無邊界的新工業革命：德國工業4.0與「中國製造2025」

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內容簡介

烏爾里希·森德勒是德國較早一批開始研究工業4.0並撰寫相關著作的專家之一，自2014年其主編的《工業4.0：即將來襲的第四次工業革命》一書出版以來，引起廣泛關注，他本人也多次來華，成為該領域備受推重的專家。

《無邊界的新工業革命》是森德勒在德國工業4.0倡議提出5年後的又一力作，填補了關於工業4.0的信息空白，即到底什麼是德國以及現在許多其他國家所認為的第四次工業革命。

他認為，「無邊界」不僅是指地理上的貫通——不論在中國、美國、德國，還是全球各地，工業4.0的概念與實踐都在開花結果；同時，與工業4.0相交織碰撞的不只是工業製造，產品數字化和生產數字化影響著社會生活的諸多領域，由此掀起的新一輪工業革命對我們的經濟和社會，乃至人們的日常工作和生活，都即將甚至已經產生了巨大且深遠的改變。

作者簡介

（德國）烏爾里希·森德勒（Ulrich Sendler）

1951年出生，畢業於克雷菲爾德市的恩斯特·莫里茨·阿恩特人文中學。在海爾布隆高等專科學校學習精密儀器工程學，並於1985 年獲得碩士學位，當時他是工具製造人員和數控編程人員。因此，他在科爾本施密特負責CAD系統開發，後來，在海德堡CAD–CAM報告雜誌做編輯工作。

1989年以來，他成為工業軟體領域的獨立記者、作家和技術分析師。2009年，由他主編的PLM綱要在施普林格出版社出版。他是2013年「費爾達芬工業峰會系統領導2030年」的發起和組織者。曾主編《工業4.0：即將來襲的第四次工業革命》一書。

書籍摘錄

2010年， 德國政府的未來高科技戰略項目「 工業4.0」 形成。這一未來項目的結果在題為「德國工業4.0 戰略計劃實施建議」的論文中被公開發表，在此之後工業4.0 平台建立。該平台在2013~2015年由德國信息技術、電信與新媒體協會，德國機械設備製造業聯合會與德國電氣與電子工業協會共同運行。

通過這一所謂的「協會平台」，工業4.0 的基本定義、目標與動機得以發展。2015年，這一工業4.0 協會平台已過渡為如今的工業4.0 平台，自那以來，該平台致力於走「將工業4.0 轉化到公司中去」的道路。

工業4.0是第四次工業革命，它是整個產品周期內普遍價值鏈環節的組織與調控的新階段。工業4.0的關注點在於以消費者願望為基石提高產品靈活性，要求及時掌握所需信息，以便優化價值流的調控。其根本前提是擁有聯絡以及溝通能力的系統。這就要求生產、組件與生產員工相互聯繫，構成聯絡。

因此形成了所謂的IT系統「橫向集成」與「縱向集成」。橫向集成是不同生產過程與生產計劃間的整合。在這其中，材料、能源與信息流，公司內部與公司外部可以有機協同。而縱向集成則是在整個IT系統中不同級別之間的整合。

這一在不同信息流與物流、不同產品的工業步驟以及計劃中建立的雙系統是一個嶄新的切合主題的概念。這一概念通過所謂的「信息物理系統」被人們所熟知，保證每一個實體與生產過程中的每一個真實的過程及生產後續階段都存在一個獨立的數字圖像。

在此種背景下，工業4.0 通過以下技術基礎展現對實物的定義、定位以及定址。物體可以是與此相關的生產設施、步驟，以及產品部件等。

? 定義意味著有一個明確的名稱，運用條形碼、二維碼、射頻識別，或者互聯網協議地址（IP地址）記錄等定位技術對物體本身進行定義。

? 定位是對物體所在地進行確認。這可以通過GPS全球定位系統以及在工廠中必不可缺的本地定位技術得以實現。

? 定址的目的在於，賦予實物以明確的地址，使其具有聯絡與溝通能力。在這一方面最重要的科學技術就是網路技術，位置可以通過網路進行追蹤與記錄。通過網路地址的定址，實物可具有溝通能力，通過所謂的網路服務發送數據，也可以通過調控業務實施調控功能。

互聯網技術實現了各領域的融合與溝通。其基礎是互聯網協議第6 版（IPv6），可分配地址數量為2128 個，按照十進位換算的話約為3.4×1038 個。

IPv6 地址的可用性是實現所謂物聯網的根本前提。這意味著，所有被賦予了IPv6 地址的實體都具有關聯性和溝通能力。

物聯網和網路服務與網路數據緊密相連。以互聯網為基礎的服務確保了溝通。如今它主要遵循著兩個概念。第一個概念是簡單對象訪問協議（SOAP），另一個概念是表述性狀態傳遞（REST）。SOAP概念基於XML（可擴展標記語言）的協議，它被設計成問答格式被使用。

