1704012250
1704012251
“工业4.0”在2011年11月被德国政府采纳为“未来计划”之一。“工业4.0”于2011年1月由德国科学研究联盟数字经济与社会促进组发起，2012年1~10月，“工业4.0”工作组在德国国家科学与工程院的协调下出台了初步实施建议，并于2013年4月出台了战略建议报告。在2013年汉诺威工业博览会上，“工业4.0”的理念和计划由德国政府正式发布，描绘了制造业的未来愿景。目前，“工业4.0”计划已经从“德国高技术2020战略行动计划”获得2亿欧元投资，启动了包括“信息物理生产系统”在内的若干项目。
1704012252
1704012253
此外，德国教育与研究部（BMDF）建立的“信息通信技术（ICT）2020——创新研究”计划以及德国科学研究联盟（FU）经济与社会促进组（原通信促进组）发起的“智能服务——基于网络的商业服务”也都在“德国高技术2020战略”框架下开展，并且与“工业4.0”紧密相关，其中前者属于“数字德国2015”ICT战略，后者则成为十大“未来计划”之一，2015年3月提出了最终版的战略建议报告。
1704012254
1704012255
2.发展特点
1704012256
1704012257
德国是工业大国和工业强国，智能制造的工业基础健全且强健，核心技术和部件基本都可以自主研发制造；德国的“工业4.0”已经成为知名度最高的“智能制造”的概念代名词，软件密集型嵌入式系统的发展是其核心之一；政府颁布了耗资上百亿欧元的高科技战略，将“工业4.0”作为国家计划，其下聚集了最顶尖的工业企业；依托强大的工业基础以及政府的有效组织，工业4.0的雏形已经在众多项目中显现。用一句话概括就是，德国具备独立发展智能制造的完整生态系统。
1704012258
1704012259
（1）智能制造的工业基础
1704012260
1704012261
德国拥有强大的智能制造的工业基础，一方面是健全的工业体系和产品链条，另一方面是强健的创新能力和市场能力，它们体现在以下4个领域中：机械装备、电气工程、自动化以及信息通信技术（ICT）。德国不仅拥有西门子、博世这样的多元化工业集团，它们在上述4个领域都具备不俗的实力，能够提出集成的解决方案，还拥有SAP、库卡、FESTO、哈挺、DMG、Belden、凤凰CONTACT、LAPP、proALPHA、WITTENSTEIN这样的专业化软硬件系统供应商，加之弗劳恩霍夫研究所、德国人工智能研究中心、亚琛工业大学这些世界领先的研究机构和大学，以及戴姆勒、蒂森克虏伯、MTU发动机等终端产品制造商，使其具备全面研发与应用“工业4.0”的实力与环境。
1704012262
1704012263
（2）对智能制造的定位
1704012264
1704012265
德国提出的“工业4.0”被认为是“智能制造”概念的一个代名词，可以说一提到智能制造就会联想到“工业4.0”。“工业4.0”是一个含义广泛的理念，它既指代了第四次工业革命，也包含了信息物理系统、物联网与服务网、机-机（M2M）通信这样最前沿的技术领域。对于智能制造来说，“工业4.0”的意义在于通过充分利用嵌入式控制系统，实现创新交互式生产技术的联网和相互通信（即CPS），使制造业向智能化转型。在“工业4.0”理念中，产品本身就是生产过程中的一个具有能动性的元素，这些产品中包含着全部必需的生产信息，这种“智能产品”的概念是德国提出并推崇的。通过CPS，企业不仅可以清晰地识别、定位产品，还可全面掌握产品的生产过程、当前状态以及至目标状态的可选路径。用德国提出的“智能工厂”概念来解释，也就是数字世界和物理世界无缝融合。
1704012266
1704012267
在“工业4.0”理念下的智能制造中，机器、存储系统和生产手段构成了一个相互交织的网络，信息在这个网络中实时交互、校准。同时，CPS还能给出各种可行方案，并根据预先设定的优化准则，将它们进行比对、评估，最终选择最佳方案。这一切都是嵌入式系统的发展所带来的，德国在软件密集型嵌入式系统方面处于世界领先地位，“工业4.0”其实就是强调要将这一嵌入式系统发挥到极致。德国认为嵌入式系统的发展将跨越联网嵌入式系统、CPS这两个阶段，最终成为物联网、数据域服务互联网，这同时也是“工业4.0”的愿景。
1704012268
1704012269
（3）政府、企业的支持力度
1704012270
1704012271
德国政府对智能制造的支持不遗余力，即使从宣传角度也已经做到了极致。政府颁布了耗资上百亿欧元的“德国创新——高技术新战略”，提出了六大任务：数字经济与社会、可持续商业与能源、雇佣创新世界、健康生活、智能移动性、民用安全。其中，“工业4.0”计划属于“数字经济与社会”任务下的一项国家计划，由政府牵头，其下聚集了德国乃至世界最顶尖的工业企业以及研究机构。
1704012272
1704012273
德国教育与研究部、德国经济与技术部（BMWi）、德国国家科学与工程院、德国科学研究联盟是核心，它们提出并支持了绝大部分的智能制造相关计划和项目；德国人工智能研究中心和弗劳恩霍夫研究所利用自身优势和设施为智能制造发展提供关键的知识储备、试验环境、合作平台；“工业4.0”平台、“东威斯特法伦-利普”智能技术系统（it’s OWL）尖端研究组等区域组织和行业协会是智能制造概念探索和技术联合的有力推动者；以西门子为代表的企业则将“工业4.0”带到了现实中，推向了世界。
1704012274
1704012275
（4）工业发展的应用现状
1704012276
1704012277
