進入21世紀以來
，信息與通信技術取得了突破性進展。 特別互聯網技術的迅猛發展給社會和工業帶來了深遠的影響
，2006年美國國家基金會（NSF）科學家Helen Gill提出了信息物理融合係統（Cyber-Physical System
，簡稱CPS）概念
，將網絡化的世界與智能化物理世界融合起來。信息物理融合係統是集成計算、通信與控製於一體的下一代智能係統，是計算進程和物理進程的統一體。CPS 包含了無處不在的環境感知
、嵌入式計算
、網絡通信和網絡控製等係統工程
，使物理係統智能化具有計算、通信、精確控製
、遠程協作和自適應功能。德國工業4.0將CPS運用到製造和物流的技術集成，通過與物聯網及服務網的融合，進而產生了創新的工廠係統 -- 智能工廠( SmartFactory )。

在工業 4.0 時代，每個工廠企業都將建立 “數字企業平台”

，通過開放接口將虛擬環境與基礎架構融為一體，從而形成生產製造模式變革為核心的網絡物理融合生產係統（CPPS）。智能工廠係統完全不同於傳統的工廠自動化係統。智能工廠采用麵向服務的體係架構
，它是人
、機器與產品互聯互通的一個智能網絡。這一智能網絡成為設計和製造智能工廠的理論基礎。

可以看出，CPS的通信網絡係統采用了工業物聯網技術
；生產製造係統采用CPPS信息物理融合生產係統；傳統的企業監控管理級成為了采用服務互聯網提供的服務的安全可靠和可信的雲網絡。基於嵌入式Internet技術的P2M（產品對機器通信）以公共無線網絡為接入手段，為客戶提供產品到機器的通信解決方案，滿足客戶對生產過程監控、指揮調度、遠程數據采集和測量、遠程診斷等方麵的信息化需求。P2M不是簡單的數據在產品和機器之間的傳輸，它是生產製造之間的一種智能化
、交(jiao)互(hu)式(shi)通(tong)信(xin)，即(ji)使(shi)人(ren)們(men)沒(mei)有(you)實(shi)時(shi)發(fa)信(xin)號(hao)，機(ji)器(qi)也(ye)會(hui)根(gen)據(ju)產(chan)品(pin)的(de)信(xin)息(xi)主(zhu)動(dong)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)，並(bing)根(gen)據(ju)所(suo)得(de)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)經(jing)過(guo)大(da)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)智(zhi)能(neng)化(hua)地(di)做(zuo)出(chu)選(xuan)擇(ze)

，對(dui)相(xiang)關(guan)設(she)備(bei)發(fa)出(chu)正(zheng)確(que)的(de)指(zhi)令(ling)。新(xin)型(xing)的(de)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)以(yi)傳(chuan)統(tong)的(de)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)金(jin)字(zi)塔(ta)為(wei)基(ji)礎(chu)逐(zhu)步(bu)實(shi)現(xian)智(zhi)能(neng)化(hua)

、遠程化和實時化

，通過IP網絡支持以及泛在移動性的P2M通信提供了更佳的承載基礎。按照Edward A. Lee教授的定義：“信息物理生產製造係統（CPPS）是shi計ji算suan過guo程cheng和he物wu理li過guo程cheng的de集ji成cheng係xi統tong，利li用yong嵌qian入ru式shi計ji算suan機ji和he網wang絡luo對dui物wu理li過guo程cheng進jin行xing監jian測ce和he控kong製zhi，並bing通tong過guo反fan饋kui環huan實shi現xian計ji算suan過guo程cheng和he物wu理li過guo程cheng的de相xiang互hu影ying響xiang。”基於CPS係統的智能工廠是一種網絡型嵌入式係統
，它將打破PC機時代建立的傳統自動化係統的體係架構，從而全麵實現分布式智能。

德國推進智能工廠動因

除了技術背景，德國政府實施智能工廠的主要原因，還是想將互聯網技術、信息和通信技術集成到傳統的製造業，以維持其全球市場領導地位，並為推廣CPS技術和產品建立和培育新的市場，成為智能製造技術的主要供應大國。

