ComVac ASIA 2021 上海國際壓縮機及設備展覽會

2021年10月26日-10月29日|上海新國際博覽中心

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德國工業4.0 戰略計劃實施建議(節選)

亞洲第一、世界第二的動力傳動展
2015上海國際壓縮機及設備展覽會(ComVac  ASIA 2015)
2015年10月27-30日
上海新國際博覽中心

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德國工業4.0 戰略計劃實施建議(節選)

為了在新一輪工業革命中占領先機,在德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的建議和推動下,“工業4.0”項目在2013 年4 月的漢諾威工業博覽會上被正式推出。這一研究項目是2010年7月德國政府《高技術戰略2020》確定的十大未來項目之一,旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。
我們將分多期刊登該研究項目的主要內容,為您提供參考。


德國是全球制造業中最具競爭力的國家之一,其裝備制造行業全球領先。這是由于德國在創新制造技術方面的研究、開發和生產,以及在復雜工業過程管理方面高度專業化使然。德國擁有強大的機械和裝備制造業、占據全球信息技術能力的顯著地位以及在嵌入式系統和自動化工程方面具有很高的技術水平,這些都意味著德國確立了其在制造工程行業中的領導地位。因此,德國以其獨特的優勢開拓新型工業化的潛力:工業4.0。
前三次工業革命源于機械化、電力和信息技術,F在,將物聯網和服務網應用到制造業正在引發第四次工業革命。將來,企業將建立全球網絡,把它們的機器、存儲系統和生產設施融入到信息物理系統(Cyber-Physical Systems,CPS)。在制造系統中,這些信息物理系統包括智能機器、存儲系統和生產設施,能夠相互獨立地自動交換信息、觸發動作和控制。這有利于從根本上改善包括制造、工程、材料使用、供應鏈和生命周期管理的工業過程。正在興起的智能工廠采用了一種全新的生產方法。智能產品通過獨特的形式加以識別、可以在任何時候被定位、并能知道它們自己的歷史、當前狀態和為了實現其目標狀態的替代路線。嵌入式制造系統在工廠和企業之間的業務流程上實現縱向網絡連接,在分散的價值網絡上實現橫向連接,并可進行實時管理——從下訂單開始,直到外運物流。此外,他們形成的且要求的端到端工程貫穿整個價值鏈。
工業4.0 擁有巨大的潛力。智能工廠使個體顧客的需求得到滿足,這意味著即使是生產一次性的產品也能獲利。在工業4.0 中,動態業務和工程流程使得生產在最后時刻也可以變化,也有能力代表供應商對生產過程中的干擾與失靈做出靈活反應。制造過程中提供的端到端的透明度有利于優化決策。工業4.0 也將帶來創造價值的新方式和新的商業模式。特別是,它將為初創企業和小企業提供發展良機,并提供下游服務。
此外,工業4.0 將應對并解決當今世界所面臨的一些挑戰,如資源和能源利用效率,城市生產和人口結構變化等。工業4.0 使資源生產率和效率增益不間斷地貫穿于整個價值網絡。它使工作的組織考慮到人口結構變化和社會因素。智能輔助系統將工人從執行例行任務中解放出來,使他們能夠專注于創新、增值的活動。鑒于即將發生的技術工人短缺問題,這將允許年長的工人延長其工齡,保持更長的生產力。靈活的工作組織使得工人能夠將他們的工作和個人生活相結合,并且繼續進行更加高效的職業發展,在工作和生活之間實現更好的平衡。
在制造工程領域,全球競爭愈演愈烈,德國不是唯一已經認識到要在制造行業引入物聯網和服務網的國家。再者,不僅僅亞洲對德國工業構成競爭威脅,美國也正在采取措施,通過各種計劃來應對去工業化,促進“先進制造業”。
為了將工業生產轉變到工業4.0,德國需要采取雙重戰略。德國的裝備制造業應不斷地將信息和通信技術集成到傳統的高技術戰略來維持其在全球市場的領導地位,以便成為智能制造技術的主要供應商。與此同時,有必要為CPS 技術和產品建立和培育新的主導市場。為了實現這一雙重的CPS 戰略目標,應將工業4.0的下列特性加以落實:
●通過價值網絡實現橫向集成;
●貫穿整個價值鏈的端到端工程數字化集成;
●縱向集成和網絡化制造系統。

