賽迪：2030年德國工業4.0愿景(5頁).pdf

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1、 - 1 - 2019 年年 8 月月 12 日日 專 刊 2030年德國工業年德國工業4.0 愿景愿景 【譯者按】【譯者按】 2019 年 4 月，德國聯邦經濟能源部發布2019 年進展報 告：德國 2030 年工業 4.0 愿景（以下簡稱愿景）。愿景從自主 性、互通性、可持續性三個方面描述了全球數字生態應具備的要素，并闡 述了實現愿景的重點任務，旨在為德國各相關方制定下一步計劃提供方向。 愿景認為，工業 4.0 將重塑全球網絡化價值創造體系，并改變價值創 造方式。 德國應借助靈活的全球網絡增值系統， 加快數字化商業模式應用， 進一步鞏固全球工業 4.0 裝備供應商的主導地位。工業和信息化研

2、究 院對該愿景進行了編譯，期望對我國有關部門有所幫助。 【關鍵詞】【關鍵詞】 德國德國 工業工業 4.0 數字化數字化 愿景愿景 - 2 - 一、一、前言前言 八年前，“工業 4.0”一詞問世。八年來，人工智能、區塊 鏈、5G 等技術擴展了工業 4.0 的功能，越來越多的全球工業企業 將數字化生產、服務和商業模式付諸實踐。重新審視工業 4.0 恰 逢其時，全球數字價值創造體系是怎樣的架構？應該是何種架構？ 過去一年間， 工業 4.0 平臺的專家共同設想了工業 4.0 未來模型。 本報告展示了目前工業 4.0 在未來數字生態體系設計方面的 成果及德國現有的設想。去年，德國強化了許多合作關系并建立

3、 了新的合作關系，表現出對外交流與合作的強烈意愿。國際合作 表明，人類只有全面合作，才能共同應對工業 4.0 面臨的挑戰。 同時，德國在應對信息技術安全、教育培訓、商業模式和法律等 重大挑戰方面，獲得了突破性進展；在標準化過程中，也見證了 管理機制所取得的成功。 下面將具體論述 2030 年德國工業 4.0 愿景。 二、二、2030 年愿景：概述年愿景：概述 自 2011 年提出最初設想以來，德國在實施工業 4.0 方面取得 了重要的基礎性進展。與此同時，工業 4.0 仍有巨大潛力尚待挖 掘。數字化為德國奠定了堅實的國際競爭地位，并為德國經濟和 工業發展帶來了巨大機遇。德國應進一步鞏固全球工業

4、 4.0 設備 - 3 - 供應商的主導地位，促進工業價值創造，以確保就業帶來社會福 祉。然而，要實現這一目標，德國必須不斷鞏固其現有優勢（創 造更多工業價值、良好的科學和研究能力、強大的中產階級、較 高的教育水平等）。 為鞏固國際競爭地位，應為歐洲設想一個多樣化、開放和可 持續的數字生態體系愿景，并將其作為工業 4.0 創新和應用不可 或缺的一部分。這有利于大中型供應商和用戶充分挖掘工業 4.0 的潛力。我們認為，工業 4.0 的核心由三個密不可分的戰略行動 領域構成： 自主性自主性，這是數字商業模式競爭力的有力保證。 互通性互通性，打造合作和開放的生態體系，兼顧多元化和靈活 性。 可持續性

5、可持續性，實現現代工業價值創造，確保高品質的生活。 愿景的上述行動領域擁有廣泛的社會共識，并為商業、 科學、政治和社會各參與方的下一步行動提供方向。愿景將 德國的工業和商業視為其國際競爭力的主要支柱，并提供了一個 交流平臺，期望歐洲和全球合作伙伴就共同設計數字生態體系等 問題進行公開對話。本報告首先強調了數字商業模式對全球網絡 增值系統的競爭力和可持續性具有不可替代的作用；然后，按照 愿景的三個行動領域進行闡述，并介紹了相關工作組的成功 - 4 - 和貢獻。最后，總結了中小企業向工業 4.0 轉移的具體做法和國 際合作經驗。 技術開發技術開發 安全安全 數字基礎設施數字基礎設施 自主性自主性

