德国工业4.0详细内容介绍
德国的第4次工业革命——“工业4.0”将彻底颠覆全球制造业
德国的第4次工业革命——“工业4.0”将彻底颠覆全球制造业展开全文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。
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”，并开始推进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，通过“工业4.0”战略的实施，将使德国成为新一代工业生产技术的供应国而主导市场，会使德国在继续保持国内制造业发展的前提下再次提升它的全球竞争力。
制造业的全球竞争正越来越激烈，德国并不是唯一认识到“将物和服务联网运用于制造业”趋势的国家。
此外，给德国制造业带来威胁的不仅是来自亚洲的竞争对手，因美国也已采取措施，通过促进“先进制造业”发展的计划来应对去工业化。
制造业的数字化、虚拟化正在彻底改变人们制造产品的方式，为此，以德国为代表的欧洲，以及美国都打算大幅提升工业产值。
美国的通用电气(GE)于2012年秋季提出了“工业互联网”(Industr ial Internet)概念，这是一个将产业设备与IT融合的概念，目标是通过高功能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合，大幅提高现有产业的效率并创造新产业，而日本的各企业也在推进M2M和大数据应用。
“工业4.0”的关键技术是信息通信技术(ICT)，具体包括联网设备之间自动协调工作的M2M（Machineto Machine）、通过网络获得的大数据的运用、与生产系统以外的开发、销售、ERP(企业资源计划)、PLM(产品生命周期管理)、SCM(供应链管理)等业务系统联动等。
而第三次工业革命的自动化只是在生产工艺中运用ICT，而“工业4.0”将大幅扩大应用对象。
“工业4.0”综述
“工业4.0”综述本文首先介绍“工业4.0”概念、起源和现状；分析了“工业4.0”关键技术：RFID 技术、无线传感网络技术、AI技术、云计算技术；介绍了“工业4.0”所面临的关键问题及其对于中国制造业的影响；最后展望了“工业4.0”的美好未来。
标签：“工业4.0”；工业革命；德国制造；智能工厂1 引言“工业4.0”是德国在《高技术战略2020》提出的十大未来项目之一。
它是基于传统制造业，互联网及物联网的虚实融合系统，目的在于实现工厂生产智能化，令客户的个性化需求同生产环节无缝对接。
德国总理默克尔指出，未来智能工厂将能够自行运转，机器与元器件将能够自行交流，这就使跨行业的合作成为必须。
她建议，信息业、通信业、制造业等相关行业需要长远规划、增进合作，对彼此抱有好奇心。
2 “工业4.0”发展现状在过去，科学技术经历了三次革命。
而即将到来的第四次工业革命则以工业智能化为代表。
2011汉诺威工业博览会开幕式致辞中，德国人工智能研究中心的Wolf-gang Wahlster教授首次提出“工业4.0”概念。
2013年“工业4.0”被列为德国《高技术战略2020》十大未来项目之一。
美国于2011年提出“先进制造伙伴计划”，并于2012年出台了“先进制造业国家战略计划”。
英国于2011年发布了《英国发展先进制造业的主要策略和行动计划》。
日本亦出台过类似的协同式机器人与无人化工厂发展计划。
2011年4月6日，我国工业与信息化部、科学技术部等5部委以工信部联信〔2011〕160号印发《关于加快推进信息化与工业化深度合作的若干意见》，意见指出要推动生产装备智能化和生产过程自动化，加快建立现代化生产体系。
3 “工业4.0”关键技术3.1 RFID技术（射频识别）RFID是种无线通信自动识别技术，通过无线电识别目标读写数据，无需识别系统与目标间接触，适用各种恶劣环境。
优点在于操作简单快捷，可识别多个标签的高速物体。
3.2 无线传感网络技术（WSN）WSN是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，最终把这些信息发送给网络的所有者。
工业4.0概念
概念:“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命，在工业互联网的基础上形成信息物理系统（Cyber-Physical Systems,简称CPS）,实现数字化、网络化、智能化技术与制造技术的深度融合，以快速满足客户的个性化需求，实现动态的商业与生产过程，有效提高资源生产率与效率，同时为创造价值与新的商业模式提供新的途径。
[概念的来源]: 工业4.0是2011年德国汉诺威工业博览会上提出的概念，其初衷是提高德国制造业水平，提高德国制造业的竞争力。
若您想详细了解工业4.0战略的要点,请参考以下内容:德国“工业4.0”战略的要点可概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成，实施八项计划。
(一)建设一个网络：信息物理系统网络。
信息物理系统就是将物理设备连到互联网上,让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。
信息物理系统可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务，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。
(二)研究两大主题：智能工厂和智能生产。