而REST藉助統一資源標識符（URI）的幫助撰寫客戶端，通過超文本傳輸協議（HTTP）進行編碼，其內容可以為任意格式，但是大部分為超文本標記語言格式（HTML）。

此外，數聯網（IoD）概念的提出，目的在於使龐大的數據信息量在短時間從實物感測器發送到伺服器上，從而在伺服器上進行分析並通過得到的信息實行監管功能。

部件與裝備是信息的載體。這意味著，從組件、部件到整個生產出的產品都必須被清楚地定義並且承載信息。根據要求，組件與部件應被定義、定位和定址。通過定址，生產部件與生產設備之間的聯繫與溝通成為可能。信息代表著部件本身，除此之外它還敘說了其製造歷程。

而生產設備，像製造設備（如機床、工具、器材）、檢驗設備、裝配設備和運輸設備，也可以被理解成是信息的載體。它們都被詳細定義，並且承載著信息——哪種工作在哪一時間點被執行。

信息網的形成基於這樣的理解，即部件與裝備是信息的載體。信息網詳細描述了生產，通過信息網，人們可以了解過去的生產是如何進行的（產品語義記憶），其實際狀態是怎樣的，以及對未來生產步驟有著怎樣的期許。

新興的安全文化概念使生產過程中對干擾因素的抵禦能力得以提高。安全文化概念主要涉及四個方面，包括IT安全、可靠性與堅固性、私人性以及知識保護。

為了保障IT安全所提出的方案包含眾多成熟的技術。如防火牆、病毒防護、數據保護、賬戶、密碼和Pin 碼概念、數據流的加密、電子簽名、企業風險管理等；可靠性與堅固性服務於網路系統持續性運行準備的保護，以及單個部分系統失效時對於整個系統可用性的確保；私人性確保了個性化數據的授權使用，知識保護同樣保障了數據的授權使用以及對未經授權的數據審閱的抵禦機制。

除此之外，新興的安全文化也在員工與領導者中引起了高度重視，它對工業4.0 生產環境領域的保障有著重要意義。

達姆施塔特高效工廠4.0

在提出工業4.0 以後，德國企業，尤其是中小型企業將在激烈的國際競爭中面臨無數的變革。新技術與組織形式的出現將為企業在提高生產效率上提供巨大的可能性。為了將這些新技術引入中小型企業，達姆施塔特工業大學創建了高效工廠4.0 項目。企業的投資是由歐洲區域發展基金，黑森州和黑森經濟與基礎設施建設銀行（WIBank）資助的。

高效工廠4.0 計劃的目標是對信息和通信技術（IKT）及其與現有的生產技術結合的分析、發展與實施。高效工廠4.0 向各企業及工人、企業協會生動地展示了工業4.0 的解決方案將會給他們帶來哪些機遇與發展潛能。這個項目的特別之處在於，不需要專門構建一個新的生產環境，整個項目在達姆施塔特工業大學的工業生產中心（CiP）進行。從事金屬加工和安裝的中小型企業可以在該中心進行生產活動和對最終產品的檢測。這裡被觀察的產品是在工業生產中經常被投入使用的氣動缸。

這個產品主要由企業內部生產，並加以外購件組成。這樣企業才能置身於生產環境之中，親身體驗工業4.0 可能給他們帶來的機遇與挑戰。這樣企業才會了解，如何藉助工業4.0 的解決方案來實現先進的生產和資源的有效配置。

高效工廠4.0 項目根據一項研究做出了不同的實施方案。工業4.0 的這些應用場景通過硬體和軟體的有效集成被運用到高效工廠4.0 的項目中。這些場景在高效工廠4.0 這個項目中相當於一個連接點，通過信息與通信技術的融合來提高現有生產體系中的效率。以下是高效工廠4.0 項目中的5 個主要的應用場景：

? 部件和生產設施作為信息載體

? 無紙化的質量保障

? 數字化的價值流程圖

? 狀態和能源監控

? 靈活的智能機床工人輔助系統

基於項目中已被實施的應用場景，知識轉移也隨之產生。一方面，這個轉移是向相關企業傳授知識的平台；另一方面，之前提出的實施方案和已經執行的解決措施經整理後可用來舉行專題研討會。這既是為了適應員工們在新建的社會技術系統中與工業4.0 的解決方案互動的要求，同樣也是達姆施塔特中小企業4.0 能力中心的基礎。

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