從根本上說，德國作為世界上最重要的生產製造國家，麵臨著互聯網時代製造領域升級轉型的巨大挑戰。目前ITxingyeduiyuchuantongzhizaoyededajujingong，duiyuchuantongzhizaolingyujishukaifadedaliangtouzi
，shidedeguozhengfubuduantixingdeguodeqiyejiamenbixubaoyoubaochideguozaizhizaoxingyelingxiandiweideshenkeweijiyishi。ruguodeguozhizaoyebunengjishijinxingchuangxinxinggeming，zongyouyitianGoogle、微軟、蘋ping果guo等deng會hui成cheng為wei生sheng產chan製zhi造zao的de新xin巨ju頭tou。可ke以yi說shuo，互hu聯lian網wang技ji術shu發fa展zhan對dui於yu產chan品pin乃nai至zhi企qi業ye生sheng命ming周zhou期qi的de影ying響xiang
，猛meng烈lie地di衝chong擊ji著zhe德de國guo製zhi造zao強qiang國guo的de地di位wei。所suo以yi德de國guo必bi須xu通tong過guo新xin的de創chuang新xin、變bian革ge才cai能neng從cong製zhi造zao強qiang國guo提ti升sheng為wei超chao級ji製zhi造zao強qiang國guo，從cong而er保bao持chi它ta在zai機ji械xie製zhi造zao領ling域yu的de領ling先xian地di位wei。而er推tui動dong智zhi能neng工gong廠chang和he智zhi能neng生sheng產chan是shi實shi現xian這zhe一yi目mu標biao的de重zhong要yao手shou段duan。

德國大力推進智能工廠的原因，具體而言，第一個因素是互聯網時代對於傳統製造業的強烈衝擊。最近十多年來技術特別是ITxinxitongxinjishudexunmengfazhan，yichengweisuoyouxingyeheyingyonglingyudezhongyaochuangxinqudongqi。hulianwangjishuyiduirenleishehuidefazhandailaileshenkedeyingxiang。zhizaoyeruorenganzhaoyuanlaideshejizhizaoshengchanheguihuafangfayunxing
，yiyuanyuanbunengshiyingshichang
、客戶和技術發展的需要。如何將互聯網及IT技ji術shu應ying用yong於yu傳chuan統tong工gong業ye已yi成cheng為wei當dang務wu之zhi急ji。因yin此ci，如ru果guo德de國guo想xiang在zai全quan球qiu裝zhuang備bei製zhi造zao領ling域yu繼ji續xu保bao持chi領ling頭tou羊yang的de地di位wei，不bu僅jin必bi須xu繼ji續xu發fa揚yang一yi貫guan專zhuan注zhu於yu創chuang新xin和he創chuang造zao的de精jing神shen
，而er且qie要yao通tong過guo工gong業ye4.0戰略的實施，將互聯網技術與傳統行業有機結合在一起，對傳統行業進行變革以符合新的營銷理念、xindeshichangxuqiuhexindejishufazhandeyaoqiu，zaidutishengqiquanqiujingzhengli
，chengweihulianwangshidaigongyezhizaojishudegongyingzhehelingxianzhe

，bingjiangzhezhongxitonggongchengtuixiangquanshijie

，baochiqiquanqiushengchanzhizaoxingyezhangmenlingxiudediwei。

diergeyinsushishijiejingjiquanqiuhuaduiyuchanpinshengmingzhouqideyingxiang。youyuhulianwangshidaidailaileshijiejingjidebianpinghua，dailailegongyechanyeruhebaochichixufazhandexintiaozhan，dailaileyouxinxidekaifangxinghechuanbodekuaisuxingzaochengdechanpinshengmingzhouqidegenbenxingbianhua。suoyizhizaogongchangdeshejihejianzaoxuyaomanzushengchanzhizaobujuquanqiuxing、製造方式靈活性、產品生命周期縮短和企業發展持續性的需求。這些需求就是工業4.0戰略在所有工業領域要解決的問題。 erzhinenggongchangdemudejiushiyaochanshengyizhongxinxingdeshengchanzhizaomoshi。congdanchunshengchanchanpindejishujiaodulaijiang，zhezhongxinxingdeshengchanzhizaomoshiyaonengshiyingchanpinshengmingzhouqidexinbianhua。zaiguoqushiduonianli，jixiezhizaoxingyedezhuanjiamenzuolebushaonulilaitigaoshengchanxiaolv，jiadashengchandelinghuoxing
，rujidianyitihua
、管控一體化
、CIMS、數字工廠

