36氪领读 | 无边界的新工业革命：德国工业4.0与“中国制造2025”

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内容简介

乌尔里希·森德勒是德国较早一批开始研究工业4.0并撰写相关著作的专家之一，自2014年其主编的《工业4.0：即将来袭的第四次工业革命》一书出版以来，引起广泛关注，他本人也多次来华，成为该领域备受推重的专家。

《无边界的新工业革命》是森德勒在德国工业4.0倡议提出5年后的又一力作，填补了关于工业4.0的信息空白，即到底什么是德国以及现在许多其他国家所认为的第四次工业革命。

他认为，“无边界”不仅是指地理上的贯通——不论在中国、美国、德国，还是全球各地，工业4.0的概念与实践都在开花结果；同时，与工业4.0相交织碰撞的不只是工业制造，产品数字化和生产数字化影响着社会生活的诸多领域，由此掀起的新一轮工业革命对我们的经济和社会，乃至人们的日常工作和生活，都即将甚至已经产生了巨大且深远的改变。

作者简介

（德国）乌尔里希·森德勒（Ulrich Sendler）

1951年出生，毕业于克雷菲尔德市的恩斯特·莫里茨·阿恩特人文中学。在海尔布隆高等专科学校学习精密仪器工程学，并于1985 年获得硕士学位，当时他是工具制造人员和数控编程人员。因此，他在科尔本施密特负责CAD系统开发，后来，在海德堡CAD–CAM报告杂志做编辑工作。

1989年以来，他成为工业软件领域的独立记者、作家和技术分析师。2009年，由他主编的PLM纲要在施普林格出版社出版。他是2013年“费尔达芬工业峰会系统领导2030年”的发起和组织者。曾主编《工业4.0：即将来袭的第四次工业革命》一书。

书籍摘录

2010年， 德国政府的未来高科技战略项目“ 工业4.0” 形成。这一未来项目的结果在题为“德国工业4.0 战略计划实施建议”的论文中被公开发表，在此之后工业4.0 平台建立。该平台在2013~2015年由德国信息技术、电信与新媒体协会，德国机械设备制造业联合会与德国电气与电子工业协会共同运行。

通过这一所谓的“协会平台”，工业4.0 的基本定义、目标与动机得以发展。2015年，这一工业4.0 协会平台已过渡为如今的工业4.0 平台，自那以来，该平台致力于走“将工业4.0 转化到公司中去”的道路。

工业4.0是第四次工业革命，它是整个产品周期内普遍价值链环节的组织与调控的新阶段。工业4.0的关注点在于以消费者愿望为基石提高产品灵活性，要求及时掌握所需信息，以便优化价值流的调控。其根本前提是拥有联络以及沟通能力的系统。这就要求生产、组件与生产员工相互联系，构成联络。

因此形成了所谓的IT系统“横向集成”与“纵向集成”。横向集成是不同生产过程与生产计划间的整合。在这其中，材料、能源与信息流，公司内部与公司外部可以有机协同。而纵向集成则是在整个IT系统中不同级别之间的整合。

这一在不同信息流与物流、不同产品的工业步骤以及计划中建立的双系统是一个崭新的切合主题的概念。这一概念通过所谓的“信息物理系统”被人们所熟知，保证每一个实体与生产过程中的每一个真实的过程及生产后续阶段都存在一个独立的数字图像。

在此种背景下，工业4.0 通过以下技术基础展现对实物的定义、定位以及定址。物体可以是与此相关的生产设施、步骤，以及产品部件等。

• 定义意味着有一个明确的名称，运用条形码、二维码、射频识别，或者互联网协议地址（IP地址）记录等定位技术对物体本身进行定义。

• 定位是对物体所在地进行确认。这可以通过GPS全球定位系统以及在工厂中必不可缺的本地定位技术得以实现。

• 定址的目的在于，赋予实物以明确的地址，使其具有联络与沟通能力。在这一方面最重要的科学技术就是网络技术，位置可以通过网络进行追踪与记录。通过网络地址的定址，实物可具有沟通能力，通过所谓的网络服务发送数据，也可以通过调控业务实施调控功能。

互联网技术实现了各领域的融合与沟通。其基础是互联网协议第6 版（IPv6），可分配地址数量为2128 个，按照十进制换算的话约为3.4×1038 个。

IPv6 地址的可用性是实现所谓物联网的根本前提。这意味着，所有被赋予了IPv6 地址的实体都具有关联性和沟通能力。

物联网和网络服务与网络数据紧密相连。以互联网为基础的服务确保了沟通。如今它主要遵循着两个概念。第一个概念是简单对象访问协议（SOAP），另一个概念是表述性状态传递（REST）。SOAP概念基于XML（可扩展标记语言）的协议，它被设计成问答格式被使用。