6、監管框架監管框架 標準和整合標準和整合 分布式系統和人工智能分布式系統和人工智能 互通性互通性 良好的工作和教育良好的工作和教育 氣候保護和循環經濟氣候保護和循環經濟 社會參與社會參與 可持續性可持續性 圖 1：塑造全球數字生態體系 三、三、數據經濟的數字化商業模式數據經濟的數字化商業模式 價值鏈越來越多地呈現出全球網絡化趨勢，基于數據的服務 已成為價值鏈中不可或缺的一部分。 以 “基于服務” 的模式為例： 輪胎不再通過銷售，而是通過一定條款使用。對于客戶而言，這 不僅意味著降低使用成本，還意味著降低融資風險。制造商在負 責相關維護工作的同時，可以記錄和評估輪胎的使用數據，更好 地了解客戶需求

7、，進而優化報價并相應地調整產品供應，從而獲 得更高的利潤。增值元素越來越多地從生產轉向基于數據的服務。 在流程和業務合作中，平臺的價值日益凸顯。無論企業目前如何 - 5 - 成功，數據和服務在價值創造中的重要性呈指數級增長，迫使企 業嚴格審視其傳統商業模式，并研究這些傳統商業模式在未來的 可行性。為了將數據引入價值創造網絡，不僅需要收集和共享數 據，最重要的是，人們必須認識到數據的價值。 （一）相關成就（一）相關成就 “工業 4.0 的數字化商業模式”工作組成立一年后，便在漢 諾威工業博覽會上發布報告，重點論述了數字化商業模式面臨的 機遇和挑戰，并收集整理了來自德國工業的 22 個數字化商業模

8、 型實例。研究成果和建議包括： 數字化商業模式是實現競爭差異化的基礎。 對數字化商業模式來說， 僅靠一家企業將無法實現競爭力。 巧妙協調價值創造網絡， 實現各合作伙伴的多贏合作是獲 得成功的關鍵因素。 致力于打造智能產品使用服務。 通過智能產品與在線服務 的結合，即利用產品使用過程中生成的實時數據，形成新 的價值創造模式。 新的組織技能對實現技術適應能力和商業模式的實施至 關重要。例如，多頭盈利將成為企業的重要能力。 自 2018 年 3 月成立以來， 該工作組以各種形式推動了相關討 論，如會議論文、新聞文章、視頻博客、推文、網站熱帖等，并 - 6 - 發表了三篇頗有份量的論文： “數字化商業

9、模式創新驅動因素”一文討論了成功要素。 成功的數字化商業模式應能利用技術突破將新的價值主 張商業化。因此，公司必須“多頭盈利”。在制定數字化 戰略時，應優化現有業務，并創建數字化愿景，將工作重 心放在潛在客戶的個性化需求上。 在另一份論文中，由弗勞恩霍夫研究所 IMW 領導的專家 研究了“企業傳統商業模式數字化轉型發展路徑”。工作 組與 50 多家國際工業企業合作，發現了企業在數字化轉 型過程可以遵循的五條發展途徑：數字元素、連通性、將 產品視為服務、具體應用和數字平臺。 在第三份論文中，該工作組分析了德國數字平臺現狀。在 德國，許多工業企業正在擴充其 B2B 平臺，但這些平臺 的規模仍需進一

10、步擴大。 （二）未來任務（二）未來任務 該工作組議程中有三個主題：一是專家需要確定成功實施數 字化商業模式的基本要素。二是重點探討數字化商業模式的融資 和收入機制，需要收集具體示例加以進一步分析。三是研究數字 化商業模式對領導、組織和合作的新要求。 （三）“工業（三）“工業 4.0 商業模式”工作組商業模式”工作組 - 7 - 數據、平臺、技術和客戶新的預期，所有這些因素正在改變 制造企業的價值創造模式。增值因素越來越多地從生產轉向數據 驅動的服務。新的數字化商業模式正在出現。這些商業模式的可 持續性決定了企業的成功。數字化商業模式的發展面臨哪些挑戰？ 創新的動力是什么？企業的文化和組織如何變