、虛(xu)擬(ni)工(gong)廠(chang)等(deng)等(deng)，都(dou)沒(mei)有(you)很(hen)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)以(yi)上(shang)問(wen)題(ti)
，在(zai)實(shi)踐(jian)和(he)發(fa)展(zhan)中(zhong)，人(ren)們(men)慢(man)慢(man)認(ren)識(shi)到(dao)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)的(de)解(jie)決(jue)並(bing)不(bu)是(shi)單(dan)單(dan)通(tong)過(guo)改(gai)造(zao)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)方(fang)式(shi)就(jiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)的(de)。這(zhe)種(zhong)變(bian)革(ge)需(xu)要(yao)融(rong)合(he)產(chan)品(pin)研(yan)發(fa)、生產
、市場、服務
、運行及回收各階段的動態管理。這恰恰是建設智能工廠的首要任務。

第三個因素是推動智能製造以鞏固德國在製造領域的領先地位。德國在推動工業4.0zheyiguoceshijiangzhongdianfangzaizhinenggongchangshang
，zheguanxidaodeguoruhejixuzhanlingchuantonggongyelingyudezhigaodian，dazaoguojiazhizaoyejingzhengxinyoushi。laopaigongyeqiangguodeguoqiwangtongguoyizhinengzhizaoweizhudaodedisicigongyegeminglaishixiandeguodegongyezhizaoyouzidonghuaxiangzhinenghuahewangluohuafangxiangshengjidemude，shishizhinenggongchanghezhinengshengchanliangdazhanlve，tongguobutongcengmiandezhinenghuabiangeshixianquanjudezhinenghua。

德de國guo強qiang調tiao第di四si次ci革ge命ming的de重zhong點dian是shi生sheng產chan製zhi造zao模mo式shi上shang的de改gai變bian，這zhe也ye與yu德de國guo製zhi造zao業ye在zai德de國guo經jing濟ji中zhong有you著zhe舉ju足zu輕qing重zhong的de地di位wei分fen不bu開kai。德de國guo擁yong有you強qiang大da的de設she備bei和he機ji床chuang製zhi造zao能neng力li，推tui動dong智zhi能neng工gong廠chang建jian設she，可ke以yi全quan方fang位wei地di提ti升sheng德de國guo工gong業ye界jie的de整zheng體ti實shi力li，引yin發fa整zheng個ge製zhi造zao產chan業ye鏈lian（信息技術的引用
、生產物流管理技術、自動化控製技術
、機電一體化技術
、工業科技產品的科研和開發、3D技術、複雜工業過程的管理技術、電子嵌入式係統技術等等）的顛覆性變化。同時這一項目也可以動員和吸引整個工業製造行業鏈上大量中小企業參與
，舉一綱而萬目張，解一卷而眾篇明，成為“全民項目”，使得中小企業都成為智能工廠生產技術的參與者、開發者

、使用者和受益者
，從而繼續保持德國在整個產業鏈的領先地位。

德國智能工廠架構體係

工業4.0提倡的智能工廠是實現一種新型生產製造模式的載體。其核心是為了適應產品生命周期新的變化。它能夠找到應付產品快速更新換代
、產品種類多而批量少、價格競爭和成本壓力、投資回報率時間縮短以及資源優化和能源效率的解決方法。其架構體係是按照RAMI4.0 （工業4.0的參考架構模型）來設計的。

RAMI 4.0 提出了從四個側麵來設計智能工廠， 即生產製造流程、生產製造設備


、管理軟件和工程工藝（生產工藝
、製造工藝
、產品開發工藝及流程工藝）。 同時RAMI4.0又將這四個側麵歸納為三個維度， 即產業製造鏈、產品周期鏈和企業管理鏈，形成一個三維的工業4.0參考架構模型。按照這個模型
，我們用生產製造周期、自適應生產製造自動化係統和互聯網為導向的工廠管理係統三方麵來構造智能工廠的基本特性及方法。

