德国工业4.0实施建议
德美中对工业4.0的战略选择
德美中对工业4.0的战略选择工业4.0，德国绝地反击的利器！在德国人的愿景中，工业4.0是一种高度自动化、高度信息化、高度网络化的生产状态，工厂内人、机、料自主协同，自组织、高效运转，工厂外，通过端对端集成、横向集成，实现了价值链的共享、协作，效率、成本、质量、个性化都得到了质的飞跃。
我们了解了四次工业革命的划分及主要特点，下面我们继续分析德国工业4.0战略。
扬长补短，德国完全有能力绝地反击虽然处境很困难，但德国也并非没有机会。
中国俗话说的好，危机危机，危险中孕育着机遇。
其实，德国还是很有机会的，完全可以通过扬长补短，把自己的优势铸就利器，一招制敌，从而带领德国制造业突出重围，取得最终的胜利。
下面从三个方面看看德国制订工业4.0战略的基础。
1、先天优势可继续发挥1）发挥技术优势，CPS系统成为战略主线众所周知，德国具有雄厚的工业基础与全球领先的制造业，如机床、汽车等行业，占据绝对的领先优势，另外在嵌入式计算机技术、工业软件等，均处于全球领导者的位置，这是德国实施第四次工业革命的技术基础。
通过将嵌入式计算机技术、工业软件、自动化设备等这些德国的优势技术攥成拳头，形成以CPS为代表的工业4.0战略核心，引领全球制造业发展，并将带领德国所向披靡、天下无敌。
CPS是赛博物理系统（Cyber-Physical System）的缩写，这是工业4.0的核心。
很多人将CPS翻译成信息物理系统，是不恰当的。
CPS是一个综合计算、网络和物理实体的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使赛博空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。
CPS 系统包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能，从中可以看出，赛博远非信息二字能代替的。
德国高技术战略“工业4.0”实践情况和面临课题
德国高技术战略“工业4.0”实践情况和面临课题
【人民网2014-3-13报道】
2010年，德国政府提出了高技术战略“工业4.0”，并开始在德国产学研推进这个官产学研用一体项目。
2年后，基于“工业4.0”实践的情况，德国官产学研用专家组成的工作组发表了“工业4.0”评估报告。
评估报告指出：“工业4.0”，亦称为“互联的智能工厂”，是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，从而实现网络化分布式生产、个性化按需制造等。
工业4.0的关键技术是信息通信技术（ICT），第三次工业革命只是在生产系统中运用ICT，而工业4.0将大幅扩大ICT的应用对象，具体包括：联网设备之间自动协调工作的M2M（Machine to Machine）、通过网络获得的大数据的运用、ICT与生产系统以外的研发管理、企业资源计划（ERP）、产品生命周期管理（PLM）和供应链管理（SCM）等业务系统的联动。
虽然工业4.0展现了美好未来，但实现工业4.0却要面对四大课题，分别是标准化、复杂系统的管理、通信基础设施建设、安全与保密。
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。
“工业4.0”时代：德国职业教育新动向及启示
“工业4.0”时代：德国职业教育新动向及启示“工业4.0”时代是全球制造业的新发展阶段，越来越多的国家开始关注和推进职业教育的创新与改革。
德国作为制造强国，拥有世界顶尖的职业教育体系，其新动向对其他国家有着重要的借鉴意义。
首先，德国职业教育应对“工业4.0”挑战的策略是转型升级，强化技能培训。
德国政府提出了“双元制学徒制”教育模式和“新工业学徒制度”，加强技能教育方面的投入，培养年轻人掌握数字化、自动化和新材料等方面的知识和技能。
其次，德国职业教育注重与企业合作，将教育与市场需求紧密结合。
德国的职业教育体系不仅有严格的技能考核标准，同时也有密切的职业导向，充分考虑了市场需求和社会的变化。
这种与市场需求紧密结合的教育模式，使得德国职业教育所培养的学生更加符合市场的需求。
第三，德国职业教育重视学习的实践性，提倡“理论与实践结合”的教学方法。
德国职业学院的教学内容不仅注重知识传授，更加注重学生的实践能力。
学生需要在实际企业中进行学习实践，掌握从实践中发现问题并运用理论知识进行解决的方法。
最后，德国职业教育注重学生自主创新能力的培养。
德国的职业教育培养的不仅是技术技能，也注重学生的自主创新能力。
