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編輯推薦

　　寶鋼集團董事長徐樂江、紅領集團董事長張代理、三一集團總裁唐修國、尚品宅配董事長李連柱、上銀科技董事長卓永財、中國工程院院士林忠欽傾情推薦，國傢信息化專傢谘詢委員會委員硃森第、美國密歇根大學教授倪俊作序並推薦。如何以較低成本滿足用戶定製化的需求？
　　如何使製造過程的信息透明化、更加高效、提升質量、降低成本和資源消耗和更有效的管理？
　　如何提供設備全生命周期的信息管理和服務，使設備的使用更加高效、節能、持久？
　　如何使人的工作更加簡單，甚至部分代替人的工作，在提高生産效率的同事降低工作量？
　　如何實現全産業鏈的信息整閤，使整個生産係統達到協同優化，增加生産係統變得更加動態和靈活，進一步提高生産效率和降低生産成本？
　　工業大數據則以分析這些問題為齣發點，圍繞它能夠解決什麼樣的問題和為用戶提供什麼樣的服務為價值。同時，工業大數據能夠在橫嚮與縱嚮環節的互聯與在統一平颱的信息共享，由此將資源利用與分析維度規模化、價值**化，進而能夠**範圍地麵嚮各環節的用戶進行應用服務的定製與按需分發，由此又可衍生齣持續性服務共贏的模式。

內容簡介

　　《工業4.0》是費爾達芬工業峰會——係統領導2030年的配套用書，主題思想是：從經濟和科學的角度，深入探討怎樣纔能使中歐工業到2030年仍能保持一個成功的全球生産基的地位。到2030年，互聯網和其他服務聯網的係統將使所有行業實現智能化，並取代傳統的機械和機電一體化産品服務。本書每個章節都從非常特殊的角度錶達瞭對工業4.0的獨特看法，所有這些觀點綜閤在一起可以為我們清淅地勾勒齣目前工業産業發展所處岔路口的情形。
　　《工業4.0（實踐版）：開啓未來工業的新模式、新策略和新思維》作為德國聯邦政府“高科技及創新戰略”主要元素之一，針對未來的“工業4.0”項目將推進傳統工業的信息化，如工業化生産。在物聯網化的進程中，通過虛擬世界與實體世界的融閤，建立虛擬—現實係統，實現在新時代下，技術流程與在德國的生産商業流程共同成長。德國經濟與能源署（BMWi）開展的“工業4.0時代機械自動化”科技項目是“工業4.0”項目的一部分，而本書也因此得以齣版。《工業4.0（實踐版）：開啓未來工業的新模式、新策略和新思維》概括展示瞭機械自動化及工業4.0背景下工作的未來導嚮，並指齣科研領域、工業領域以及工作者即將麵臨的主要挑戰、機遇和風險。本書所展示的發展趨勢，為生産及自動化、機器人、虛擬工程、農機以及教學工廠等領域提供瞭解決方案範本。

目錄

《工業4.0：即將來襲的第四次工業革命》
前言
第一章 工業4.0：通過係統生命周期管理（SysLM）控製工業的復雜性 烏爾裏希.森德勒（Ulrich Sendler）
第二章 軟件：工業的未來 魯思沃（Siegfried Russwurm）
第三章 作為下一次工業革命基礎的創新 格哈德.鮑姆（Gerhard Baum）
第四章 中小型機械製造業——係統開發也是靈活和高度創新的 霍爾格.伯切丁（Holger Borcherding）
第五章 使用基於模型的軟件和係統工程作為一緻性係統生命周期管理（SysLM）的元素 曼弗雷德.布羅伊（Manfred Broy）
第六章 係統生命周期管理平颱上基於模型的虛擬産品開發 馬丁.艾格納（Martin Eigner）
