德国工业4.0标准化路线图v3
德国工业4.0战略
德国工业4.0战略德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔为首的四位专家近期分享了德国工业4.0的发展路线图，德国“工业4.0”17个纲要论点、未来智能互联系统、大数据信息物理系统等观点。
【专家之一】德国工业4.0平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安尔互联网技术的历史沿革发展安德尔认为可以分几个阶段，每个阶段分五个时间现代工程的信息可持续周期管理、生产流程、制作操作、流程优化和整合等是对工业4.0 重要的过程。
互联网技术的沿革发展基本经历每五年为一个发展阶段，安德尔认为，从1993年起，万维网的诞生是现在技术的起始点。
第一阶段，1995年，超媒体技术文本文件可以进行连接，从而产生的企业有Yahoo，AOL；第二阶段，五年之后的多媒体技术，产生的新公司有Google、亚马逊，2000年成立的技术方面，使用Java 、UML、XML第三个阶段，在五年之后，社交媒体时代，人与人的链接，Facebllk，Youtube、Twitter第四个阶段，2001年，企业发现社交媒体进行连接需依靠应用技术，2007年，随着iPhone的出现的App，2009年ipad ，仅仅五年，整个技术不断动态发展。
第五个阶段，2015年，信息物理网络体系，首先人与人，企业之间相互联系，系统之间互相联系，工业4.0 受之影响，比如物联网、数据网等元件的连接。
未来五年的发展，依然有动力什么是工业4.0？是一个术语，用来描述对于产业、工业的第四次的革命，工业4.0指的是，技术与产业之间的联系，第一次工业革命是在18世纪末，制造工厂的基础是水动力和蒸汽动力；第二次工业革命是大规模生产由电力驱动。
第三次是以信息技术来改变人的工作方式的革命，工业4.0 是指工业革命，它瞄准的是整个价值链，是整个生命生产周期。
技术使用信息物理系统（CPS）的形式建立全球网络，整合其机器、仓储系统和生产设施。
德国工业4.0(中文版)
把握德国制造业的未来实施“工业4.0”攻略的建议工业4.0工作组德国联邦教育研究部2013年9月【编者按】为了在新一轮工业革命中占领先机，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下，“工业4.0”项目在2013年4月的汉诺威工业博览会上被正式推出。
这一研究项目是2010年7月德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一——旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。
本文为“德国工业4.0战略计划实施建议”的全文翻译版本。
如有问题和错误，敬请批评指正。
主编：康金城供稿：中国工程院咨询服务中心刘晓龙、郗振宇、高金金、陈守双、占松林、王波、李贞、陈磊联系人：郗振宇联系方式：xzy@ 59300248目录【编者按】 (I)执行摘要 (1)1 引言 (5)2愿景：工业4.0作为智能、网络化世界的一部分 (12)2.1塑造工业4.0愿景 (13)2.2在工业4.0下未来会是什么样子？ (15)2.3新型的商业机会和模式 (17)2.4工作场所的全新社会基础设施 (19)2.5全新的基于服务和实时保障的CPS平台 (20)2.6工业4.0之路 (22)3双重战略：成为领先的市场和供应商 (27)3.1 领先的供应商策略 (27)3.2 主导市场策略 (28)3.3 双重战略及其关键特征 (29)3.3.1 价值网络下的横向集成 (30)3.3.2 全价值链的端到端工程 (30)3.3.3 纵向集成和网络化制造系统 (31)4 需求研究 (35)5 优先行动领域 (39)5.1标准化和开放标准的一个参考体系 (39)5.2管理复杂的系统 (44)5.3为工业提供一个全面宽频的基础设施 (48)5.4 安保是工业4.0成功至关重要的因素 (49)5.5 数字化工业时代工作的组织和设计 (58)5.6培训和持续的职业发展 (62)5.7规章制度 (67)5.8资源效率 (73)6 德国如何与世界其它国家竞争？ (80)7 展望 (91)背景资料： (92)工业4.0战略计划 (92)工业4.0平台 (94)执行摘要德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造行业全球领先。
工业4.0技术路线图PPT(34张)
工业4.0
工业4.0简介
工业4.0已成为近两年科技领域及财经领域的热门词汇，它是德国人根 据自身的工业基础、生产经验以及已有的科技手段所总结出的一套最 佳实践(Best-Practice)理论体系。