實現智能工廠要分多步進行。

智zhi能neng工gong廠chang要yao掌zhang握wo產chan品pin生sheng命ming周zhou期qi，製zhi訂ding靈ling活huo多duo樣yang的de生sheng產chan製zhi造zao周zhou期qi。實shi際ji上shang
，產chan品pin從cong誕dan生sheng到dao消xiao失shi的de生sheng命ming周zhou期qi在zai市shi場chang上shang銷xiao售shou量liang需xu求qiu有you一yi定ding的de規gui律lv。它ta要yao經jing曆li研yan發fa期qi
、試用期、發展期、成熟期、飽和期到退出期。在不同的時期中市場對於產品的數量要求也是不同的。如在研發期、試用期所需要的產品數量是有限的，發展期、成熟期
、飽和期所需要的產品數量由市場推廣的力度及市場合理的定位來確定預測的範圍

，而在退出期則需要按回報率
、更新換代的速度和開發新產品的投入力度來規劃產品不同的生產數量和功能。

S型曲線是典型的產品生命周期曲線
，產品經過培育期、成長期、成熟期
、衰退期，直至結束產品生命。這條S型曲線代表了以傳統的方式來思考一個產品生命周期的各個階段與企業在此產品上的收入（效益）的關係。

而(er)在(zai)產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)的(de)管(guan)理(li)下(xia)，產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)曲(qu)線(xian)可(ke)以(yi)被(bei)重(zhong)新(xin)塑(su)造(zao)，在(zai)產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)的(de)各(ge)個(ge)階(jie)段(duan)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)作(zuo)用(yong)，從(cong)總(zong)體(ti)上(shang)為(wei)企(qi)業(ye)帶(dai)來(lai)巨(ju)大(da)的(de)效(xiao)益(yi)。同(tong)時(shi)極(ji)大(da)地(di)影(ying)響(xiang)不(bu)同(tong)階(jie)段(duan)對(dui)於(yu)產(chan)品(pin)的(de)需(xu)求(qiu)數(shu)量(liang)，當(dang)然(ran)對(dui)於(yu)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)的(de)規(gui)模(mo)
、回報率和研發周期的製定起了決定性的作用。

這是產品管理的基本原則
，所不同的是在過去的年代裏，整個的產品生命周期比較長
，一般可以按8年到10年計算，所以一般研發期
、試用期的資本投入可以忽略不計。以開發機械結構產品為例
，初期的研發費用
、模(mo)具(ju)費(fei)用(yong)甚(shen)至(zhi)加(jia)工(gong)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)的(de)費(fei)用(yong)可(ke)以(yi)分(fen)攤(tan)在(zai)整(zheng)個(ge)產(chan)品(pin)的(de)數(shu)量(liang)上(shang)。比(bi)較(jiao)長(chang)的(de)產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)產(chan)生(sheng)巨(ju)大(da)的(de)銷(xiao)售(shou)量(liang)保(bao)證(zheng)了(le)初(chu)期(qi)投(tou)入(ru)及(ji)時(shi)地(di)獲(huo)得(de)回(hui)報(bao)。而(er)如(ru)今(jin)隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)和(he)產(chan)業(ye)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)的(de)加(jia)速(su)，產(chan)品(pin)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)大(da)大(da)縮(suo)短(duan)。這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)首(shou)先(xian)出(chu)現(xian)在(zai)民(min)用(yong)產(chan)品(pin)上(shang)，使(shi)用(yong)周(zhou)期(qi)從(cong)過(guo)去(qu)的(de)三(san)四(si)年(nian)縮(suo)短(duan)到(dao)一(yi)二(er)年(nian)

，甚(shen)至(zhi)更(geng)短(duan)。這(zhe)種(zhong)趨(qu)勢(shi)也(ye)影(ying)響(xiang)了(le)工(gong)業(ye)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)的(de)長(chang)短(duan)。

產品生命周期短、產chan品pin數shu量liang少shao同tong時shi數shu量liang要yao求qiu的de突tu變bian性xing，必bi然ran需xu要yao一yi種zhong靈ling活huo多duo樣yang的de生sheng產chan製zhi造zao模mo式shi來lai快kuai速su響xiang應ying這zhe些xie變bian化hua。實shi現xian智zhi能neng工gong廠chang的de第di一yi步bu就jiu是shi要yao建jian立li這zhe樣yang的de具ju有you自zi適shi應ying功gong能neng的de生sheng產chan製zhi造zao模mo式shi。目mu前qian德de國guo推tui動dong智zhi能neng工gong廠chang的de一yi項xiang重zhong要yao任ren務wu就jiu是shi設she計ji和he規gui範fan按an照zhao市shi場chang對dui產chan品pin需xu求qiu的de不bu同tong時shi間jian段duan而er實shi現xian不bu同tong生sheng產chan方fang式shi的de靈ling活huo多duo樣yang的de生sheng產chan製zhi造zao發fa展zhan周zhou期qi。

