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2016-03-18 点击数:899

工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助,投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。

德国所谓的工业四代(Industry4.0)是指利用物联信息系统(Cyber-PhysicalSystem简称CPS)将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智慧化,最后达到快速,有效,个人化的产品供应。

工业4.0已经进入中德合作新时代,中德双方签署的《中德合作行动纲要》中,有关工业4.0合作的内容共有4条,第一条就明确提出工业生产的数字化就是"工业4.0"对于未来中德经济发展具有重大意义。双方认为,两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。

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标准化

工厂要对内外各种物品与服务进行联网,那么,通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。目前在国际标准化舞台上,美、德、日等发达国家能够长期保持主导地位,主要凭借的就是强大的制造业综合实力,而我国目前在国际标准化舞台上仍然处于“听众”角色,也从一个侧面反映了我国制造业整体水平的差距。

标准先行是“工业4.0”战略的突出特点。为了保障“工业4.0”顺利实施,德国将标准化排在行动首位,成立一个工作组,专门处理标准化和参考架构方面的问题。2013年12月,德国电气电子和信息技术协会发布了“工业4.0”标准化路线图。我国在推进信息技术与工业深度融合的具体实践中,也应高度重视标准化在制造业发展中的引领作用,及时出台“两化融合”或“两化深度融合”的标准化路线图,尽最大可能实现标准的国际化,使中国标准得到国际上的广泛采用。

此外,跨学科、跨领域是制造业高技术发展的显著特点。随着制造业技术不断发展,各种高新技术以前所未有的广度和深度渗透到制造业的各个环节中,使制造业的产品生产过程和管理方式都发生了深刻,甚至是革命性的变化,催生了一大批新兴高技术制造业出现。反过来,制造业在发展过程中,不断融入和集成各种技术,形成极为复杂的系统化过程。为此,只有从一开始就进行标准化的约束和引导,才能有序开展与推广“两化融合”。

复杂的系统管理

实际生产过程与各种业务管理系统协同之后,系统整体更加复杂化,对其进行管理将更加困难。产、学、研、用多个层面的联合机制在一定程度上能够化解系统的复杂化,不断完善管理体系。德国“工业4.0”是由德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子、博世等企业联合发起的,工作组成员也是由产、学、研、用多方代表组成的。因此,“工业4.0”战略一经提出,就很快得到了学术界、产业界的积极响应。

从我国制造业来看,企业普遍重视技术,但不重视流程管控,尤其是在技术研发方面。而未来的制造业体系将越来越复杂,这就需要产、学、研、用多个层面联合来推动制造业创新发展。因此,我国应该充分吸收和借鉴德国“工业4.0”的联合模式,一方面,政府要通过引导和支持的方式促进不同类型的产、学、研合作联盟发展;另一方面,选择几个重点行业和关键技术领域进行试点,由创新意愿较高的企业牵头,联合科研实力雄厚的大学或科研机构,组建多种形式的研发联盟,充分调动各方资源和力量,共同推进技术研发与应用推广。

德国认为,迈向“工业4.0”的道路上,生产过程与各种业务管理系统协同之后,系统整体会更加复杂化,对其进行管理将更为困难。为此,需要实现“制造系统的横向、纵向集成”和“工程端到端的集成”。横向集成主要解决企业和企业之间复杂系统管理,实现信息无缝的交流;纵向集成主要解决企业内部的复杂系统管理,在企业的研发、设计、制造、验证、物流、交互各环节,所有的信息都无缝隙、高效、顺畅地传递;端到端集成主要解决贯穿整个价值链的工程化信息系统集成的复杂系统管理问题,以保障大规模个性化定制的实施。

通信基础设施建设

德国“工业4.0”的本质就是基于信息物理系统(CPS)实现“智能工厂”,让制造业的各个环节充分地与互联网融合,形成工业互联网。而实现工业互联网就需要适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施建设作为基本保障。此外,随着工业互联网的形成,也必然会出现工业大数据。工业大数据的采集、传输、交互和共享,必然要求建立容量、带宽、存储与数据处理能力更强大的基础实施。

而当前的网络基础设施恐怕难以满足“工业4.0”时代的要求。因此,构建容量更大、服务质量更可靠的工业通信基础设施,将成为未来制造业迫切需要解决的一项课题。

网络安全保障

工厂与外界实现联网之后,恶意软件入侵、网络受到攻击的危险性会有所提升,这就需要制定保障网络安全的对策与解决方案。

进入21世纪以来,各种针对工业基础设施的网络攻击就开始出现。例如:澳大利亚下水道监控系统和美国核电站监控系统曾被第三方经由无线网络系统侵入,波兰地铁信号系统也被入侵。而近年来,这样的攻击更是愈演愈烈。2012年8月,沙特国营石油公司Aramco受到网络攻击,攻击者的目标为制油/制气工程,意图通过使工程中止,让石油/天然气的生产发生异常。

随着“工业4.0”时代的到来,人力、物料、生产设备、各种生产管理系统以及价值链上的众多协同企业都将互联,随之而来的是网络安全问题的隐忧,这就迫切需要建立一套完善的工业互联网信息安全认证体系,此外在认证制度的设计和标准规范的研究与设计方面,还需要大量的经验积累。初期,我国可以与国际认证机构合作,开展联合认证服务,同时逐步建立自己的安全认证机制。这不仅是与国际通行做法接轨,也有利于信息安全领域的国际交流与合作,在切实提高我国信息安全水平的同时,帮助和促进工业企业提升信息安全技术水平,引导产业健康发展。

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