工業(yè)4.0概念最近隨著科技進(jìn)步越來(lái)越火熱，其實(shí)它起源于2011年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)，德國(guó)業(yè)界提出該想法是想通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用來(lái)提高德國(guó)制造業(yè)水平。隨后，德國(guó)成立了“工業(yè)4.0工作組”，并于2013年4月發(fā)布了《保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)：關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》的報(bào)告。同時(shí)，德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部也于2013年將工業(yè)4.0項(xiàng)目納入了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的十大未來(lái)項(xiàng)目中。德國(guó)機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)(VDMA)等協(xié)會(huì)還合作設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺(tái)”。2013年12月，德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)表了德國(guó)首個(gè)工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。在今年4月的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)，工業(yè)4.0成為主題。德國(guó)總理默克爾將工業(yè)4.0稱作是“一個(gè)里程碑”。

德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的主要內(nèi)容

工業(yè)4.0認(rèn)為，18世紀(jì)引入機(jī)械制造設(shè)備的工業(yè)是1.0時(shí)代，20世紀(jì)初的電氣化是2.0時(shí)代，20世紀(jì)70年代開始的利用電子信息化技術(shù)的自動(dòng)化是3.0時(shí)代，而工業(yè)4.0，意味著基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)的智能制造時(shí)代的到來(lái)。

對(duì)德國(guó)工業(yè)4.0的核心內(nèi)容進(jìn)行概括的話，可以總結(jié)為：建設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(Cyber-Physical System，信息物理系統(tǒng))、研究?jī)纱笾黝}(智能工廠、智能生產(chǎn))、實(shí)現(xiàn)三大集成(橫向集成、縱向集成與端對(duì)端集成)、推進(jìn)三大轉(zhuǎn)變。

一是建設(shè)一大網(wǎng)絡(luò)，即信息物理系統(tǒng)(CPS)。

CPS的核心思想是強(qiáng)調(diào)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與實(shí)體物理系統(tǒng)的融合。換而言之，即強(qiáng)調(diào)制造業(yè)在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上的轉(zhuǎn)型。進(jìn)一步講，CPS的主要特征可以用六個(gè)字母(6C)來(lái)定義，即Connection(連接)、Cloud(云儲(chǔ)存)、Cyber(虛擬網(wǎng)絡(luò))、Content(內(nèi)容)、Community(社群)、Customization(定制化).CPS可以將資源、信息、物體以及人員緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能環(huán)境。

二是研究?jī)纱笾黝}，即智能工廠與智能生產(chǎn)。

實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的核心是智能工廠與智能生產(chǎn)。作為目標(biāo)核心載體的智能工廠，即分散的、具備一定智能化的生產(chǎn)設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互之后，能夠形成高度智能化的有機(jī)體，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、分布式的生產(chǎn)設(shè)施；智能生產(chǎn)的側(cè)重點(diǎn)在于將人機(jī)互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程。

未來(lái)智能工廠與智能生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)意味著：較之傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，新的生產(chǎn)方式將大幅提高資源利用率，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)圖像顯示使得虛擬生產(chǎn)變?yōu)榭赡?，從而減少材料浪費(fèi)；個(gè)性化定制將成為可能并且生產(chǎn)速度大幅提高。

三是實(shí)現(xiàn)三大集成，即價(jià)值鏈上企業(yè)間的橫向集成、網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的縱向集成，以及端對(duì)端工程數(shù)字化集成。

在生產(chǎn)、自動(dòng)化工程以及IT領(lǐng)域，價(jià)值鏈上企業(yè)間的橫向集成是指將使用于不同生產(chǎn)階段及商業(yè)規(guī)劃過程的IT系統(tǒng)集成在一起，這包括了發(fā)生在公司內(nèi)部以及不同公司之間的材料、能源以及信息的交換(比如入站物流、生產(chǎn)過程、出站物流、市場(chǎng)營(yíng)銷)，橫向集成的目的是提供端對(duì)端的解決方案。

與此相對(duì)應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的縱向集成是指將處于不同層級(jí)的IT系統(tǒng)進(jìn)行集成(例如，執(zhí)行器和傳感器、控制、生產(chǎn)管理、制造和企業(yè)規(guī)劃執(zhí)行等不同層面)，其目的同樣是為了提供一種端對(duì)端的解決方案。

端對(duì)端工程數(shù)字化集成是指貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的工程化數(shù)字集成，是在所有終端實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的前提下所實(shí)現(xiàn)的基于價(jià)值鏈與不同公司之間的一種整合，這將在最大程度上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。在此模式下，客戶從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就參與到整條生產(chǎn)鏈，并貫穿加工制造、銷售物流等環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)參與和決策并自由配置各個(gè)功能組件。

四是促進(jìn)三個(gè)轉(zhuǎn)變。

一是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)由集中向分散的轉(zhuǎn)變，規(guī)模效應(yīng)不再是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，工業(yè)生產(chǎn)的基本模式將由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制轉(zhuǎn)變；二是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品由大規(guī)模趨同性生產(chǎn)向規(guī)模化定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，未來(lái)產(chǎn)品都將完全按照個(gè)人意愿進(jìn)行生產(chǎn)，極端情況下，將成為自動(dòng)化、個(gè)性化的單件制造；三是實(shí)現(xiàn)由客戶導(dǎo)向向客戶全程參與的轉(zhuǎn)變，客戶不僅出現(xiàn)在生產(chǎn)流程的兩端，而是廣泛、實(shí)時(shí)參與生產(chǎn)和價(jià)值創(chuàng)造的全過程。

歸納而言，德國(guó)工業(yè)4.0的核心，就是利用信息通信技術(shù)把產(chǎn)品、機(jī)器、資源和人有機(jī)結(jié)合在一起，通過信息通信技術(shù)建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的智能制造模式。在此模式中，CPS系統(tǒng)將推動(dòng)生產(chǎn)對(duì)象直接或借助互聯(lián)網(wǎng)通過M2M(Machine-to-Machine，機(jī)器對(duì)機(jī)器)通信自主實(shí)現(xiàn)信息交換、運(yùn)轉(zhuǎn)和互相操控；智能工廠能夠自行運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)品與機(jī)器可以相互交流，機(jī)器可以自組織生產(chǎn)，供應(yīng)鏈將自動(dòng)化協(xié)同，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組，創(chuàng)造新價(jià)值的過程將發(fā)生改變。