第七章 數字化企業的目標：實現生産與産品研發的數字可視化　鬍桉桐（Anton S.Huber）
第八章 作為高檔汽車關鍵指標的連通性 馬蒂亞斯.施通普弗勒（Matthias Stümpfle）和赫伯特.科勒（Herbert Kohler）
跋
《工業4.0（實踐版）：開啓未來工業的新模式、新策略和新思維》
推薦序一
推薦序二
前言
第1章 工業4.0時代到來，我們應該怎麼辦？
自動化及工業4.0時代的工作未來
工業4.0時代下的工作形態：過去的輝煌與未來的挑戰
第2章 工業4.0時代，未來工作的展望
工業4.0背景下的工作——應用工作學協會的預期
未來的自動化之路
第3章 工業4.0時代，工業領域的機遇與挑戰
另闢蹊徑走嚮工業4.0——機遇及限製
機器人協同工作——願景及現實
工業4.0時代的工作優化——農業技術視角
工作4.0時代技術發展及其應用
提升內部物流運輸機器人自主程度——工業4.0時代技術發展及其應用
學習型工廠對工業4.0的意義
第4章 工業4.0的核心主題及發展戰略
生産工作的發展前景
工業4.0大背景下的生産係統的實現
創新需要能人藉助虛擬工程開創新的工作文化
通過人機團隊的構建擺脫自動化的窘境
第5章 工業4.0的未來前景
人機互動閤作下的工作係統構建——以機器人技術為例
工業4.0時代的工作導嚮——新視角及待解決問題

精彩書摘

　　《工業4.0》這本書是的主題思想是：從經濟和科學的角度，深入探討工業怎樣纔能使中歐工業到2030年仍能保持一個成功的全球生産基地的地位。
　　到2030年，互聯網和其他服務聯網的係統將使所有行業實現智能化，並取代傳統的機械和機電一體化産品。我們必須清楚地認識到，在哪些領域，通過哪些産品和什麼樣的服務，可以使我們取得成功以及如何纔能夠做到這一點。
　　本書試圖為這些問題給齣一個答案。每個章節都從非常特殊的角度錶達瞭對工業4.0的獨特看法。所有這些觀點綜閤在一起可以為我們清晰地勾勒齣目前工業産業發展所處岔路口的情形。
　　1997 年， 我第一次來到中國， 這個我一直嚮往的神秘的土地， 開始瞭我在中國的任職。
　　這一年的6 月， 廣州地鐵一號綫建成並投入試運營， 廣州成為中國繼北京、天津、上海之後， 第四個建有地鐵的城市。11月， 舉世矚目的水利工程長江三峽大江截流成功。中國由淨進口國成功轉為淨齣口國， 製造業發展方興未艾。
　　2002 年， 我再次迴到中國任職。這時， 中國已經成功加入世貿組織， 這一曆史性的事件給中國製造業， 尤其是與進齣口相關的製造業帶來瞭巨大而深遠的影響。
　　而到2013 年， 當我第三次來到中國任職時， 中國已經成為瞭名副其實的製造業大國， 對世界製造業産值的貢獻超過五分之一， 同時， 和其他國傢一樣， 中國也麵臨著全球化和金融危機的挑戰。
　　中國製造業， 在以一種前所未有的速度發展及變化著———而它也是全球製造業的一個縮影。
　　縱觀工業曆史的發展長河， 從19 世紀初到今天， 人類經曆瞭三次工業革命， 分彆以蒸汽機的使用、流水綫的齣現和電子信息技術的使用為標誌。如今， 數字製造技術越來越普及， 它正在對傳統的生産方式和觀念進行一場革命， 而這一次工業革命， 將引領我們走嚮“工業4． 0” 的時代。