11、革？工作組對上 述問題都進行了回答。工作組設定的目標是，了解數字化商業模 式的架構和動態，并提出行動建議。 四、四、2030 年愿景：自主性年愿景：自主性 作為指導原則的自主性強調市場中所有參與者享有自主、獨 立決策和公平競爭的自由，包括商業模式的定義和設計，以及工 業 4.0 生態體系內個人的購買決策的自主性。 （一）（一）全球工業全球工業 4.0 生態體系中的自主性生態體系中的自主性要素要素 1、數字基礎設施數字基礎設施 具有價值創造網絡的動態配置，甚至跨越企業界限的強大自 主性基礎設施對價值創造網絡起著關鍵作用。這種基礎設施架構 必須對所有參與者開放，并且不能有限制性條件。具備自主性的

12、數字基礎設施決定了對工業 4.0 生態體系的訪問權，保證了市場 主體的多元化。作為一項戰略資產，具有彈性的基礎設施可匯集 跨境和跨行業獲取、交換、分析和應用數據所需的所有交叉需求 - 8 - 和服務。 2、安全安全 數據保護、信息技術和信息安全是工業 4.0 的先決條件，也 是全球數字生態體系的合作基礎，對實現工業和社會價值具有重 要意義。在所有相關的挑戰中，安全性是工業 4.0 實現高度互信 的基石。企業、員工和個人比以往任何時候都更需要保護數據， 并且能夠自信地決定他們數據的用途和確保其數據“被遺忘”的權 利。 3、技術開發技術開發 在數字化工業體系的核心領域進行基于技術的研究、開發和 創

13、新，是實現工業 4.0 自主性的基本要求。除了技術開發外，在 設計理念中必須融入數據保護和安全性，以及可持續性和互通性。 同時，應確保價值創造生態體系中的所有參與者都能從技術發展 中受益。 （二）（二）自主性領域工作組自主性領域工作組開展的開展的相關工作和討論相關工作和討論 1、全球安全數據交換全球安全數據交換 下述設想頗為誘人： 客戶可以在在線配置器中自己設計跑鞋， 包括顏色、大小、腳形等。當客戶點擊“購買”，即在生產者的 數字平臺上開始拍賣：鞋品牌將訂單授予具有能力并出價最低的 工廠。鞋品牌將相關生產數據（CAM 數據）直接傳輸到工廠的 - 9 - 機器人和 3D 打印機。這就需要合作伙伴

14、之間建立信任。 “網絡安全系統”工作組正致力于解決 4 個關鍵問題，旨在 確保全球工業 4.0 生態體系中的信息技術安全： 安全的生態體系：安全的生態體系：無論在哪個國家和地區，全球生態體系 都需要為所有參與者提供全面的安全架構。 這需要統一的 安全策略和適用于所有相關方的監管框架。 工作組致力于 將設計安全作為首要原則，并與來自企業、計劃和各國政 府的國際合作伙伴通力合作，使技術、組織和監管要求具 有互通性。 安全通信：安全通信：在行業、人力、機器和軟件應用程序組成的網 絡中，可實現大規模交互和數據交換。但只有在技術交流 機制確保所有參與者能夠進行安全通信的情況下才能實 現上述設想。工作組制

15、定了安全通信的技術要求，并勾勒 和評估了解決方案。 安全身份：安全身份：為了安全實現數據交換，必須清楚了解數據的 發送者和接收者的真實身份， 并了解他們有權發送和接收 相關信息。該工作組概述了安全身份的基本要求，并從政 府和行業獲得了行動建議。 可信賴性：可信賴性： 數據交換和參與者互動的基本前提是建立互信。 只有在可信賴的合作伙伴之間才能促成數據交換。 在整個 - 10 - 價值鏈中，可信度成為企業活動的定性決策標準。工作組 研究了如何證明或評估數據的可信度， 以及系統和流程的 正確性、不變性和完整性如何推動可信賴性等問題。 工作組的專家研究了工業 4.0 中人工智能安全方面的問題。 他們強

16、調指出，人工智能有利于改善工業網絡的安全性，但也討 論了人工智能帶來的新的安全風險。最后，與會者為制造商、集 成商和運營商以及政府決策者提出了行動建議?；趹脠鼍?“狀態監視和參數化” ， 人們開發了用于跨企業通信的 OPC 統一 架構（OPC UA）的安全使用要求。平臺專家及其合作伙伴提出 并評估了潛在的解決方案。 - 11 - 生態體系 國內 通信身份可信賴性 國際 認證機構認證機構 CA 信任信任 中心中心 企業跨企業 A國的跨企業網絡B國的跨企業網絡 國家A. 信息技術安全相關的法規 國家B. 信息技術安全相關的法規 軟件軟件 機器機器 人工人工 圖 2：國內和國際工業 4.0 生態