智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)要(yao)滿(man)足(zu)產(chan)品(pin)製(zhi)造(zao)周(zhou)期(qi)的(de)自(zi)適(shi)應(ying)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)。多(duo)工(gong)作(zuo)方(fang)法(fa)的(de)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)是(shi)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)和(he)產(chan)品(pin)特(te)殊(shu)需(xu)求(qiu)的(de)基(ji)礎(chu)
，將(jiang)客(ke)戶(hu)和(he)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu)及(ji)時(shi)地(di)與(yu)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)有(you)機(ji)地(di)整(zheng)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)，及(ji)時(shi)調(tiao)整(zheng)生(sheng)產(chan)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)平(ping)衡(heng)成(cheng)本(ben)與(yu)投(tou)資(zi)，降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)，提(ti)高(gao)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)。提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)競(jing)爭(zheng)能(neng)力(li)是(shi)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)的(de)基(ji)本(ben)設(she)計(ji)思(si)想(xiang)。要(yao)實(shi)現(xian)人(ren)工(gong)
、半(ban)自(zi)動(dong)和(he)全(quan)自(zi)動(dong)三(san)位(wei)一(yi)體(ti)的(de)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)



，我(wo)們(men)首(shou)先(xian)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)種(zhong)混(hun)合(he)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)的(de)實(shi)施(shi)成(cheng)本(ben)問(wen)題(ti)，生(sheng)產(chan)方(fang)式(shi)切(qie)換(huan)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)問(wen)題(ti)，調(tiao)試(shi)維(wei)護(hu)安(an)裝(zhuang)操(cao)作(zuo)難(nan)度(du)提(ti)高(gao)的(de)問(wen)題(ti)，運(yun)行(xing)人(ren)員(yuan)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)培(pei)養(yang)問(wen)題(ti)，係(xi)統(tong)規(gui)劃(hua)預(yu)算(suan)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)問(wen)題(ti)等(deng)等(deng)。 針對這些問題
，必須解決：產品數量的響應性；生產規劃的長期性；生產工藝的穩定性；技術發展的連續性
；製造成本的競爭性
；員工創新的主導性。這六個性能構成了智能工廠生產製造模型的特征。

智能工廠必須具備將人工
、半自動和全自動三位一體的適應性生產製造模式的控製係統的基本方法人工、半自動和全自動三位一體的適應性生產製造模式是構成生產價值鏈軸/生產管理軸的集合。針對產品的高柔性化生產和客戶定製的發展趨勢
，建立高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。

zaizhezhongmoshizhong，youyuyinrulegezhongxindejishutebieshihulianwangjishu，chanshengyishengchanzhizaoweidaoxiangdejiaochalingyuhechuangxinlinian
，chuangzaochuxinjiazhi
，chuantongdechanyelianjiangbeizhongzu。shiyingxingdeshengchanzhizaomoshizhenduichanpinzhizaozhouqizishiyingshengchanzhizaomoshitichulejibendeshejiguifan，hexinshijiangIT信息技術、工業以太網絡技術與工業自動化技術有機結合起來。對所需的信息和應用信息要求數字化
；保證產品在不同時刻或階段需求量不同，對於生產峰值有及時的應對能力； 應用互聯網及IT技術將生產製造、生產工藝、生產控製和生產管理結合在一起；采用分散智能化裝備組件使得生產模式功能擴展得更加方便
；采用網絡物理係統的概念達到數字工廠與實際對象的一致性。 當然成本的優化
、操作的方便性等等因素都在設計的大綱中體現出來。