　　在本書中， 各領域的專傢已經對“工業4． 0” 時代的製造業做齣瞭闡釋， 我認為這些探討和研究對於中國製造業發展意義重大。目前， 歐盟希望增加製造業在經濟增長中所占的比例。在2020年前， 該比例從目前歐盟國傢平均值的16％ 增加到20％； 英國希望通過“再工業化” 的新手段和新政策， 增加商業投資和交易量；美國則正在計劃一場“工業復興”， 頒布瞭全美製造業創新機製，探索各種可能， 試圖迴到以製造業為主體的經濟模式上來。
　　在中國， 製造業正經曆著從“中國製造” 到“中國創造” 的轉型。政府頒布瞭許多令人振奮並前景大好的計劃和政策， 投入瞭大量的投資和努力， 幫助中國的製造企業從勞動力密集型轉變為知識及技術密集型。對於中國的製造企業來說， 他們不僅需要與國內的對手競爭， 還需要與來自再工業化的傳統工業強國， 以及其他新興的國際化對手競爭。
　　正如一句中國古詩所說： “欲窮韆裏目， 更上一層樓”， 我衷心地希望， 中國———這個我工作和生活瞭十年的國傢， 能夠博采眾多先進製造業發展的理念與方法， 在下一輪工業革命中， 用全新的視野抓住機遇， 使中國製造業更上一層樓！
　　吳和樂博士
　　西門子（中國） 有限公司執行副總裁
　　兼工業業務領域總裁
　　《工業4.0（實踐版）：開啓未來工業的新模式、新策略和新思維》
　　推薦序一
　　近年來，全球製造業始終麵臨著轉型升級和可持續發展的挑戰。這一局麵形成的原因是多方麵的，包括勞動力老齡化和與此對應的根深蒂固的傳統生産模式、全球製造業結構和形勢的不斷變革，以及智能技術領域的創新在生産環境中相對較慢的應用速度等。
　　“工業4.0”是德國聯邦政府高技術戰略工作組基於對製造業前景的預測而製定的前瞻性計劃，試圖呈現以信息物理係統（Cyber-Physical Systems， CPS，也有學者將其譯為“信息物理融閤係統”）為核心，引領第四次工業革命的全新生産體係。
　　在工業4.0時代，智能工廠將取代傳統的生産設備，並生産智能産品。邁嚮工業4.0之路是循序漸進、不斷演進的：許多基礎技術仍然需要進一步發展，現存的製造業基礎設施需要適應工業4.0時代的要求，建立有效的信息物理係統模型也需要新工具、新技術和新方法的大力支持。但隻要與信息技術全麵整閤、具備先進分析和預測能力的工業4.0得以成功運用和實施，企業的全球競爭力將得以提高，本土製造業將得以恢復，全新的市場機遇將得以開創。
　　工業4.0轉型中一個關鍵的問題是它對人們造成的影響。人們需要怎樣與智能化的設備和係統進行閤作以保障未來工業4.0環境下的生産活動有條不紊？對麵臨著人口老齡化的國傢而言，這個問題極為關鍵，對於新興經濟體也同樣至關重要。
　　本書闡述瞭人們在工業4.0環境下將受到怎樣的衝擊，以及技術如何將人類與未來的生産係統進行進一步整閤等問題。我認為本書呈現的技術和案例可以使讀者進一步理解人們在工業4.0轉型中的角色變換。
　　李傑（Jay Lee）教授
　　美國俄亥俄州辛辛那提市，辛辛那提大學
　　推薦序二
　　馬剋思在研究英國工業革命時明確指齣，生産力的改變不是革命，隻有生産關係發生改變，纔是革命。縱觀其後發生的第二次、第三次工業革命，馬剋思的話猶如在耳，甚至到瞭所謂的工業4.0（也即第四次工業革命），生産力和生産關係的並行改變，仍然是一個不變的規律。
　　發生在英國的工業革命最典型的技術應用是機械化，這導緻瞭車間的齣現，同時也導緻瞭工人階層的齣現；其後以電氣化為代錶的第二次工業革命，再次促使瞭車間的革命——齣現瞭流水綫作業，同時伴隨的是職業經理階層的齣現；再到以信息化為代錶的第三次工業革命，導緻瞭分布式乃至全球化的工廠齣現，全球化的分工也齣現瞭，這個階段齣現瞭職業的投資階層，矽榖是最為典型的代錶。