在各界的积极努力下，智能制造系统的雏形已经在DFKI的“智能工厂”试验环境中形成，智能产品、智能机床和增强的操作员这3个“工业4.0”中心特征的范本已经通过“工业4.0-从愿景到现实”、“关键生产线”等联合项目进行了演示验证。“信息物理生产系统”（CPPS）、“面向工业4.0的自主”等先进概念也在同步推进研发，它们的成果也在不断集成到未来智能制造系统的构建中。
1704012278
1704012279
西门子的安贝格工厂是其宣传“工业4.0”理念的一个范例。在该工厂中，大部分生产都实现了数字化，并独立于实际生产进行了仿真和优化，先进的制造执行系统（MES）允许在一分钟之内更改产品和工序，显著提高了生产效率和柔性。每天大约有100多万个测量数据不断地涌入中央系统，通过数据矩阵码扫描器和射频识别（RFID）芯片，采集产品信息并将其加载到中央系统，以确保数据的一致性。控制系统可以掌握每一件产品的信息，如产品当前状态、是否通过检验等。若该产品未能通过检验，控制系统将按照原有程序对其干涉，比如自动将维护信息发送给质量控制部门的技术人员。运用这些技术，该厂几乎成为了误差最小的工厂，产品合格率为99.9985%。
1704012280
1704012281
1704012282
1704012283
1704012285
智慧工厂：中国制造业探索实践 2.2.3 美国
1704012286
1704012287
1.基本情况
1704012288
1704012289
美国的制造业总产值从1895年取代大英帝国成为世界第一之后，一直到2009年被中国取代。目前，中美两国的制造业总产值非常接近。事实上，如果单列，美国的制造业将是世界上的第9大经济体。美国的制造业占美国总研发经费的70%，出口额的69%，专利的90%。在制造业中每生产1美元的产品会在其他服务活动中，像工程设计、物流管理、运输和销售，产生1.37美元的价值。在制造业部门，每小时报酬平均超过32美元，约比服务行业高出22%。然而制造业就业人数占总就业人数的百分比自1950年一直在下降，制造业就业的总人数及制造业的就业机会自1979年以来一直在减少。与之相反的是服务业，在1950，美国家庭67%的消费支出花在了消费类产品上，33%在服务上。到2008年，美国家庭42%的消费支出花在了消费类产品上，58%在服务上。随着收入增加，消费者对服务的需求（如旅游、外出就餐和医疗机构）增速往往会快于对消费类产品的需求，如汽车和电子产品。
1704012290
1704012291
虽然制造业产值在美国GDP中的比重不断下降，但美国联邦政府、地方政府、学术界、工业界以及民间都意识到制造业对美国在国民经济、进出口贸易、就业岗位和国家竞争力，甚至国家安全等方面有着举足轻重的意义。
1704012292
1704012293
近年来，为了重塑美国制造业的全球竞争优势，美国启动了制造业振兴战略，加快发展技术密集型先进制造业，实现再工业化。作为先进制造业的重要组成部分，智能制造得到了美国政府、企业各层面的高度重视。美国政府启动了一系列计划和项目以对基于模型的企业、信息物理系统、工业机器人、先进测量与分析、智能制造系统集成等智能制造关键要素的发展进行系统支持。
1704012294
1704012295
作为率先提出智能制造的国家，美国于1992年开始执行新技术政策，大力支持所谓的“关键重大技术”，包括信息技术和新的制造工艺，而智能制造技术也列入其中。在1995年启动的国际“智能制造系统”（IMS）十年期研究计划中，美国有122家企业和组织积极参与，目前仍旧同欧盟等一起作为IMS计划的核心成员。美国能源部、商务部国家标准与技术研究院（NIST）和国家科学基金（NSF）是智能制造的重要支持力量，近年来资助并设立了众多研究项目，推动其发展，这其中就包括美国“智能制造领导力联盟”计划。2006年，NSF提出了信息物理系统的概念，并与NIST一起给予大力支持。2014年12月，美国政府宣布，国家制造创新网络中“智能制造创新机构”的组建工作将由能源部牵头启动，该机构将开发并推广包括先进传感器和复杂工艺控制在内的智能制造新技术。
1704012296
1704012297
美国国防部一直是智能制造的积极推动者，先后启动了一系列计划和项目，以对武器装备研制生产中的智能制造进行研究与实践。在2005年启动的“下一代制造技术计划”中，国防部确定了6个重点领域，其中就包括基于模型的企业、智能系统、企业级集成、知识应用等面向智能制造的领域。2010年，国防部制造技术计划增加了“先进制造企业”投资科目，汇集了全数字化打通、制造网络连接、智能制造规划与执行等有关智能制造领域的研究方向。国防预先研究计划局（DARPA）于2010年启动的“自适应运载器制造”（AVM）项目使大型复杂系统制造在设计和制造的部分环节实现了智能化。国防部2014年牵头成立的“数字化制造和设计创新机构”的使命之一就是在智能制造方面引领创新，并将与AVM项目相结合，将研究成果转化到武器装备研制生产中。
1704012298
1704012299
此外，GE公司作为世界最大的多元工业集团，也提出了自己的“工业互联网”概念。与工业4.0的基本理念相似，它同样倡导将人、数据和机器连接起来，形成开放而全球化的工业网络，但其内涵已经超越制造过程以及制造业本身，跨越产品生命周期的整个价值链，涵盖航空、能源、交通、医疗等更多工业领域。GE公司预测，如果工业互联网能够使生产率每年提高1%~1.5%，那么未来20年，它将使美国人的平均收入比当前提高25%~40%。如果世界上其他地区能确保实现美国生产率增长的一半，那么工业互联网在此期间会为全球GDP增加10~15万亿美元。
[
上一页 ]
[ :1.70401225e+09 ]
[
下一页 ]