解析_工业互联网_与_工业4_0_及其对中国制造业发展的启示_延建林

中国工程科学 2015年 第17卷 第7期

。《工业4.0：未来的智能制造》报告提出，公司也在积极推动相关战略行动。2012年11月，（CPS）通用电气公司发布《工业互联网：突破智慧和机器的界限》白皮书[4]，旨在通过智能机器间的连接最终将人机连接，结合软件和大数据分析，突破物理和材料科学的限制，升级关键的工业领域、重构全球工业、激发生产率、提高能效和效率。在通用电气公司倡议下，美国电话电报公司、思科公司、通用电气公司、英特尔公司和美国国际商用机器公司于2014年初成立“工业互联网联盟”，以期打破技术壁垒，促进物理世界和数字世界的融合。联盟成立两个月，成员已超过50名，囊括了来自亚洲、欧洲、拉丁美洲和北美洲的企业、高校以及研究机构。

工业互联网整合了工业革命与网络革命两大优势，即将工业革命成果及其带来的机器、机组和物理网络与近年发展迅速的互联网革命及其成果——智能设备、智能网络和智能决策融合到一起。工业互联网主要包含三种关键元素：智能机器、高级分析、工作人员。智能机器是现实世界中的机器、设备、团队和网络通过先进的传感器、控制器和软件应用程序以崭新的方式连接起来形成的集成系统。高级分析是使用基于物理的分析法、预测算法、关键学科的深厚专业知识来理解机器和大型系统运作方式的一种方法。建立各种工作场所的人员之间的实时连接，能够为更加智能的设计、操作、维护以及高质量的服务提供支持与安全保障。工业互联网将提升工业系统各层面的运转表现、提高资产可靠性、改善机组以及工业网络的运行效率，从而为商业和全球经济带来巨大的效益。

德国是全球制造业最具竞争力的国家之一，为巩固其全球领先地位，在新一轮工业革命中占领先机，德国在2013年4月汉诺威工业博览会上正式提出“工业4.0”战略。它是德国政府《高技术战略2020》中确定的十大未来项目之一，由德国联邦教育研究部和联邦经济技术部联手资助，联邦政府投入2亿欧元支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新[5]。“工业4.0”实施的主要目的是确保德国成为智能制造技术的主要供应商和产品的主导市场，维持其在全球市场的领导地位，塑造其制造业在全球范围内的新的竞争优势。

“工业4.0”战略是基于工业互联网的智能制造战略，其核心是建立虚拟网络–实体物理融合系统

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虚拟网络–实体物理融合系统是一种使能技术，将虚拟世界和现实世界联系在一起创建一个真实的网络世界。它通过确定和识别工厂中每个工作单元的活动，配置合理的选项和生产条件，为工厂提供最优化的生产过程。在生产系统中部署网络–实体物理融合系统，将实现单机智能设备的互联，不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线，不同的智能生产线间的互联组成智能车间，智能车间的互联组成智能工厂，不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统；这些单机智能设备、智能生产线、智能车间和智能工厂可以自由动态地组合，这一灵活的生产系统能够从根本上允许生产流程的实时自优化，以满足不断变化的制造需求。

“工业4.0”的实现需要三项集成：纵向集成、端对端集成、横向集成。《德国工业4.0战略计划实

[6]

施建议》认为：纵向集成是将不同层面（如传感器、

控制、生产管理、制造和执行及企业计划等）的信息技术（IT）系统集成到一起，完成企业内部不同信息技术系统、生产设施（以数字化、智能化生产设备为主）的全面集成，建立一个高度集成化的系统，为智能工厂中网络化制造、个性化定制、数字化生产提供支撑；端对端集成是为了实现研发、生产、服务等产品全生命周期的所有工程活动，将全价值链上的、为客户需求而协作的不同公司进行集成；横向集成是将各种处于不同制造阶段和进行不同商业计划的信息技术系统集成在一起，以供应链为主线，将企业间的物流、能源流、信息流结合在一起，以实现社会化协同生产。通过这三项集成，德国将全面完成企业内（信息化系统及生产设备）、企业间、生态圈的集成、协同，实现灵活的、个性化的、高效的、社会化的、智能的生产，从而巩固其在全球制造业中的领先地位。

二、“工业互联网”与“工业4.0”将给制

造业带来深刻变革

历史经验表明，每次产业革命都会催生一批新业态和新模式，带来产品、服务和制造的重大变化。“工业互联网”和“工业4.0”代表了初现端倪的新

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