　　即將到來的第四次工業革命也會遵循以上規律，大量的互聯網技術被應用到生産製造過程，將導緻智能製造的齣現，工廠也將轉變為智能工廠，正如馬剋思所講，生産力的大幅提升之後，生産關係也會發生改變，在第四次工業革命期間，生産關係將發生什麼改變呢？
　　機械工業齣版社引進德國原版圖書齣版的《工業4.0》（實踐版），探索性地迴答瞭這個問題。通過社會技術視角，來自不同領域的專傢深入分析瞭工業4.0時代的工作環境、工作內容以及工作方式等的改變，揭示瞭工業4.0時代的工作狀態——這也是未來的工業常態。
　　工業4.0研究院研究成果顯示，工業4.0具有高度自動化、高度信息化和高度網絡化三大基本特徵。從《工業4.0》（實踐版）討論的主題來看，工業4.0時代的自動化將導緻工作形態發生改變，特彆是企業工作者的角色和地位將發生較大的改變（見書中第2章），這要求新型工人擁有新的知識和技能，並能夠與機器進行協作。不過，由於工業4.0時代的高度信息化，機器人協同工作（見書中第3章第2篇文章）將輕鬆達到，更由於互聯網技術在生産製造領域的廣泛應用，將更容易提高生産效率，形成學習型生産係統（見書中第3章第5篇文章）。
　　僅僅是車間的革命還不足以讓我們認識到第四次工業革命帶來的變革，按照德國工業4.0體係關於三大集成的論述，工業4.0研究院把它總結為工業4.0發展的三個階段，分彆為縱嚮集成、端到端集成和橫嚮集成。
　　在工業1.0、2.0和3.0階段，技術創新大都發生在車間，到瞭工業4.0時代，車間仍然是最先發生變化的地方，所謂縱嚮集成就是傳統工廠邊界內發生的技術革新，這也是德國企業西門子推齣數字化工廠（Digital Factory）解決方案的商業理由，因為最容易滿足企業升級改造需求的，毫無疑問是車間的數字化。而在探索工業4.0解決方案的三一重工和海爾等不同類型的製造企業，也把縱嚮集成作為變革的起點。
　　毫無疑問，在工業4.0時代，僅僅局限在車間的技術創新，不足以體現互聯網技術對生産製造領域的影響。正如時下李剋強總理提齣的“互聯網+”概念，互聯網技術在生産領域的應用，將導緻新的業態齣現——目前主要體現為端到端集成的形態，具體可以考察的案例有蘋果、小米、海爾和紅領等企業，它們利用自己在産業鏈上的影響力或創新，實現瞭對供應鏈的集成，並利用手中的核心數據，介入到瞭電子商務服務環節。筆者對海爾互聯工廠印象深刻，一直探索利用互聯網力量的張瑞敏，似乎已經在正確的工業4.0道路上。
　　除瞭以上兩種集成模式，還有跨越多條價值鏈的橫嚮集成，這纔是真正未來的製造業，按照工業4.0研究院提齣的新工業價值生態概念，橫嚮集成是互聯網技術在生産製造領域的深入應用，同時也是社會生産力大大提升的階段，在這個階段，社會技術體係也會發生革命性的改變。細心的讀者應該會發現，這也是《工業4.0》（實踐版）一書中隱約提及的一個改變。
　　由於工業4.0時代的技術高度發達，大量機器人的應用實現瞭高度自動化，無所不在的計算（泛在計算）將導緻高度信息化得以實現，加上真正的CPS（Cyber-Physical Systems，信息物理融閤係統，也有學者將其譯為信息物理係統）帶來的高度網絡化，傳統意義上的工人、經理等角色將不復存在，工業4.0生産體係的自組織能力，將模糊工人和經理之間的界限，也許每個人都是生産者，每個人也同時是管理者，當然，每個人也可以給自己投資，成為一個“資本傢”。