“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。
“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。
生产流程智能化是实现工业4.0的关键。
(三)实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成。
“工业4.0”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。
“横向集成”是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务；“纵向集成”是基于未来智能工厂中网络化的制造体系，实现个性化定制生产，替代传统的固定式生产流程(如生产流水线)；“端对端集成”是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。
五分钟让你理解何为德国工业4.0
五分钟让你理解何为德国工业4.0来自机械制造、自动技术和信息通信及软件开发等三个领域的十多家领头企业，作为三次工业革命的佼佼者，顺理成章地组成了第一梯队，成为德国工业4.0的研究者和践行者。
智能工厂，高于自动生产德国工业4.0的定义是“以信息物理系统为基础的智能化生产”。
那么，什么是“信息物理系统”？人体的结构，也许是最好的比拟。
人体即由“物理”和“信息”两个系统组成，健壮的身体、灵巧的四肢、敏锐的感官，便相当于一个嵌入了无数传感器的“物理系统”，人的大脑和意识，赋予了人思考、社交和活动的能力，构成了一个完备的“信息系统”，控制和操纵肌体这一“物理系统”。
用一句话概括，信息物理系统就是把物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自我管理的功能，实现虚拟网络世界和现实物理世界的融合。
拥有上述五大功能的物理设备，不仅有“思考”能力，还有“社交”能力，并通过“社交”和“思考”，实现自我调节和完善，这便是“智能化”的概念。
与自动化生产不同的是，自动化是工人通过电脑程序控制机器，完成自动生产，是一种单向的指令。
而智能化是一种多向“交流”，工人、机器、产品、原料、物流、用户等等与生产、供应和使用有关的各个环节之间，始终保持着双向的信息互换，使生产和服务实现最优化组合。
网络世界，有赖信息安全生产、供应和使用等各个环节，要始终保持双向交流，那么问题来了，这样多节点的大数据交流、以及以此为基础的自动生产，信息安全如何保障？这个问题，便是德国工业4.0发展的“瓶颈”所在。
美国国安局前工作人员斯诺登的披露，使世人对信息的安全性产生了极大的怀疑。
德国拥有世界领先的制造技术，却没有世界一流的信息技术，没有安全的“信息系统”，就无法确保“物理系统”的可靠生产。
另外，谷歌等公司的无所不在和信息滥用，也使人们不得不多思考一个问题，在工业4.0的社会里，如果所有的产品始终与工厂保持着对话，其用户还能有隐私可保吗？(欧洲时报)。
工业4.0详解
互联网与工业4.0的关系工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。
该项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。
旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
其技术基础是网络实体系统及物联网。
“工业4.0”项目主要分为三大主题：一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。
该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)[5] 相结合的手段，将制造业向智能化转型。
德国的工业4.0没有明确指出它与互联网有什么关系，但实质上工业4.0依然是互联网进化过程中的一个组成部分，通俗的说，就是无数个行业被互联网浪潮冲击后，互联网开始改造工业制造业了。
我们在2007年发表的互联网进化论论文中提出“互联网将向着与人类大脑高度相似的方向进化，它将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统，也会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统，也就是是说，互联网正在形成一个互联网大脑”，并绘制了下列互联网未来结构图.1.物联网是互联网大脑的感觉神经系统，因为物联网重点突出了传感器感知的概念，同时它也具备网络线路传输，信息存储和处理，行业应用接口等功能。
工业4.0及德国制造
工业4.0及德国制造工业4.0是一个德国政府提出的高科技战略计划。
该项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。
旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
其技术基础是网宇实体系统及物联网。
中国首套工业4.0流水线也已经亮相第十六届中国工业博览会。
工业4.0已经进入中德合作新时代，中德双方签署的《中德合作行动纲要》中，有关工业4.0合作的内容共有4条，第一条就明确提出工业生产的数字化就是“工业4.0”对于未来中德经济发展具有重大意义。
双方认为，两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。