根gen據ju這zhe些xie現xian實shi及ji未wei來lai發fa生sheng的de問wen題ti
，研yan究jiu智zhi能neng工gong廠chang的de路lu徑jing圖tu得de以yi提ti出chu。智zhi能neng工gong廠chang是shi信xin息xi化hua技ji術shu發fa展zhan的de產chan品pin，是shi在zai數shu字zi化hua工gong廠chang的de基ji礎chu上shang，利li用yong物wu聯lian網wang的de技ji術shu和he設she備bei監jian控kong技ji術shu加jia強qiang信xin息xi管guan理li和he服fu務wu。智zhi能neng工gong廠chang規gui劃hua、設計和運行專家們不僅要了解自己的產品即生產裝備及技術，同時也應該清楚掌握產銷流程、即時正確地采集生產線數據
，以及合理編排生產計劃與生產進度。為了提高生產過程的可控性、減少生產線上人工幹預
、在設計的過程中必須將生產管理、生產流程及生產效率統一於生產製造模式中，從而構建一個高效節能
、綠色環保、環境舒適的現代化工廠。它主要采用的技術核心如下：A) 采用數字工廠/虛擬工廠的技術；B)智能分散型機電控製一體化的功能模塊；C) IT技術、互聯網技術、應用實現三位一體化的適應性生產製造係統。

智能工廠還須具備融合互聯網技術的企業管理係統。為了實現“工業4.0”概(gai)念(nian)的(de)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)，在(zai)注(zhu)重(zhong)新(xin)的(de)生(sheng)產(chan)線(xian)高(gao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)同(tong)時(shi)
，必(bi)須(xu)首(shou)先(xian)在(zai)製(zhi)造(zao)的(de)主(zhu)要(yao)環(huan)節(jie)實(shi)現(xian)信(xin)息(xi)化(hua)控(kong)製(zhi)與(yu)集(ji)成(cheng)，以(yi)支(zhi)撐(cheng)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)管(guan)理(li)與(yu)監(jian)控(kong)以(yi)及(ji)製(zhi)造(zao)執(zhi)行(xing)環(huan)節(jie)的(de)信(xin)息(xi)主(zhu)動(dong)獲(huo)取(qu)和(he)集(ji)成(cheng)。為(wei)此(ci)，智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)必(bi)須(xu)以(yi)生(sheng)產(chan)數(shu)據(ju)和(he)控(kong)製(zhi)數(shu)據(ju)的(de)主(zhu)動(dong)獲(huo)取(qu)、應用和集成為主線
，設計出智能製造過程管理與控製軟件子係統（以下簡稱子係統）

，主要業務模塊總體框架。

該子係統主要分為三個層麵：信息集成與服務層、zhinengzhizaochejianguanlicengyijishebeiceng。zaizhinenggongchangdeqiyeguanlicengbixuyuhulianwangxiangjiehe。zhenggeruanjiankuangjiatixizhong，dingcengxinxijichengyufuwucengtongguoyunfuwuyuqitagongchangjinxingshujujiaohu，shixianzhizaofuwuhua
；生產製造管理層作為製造執行控製功能
，對製造過程進行控製與數據分析，主要包括製造執行控製模塊、庫存與物流控製模塊
、多源過程數據獲取與分析模塊

、設備通訊模塊等關鍵業務功能以及係統基礎支撐模塊。各層間通過數據服務中心進行數據交互。智能工廠的ITsheshijianlizaiyunjisuanwangluojichushang
，yunjisuandebenzhishiyizhongjiyuhulianwangdefuwumoshi，taleisiyuyuanchengshujuzhongxin。kongzhishikeyilijieweisiyouyun，kaolvdaokongzhidekekaoxingyaoqiufeichanggao
，weiCPPS信息物理融合生產係統提供服務的Apps平台建立在工廠企業的私有雲上。但是一些營運和生產管理
，例如PLM、SCM、CRM、QMS、ERP
、以及MES的de一yi些xie功gong能neng可ke以yi通tong過guo雲yun計ji算suan網wang絡luo提ti供gong服fu務wu。這zhe樣yang可ke以yi降jiang低di創chuang建jian和he優you化hua基ji礎chu架jia構gou的de成cheng本ben，提ti升sheng生sheng產chan管guan理li的de智zhi能neng化hua水shui平ping，高gao效xiao地di跨kua地di域yu協xie同tong以yi及ji提ti高gao快kuai速su響xiang應ying市shi場chang需xu求qiu的de能neng力li。