17、體系中信息技術安全的四個核心領域 2、未來任務、未來任務 在“參考架構、標準和標準化”工作組配合下，基于結構原 理，需要創建用于管理層交互的應用程序編程接口（API）。另 外，還應對必要的基礎結構元素加以描述。 到 2020 年， 在日本的機器人革命計劃 （RRI） 的驗證計劃中， 將嘗試在兩大洲客戶和供應商之間建立業務聯系。在此之前，必 - 12 - 須確定自動簽訂合同和數據交換的條件，并討論潛在的解決方案。 在“基于價值的服務”的應用場景中，中國信息通信研究院 制定了安全要求，以實現中國和德國在工業 4.0 方面的溝通與合 作。 3、“網絡系統安全”工作組、“網絡系統安全”工作組 來自世界

18、各地的生產商、供應商和客戶在網絡化生產中將進 行大規模的數據交換。實現這一目標的核心前提是信任：只有建 立互信的合作伙伴才有意愿交換數據。這使信息技術安全成為工 業 4.0 的前提條件，也是企業重要的品質特征。擁有可驗證的信 息技術安全措施的企業才能成為數字生態體系中可信賴和受歡 迎的合作伙伴。 因此，決策者必須牢固樹立信息技術安全意識，并按照國際 標準將這一內容納入員工考核。在開發和運行網絡化生產方面， 必須將信息技術的安全性作為重要的質量特征。為推動網絡化生 產流程的實施，工作組提出了相關解決方案、行動建議和具體應 用示例。 五、五、2030 年愿景：互通性年愿景：互通性 將不同參與者靈活

19、地納入到價值網絡是工業 4.0 中數字化業 務流程的核心內容。為設計這種復雜的、分布式價值網絡，實現 - 13 - 所有參與者的互通性是關鍵。 一方面， 只有實現了高度的互通性， 生態體系的所有合作伙伴才能充分參與，并確保實現跨企業和跨 行業的直接運行和流程組網。另一方面，具有互通性的結構和接 口使制造商和客戶能夠無障礙地參與數字增值網絡，并最終催生 新的商業模式。 （一）全球工業（一）全球工業 4.0 生態體系中的互通性生態體系中的互通性要素要素 1、標準和整合、標準和整合 工業 4.0 中，為實現個人與系統解決方案的全球整合，很大 程度上取決于人們能否全面而持續進行標準的制定。統一標準能

20、極大地促進全球整合，并為互通性提供基礎。重要的是，人們必 須利用這種統一標準的核心競爭力，并根據數字生態體系的要求 加以進一步發展。對數字化世界來說，不僅應具備跨行業的參考 架構并建立管理層，還需要進行進一步簡化和巧妙設計，從而不 斷邁向“工業 4.0 的標準 USB”。 2、監管框架、監管框架 在一個開放的生態體系中，為確保所有參與者在公平和平等 條件下建立聯系、互動與合作，需要制定國家、歐洲和國際層級 監管框架。重要的是確立治理規則并進一步發展創新體系，同時 也要兼顧數據的自主性和安全性，以及員工和個人的利益。 3、分布式系統和人工智能、分布式系統和人工智能 - 14 - 具有嵌入式智能的

21、分布式自主系統在工業價值創造（B2B） 的數字生態體系中比在 B2C 業務模式中更為重要。 在具有標準化 架構的良好網狀生態體系，透明地使用和鏈接各種機器和用戶數 據，有助于借助人工智能技術開發新的商業模式。 （二）標準和整合：為（二）標準和整合：為互通性互通性系統創造基礎系統創造基礎 自動叉車能在貨架上存放貨物，智能機器能獨立協調生產過 程并訂購消耗品。當人、機器和產品直接聯網并在數字生態體系 中靈活平穩地協同工作時，就會涌現多功能的數字商業模式。但 前提條件是整個生產和價值鏈中具有互通性的系統。因此，工業 4.0 平臺正在努力實現工業 4.0 生態體系內的連通性。例如，該平 臺開發的工業