 

圖:工業革命的四個階段

邁向工業4.0 需要德國投入大量的研發精力。為了實施雙重戰略,需要研究制造系統的橫、縱向集成,以及工程端到端集成。此外,應重視由于工業4.0系統所建立的工作場所新的社會基礎設施,并要繼續發展CPS技術。
如果工業4.0 能夠成功實施,那么研發活動將需要恰當的產業和產業政策決策與之伴隨。工業4.0 工作組認為需要在以下八個關鍵領域采取行動。
(1)標準化和參考架構:貫穿整個價值網絡,工業4.0 將涉及一些不同公司的網絡連接與集成。只有開發出一套單一的共同標準,這種合作伙伴關系將才有可能形成。需要一個參考架構為這些標準提供技術說明,并促使其執行。
(2)管理復雜系統:產品和制造系統日趨復雜。適當的計劃和解釋性模型可以為管理這些日益復雜性提供基礎。因此,工程師們需要配備要求開發這些模型的方法和工具。
(3)為工業建立全面寬頻的基礎設施:可靠、全面和高質量的通信網絡是工業4.0 的一個關鍵要求。因此,不論是在德國內部,還是德國與其伙伴國家之間,寬帶互聯網基礎設施需要進行大規模擴展。
(4)安全和保障:安全和保障兩個方面對于智能制造系統成功來說是至關重要的。重要的是要確保生產設施和產品本身不能對人和環境構成威脅。與此同時,生產設施和產品,尤其是它們包含的數據和信息,需要加以保護,防止濫用和未經授權的獲取。比如,這將要求部署統一的安全保障架構和獨特的標識符,還要相應地加強培訓以及增加持續的職業發展內容。
(5)工作的組織和設計:在智能工廠,員工的角色將產生顯著變化。工作中的實時控制將越來越多,這將改變工作內容、工作流程和工作環境。在工作組織中應用社會技術方法將使工人有機會承擔更大責任,同時促進他們個人的發展。若使其成為可能,有必要設置針對員工的參與性工作設計和終身學習方案,并啟動模型參考項目。
(6)培訓和持續的職業發展:工業4.0 將極大的改變工人的工作和技能。因此,有必要通過促進學習、使終身學習和以工作場所為基礎的持續職業發展的計劃,實施適當的培訓策略和組織工作。為了實現這一目標,應推動示范項目和“最佳實踐網絡”,以及研究數字學習技術。
(7)規章制度:雖然在工業4.0中新的制造工藝和橫向業務網絡需要遵守法律,但是考慮到新的創新,也需要調整現行的法規。這些挑戰包括保護企業數據、責任問題、處理個人數據以及貿易限制。這將不僅需要立法,而且也需要代表企業的其他類型的行動——需要大量適當手段,包括準則、示范合同和公司協議或如審計這樣的自我監管措施。
(8)資源利用效率:即使拋開高成本不談,制造業消耗大量的原材料和能源,這也對環境和安全供給帶來了若干威脅。工業4.0 將提高資源的生產率與利用效率。這就有必要計算在智能工廠中投入的額外資源與產生的節約潛力之間的平衡。
邁向工業4.0 將是一個漸進的過程。目前基本的技術和經驗需要調整從而適應制造工程的具體要求;同時應探討為開發新地域和新市場制定創新性解決方案。如果這樣做成功的話,工業4.0 將使德國提升全球競爭力,并保護其國內制造業。
(未完待續)

上海國際壓縮機及設備展覽會ComVac ASIA是亞洲第一、世界第二的亞洲國際動力傳動與控制技術展覽會(PTC ASIA)的重要組成部分,是由德國漢諾威展覽公司、漢諾威米蘭展覽(上海)有限公司與壓縮機網、《壓縮機》雜志共同打造。
ComVac ASIA 歷經持續增長,已連續12屆取得了巨大成功,成為壓縮其他技術及真空技術一年一度的頂尖國際盛會。
ComVac ASIA 是一個集技術、產業、投資于一身的價值交流平臺。2018年吸引了225家的海內外知名企業展示高精尖產品與技術,展出面積達19000平方米。為期四天的展會累計專業觀眾達100,616人(與同期其它五個展共享觀眾數據)。
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