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在这样的背景下，德国工业界及政府，希望通过实施工业4.0战略提高企业、行业、国家的竞争优势，确保德国制造业的未来竞争力，引领世界工业发展潮流。
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1.2.2 工业4.0的主要内容
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1.工业4.0的定义
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2015年4月，德国在《工业4.0战略计划实施》报告中，对工业4.0做了较为严格的定义：工业4.0概念指第四次工业革命，它意味着在产品生命周期内对整个价值创造链的组织和控制再进一步，即意味着从创意、订单到研发、生产、终端客户产品交付，再到废物循环利用，包括与之紧密联系的各服务行业，在各个阶段都能更好满足日益个性化的客户需求。所有参与价值创造的相关实体形成网络，获得随时从数据中创造最大价值流的能力，从而实现所有相关信息的实时共享。以此为基础，通过人、物和系统的连接，实现企业价值网络的动态建立、实时优化和自组织，根据不同的标准，对成本、效率和能耗进行优化。
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德国工业4.0的主要内容可以概括为：一个网络，双重战略，三项集成，八项举措，十七项主题。
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（1）一个网络：信息物理系统网络
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信息物理系统是使用数字化技术，将物理实体抽象为数字对象，通过应用网络技术、人工智能实现对象间的通信与控制。信息物理系统中的软件应用可以直接与真实世界互动，它的框架如图1-1所示。
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图1-1 信息物理系统框架
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智能环境下的信息物理系统（Cyber Phsical System，CPS）是基于通信技术将智能机器、仓储系统以及生产设备的电子化融合到整个网络中，涵盖内部物流、生产、市场销售、外部物流以及延伸服务，并使得它们相互之间可以进行独立的信息交换、进程控制、触发行动等，以此达到全部生产过程的智能化，从而将资源、信息、物体以及人紧密地联系在一起，进而创造物联网及服务互联网，并将生产工厂转变为一个智能环境，这是实现工业4.0的基础。
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信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。
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在CPS的作用下，原先的自动化现场层、控制层、处理层、企业层之间的界限将消失，自动化金字塔结构将变成基于CPS的自动化网状结构，如图1-2所示。
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图1-2 自动化金字塔结构到网状结构的转变
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在CPS作用下，智能工厂以网络化分布式生产设施实现智能化生产过程。现以汽车网络化分布式生产线为例（见图1-3），其具有以下特点：形成动态生产线，车辆成为智能产品，可通过CPS的处理模块在装配车间自主移动；动态生产线重新组合以满足不同车型和配置的需要，可随时响应生产线问题（如瓶颈），而不被约束；同步开发生产工艺系统、生产控制系统。
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图1-3 网络化分布式生产
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（2）双重战略：成为领先的市场和供应商
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工业4.0给德国制造业带来了非常大的发展潜力。越来越多的德国工厂配备信息物理系统，这将改善德国制造业的生产效率，进而做强德国制造业。同时，CPS技术的发展也为出口技术和产品提供了重要的机遇。由此，工业4.0是德国制造业撬动市场潜力的杠杆，通过采用双重战略，即一方面在制造业中装备CPS，另一方面推广CPS技术及产品，达到增强德国装备制造业的目的。
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领先的供应商策略
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领先的供应商策略是从设备供应商企业的视角专注于工业4.0。德国的装备供应商为制造企业提供世界领先的技术解决方案，并借此成为工业4.0产品全球领先的开发商、生产商和市场先导者。若想实现创新的飞跃，现在就要寻找先进的手段，将顶尖技术解决方案与信息技术新潜力相结合，即将信息通信技术与传统高技术战略系统性地集成，这样企业才能应对迅速变化且日益复杂的全球市场，进而为自己开创新的市场机会。
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1）目前的IT技术需适应制造业的具体需求，尤其要以应用为目标不断地开发新技术。为确保在规模经济中取得广泛效益，并作为向工业4.0迈进的一部分策略，有必要借助CPS功能推广制造技术和现有设备的信息系统。同时，有必要在设计和实施CPS制造业框架上建立模型并发展举措。
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2）德国要想取得工业4.0装备供应商的持续领先地位，应将研究、技术和培训都作为优先事项来推进，在自动化工程建模和系统优化领域开展方法论研究和应用研究。
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3）另一项关键的挑战是利用技术创建新型价值网络，这包括开发新的商业模式，尤其是要考虑将产品与服务相衔接。