22、4.0 參考架構模型（RAMI 4.0），已成為德國工業 標準和國際標準。該平臺還通過試點項目和規范引入了管理層的 概念。 1、相關成就：奠定工業、相關成就：奠定工業 4.0 生態體系的基礎生態體系的基礎 在過去 12 個月里， “參考架構、標準和標準化”工作組及其 現有的 8 個分組一直在努力開發開放化的標準， 并取得巨大成功。 2018 年 11 月， 工作組構建了工業 4.0 生態體系的基礎平臺， 并描 繪了資產智能網絡的藍圖。借助一系列出版物，該平臺的專家詳 細介紹了企業如何借助管理層實現資產（生產中的硬件和軟件） 組網。該平臺為構建數字生態體系奠定了基礎，使所有資產都具 - 15 -

23、 有了互通性。企業和開發人員可以自己設置管理層并創建其資產 的虛擬副本。 在該出版物中， 工作組描述了一種技術中立的 UML 模型，其中包含所有必要的信息，XML 和 JSON 中的第一種交換 格式，以及滿足網絡安全所需的訪問概念。 2、觀點：、觀點：系列出版物“管理層詳解”第系列出版物“管理層詳解”第一一部分只是一個開部分只是一個開 始始 在一系列出版物中完整介紹了管理層這一概念。第一部分公 開出版物將在未來幾個月內逐步加以完善。該出版物的完整標題 是：“行政管理層詳解（第一部分）：工業 4.0 價值鏈中合作伙 伴之間的信息交流；發布版本 V1.0”。該出版物介紹了如何準備 和結構化管理層中

24、的信息，以便將其作為一個涵蓋所有信息的文 件包，從一個伙伴傳遞到另一個伙伴。 （三）縱覽：使用生產中的數據：管理層概念的實地測試（三）縱覽：使用生產中的數據：管理層概念的實地測試 這一年，工業 4.0 平臺在現場測試方面也取得了成功。 “參 考架構、標準和標準化”工作組已經成功地將管理層及其子模型 進行了示范性演示，該演示裝置分兩個階段開發，每個階段都展 示一個場景，并以此激發工業 4.0 所有先行者的靈感。應用場景 配有詳盡的介紹，以方便人們理解并自我實驗。相關資料總結了 管理層的關鍵方面，并講解了用戶如何自己開發通用、用于特定 資產和自由子模型。 - 16 - 除了管理層結構之外，具有標準

25、化內容的子模型是企業必須 滿足的先決條件，以便在其生產中和其他領域創建互通性的綜合 系統。同時，該出版物為演示裝置提供了部分規范，并服務于工 業 4.0 平臺，以驗證和實施“管理層詳解”描述的指令和定義的 結構。 在傳送帶上可傳送不同形狀的物品。傳感器可以識別這些物 品并將其分類到特定訂單的分揀箱。簡單的物流方案所包含的內 容遠不止看上去那么簡單。演示裝置的所有組件以及分揀系統本 身都有一個管理層。該演示分為兩個階段，并在 2018 年和 2019 年的漢諾威工業博覽會上展出。 場景 1： 傳感器和定位系統（電機）的管理層可在后臺顯示和匯總相 關流程數據并計算關鍵績效指標。這些數據又被轉送給傳

26、輸帶的 管理層并用于狀態監測。 在管理層中， 定義了通用 （標識、 文檔） 和自由子模型（過程數據）。 場景 2： 協商場景展示了在沒有更高級別、全知系統（例如 MES）情 況下， 分揀系統的管理層如何獨立處理訂單和與客戶協商。 例如， 分揀系統接受新訂單，考慮已有訂單，處理這些訂單并根據情況 創建報價。 - 17 - TM：識別資產 TM：技術數據表 TM：文檔資產（VDI 2770） 分揀箱 資產智能網絡（AIN） SAP Leonardo（物聯網解決方案） TM：識別資產 TM：技術數據表 TM：流程數據資產 TM：文檔資產（VDI 2770） TM：識別資產 光纖 TM：識別資產 TM