　　工業4.0的三大高度化特徵閤一就會實現所謂的智能化，筆者不清楚未來曆史學傢在描述工業4.0的時候，會不會把智能化作為這個時代的特徵，也不清楚什麼樣的事件可以作為這個時代的代錶，但筆者相信，生産力的大幅提升，新的生産關係齣現，仍然會成為這個時代的特徵。
　　讀者在閱讀《工業4.0》（實踐版）的時候，如果把《工業4.0：即將來襲的第四次工業革命》（機械工業齣版社2014年齣版的一本德國引進圖書）作為閱讀的參考書，則可以更容易理解技術的變革和社會的變化相輔相成，推動曆史的車輪不斷前行，人類社會將發生巨大的改變，中國製造也將成為推動這個改變的一股不可忽視的力量。
　　鬍權
　　工業4.0研究院院長兼首席經濟學傢
　　……

前言/序言

　　《工業4.0》這本書是費爾達芬工業峰會——係統領導2030年的配套用書，它的主題思想是：從經濟和科學的角度，深入探討工業怎樣纔能使中歐工業到2030年仍能保持一個成功的全球生産基地的地位。
　　到2030年，互聯網和其他服務聯網的係統將使所有行業實現智能化，並取代傳統的機械和機電一體化産品。我們必須清楚地認識到，在哪些領域，通過哪些産品和什麼樣的服務，可以使我們取得成功以及如何纔能夠做到這一點。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 《工業大數據》工業4.0：一場不可見世界的競爭
　　工業4.0 （Industry 4.0），是德國政府和工業界定義的製造業的未來藍圖。德國人認為，18世紀機械製造設備的引入標誌著“工業1.0”時代，20世紀初的電氣化與自動化標誌著“工業2.0”時代，20世紀70年代興起的信息化標誌著“工業3.0”時代，現在，人類正進入“工業4.0”時代，即實體物理世界和虛擬網絡世界融閤的時代。其中，所謂信息物理係統（Cyber-Physical System, CPS）是新一代工業革命的核心技術。諾伯特?維納在1948年就提齣的“控製論”（Cybernetics）是CPS技術的前身，現在為工業界廣泛知曉的CPS則是美國國傢科學基金會（NSF）在2006年正式提齣的，是NSF重點資助的研究方嚮。德國工業4.0與美國CPS，究其核心要義，是傳統製造業利用物聯網（Internet of Things，IoT）和大數據分析 (Big Data Analytics) 進行的智能化轉型。
　　然而，我們在談到工業轉型帶來的變革時，往往容易看到其代錶性的技術特徵，而忽視促使其轉型的最原始的驅動力，即對於新價值創造的永恒追求。如果說前三次工業革命從機械化、規模化、標準化和自動化等方麵大幅度地提高瞭生産力，那麼工業4.0與前三次工業革命最大的區彆就在於：不再以製造端的生産力需求為起點，而是將用戶端的價值需求作為整個産業鏈的齣發點；改變以往的工業價值鏈從生産端嚮消費端、從上遊嚮下遊推動的模式，從用戶端的價值需求齣發提供定製化的産品和服務，並以此作為整個産業鏈的共同目標，使整個産業鏈的各個環節實現協同優化：這一切的本質是工業視角的轉變。工業4.0的概念有三個支撐點：一是製造本身的價值化，不僅僅是做好一個産品，還要將産品生産過程中的浪費降到最低，實現設計、製造過程與用戶需求相配閤；二是讓係統在製造過程中根據産品加工狀況的改變自動進行調整，在原有的自動化基礎上實現係統的“自省 (Self-Aware)”功能；三是在整個製造過程中實現零故障、零隱患、零意外、零汙染，這就是製造係統的最高境界。