工业4.0 概念源于德国联邦教育部与联邦经济技术部的一份报告，该 报告中提出了一种崭新的“智能制造”模式，从而更加有效的整合生 产过程中的资源，并更加快速的适应来自市场的生产需求。
RFID Reader+信息系统将增强生产各环 节的可追溯能力。
物联网平台
SCADA系统的功能将向上延伸（更 丰富的业务处理能力及数据管理 能力）；
MES,EMS,WMS系统将向下扩展 （具备更多与底层设备进行通讯 的能力）；
伴随着彼此之间的渗透与融合， 工业物联网平台将逐渐形成，并 凭借其标准而灵活的架构，方案 可定制化程度高等优势，将传统 系统取而代之。
工业物联网应用场景
工业物联网特性
集中监控：与生产中各环节（生产，库存，能耗等）底层 设备进行通讯，并将它们的数据进行集中管理、实时监控 和统一分析；
信息化及SOA：将晦涩的感知信号变为简单易懂的数据； 将具体的控制指令转化为直观的操作方法；将零散的过程 化数据汇总为有价值的业务信息；
大数据：作为工业大数据中的数据仓库层，负责将监控信 息，生产追溯信息与业务信息进行存档与汇总，并对外提 供历史查询服务及简单的数据分析服务。
OPC UA简介
OPC UA又称为OPC统一架构，它是一套集信息模型定义， 服务集与通讯标准为一体的标准化技术框架。OPC UA规范 由OPC基金会主导制定，并由多家厂商参与技术层面的设 计、开发与产品化。
OPC UA架构的目的在于为行业内的软、硬件厂商和解决方 案提供商提供一套指导性的技术路线图，从而帮助它们无 缝的融入到工业4.0中的各个体系当中。
德国未来计划“工业4.0”实施建议
确保德国制造业的未来——对实施“工业4.0”战略计划的建议执行摘要德国是世界上制造业最具竞争力的国家之一，其装备制造业居全球领先地位。
这在很大程度上要归功于德国在创新制造技术的研究、开发和生产方面以及复杂工业流程管理方面的专业化。
德国强大的机械和装备制造业（machinery and plant manufacturing industry）、全球显著的IT能力及其在嵌入式系统和自动化工程领域的专业技术，都意味着德国在成为制造工程业的领袖方面处于极其有利的位置。
因此，德国在利用新型工业化——工业4.0（Industrie 4.0）的潜力方面具有得天独厚的优势。
前三次工业革命分别由机械化（mechanisation）、电气化（electricity）和IT化推动的。
而今，将物和服务联网（Internet of Things and Services）引入制造业正在开启第四次工业革命。
未来，企业将建立如下全球网络：该网络将机器、仓储系统和生产设施以信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）的形式整合在一起。
在制造业中，信息物理系统由能够独立自动交换信息、触发行动及相互控制的智能机器、储存系统和生产设施组成。
这将为制造、工程、物料使用以及供应链和生命周期管理所涉及的工业流程的根本改进提供便利。
已经开始出现的智能工厂（smart factories）采用了全新的生产方法。
智能产品具有唯一标识，可以在任何时候被定位，并存储了有关自身历史状态、当前状态以及实现其目标状态的其他路径（alternative routes）的信息。
嵌入式制造系统与工厂和企业内部的业务流程纵向互联，并与可以实时管理的分散价值网络——从发送订单一直到出货物流（outbound logistics）——横向互联。
此外，无论是纵向互联还是横向互联都要求并且能够实现整条价值链上的端到端工程（end-to-end engineering）。
德国工业4.0标准化路线图v3
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求
工业4.0部件的生命周期记录
电子生命周期记录的模块和要求 符合DIN 77005-1的生命周期记录 生命周期记录向工业4.0组件的可转移性 特定环境下的生命周期记录 生产过程中与环境相关数据的记录 在职业健康和安全方面使用生命周期记录
开源 用例
服务机器人
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
人和工作
人 性 化 的 工 作 设 计
工 作 系 统 的 设 计
组 织 工 作 的 设 计
任 务 和 工 作 的 设 计
产 品 ︐ 设 备 和 接 口 的 设 计
工 作 环 境 ︐ 工 作 区 和 工 作 站 的 设 计
设 计 工 作 要 促 进 学 习 和 能 力 发 展
•人和工作 产品，设备和接口的设计 工作环境，工作空间和工作站的设计
设计工作，以促进学习和能力的发展
Question？
谢谢！
Thank You!