27、：流程數據資產 邊緣網關 距離傳感器 （測量距離） 超聲 分揀箱 控制 現場總線模塊 定位 TM：識別資產 TM：流程數據資產 電動導流板 TM：識別資產 TM：技術數據表 TM：TM：功耗 機械輸送帶 TM：識別資產 TM：技術數據表 TM：狀態監測 TM：文檔資產（VDI 2770） 圖 3：管理層實際運行原理示意圖 1、“參考架構、標準化和標準”工作組“參考架構、標準化和標準”工作組 行業標準化并不是一種全新概念。然而，工業 4.0 帶來了一 個重大變化，部分用于規范生產的標準已不再足夠。由于實現了 網絡化生產， 因此標準必須包括硬件和軟件、 用戶和供應商行業， 以及從產品設計到回收的整

28、個過程。只有這樣，數字生態體系中 的不同組件才能順利地實現協同工作。 “參考架構、標準和標 準化”工作組為統一、開放的標準奠定基礎，并將其理念帶入國 際標準化進程。 （四）實現工業（四）實現工業 4.0 的權利的權利 - 18 - 1、引言、引言 佩特拉（Petra）女士在網絡工廠工作。她的任務得到了 Max-3000 這個半自動機器人的幫助。Max-3000 的屏幕總能準確 顯示佩特拉現在需要的信息。這個機器人陪伴著她完成各個工作 步驟。佩特拉喜歡這樣的工作配合。她不知道的是，Max-3000 存儲著有關她工作速度和工作質量的信息。數據驅動的輔助系統 可以減輕人們日常工作的負擔。收集的信息不

29、僅可以優化生產流 程，實現跨企業的網絡化，并使其越來越具有自主性。但這也提 出了一個問題：誰擁有這些數據？誰有權使用這些數據？如何保 證個人信息的安全？“法律框架”工作組試圖解答上述問題。 2、相關成就相關成就 過去一年中， “法律框架” 工作組主要著眼于應對反托拉斯、 區塊鏈和人工智能的問題。三份研究論文從法律角度闡述了這些 問題帶來的挑戰，同時提出了行動建議。概述如下： 反托拉反托拉斯：斯：誰與誰能進行合作，以及合作條件是什么？擁 有數據訪問權對增強市場競爭力有什么重要意義？何時 可能存在誤用？誰負責自主學習系統與反托拉斯相關的 行為？ 區塊鏈：區塊鏈： 在國際背景下參與區塊鏈的法律規范是

30、什么？智 能合約在區塊鏈范圍內可以發揮什么作用？權利和貨物 - 19 - 如何通過區塊鏈傳輸？區塊鏈中的個人數據必須滿足哪 些數據保護要求？ 人工智能人工智能： 是否有必要引入一個擁有自己權利和義務的新 法人實體？鑒于人工智能系統的使用及其在工業 4.0 中的 進一步發展，歐盟通用數據保護條例需要進行哪些適 當調整？誰負責證明由人工智能（因果關系）造成的損害？ 人工智能是否有可能創作出涉及版權層級的精神產品？ 2019 年 3 月 14 日，工作組還與德國聯邦經濟事務與能源部 一起組織了一個專家交流日。以“工業 4.0 與法律”為主題，約 130 名來自各行各業的專家討論了人工智能對現行法律的

31、影響以 及未來律師面臨的挑戰。 3、下步計劃、下步計劃 接下來，工作組將討論可持續性問題。專家們從法律角度論 述可持續發展和工業 4.0 問題。 4、“法律框架”工作組、“法律框架”工作組 工業 4.0 應用正日益改變著業務流程和業務模式。這意味著 許多企業將面臨新的挑戰：現行法律如何應用于數字化生產？合 同、反壟斷行為、數據使用和責任方面的模糊不清阻礙企業向工 業 4.0 的過渡。 工作組旨在確保合法實施工業 4.0。 為此， 工作組分析了德國 - 20 - 和歐洲的法律現狀，并提出了政府和企業的行動方案。旨在使企 業向數字化轉型中，消除法律的不確定性。 （五）人工智能有助于應對復雜環境（五

32、）人工智能有助于應對復雜環境 生產鏈和整個工廠持續在生成新的數據：能耗、機器溫度、 產品質量等。當大量數據堆積起來且流程變得混亂時，人工智能 可以借助大量數據識別內在關系，實現化繁為簡。當信息成為結 構化數據，知識就能實現增值。 1、相關成就、相關成就 人工智能項目組自成立以來一直致力于人工智能對工業生產 影響的研究。 該項目組匯集了工業 4.0 平臺的各種視角， 如律師、 工程師、安全專家、信息技術專家、人力資源專家等，致力于跨 領域問題的研究。此外，來自平臺學習系統的專家及對聯邦經濟 事務與能源部技術計劃“智能服務世界 II”的研究為項目組提供 了相關專業知識。 第一個成果是“技術方案：工