一、背景“工业4.0” 研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，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形成，并已上升为国家级战略。
德国联邦政府投入达2亿欧元。
德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，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。
该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。
二、“工业4.0”的内涵“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。
创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。
该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。
德国制造业工业4.0
德国制造业工业4.0实现创新、智能和可持续发展的未来工业4.0是一个全球范围内备受关注的概念，它代表着制造业的新时代。
德国作为一个工业强国，一直以其卓越的工程技术和创新能力而闻名于世。
德国制造业工业4.0的概念，旨在将传统制造业与信息技术相结合，实现智能化、灵活化、可持续发展的生产模式。
本文将探讨德国制造业工业4.0的背景、特点和对未来的影响。
背景工业4.0得以发展的背景是信息技术的快速发展和互联网的普及，这使得传统的制造业面临巨大的变革和机遇。
在这个数字化时代，大数据、物联网、云计算和人工智能等先进技术的发展，为工业4.0提供了强大的支持。
德国作为世界上最大的出口国之一，需要推动其制造业的创新和竞争力，工业4.0成为了实现这一目标的关键。
特点德国制造业工业 4.0的主要特点包括智能化、灵活化和可持续发展。
智能化是指通过将传感器、嵌入式系统和先进的控制系统应用于制造过程中，实现生产过程的自动化和智能化。
这可以提高生产效率、降低成本，并且增加产品的质量和可靠性。
灵活化是指通过数字化技术和智能控制系统，实现生产过程的灵活调整，以适应不断变化的市场需求。
可持续发展是指在生产过程中注重资源的效率利用、能源的节约和环境保护，以实现可持续的经济、社会和环境效益。
对未来的影响德国制造业工业4.0的实施将对未来的制造业产生深远的影响。
首先，工业4.0将推动制造业向智能制造的转型，实现生产的自动化、智能化和高效化。
这将大大提高生产效率和产品质量，促进企业的创新和竞争力。
其次，工业4.0将改变传统制造业中的组织结构和管理模式。
通过数字化技术和互联网，企业内部以及企业与供应商和客户之间的信息流动将更加便捷和高效。
这将极大地提高企业的决策速度和灵活性，并促进协同创新和资源共享。
最后，工业4.0将带来全新的商业模式和产业生态系统。
通过连接各种设备、产品和服务，形成数字化的价值链和价值网络，创造新的商机和市场。
德国作为工业4.0的倡导者和推动者，已经在这一领域取得了一定的成果。
德国“工业4.0”概览
汉诺威工业博览会上 ， “ 工业 ４ ． ０ ” 项 目被 正 式 推 出 ， 为 德 国勾 画 了下 一 代 更 高层 次 的 全 新 工 业 模 式 ， 是 整 套 的全 产 业 链 集 成 创
产、 营销、 物流乃至服务基于 网络物理 融合 式生产系统实现 网络
化， 构 成 实 时优 化 的 新 价 值 创 造 网络 ， 提 高 生 产 流 程 的透 明 度 、 应 对 突 发 情 况 的灵 活 性 ， 也 能 实 现 整 个 新 价 值 创 造 网络 的全 球 性优化 。 在 新 价 值 创 造 网络 中 ， 设计、 配置、 订购 、 规划 、 生 产 借 助 信 息 通信 技 术 实现 以顾 客 为 导 向 的衔 接 。在 从 订购 到 供 货 的 整
个流 程 中 ， 参 与 者 能 进 行 多维 度 的动 态 磋 商 ， 包 括质 量 、 时 间、 风 险、 强度 、 价格 、 环保性能等 。 特征 二 ： 纵 向集 成 和 网络 化 的 生产 系统 。 工业 ４ ． ０时 代 的 自 组织工厂在 多变的边界条件 （ 如 短 期 内多 变 的 需 求 、 库存 、 突 发 情况等） 下， 通 过分布式 生产 ， 制 造 出 多样 化 个 性 化 的 产 品 。 自 组 织 工 厂 的制 造 模 式 是 资源 与 产 品 的互 联 。材 料 与 部 件 能被 实 时定 位 ，通 过 生 产 系 统 自主 确 定 将 要 进 行 的生 产 步 骤 并 记 录 已
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01
工 业 4. 0
工 业 4. 0
应
用
场
景
动态生产线
当前汽车生产线也是高度静态配置，不可能 将同一厂商不同产品组的部件相互置换。比如， 客户不能将同是大众品牌下的保时捷的坐椅用于 大众其它车型。工业4.0之下，将形成动态生产 线，实现车辆的混装并确保匹配。
01
工 业 4. 0
工 业 4. 0
应
工业2.0 工业3.0 工业4.0
“工业4.0” 概念即是以 智能制造为 主导的第四 次工业革命， 或革命性的 生产方法。 该战略旨在 通过充分利 用信息通讯 技术和网络 空间虚拟系 统—赛柏物 理系统 （CyberPhysical System)相结
01
工
虚拟与现实世界的完美融合