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•主题和标准化需求
语义
语义，属性，本体 形式化描述工业系统语义的图论方法（工业自动化 和控制系统 - IACS）
标准化术语 参考模型
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求
体系结构和数据模型
数字模型 参考架构模型 属性 参考架构模型RAMI 4.0 管理外壳和工业4.0组件 产品准则 国际几何产品规范（GPS）
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求 生产系统的生命周期
应用领域 开发 维护
非功能性特性
定义非功能性特性的术语。 功能安全 安全保密 可靠性和鲁棒性 可维护性 用标准明确非功能特性
德国工业4.0概况及研究计划
德国工业4.0概述大纲一、工业4.0的背景1. 历史回顾2. 人类社会的工业化进程3. 工业4.0提出的原因二、工业4.0的概念三、工业 4.0 的目标任务1．工业4.0的根本目标2．工业4.0的任务四、工业4.0的内涵1．工业化与互联网2．工业4.0战略的互联网与工业相融合3. 工业4.0的核心基础——信息物理系统知识点汇总原理和观点K01：工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。
K02：工业4.0是运用信息物理系统(CPS, Cyber Physical System)，实现设计、采购、制造、销售等生产信息的数据化、网络化、智能化，最后达到快速、有效、个性化的产品供应。
K03：工业4.0也可以表述为信息化加上工业化，即两化融合。
两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合，是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。
K04：工业4.0的根本目标是对智能工厂实行标准化。
K05：工业4.0的首要任务是提升价值附加链，拓展新的商业模式，其重要任务是提出整体方案，解决安全、隐私及知识保护等问题。
K06：工业4.0的核心基础是信息物理系统，其实质是物理进程与信息的反馈，即物理对象与互联网融合。
正文一、工业4.0的背景1.历史回顾“工业4.0（Industry 4.0）”一词于2011年首次提出。
“工业4.0”的提出者是德国人工智能研究中心（DFKI）的CEO和科学总监Wolfgang Wahlster 教授。
2013年德国乌尔里希·森德勒编著出版了《工业4.0》一书，正式开启了德国工业4.0时代，在全球引起了巨大反响。
工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。
德国政府于2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”研究项目，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。
工业4.0的地位是国家级战略，推动者是德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界。
德国“工业4.0”的路径选择
德国“工业4.0”的路径选择作者：暂无来源：《计算机世界》 2016年第14期虽然对于现在处于第几次产业革命，以及德国“工业4.0”算不算工业革命存在不同的理解，但是各个发达国家开始重新重视先进制造业的发展确实是个不争的事实。
比如美国也在通过各种计划，促进先进制造业发展，有人称之为“再工业化”。
此外，日本潜心研究人工智能，解决劳动力断层并支持未来的工业智能化。
无论是美国的“再工业化”风潮、德国的“工业4.0”，还是日韩等国制造业转型都不是简单的传统制造业回归，而是伴随着生产效率的提升、生产模式的创新以及新兴产业的发展。
在此，我们对德、美、日三个发达国家的这轮工业化热潮进行对比，以对新一轮产业革命在全球范围内的最新发展有更深入的了解，进而为制定相应行业和公司的发展策略提供参考。
德国推动“工业4.0”的背景毫无疑问，在传统制造业领域，德国具有巨大的领先优势：（1）德国更专注于创新工业科技产品的科研和开发，以及对复杂工业过程的管理；（2）德国拥有强大的设备和车间制造工业，在世界信息技术领域拥有很高的能力水平，在嵌入式系统和自动化工程方面也有很专业的技术；（3）在挖掘新型工业化的潜能方面，德国拥有先进的工业基础与大量的人才储备。
（4）欧盟拥有众多科技强国，德国作为欧盟成员国之一，在科研、管理技术、专业人才等方面与欧盟其他成员国之间的交流可以更频繁便捷。
然而，从以信息技术为主导的“工业3.0”以来，美国在新产业发展上独占鳌头，德国等欧洲国家在其中的表现却乏善可陈。
面对着美国从2009年开始实施的制造业回归政策并提高其产品和技术在高端工业市场竞争力的局面，以及中国等新兴市场国家通过成本优势和技术升级从低中端开始向上对全球市场的蚕食，以德国为代表的西欧传统工业国面临着巨大压力。
因此，由德国默克尔政府发起并在世界范围内推广的“工业4.0”，希望重塑自己在工业领域的全球龙头地位，并建立解决老龄化等问题的积极应对战略。
德国工业4.0
德国已经进入制造4.0时代，中国还要泡沫多久？2014-11-05金属加工金属加工当中国人疯狂迷恋于金融、电商，天天喊着要颠覆这个颠覆那个的时候，德国已经进入了制造4.0时代，并作为它的国家战略被鲜明的提出，在整个德国企业界得到广泛应用。