学生在实践中需要不断探究，发现问题并提出可行的解决方案，这样才能真正成为具有突出创新能力的复合型人才。
德国职业教育的新动向给其他国家在应对“工业4.0”时代的职业教育改革方面提供了有益的启示。
职业教育在“工业4.0”时代发现新方向和新路径，需要具备与市场需求紧密结合、注重学生实践能力和自主创新能力、贴近产业和强化技能培训等若干重要特点和特征。
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战略计划实施建议
德国工业4.0战略计划实施建议（摘编）机械工业信息研究院战略与规化研究所一、德国实施工业4.0战略的重要意义德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造业全球领先。
这主要得益于德国在创新制造技术方面的研究、开发，以及在复杂工业过程管理方面高度专业化。
德国拥有强大的装备制造业，在全球信息技术领域处于领先地位，在嵌入式系统和自动化工程领域也具有很高的技术水平，这些都确立了其在世界制造业中的领导地位。
由于德国具备管理复杂工业流程的能力，使不同的任务可由不同地理位置的不同合作伙伴来执行。
几十年来，德国已经成功地应用信息和通信技术（ICT）做到了这一点。
当今，ICT大约支撑了90%的工业制造过程。
在过去的30年左右的时间里，IT革命给我们生活和工作带来了根本性变革，其影响不亚于第一次和第二次工业革命中机械化和电气化所带来的影响。
从个人电脑到智能设备的演进伴随着这样的趋势，越来越多的IT 基础设施和服务将通过智能网络（云计算）提供。
比以往任何时候都更加小型化的设备与势不可挡的互联网相结合，使无处不在的计算成为现实。
功能强大的、自主的微型计算机（嵌入式系统）正越来越多地相互间或与互联网以无线方式互联。
这正在导致引起实体物理世界与虚拟网络世界（cyberspace）以虚拟网络———实体物理系统（CPS）的方式相融合。
继2012年推出新的互联网协议IPv6，现在已有足够的地址使智能对象间通过互联网大范围直接互联。
这意味着有史以来第一次，有可能将资源、信息、物品和人进行互联，从而造就物联网和服务。
这种现象的影响也将反映到工业领域。
在制造领域，这种技术的渐进性进步可以被描述为工业化的第四个阶段，即工业4.0。
工业化始于18世纪末机械制造设备的引进，那时像纺织机这样的机器彻底改变了货物的生产方式。
继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于19世纪70年代，在劳动分工的基础上，采用电力驱动产品的大规模生产。
20世纪70年代初，第三次工业革命又取代了第二次工业革命，并一直延续到现在。
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。
必须高度关注德国工业4.0
必须高度关注德国工业4.0作者：暂无来源：《计算机世界》 2014年第1期2013 年12 月19 日，德国电气电子和信息技术协会发布德国“工业 4.0”标准化路线图。
德国“工业4.0”是德国政府确定的面向2020 年的国家战略，在2013年4 月的汉诺威工业博览会上首次发布《实施“工业4.0”战略建议书》（以下简称“建议书”）。
建议书坦言，德国拥有强大的机械和装备制造业，但中国对德国工业构成竞争威胁，美国也在通过各种计划，促进先进制造业发展。
德国制定工业4.0 战略的目的，就是为了“确保德国制造的未来”。
与美国流行的第三次工业革命的说法不同，建议书将18 世纪引入机械制造设备定义为工业1.0，20 世纪初的电气化为2.0，始于20 世纪70 年代的信息化定义为3.0。
鉴于技术正将实体物理世界和虚拟网络世界融合，建议书称，在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络——实体物理系统（Cyber-PhysicalSystem，CPS）”可以被定义为工业 4.0。
CPS 包括智能机器、存储系统和生产设施，从入厂到出厂，整合整个制造和物流过程，实现数字化和基于信息技术的端对端集成。
建议书指出工业4.0 的诸多潜力。
在生产能力上，工业4.0 将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。
另一方面，工业4.0 将使人的工作生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。