生产网络
业
工 在未来，生产过程中的每一步都将在虚拟世 制造运行管理系统 界被设计、仿真以及优化，为真实的物理世界包
德国工业4.0
对中国制造启示
主要内容
1 工业4.0 2 工业4.0各国战略 3 中国制造2025
提纲
▪ 一. 德国工业4.0介绍 ▪ 二. 其他发达国家情况 ▪ 三. 对中国工业的启示
01
工 业 4.0 工
业 4.0
简 介
工业4.0的概念
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，创造前所未有的 价值、构建新的商业模式的产官学一体的项 目。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向 分散式增强型控制的基本模式转变，目标是 建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品 与服务的生产模式。在这种模式中，传统的 行业界限将消失，并会产生各种新的活动领 域和合作形式。创造新价值的过程正在发生 改变，产业链分工将被重组。
2、内涵
▪ “工业4.0”概念包含了 由集中式控制向分散式增 强型控制的基本模式转变， 目标是建立一个高度灵活 的个性化和数字化的产品 与服务的生产模式。 两大主题
工业1.0
一是“智能工厂”，重点 研究智能化生产系统及过 程，以及网络化分布式生 产设施的实现；
二是“智能生产”，主要 涉及整个企业的生产物流 管理、人机互动以及3D技 术在工业生产过程中的应 用等。
02
工 业 4. 德 0国 各工 国业 战 4. 略0
战 略
国家战略下合作探索“工业
4.0”智能工厂
德国提出“工业4.0”这一概念本 身带有国家的反思。德国称得上是一个 高端制造的大国，制造业作为其经济增 长的动力，使其在欧债危机中长期保持 坚挺。但他们的制造业始终以产品为主。 他们一直在反思，为什么自己的产品只 有生产功能的价值，而没有服务的价值。 为此通过互联、数字、智能化的融合、 智能工厂的建设，可能是未来的方向。 基于自身较强的制造设备工业，在国家 战略下合作建设互联的智能工厂系统可 能是重要的路径，使得德国成为第四次 工业革命的先行者。
美国辛辛那提屠 宰场
用电子和IT技术实 现 制造流程的进一步
第二次工业革命 自动化
随着基于劳动分工
发 展
1784年第一台纺 织机
的、电力驱动的大 规模生产的出现
第一次工业革命
历 随着蒸汽驱动的机
械制造设备的出现
程
18世纪末
20世纪初
20世纪70年代 现在
01
工 业工 4. 业 0 4.
0 简 介
发展优势
势
一道生产工序指令，指挥设备进 行自组织生产。这种自主生产模
式能够满足每个用户的“定制需
求”
01
工 业 4. 0
工 业 4. 0
应
用
场
景
生产均具有高度的灵活性
当前产品设计已被高度固化，客户不可以将 跨一款车的雨刷器用于跨厂商的其它车型。工业 4.0之下，设计、生产均具有高度的灵活性，可 以完成端到端的从客户需求到加工制造等各方面 的配置，以较低的成本满足客户需求，实现产量 很低仍能获利的一次性生产，为客户生产该款雨 刷器。
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。
实现方式
主要是通过深度应用CPS（信 息物理系统），总体掌控从消费需 求到生产制造的所有过程，由此实 现高效生产管理。
02
工
业 4. 0 各 国 战 略
美 国 工 业 4. 0 挑
战
依托硅谷模式抢占软件技术优势，发展先进生产方式
美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手， GE、思科、IBM、英特尔等80多家企业成立了工业互联网联盟， 正重新定义制造业的未来，并在技术、标准、产业化等方面 做出一系列前瞻性布局，工业互联网与成为美国先进制造伙 伴计划的重要任务之一。
工业1.0:机器制造，机械化生产；
01 工业2.0:流水线，批量生产，标准化； 工业3.0:高度自动化，无人/少人化生产；
工业4.0:网络化生产，虚实融合。
第四次工
工 业工 4. 业 0 4.
0
业革命
1959年第一个可 编程逻辑控制器 PLC
系统基于信 息物理融合
第三次工业革命
1870年第一条生 产线
0中2
工国 业距 4. 离 0工 各业 国 4. 战0 略还
有
多
中德签署《中德合作行动纲领》 2014年10月10日，中华人民
4.
业 （MOM）将帮助生产 括物料、产品、工厂等建立起一个高度仿真的数 价值链中的供应商换实时的 生产信息。供应商
信息物理融合系统
大 所提供的全部零部 件都将在正确的时
趋 间以正确的顺序到 达生产线。
三大趋势
在未来的只能工厂中，产品信息 都将被输入到产品零部件本身， 他们会根据自身生产需求，直接 与生产系统和设备沟通，发出下
用
场
景
远程维护服务
在工业4.0之下，生产系统将如同“社会机 器”，以类似于社交网络的方式运转，自动连接 到云平台搜索合适的专家处理问题。专家将通过 集成的知识平台，通过移动设备更有效地进行传 统的远程维护服务。
第二章
工业4.0各国战略
02
工 业 4. 0 各 国 战 略
大国战略
当“工业4.0”上升成为德国的民族战略、由总理默克尔 亲自代言，并把这一概念迅速风靡全球时，中国工信部正 在狠狠推动“中国制造2025”，总理李克强也担任起了 “中国制造2025”的超级推销员，五次出访累计带回了近 1400亿美元大单。与此同时，美国的科技业正在一旁虎视 眈眈，准备随时一网打尽……