所谓制造工业4.0的概念，是以智能制造为主的第四次工业革命，它把德国的传统制造技术与现代无处不在的互联网技术相融合，产生智能化的机械设备制造，将再次在全球范围内提升德国的全球竞争力。
反观中国还是在小商业计谋上面争得不可开交。
把流通那点环节搞得不亦乐乎，但是实际上对提升国家的整体竞争力来说，都是虚幻的。
5月28日，美国副总统拜登参加军校毕业典礼时：“我敢说，你们说不出任何一项创新项目、创新变革以及创新产品是来自中国”，这句话尽管有些过激，但是也有它的客观性，我们热闹的互联网、电商、互联网金融、渠道变革、管理理论手法，这些哪一个不是在模仿抄袭西方。
中国的企业竞争力到底在何方？到现在就像雾霾中的城市，老路仍然看不清方向。
你再看看在中国满大街跑的奔驰、宝马、奥迪，外国企业几乎垄断了中国的所有高端品牌。
而中国留恋于金融、电商、互联网思维这些“小技巧”里面，作茧自缚，这是一种没有远见的战略，我们应该好好地向德国学习。
金属加工小编特为您整理了工业4.0的相关资料：1.德国工业4.0的内涵德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造行业全球领先。
这是由于德国在创新制造技术方面的研究、开发和生产，以及在复杂工业过程管理方面高度专业化使然。
德国拥有强大的机械和装备制造业、占据全球信息技术能力的显着地位，在嵌入式系统和自动化工程领域具有很高的技术水平，这些都意味着德国确立了其在制造工程行业中的领导地位。
因此，德国以其独特的优势开拓新型工业化的潜力——工业4.0（Industry 4.0），并开始推进这个产官学一体项目的新一代工业升级计划。
作为全球工业实力最为强劲的国家之一，德国在新时代发展压力下，为进一步增强国际竞争力，从而提出了该概念。
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服务机器人
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人和工作
人 性 化 的 工 作 设 计
工 作 系 统 的 设 计
组 织 工 作 的 设 计
任 务 和 工 作 的 设 计
产 品 ︐ 设 备 和 接 口 的 设 计
工 作 环 境 ︐ 工 作 区 和 工 作 站 的 设 计
设 计 工 作 要 促 进 学 习 和 能 力 发 展
•人和工作 产品，设备和接口的设计 工作环境，工作空间和工作站的设计
设计工作，以促进学习和能力的发展
Question？
谢谢！
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•主题和标准化需求
语义
语义，属性，本体 形式化描述工业系统语义的图论方法（工业自动化 和控制系统 - IACS）
标准化术语 参考模型
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求
体系结构和数据模型
数字模型 参考架构模型 属性 参考架构模型RAMI 4.0 管理外壳和工业4.0组件 产品准则 国际几何产品规范（GPS）
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•人和工作 人性化的工作设计
工作系统设计的人体工程学原理 正在增长的需求：与信息一起工作 与标准化无关的领域的联接 IT安全：人类的角色
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•人和工作 工作系统的设计 工作组织的设计
任务的设计
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求 生产系统的生命周期
应用领域 开发 维护
非功能性特性
定义非功能性特性的术语。 功能安全 安全保密 可靠性和鲁棒性 可维护性 用标准明确非功能特性
德国工4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求 通信技术
实现工业自动化的专用频率范围 网络管理 工业局域网 通信的集成 工业位置管理 工业远程网络 通信可靠性的评估 验证和测试 实时能力 系统之间的互操作性
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求 安全和IT安全
工业4.0的网络空间安全 功能安全与IT安全
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求
工业4.0部件的生命周期记录
电子生命周期记录的模块和要求 符合DIN 77005-1的生命周期记录 生命周期记录向工业4.0组件的可转移性 特定环境下的生命周期记录 生产过程中与环境相关数据的记录 在职业健康和安全方面使用生命周期记录
德国工业4.0标准化路线图
（第3版）
苗建军 2018年5月
中国航空综合技术研究所
1
德国工业4.0标准化路线图第三版
2014年12月发布德国《工业4.0标准化路线图》（第一版）
2015年11月发布德国《工业4.0标准化路线图》（第二版）
2018年4月发布德国《工业4.0标准化路线图》（第三版）
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
主题和标准化需求
语 义
标 准 化 术 语
参 考 模 型
体 系 结 构 和 数 据 模 型
工 业 组 件 的 生 命 周 期 记 录
生 产 系 统 的 生 命 周 期
4.0
非 功 能 性 属 性
通 信 技 术
安 全 和 安 全
开 源
用 例
服 务 机 器 人
IT
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