德國正加緊實踐工業4.0和智能工廠

實際上，工業4.0提出的智能工廠的概念，是與德國工業界遇到的最大瓶頸緊密地聯係在一起的，無論所宣傳的CPS係統將人、產chan品pin和he機ji器qi用yong互hu聯lian網wang連lian接jie在zai一yi起qi
，還hai是shi用yong個ge性xing化hua生sheng產chan來lai描miao述shu滿man足zu市shi場chang日ri益yi個ge性xing化hua的de產chan品pin需xu求qiu，其qi隱yin含han著zhe最zui大da的de目mu的de是shi建jian立li一yi個ge與yu互hu聯lian網wang融rong合he的de智zhi能neng化hua先xian進jin製zhi造zao方fang式shi，提ti高gao效xiao率lv，降jiang低di成cheng本ben和he加jia快kuai反fan應ying速su度du。根gen據ju德de國guo專zhuan家jia的de分fen析xi
，這zhe個ge目mu標biao的de實shi現xian至zhi少shao要yao十shi多duo年nian，所suo以yi存cun在zai著zhe現xian實shi與yu未wei來lai、方式與模式矛盾的問題。

然而，在過去的幾年裏，德國大多數企業和工程人員也搞不清工業4.0到底要幹什麼，智能工廠到底應該如何來建造，基本上處於觀望狀態。從2015年開始，德國政府意識到這個問題，必須將實踐與理論相結合，將概念轉化為現實。德國副總理、經濟部長Gabriel明確要求各企業公司必須加快研發步伐，盡快將研發成果應用到實踐，成為可複製的樣板工程，同時要盡快確定新業務的模式。所以，2015年5月，由德國經濟部和教育研究部牽頭重組了工業4.0平台
，並著重於工業4.0標準化的製定工作。2015年11月，德國發布了工業4.0第二版，並將其確定為德國標準


，上報到IEC委員會。同時，強調了實踐的重要性。在很短時間內製定了工業4.0實施示範分布圖，共記錄了202個以工業4.0為導向的示範項目，人們可以通過網站直接閱讀。

值得一提的是

，通過觀察和分析
，我們可以看到目前所有的項目並不是想象中的“智能工廠、數字工廠、自適應工廠”，更多的是技術改革，深度的自動化技術的應用。其目的不在於做秀給別人參觀， 而是用務實的創新精神來解決針對互聯網時代中產品快速需求性、產品生命周期不斷縮短
、多(duo)品(pin)種(zhong)小(xiao)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)的(de)問(wen)題(ti)
，在(zai)實(shi)踐(jian)中(zhong)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)和(he)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，特(te)別(bie)是(shi)通(tong)過(guo)互(hu)聯(lian)網(wang)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)使(shi)業(ye)務(wu)流(liu)程(cheng)的(de)不(bu)同(tong)方(fang)麵(mian)(如質量、時間、任務、穩健性
、價格和生態友好)shixiandongtaipeizhi，jiakuaiduicailiaohegongyingliandechixutiaozheng。tongshi，zheyeyiweizhegongchengliuchengnenggoubiandegengjialinghuo
，zhizaoliuchengkeyisuishibeigaibian，zanshixingduanque(比如供應問題)能夠快速彌補
，並且在短時間內實現產量的大幅提高。

而且，工業4.0建立產品數字化的標準
，使得人們在設計、配置

、排序、規劃、製造和運行等階段中納入數字化產品的標準

，進行及時的適應性的修改。通過生產製造方式的靈活性、研yan究jiu開kai發fa的de適shi應ying性xing和he市shi場chang客ke戶hu快kuai速su響xiang應ying性xing，使shi得de智zhi能neng工gong廠chang的de生sheng產chan製zhi造zao模mo式shi能neng夠gou解jie決jue由you於yu產chan品pin生sheng命ming周zhou期qi不bu斷duan縮suo短duan造zao成cheng的de製zhi造zao成cheng本ben和he響xiang應ying速su度du的de問wen題ti，提ti高gao資zi源yuan利li用yong率lv來lai得de到dao足zu夠gou獲huo利li能neng力li。