而REST借助统一资源标识符（URI）的帮助撰写客户端，通过超文本传输协议（HTTP）进行编码，其内容可以为任意格式，但是大部分为超文本标记语言格式（HTML）。

此外，数联网（IoD）概念的提出，目的在于使庞大的数据信息量在短时间从实物传感器发送到服务器上，从而在服务器上进行分析并通过得到的信息实行监管功能。

部件与装备是信息的载体。这意味着，从组件、部件到整个生产出的产品都必须被清楚地定义并且承载信息。根据要求，组件与部件应被定义、定位和定址。通过定址，生产部件与生产设备之间的联系与沟通成为可能。信息代表着部件本身，除此之外它还叙说了其制造历程。

而生产设备，像制造设备（如机床、工具、器材）、检验设备、装配设备和运输设备，也可以被理解成是信息的载体。它们都被详细定义，并且承载着信息——哪种工作在哪一时间点被执行。

信息网的形成基于这样的理解，即部件与装备是信息的载体。信息网详细描述了生产，通过信息网，人们可以了解过去的生产是如何进行的（产品语义记忆），其实际状态是怎样的，以及对未来生产步骤有着怎样的期许。

新兴的安全文化概念使生产过程中对干扰因素的抵御能力得以提高。安全文化概念主要涉及四个方面，包括IT安全、可靠性与坚固性、私人性以及知识保护。

为了保障IT安全所提出的方案包含众多成熟的技术。如防火墙、病毒防护、数据保护、账户、密码和Pin 码概念、数据流的加密、电子签名、企业风险管理等；可靠性与坚固性服务于网络系统持续性运行准备的保护，以及单个部分系统失效时对于整个系统可用性的确保；私人性确保了个性化数据的授权使用，知识保护同样保障了数据的授权使用以及对未经授权的数据审阅的抵御机制。

除此之外，新兴的安全文化也在员工与领导者中引起了高度重视，它对工业4.0 生产环境领域的保障有着重要意义。

达姆施塔特高效工厂4.0

在提出工业4.0 以后，德国企业，尤其是中小型企业将在激烈的国际竞争中面临无数的变革。新技术与组织形式的出现将为企业在提高生产效率上提供巨大的可能性。为了将这些新技术引入中小型企业，达姆施塔特工业大学创建了高效工厂4.0 项目。企业的投资是由欧洲区域发展基金，黑森州和黑森经济与基础设施建设银行（WIBank）资助的。

高效工厂4.0 计划的目标是对信息和通信技术（IKT）及其与现有的生产技术结合的分析、发展与实施。高效工厂4.0 向各企业及工人、企业协会生动地展示了工业4.0 的解决方案将会给他们带来哪些机遇与发展潜能。这个项目的特别之处在于，不需要专门构建一个新的生产环境，整个项目在达姆施塔特工业大学的工业生产中心（CiP）进行。从事金属加工和安装的中小型企业可以在该中心进行生产活动和对最终产品的检测。这里被观察的产品是在工业生产中经常被投入使用的气动缸。

这个产品主要由企业内部生产，并加以外购件组成。这样企业才能置身于生产环境之中，亲身体验工业4.0 可能给他们带来的机遇与挑战。这样企业才会了解，如何借助工业4.0 的解决方案来实现先进的生产和资源的有效配置。

高效工厂4.0 项目根据一项研究做出了不同的实施方案。工业4.0 的这些应用场景通过硬件和软件的有效集成被运用到高效工厂4.0 的项目中。这些场景在高效工厂4.0 这个项目中相当于一个连接点，通过信息与通信技术的融合来提高现有生产体系中的效率。以下是高效工厂4.0 项目中的5 个主要的应用场景：

• 部件和生产设施作为信息载体

• 无纸化的质量保障

• 数字化的价值流程图

• 状态和能源监控

• 灵活的智能机床工人辅助系统

基于项目中已被实施的应用场景，知识转移也随之产生。一方面，这个转移是向相关企业传授知识的平台；另一方面，之前提出的实施方案和已经执行的解决措施经整理后可用来举行专题研讨会。这既是为了适应员工们在新建的社会技术系统中与工业4.0 的解决方案互动的要求，同样也是达姆施塔特中小企业4.0 能力中心的基础。