建议书提出，为了将德国向工业4.0升级，需要采取双重战略。
一方面德国要成为工业4.0 智能技术的全球领导性供应商；另一方面，德国需要为CPS 技术和产品培育新的市场。
配合双重战略，建议书提出需要在标准化和参考架构、管理复杂系统、监管框架等8 个关键领域采取行动。
建议书还列举了若干工业4.0 在现实中的一些案例。
当前汽车车身激光焊接生产线运行具有间歇性。
间歇期各种设备的能耗占总能耗的12%。
紧跟德国工业4.0制造业的格局会越来越低
紧跟德国工业4.0制造业的格局会越来越低汇报人：日期:•德国工业4.0概述•制造业的数字化转型•制造业的智能化升级目录•制造业的绿色化发展•制造业的未来趋势与挑战•结论：紧跟德国工业4.0步伐，推动制造业高质量发展01德国工业4.0概述背景德国工业4.0是德国政府在2011年提出的概念，旨在通过数字化转型提高制造业的效率和竞争力。
意义德国工业4.0的实现将促进德国经济的持续发展和国家的竞争力提升，同时为其他国家提供可借鉴的数字化转型经验。
德国工业4.0的背景与意义德国工业4.0的主要特点德国工业4.0将物联网、大数据、人工智能等先进技术引入制造业，实现生产过程的全面数字化。
高度数字化定制化生产智能化工厂网络化协同德国工业4.0强调根据客户需求进行定制化生产，以满足市场多样化的需求。
德国工业4.0通过智能化设备和系统的应用，实现工厂的自动化和智能化生产。
德国工业4.0强调企业间、部门间以及供应链上下游企业之间的协同合作，以实现资源共享和优化配置。
德国工业4.0的核心理念德国工业4.0始终以客户需求为导向，通过创新技术和流程优化提高产品质量和服务水平。
以客户需求为导向德国工业4.0追求精益求精，注重生产过程的持续改进和优化，以提高生产效率和降低成本。
精益求精德国工业4.0注重环境保护和可持续发展，通过节能减排、循环经济等措施实现绿色制造。
绿色环保德国工业4.0倡导开放合作，鼓励企业间共享资源、共担风险、共同发展，以实现互利共赢。
开放合作02制造业的数字化转型数字化转型可以通过自动化和智能化技术提高生产效率，减少人工干预和错误率。
提高生产效率优化资源配置拓展市场渠道数字化转型可以通过数据分析和预测来优化资源配置，提高企业的灵活性和响应速度。
数字化转型可以通过互联网和电子商务等渠道拓展市场，扩大企业的销售渠道和客户群体。
03数字化转型的必要性0201数字化转型的关键技术大数据分析通过大数据技术对采集到的数据进行处理和分析，挖掘数据中的价值，为企业决策提供数据支持。
确保德国制造业的未来——对实施“工业4.0”战略计划的建议(德国国家科学与工程院(acatech))
确保德国制造业的未来——对实施“工业4.0”战略计划的建议德国国家科学与工程院（acatech）发布时间:2014-04-04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（Industrie4.0）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（ mechanization ）、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）。
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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：******************目录执行摘要 (1)1引言 (5)1.1确保德国制造业的未来 (5)1.2在制造业中采用物联网和服务 (7)1.3工业4.0计划具有巨大潜力 (8)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？ (14)2.3新型的商业机会和模式 (16)2.4工作场所的全新社会基础设施 (18)2.5全新的基于服务和实时保障的CPS 平台 (19)2.6工业4.0 之路 (21)3双重战略：成为领先的市场和供应商 (24)3.1领先的供应商策略 (24)3.2主导市场策略 (25)3.3双重战略及其关键特征 (26)3.3.1价值网络下的横向集成 (27)3.3.2全价值链的端到端工程 (27)3.3.3纵向集成和网络化制造系统 (28)4需求研究 (30)5优先行动领域 (34)5.1标准化和开放标准的一个参考体系 (34)5.2管理复杂的系统 (38)5.3为工业提供一个全面宽频的基础设施 (42)5.4安保是工业4.0 成功至关重要的因素 (44)5.5数字化工业时代工作的组织和设计 (52)5.6培训和持续的职业发展 (55)5.7规章制度 (61)5.8资源效率 (66)6德国如何与世界其它国家竞争？ (69)7展望 (78)8工业4.0应用场景 (79)8.1应用实例1：减少能源消耗——生产间歇的汽车车身装配线 798.2应用实例2：全价值链端到端系统工程 (80)8.3应用实例3：支持定制生产：何以满足客户个性化的需求 (82)8.4应用实例4：通信网真平台 (85)8.5应用实例5：由于超出制造商所能控制的危机导致生产过程中供应商的突然改变 (87)9背景资料： (89)9.1工业4.0 战略计划 (89)9.2工业4.0 平台 (90)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。
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著地位, 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。
前三次工业革命源于机械化、电力和信息技术。
现在，将物联网和服务应用到制造业正在引发第四次工业革命。
将来，企业将建立全球网络，把它们的机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理系统（CPS）中。
在制造系统中，这些虚拟网络—实体物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。
这有利于从根本上改善包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理的工业过程。
正在兴起的智能工厂采用了一种全新的生产方法。
智能产品通过独特的形式加以识别、可以在任何时候被定位、并能知道它们自己的历史、当前状态和为了实现其目标状态的替代路线。
嵌入式制造系统在工厂和企业之间的业务流程上实现纵向网络连接，在分散的价值网络上实现横向连接，并可进行实时管理—从下订单开始，直到外运物流。
此外，他们形成的且要求的端到端工程贯穿整个价值链。
工业4.0拥有巨大的潜力。
智能工厂使个体顾客的需求得到满足，这意味着即使是生产一次性的产品也能获利。
在工业4.0 中，动态业务和工程流程使得生产在最后时刻也可以变化，也可能为供应商对生产过程中的干扰与失灵作出灵活反应。
制造过程中提供的端到端的透明度有利于优化决策。
工业4.0也将带来创造价值的新方式和新的商业模式。
特别是，它将为初创企业和小企业提供发展良机，并提供下游服务。
此外，工业4.0将应对并解决当今世界所面临的一些挑战，如资源和能源利用效率，城市生产和人口结构变化等。
工业4.0 使资源生产率和效率增益不间断地贯穿于整个价值网络。
它使工作的组织考虑到人口结构变化和社会因素。
智能辅助系统将工人从执行例行任务中解放出来，使他们能够专注于创新、增值的活动。
鉴于即将发生的技术工人短缺问题，这将允许年长的工人延长其工龄，保持更长的生产力。
灵活的工作组织使得工人能够将他们的工作和私人生活相结合，并且继续进行更加高效的专业发展，在工作和生活之间实现更好的平衡。
在制造工程领域，全球竞争愈演愈烈，德国不是唯一已经认识到要在制造行业引入物联网和服务的国家。
再者，不仅仅亚洲对德国工业构成竞争威胁，美国也正在采取措施，通过各种计划来应对去工业化，促进“先进制造业”的发展。
为了将工业生产转变到工业4.0，德国需要采取双重战略。
德国的装备制造业应不断地将信息和通信技术集成到传统的高技术战略来维持其全球市场领导地位，以便成为智能制造技术的主要供应商。
与此同时，有必要为CPS技术和产品建立和培育新的主导市场。
为了实现这一双重的CPS 战略目标，应将工业4.0 的下列特性加以落实：●通过价值网络实现横向集成●贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成●纵向集成和网络化制造系统迈向工业4.0需要德国投入大量的研发精力。
为了实施双重战略，需要研究制造系统的横、纵向集成，以及工程端到端集成。
此外，应重视由于工业4.0系统所建立的工作场所新的社会基础设施，并要继续发展CPS技术。
如果工业4.0能够成功实施，那么研发活动将需要恰当的产业和产业政策决策与之伴随。
工业4.0工作组认为需要在以下八个关键领域采取行动：●标准化和参考架构：贯穿整个价值网络，工业 4.0 将涉及一些不同公司的网络连接与集成。
