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工業4.0與CPS

CPS意思是信息物理系統(Cyber-Physical Systems),即賽博物理系統。是壹個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統,通過3C(Computation、Communication、Control)技術的有機融合與深度協作,實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。

?CPS實現計算、通信與物理系統的壹體化設計,通過人機交互接口實現和物理進程的交互,使用網絡化空間以遠程的、可靠的、實時的、安全的、協作的方式操控壹個物理實體。

?工業4.0是德國提法,中國的叫中國制造2025.

?工業4.0是以分散式智能制造為方向的全新生產管理模式,是將來的壹種發展趨勢。德國工業4.0小組在《德國工業4.0戰略計劃實施建議》中這樣描述:“工業4.0將在制造領域的所有因素和資源間形成全新的社會—技術互動水平。它將使生產資源(生產設備、機器人、傳送裝置、倉儲系統和生產設施)形成壹個循環網絡,這些生產資源將具有以下特性:自主性、可自我調節以應對不同形式、可自我配置、基於以往經驗、配備傳感設備、分散配置,同時,它們也包含相關的計劃與管理系統。作為工業4.0的壹個核心組成,智能工廠將滲透到公司間的價值網絡中,並最終促使數字世界和現實的完美結合。”

?在德國人的願景中,工業4.0是壹種基於自動化、數字化、網絡化的智能化生產模式。工廠內,人、機、料自主協同,自組織、高效運轉;工廠外,通過端到端集成、橫向集成,實現價值鏈的***享、協作,效率、成本、質量、敏捷性都得到了質的飛躍。雖然處境很困難,但德國也並非沒有機會。基於其成熟、雄厚的工業化基礎,德國制造業還是很有機會的,完全可以揚長補短,突出重圍。

?CPS源於美國,在制造業應用卻興於德國。2007年7月,美國總統科學技術顧問委員會在《挑戰下的領先——競爭世界中的信息技術研發》報告中列出了八大關鍵的信息技術,其中CPS位列首位。美國人將CPS作為科學技術來進行研究,而德國人則把CPS拿來作為使能技術進行實用。工業4.0將CPS定位為核心技術(如圖),既是技術發展的需要,也是德國基於自身優勢建立起來的技術堡壘,CPS對德國工業4.0戰略來說,具有攻防兼備的功能。

?中國駐德國大使館經濟商務參贊處的統計報告顯示,汽車、機械制造、電子電氣和化工是德國的四大支柱產業。

?近年來,德國在可再生資源、納米技術、生物技術和環保技術等高科技領域也取得了突飛猛進的發展:在風電和光伏太陽能領域,德國不論在產量還是在技術水平上,都處於國際領先水平;在無公害食品行業,廢棄物處理和再循環,土地、大氣和水汙染治理等環保技術方面德國優勢較大,每年環保專利技術登記,德國公司穩居世界頭名;納米技術居世界領先地位,特別是在研究水平方面,其論文和專利數量與美、日處於同壹層次;在航空復合碳纖維輕質材料、航空發動機、大型運載火箭和地球遙感等方面的研發具有壹定優勢;在新材料研發方面處於國際先進行列,與新材料研發相關度較高的研發密集性產品占了世界市場份額的18%。

?除此之外,德國SAP、西門子等工業軟件占據了全球工業軟件的較大的份額,是工業4.0的推手之壹。在當今幾個熱點技術面前,如CPS、物聯網、雲計算、大數據、人工智能、機器人、增材制造等,德國的研究與應用也並不遜色。

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