增加系統(tǒng)的機(jī)密性(如:切斷某特定機(jī)器或用戶對(duì)系統(tǒng)的連接)、完整性(如:保證數(shù)據(jù)和所采用服務(wù)的準(zhǔn)確性和完整性),和有效性(如:在特定時(shí)間檢測(cè)某一系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)特定功能的有效性)。依靠這一討論中的技術(shù)系統(tǒng)并以由此構(gòu)成的信息隱私作為基礎(chǔ),可以防止個(gè)人數(shù)據(jù)權(quán)利受到侵犯、使專有技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)受到保護(hù)。

　　安全:即避免因系統(tǒng)運(yùn)作對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生的威脅。這里提到的安全,既是指操作安全也是指操作的可靠性。通過利用技術(shù)系統(tǒng),安全可能涉及的方面包括:對(duì)由機(jī)械和電子造成的損傷的防護(hù)、輻射防護(hù)、高壓和蒸汽防護(hù)等。操作安全還包括應(yīng)該利用正確的操作方式,增加操作安全度的因素包括:減少錯(cuò)誤率、提高故障容差(如:即便在發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候也能保持操作的正確和穩(wěn)定性)。可靠性在這里指的是在特定環(huán)境和時(shí)期內(nèi)系統(tǒng)正確運(yùn)行的情況。

　　對(duì)于該策略的兩大支柱而言,關(guān)鍵是整個(gè)價(jià)值鏈上的所有行動(dòng)者在實(shí)施措施之前,能夠就安全問題和相關(guān)的結(jié)構(gòu)問題達(dá)成共識(shí)。

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