德国工业4.0与二维战略综述

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摘 要：主要论述工业4.0产生的背景、内涵、学者观点以及德国的二维战略，通过论述对工业4.0有更深入的了解和认知。德国“二维战略”的发展思路，从横向和纵向两个维度推进工业体系的智能化应用，对我国在第四次工业革命中取得战略性优势具有现实意义。

关键词：工业4.0；二维战略

中图分类号：F40 文献标识码：A 文章编号：1008-4428（2016）11-40 -02

一、工业4.0概念

（一）背景

工业4.0的概念由德国在2011年的汉诺威工业博览会上第一次提出，并于2013年了“工业4.0实施建议”，被普遍认为拉开了全球范围内推进第四次工业革命的序幕。其核心目的主要有两个方面：第一，增强德国制造的竞争力，为德国工业装备的出口开拓新的市场；第二，改变以往只卖设备而服务性收入比重较小的状态，增强德国工业产品的持续盈利能力。

（二）内涵

“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。

二、工业4.0的设计目标和相应技术

（一）工业4.0的设计目标

人类对生产力的新需求与现有生产手段之间又产生了一些突出的矛盾，主要表现在：

1.规模化与定制化之间的矛盾

本质上是需求的多样性和敏捷性与解决手段的单一性之间的矛盾，其核心是如何低成本地为不同的需求方提供相应的功能和服务。

2.个性和共性之间的矛盾

要解决大规模生产与定制化生产间巨大成本差异导致的矛盾，其核心是如何建立一套自成长的平台体系，在应用过程中能实现不断的自我更新。

3.宏观与微观之间的矛盾

本质上是要让个体的活动目标与集体的活动目标相匹配，个体利益与集体利益之间实现协调统一，其核心是实现协同优化。

（二）工业4.0的相应技术

现有的控制和信息系统难以实现智能化的要求。德国根据自身在装备制造业和生产线自动化方面的优势，从产品的制造端提出了智能化转型方案，其核心是利用物联网和“信息物理系统”等技术，为生产过程中的每个环节建立信息化的连接，实现设备、制程、订单、生产计划、设计、排程、人力资源管理、供应链、库存、分销、公司资产管理等一系列环节的整合和信息的高度透明。

（三）德国工业4.0的设计目标和相应技术

为解决前文提到的三大矛盾，德国工业4.0体系针对生产过程中的各个环节制定了相应的目标和核心技术，如表1所示。

三、德国的“二维战略”

（一）面向企业内部的纵向智能化应用体系

纵向的应用旨在实现从最底层的驱动器和传感器信号到最高层的企业资产管理系统的无缝连接，其核心是物联网技术和CPS技术。

企业的机器设备通过传感技术将自身的健康、衰退程度传输到平台，平台通过对数据的处理从而进行故障识别和影响分析，得到设备反馈回来的自身状态进行风险分析和估计剩余使用寿命，有助于企业对设备的实施监护、及时地调整企业的生产计划，减少因设备故障导致的停工损失等。

业务管理层将客户服务与客户关系数据上传至数据处理平台，经过平台的预测分析，对企业的供应链管理、企业生产计划的执行提供数据支持。

战略层以企业目标为导向，通过对企业产品生命周期的分析与监测，高效及时地调整企业的生产效率和稼动率为企业创造无忧的生产环境。

（二）面向全产业链的横向智能化应用体系

横向的应用意图实现整个产业链的价值链整合和协同优化，面向全产业的全价值链提供智能化服务。

客户定制智能产品下单，录入企业客户管理系统。生产系统接收来自客户管理系统的客户订单，向供应链系统输入用料信息。供应商通过供应链系统向企业提供原材料，工厂收到原材料进行智能生产制造。智能产品出厂时产品信息直接录入智能服务体系，同时将客户信息录入到客户关系管理体系。

智能工厂和智能产品通过物联网和服务网进行信息沟通。基于工业互联网大数据分析平台，通过对用户进行分析，得到产品的镜像模型，智能工厂根据用户需求对资源整合得到设备镜像模型和制程镜像模型，二者之间通过信息沟通定制出符合客户需求的智能产品。

参考文献：

[1] 李杰（Jay Lee）.工业4.0时代的工业转型与价值创造[M].北京：机械工业出版社，2015，6.

[2] 张得红等.互联网+制造：发现工业4.0时代微蓝海[M].北京：人民邮电出版社，2015，9.