　　在現今的製造係統中，存在著許多無法被定量、無法被決策者掌握的不確定因素，這些不確定因素既存在於製造過程中，也存在於製造過程之外的使用過程中。前三次工業革命主要解決的都是可見的問題，如避免産品缺陷、避免加工失效、提升設備效率和可靠性、避免設備故障和安全問題等。這些問題在工業生産中由於可見、可測量，往往比較容易加以避免和解決。不可見的問題通常錶現為設備的性能下降、健康衰退、零部件磨損、運行風險升高等。這些因素由於其很難通過測量被定量化呈現，往往是工業生産中不可控的風險，大部分可見的問題都是這些不可見的因素積纍到一定程度後造成的。因此，工業4.0的關注點和競爭點是這些不可見因素的避免和透明呈現。
　　工業4.0的另一個特點就是製造過程和製造價值嚮使用過程的延伸，不僅僅關注將一個産品製造齣來，還應該關心如何去使用好這個産品，實現産品價值的最大化。産品的創新和價值的創造不再僅僅以滿足用戶可見的需求為導嚮，而且要利用用戶的使用數據創建使用情景模擬，從情景模擬中找到用戶需求的缺口（GAP），這些缺口我們稱之為“不可見的需求”，對此即便是用戶自己都很難意識到。例如，買汽車的人都會提齣省油的需求，各傢汽車製造商因此緻力於改進車型和發動機讓車子更加省油，卻很少去關注用戶的駕駛習慣對於油耗的影響。同時，駕駛習慣對於用戶而言也是不可見的，因此不會有用戶要求汽車具備管理駕駛行為的功能。由此可見，工業4.0時代的市場競爭會從以往滿足客戶可見的需求嚮尋找用戶需求的缺口轉變。以往我們將産品賣給客戶之後就幾乎到達瞭生産價值鏈的終點，然而工業4.0時代將價值鏈進一步延伸：以産品作為服務的載體，以使用數據作為服務的媒介，在使用過程中不斷挖掘用戶需求的缺口，並利用數據挖掘所産生的信息為用戶創造價值。
　　我們不妨以汽車為例做一個大膽的預測，在未來的工業4.0時代，人們去4S店選車不再僅僅選擇車型、顔色和內飾等定製化特徵，而且用戶還可以在一輛布滿傳感器的車內進行試駕，當用戶坐上駕駛座椅時，傳感器會自動記錄整個座椅上的壓力分布，一款符閤用戶身形和坐姿習慣的座椅就自動設計完成瞭；在用戶開車過程中，汽車內部的傳感器自動記錄用戶的駕駛動作，進而預測用戶的駕駛習慣，一套兼顧駕駛操作體驗和舒適性的動力係統和控製係統即被自動匹配完成；在用戶駕駛汽車的過程中，汽車能夠自動識彆用戶駕駛習慣的改變，提醒用戶駕駛習慣的變化對於能耗和剩餘裏程的影響；在上下班高峰期，汽車能夠通過海量的交通數據預測齣未來一段時間內可能通過道路的擁堵情況，並為用戶推薦最佳行駛路徑；在駕駛過程中汽車還可以記錄路麵的平整度，這些數據首先在係統內被分享，提醒後麵的駕駛者減速駛過一段坑窪的路麵，隨後被發送給市政管理部門，第二天再經過相同路段時發現坑窪的路麵已經被修補好瞭。用戶到傢之後，可以通過手機或是網頁查看一天的駕駛記錄，不同駕駛模式下的能耗情況一目瞭然，可以與社區內的其他用戶比一比誰更加節能環保，同時係統還提供瞭相應的駕駛習慣改善建議。此外，用戶還能查看汽車的健康狀態報告，各個關鍵部件的健康狀況、衰退情況和故障風險一目瞭然，與之相匹配的維護保養建議也被自動提供，網上

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