如ru果guo我wo們men從cong這zhe個ge新xin的de思si路lu出chu發fa重zhong新xin認ren識shi智zhi能neng工gong廠chang的de真zhen正zheng含han義yi和he推tui進jin路lu徑jing，無wu論lun是shi位wei於yu德de國guo巴ba伐fa利li亞ya州zhou東dong部bu城cheng市shi安an貝bei格ge的de西xi門men子zi工gong廠chang還hai是shi寶bao馬ma公gong司si全quan生sheng產chan線xian，盡jin管guan我wo們men沒mei有you感gan受shou到dao許xu多duo新xin的de技ji術shu，也ye沒mei有you非fei常chang震zhen撼han的de感gan覺jiao
，但dan是shi解jie決jue產chan品pin的de製zhi造zao成cheng本ben
、提高生產製造的靈活性恰恰處於演變之中。同樣，202個示範項目中的每個項目都對自動化提出了挑戰。因為它可以給整個供應鏈帶來自動化附加值，它的功能、高品質、經濟回報還有生產效率都可以通過互聯網的介入而進一步提升。

綜上所述，在當今互聯網時代，麵臨美國提出的“第三次革命”“工業互聯網”戰略
，德國沒有隨風而動，跟隨美國人進行製造領域顛覆性的改變
，而是按照自身國情
、本國工業領域麵臨的挑戰和瓶頸，提出了符合自己生產製造模式改進的策略
，乃至上升為國家戰略。德國沒有將工業4.0戰略僅僅限製在智能工廠、智能製造上，而是通過將互聯網、物wu聯lian網wang有you效xiao地di運yun用yong到dao工gong業ye革ge命ming之zhi中zhong
，進jin行xing生sheng產chan製zhi造zao模mo式shi的de變bian革ge

，並bing製zhi定ding了le長chang期qi的de戰zhan略lve規gui劃hua圖tu
，將jiang現xian實shi與yu未wei來lai有you機ji結jie合he
，將jiang方fang式shi與yu模mo式shi的de改gai變bian有you機ji結jie合he
，走zou出chu德de國guo自zi身shen的de發fa展zhan工gong業ye之zhi路lu。

中國創新性智能製造戰略必須結合中國國情

《中國製造2025》也(ye)為(wei)我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)發(fa)展(zhan)提(ti)出(chu)了(le)綱(gang)領(ling)性(xing)的(de)方(fang)針(zhen)與(yu)政(zheng)策(ce)。我(wo)們(men)必(bi)須(xu)按(an)照(zhao)這(zhe)個(ge)方(fang)針(zhen)，找(zhao)出(chu)我(wo)們(men)工(gong)業(ye)目(mu)前(qian)發(fa)展(zhan)碰(peng)到(dao)的(de)瓶(ping)頸(jing)和(he)挑(tiao)戰(zhan)

，一(yi)步(bu)一(yi)步(bu)地(di)解(jie)決(jue)難(nan)點(dian)問(wen)題(ti)，而(er)不(bu)是(shi)回(hui)避(bi)問(wen)題(ti)
，人(ren)為(wei)轉(zhuan)型(xing)。

當今我國工業領域遇到許多瓶頸：產能過剩
、經濟下行壓力大、資源浪費、環境汙染等，但與此同時，創新性不夠
、chanpinzhiliangbugaorengranshiwomenzuidadewenti。muqiantigaozhiliangdeguanjianyinsushishixianshengchanzhizaozidonghua，tebieshigongchangzhizaozidonghua。zhiyouzhiliangtigaole，womencainengtigaoxiaolv，tongguoyouxiaodeguanlishouduanlaishixianliuchengzhixingdezuiyouhua。yinci，zidonghuajishudeyingyongshishixian“中國製造2025”的必要條件，而數字化技術是實現“中國製造2025”的充分條件。通過運用自動化技術達到產品質量的一致性， 為經過生產管理做出決策提供最好的可靠的依據。如果生產過程中，人為的因素比重過大，導致產品質量不穩定
，那麼再好的管理方法、管理理念也無法解決質量問題。由於我國工業製造水平極不平衡，整體製造業格局並未完全適應目前數字化
、智能化的改造需求，我們必須依照“工業2.0補課，工業3.0普及，工業4.0示範”策略，從實際出發，因地製宜，製定企業戰略目標。具體做法是：作為產品生產商或製造產品設備商，要根據自身情況
，從生產製造自動化
、流程管理數字化、企業信息網絡化到智能製造雲端化
，一步一步實現智能工廠的戰略。