只有开发出一套单一的共同标准，这种合作伙伴关系才可能形成。
需要一个参考架构为这些标准提供技术说明，并促使其执行。
●管理复杂系统：产品和制造系统日趋复杂。
适当的计划和解释性模型可以为管理这些日益复杂性提供基础。
因此，工程师们要配备为开发这些模型所需的方法和工具。
●为工业建立全面宽频的基础设施：可靠、全面和高质量的通信网络是工业4.0的一个关键要求。
因此，不论是德国内部，还是德国与其伙伴国家之间，宽带互联网基础设施需要进行大规模扩展。
●安全和保障：安全和保障两个方面对于智能制造系统成功是至关重要的。
重要的是要确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁。
与此同时，生产设施和产品，尤其是它们包含的数据和信息，需要加以保护，防止滥用和未经授权的获取。
比如，这将要求部署统一的安全保障架构和独特的标识符，还要相应地加强培训以及增加持续的专业发展内容。
●工作的组织和设计：在智能工厂，员工的角色将发生显著变化。
工作中的实时控制将越来越多，这将改变工作内容、工作流程和工作环境。
在工作组织中应用社会技术方法将使工人有机会承担更大责任，同时促进他们个人的发展。
若使其成为可能，有必要设置针对员工的参与性工作设计和终身学习方案，并启动模型参考项目。
●培训和持续的专业发展：工业 4.0 将极大改变工人的工作和技能。
因此，有必要通过促进学习、使终身学习和以工作场所为基础的持续专业发展的计划，实施适当的培训策略和组织工作。
为了实现这一目标，应推动示范项目和“最佳实践网络”，以及研究数字学习技术。
●监管框架：虽然在工业 4.0 中新的制造工艺和横向业务网络需要遵守法律，但是考虑到新的创新，也需要调整现行的法规。
这些挑战包括保护企业数据、责任问题、处理个人数据以及贸易限制。
这将不仅需要立法，而且也需要代表企业的其他类型的行动—需要大量适当手段，包括准则、示范合同和公司协议,或如审计这样的自我监管措施。
●资源利用效率：即使抛开高成本不谈，制造业消耗大量的原材料和能源，这也对环境和安全供给带来了若干威胁。
工业 4.0将提高资源的生产率与利用效率。
这就有必要计算在智能工厂中投入的额外资源与产生的节约潜力之间的平衡。
迈向工业4.0将是一个渐进的过程。
目前基本的技术和经验需要调整从而适应制造工程的具体要求；同时应探讨为开发新地点和新市场制定创新型解决方案。
如果这样做成功的话，工业4.0将使德国提升全球竞争力，并保护其国内制造业。
1引言1.1确保德国制造业的未来德国是世界上制造业最具竞争力的国家之一。
因为它具备管理复杂工业流程的能力，使不同的任务可由不同地理位置的不同合作伙伴来执行。
几十年来，它已经成功地应用信息和通信技术（ICT）做到了这一点。
当今，ICT大约支撑了90%的工业制造过程。
在过去的30年左右的时间里，IT革命给我们生活和工作带来了根本性变革，其影响不亚于第一次和第二次工业革命中机械化和电气化所带来的影响。
从个人电脑到智能设备的演进伴随着这样的趋势，越来越多的IT基础设施和服务将通过智能网络（云计算）提供。
比以往任何时候都更加小型化的设备与势不可挡的互联网相结合，使无处不在的计算成为现实。
功能强大的、自主的微型计算机（嵌入式系统）正越来越多地相互间或与互联网以无线方式互联。
这正在导致引起实体物理世界与虚拟网络世界（cyberspace）以虚拟网络—实体物理系统（CPS）的方式相融合。
继2012 年推出新的互联网协议 IPv6，现在已有足够的地址使智能对象间通过互联网大范围直接互联。
这意味着有史以来第一次，有可能将资源、信息、物品和人进行互联，从而造就物联网和服务。
这种现象的影响也将反映到工业领域。
在制造领域，这种技术的渐进性进步可以被描述为工业化的第四个阶段，即工业4.0（图1）。
工业化始于18世纪末机械制造设备的引进，那时像纺织机这样的机器彻底改变了货物的生产方式。
继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于20世纪之交，在劳动分工的基础上，采用电力驱动产品的大规模生产。
20世纪70年代初，第三次工业革命又取代了第二次工业革命，并一直延续到现在。
第三次工业革命引入了电子与信息技术（IT），从而使制造过程不断实现自动化，机器不仅接管了相当比例的“体力劳动”，而且还接管了一些“脑力劳动”。
图1 工业革命的四个阶段德国需要借鉴其作为世界领先的制造设备供应商以及在嵌入式系统领域的长处，广泛地将物联网和服务应用于制造领域，这样它就可以在第四次工业革命的道路上起到引领作用。