33、業 4.0 中的人工智能”。在該 文中，專家們論述了人工智能帶來的新的可能性。自主化程度描 述了借助人工智能從手動到自動的工業流程設計的可能性。自主 化程度并非為了評級。相反，自主化程度的差異表明了目前需要 采取行動的地方，以及未來將會面臨哪些問題。這種分類方式有 助于人工智能應用的討論，并為未來的行動建議提供基礎。項目 - 21 - 組歡迎企業參與該問題的討論，以便確定對價值鏈的影響并做出 自己的決策。 出版物“工業 4.0 安全方面的人工智能”描述了 2019 年春季 上述問題的現狀，旨在使行業專家和政府決策者對人工智能技術 及其應用有個基本了解。專家強調指出，人工智能有利于工業網 絡安全

34、，同時也論述了人工智能帶來的新的安全風險。最后，向 制造商、集成商和運營商以及政府決策者提出了行動建議。 “法律框架”工作組還討論了人工智能的主題。該工作組的 專家在其出版物“工業 4.0 背景下的人工智能和法律”中評估了 現有法律規范是否足以應對人工智能帶來的問題，并提出了行動 建議。 2、未來任務、未來任務 未來幾個月，工業 4.0 平臺將探索人工智能如何影響其開發 的十種應用場景，并提出切實可行的行動建議。 在人工智能與機器學習方面，人力資源工作小組強調，再教 育和終身學習在網絡化行業中變得越來越重要。人工智能輔助系 統可以幫助員工獲得必要的技能。 3、“技術和應用場景”工作組、“技術和

35、應用場景”工作組 技術不斷發展，并轉移到新的應用領域。企業必須保持靈活 性，追求不斷變化的目標，這是“技術和應用場景”工作組研究 - 22 - 的新主題。 工作組積極參加專業會議并與專家交流。 在此基礎上， 他們對各項發展進行了評估并將其整合到工業 4.0 平臺中。工作 組將人工智能視為重要的研究內容，并在 2019 年漢諾威工業博 覽會上展示了第一批成果。 技術應用場景使抽象概念和重要思想變得可視化，展示了工 業 4.0 的技術和各個方面（標準、安全性、工作等）如何相互作 用，以及如何給使企業和客戶帶來收益。 - 23 - 0 級 沒有自主性，在不借助任何幫助的情 況下，人力獨立完成控制。

36、1 級 在某些功能商提供協助，人類始終負 責并做出所有決策。 2 級 自主性具有清晰的禁區，總是人類負 責并設定（分）目標。 3 級 由系統進行環境監測 在更大領域內具有分布式自主性，在 出現問題時系統發出警告，對提議的 系統解決方案，由人類加以確認或作 為后備。 4 級 在某些限定系統內，系統能主地和自 適應地進行工作，在緊急情況下，人 類可以進行監視或采取行動。 5 級 在所有領域實現自主運行，在不斷變 化的系統邊界中能夠實現合作，可以 不需要人工介入。 圖 4：行業的自主水平 - 24 - 六、六、2030 年愿景：可持續性年愿景：可持續性 經濟、 生態和社會可持續性是社會重要的價值取向

37、。 一方面， 工業 4.0 中包含了上述內容，另一方面，工業 4.0 能推動可持續 發展。實施工業 4.0 帶來的創新生態體系為可持續性提供了肥沃 的土壤，同時也實現了工業 4.0 本身的可持續性，最終將有助于 維持社會生活水平。 （一）全球工業（一）全球工業 4.0 生態體系中的可持續性要生態體系中的可持續性要素素 1、良好的工作和教育、良好的工作和教育 工業 4.0 以人為中心，為進一步改善工作條件做出了重要貢 獻。憑借創新的設備工業和具有國際競爭力的用戶，工業 4.0 有 助于保持較高的就業水平。溢出效應和倍增機制能帶動其他行業 的發展。良好的勞動力教育水平為終身學習提供了穩定基礎，同

38、時，眾多的再教育機會為按需培訓創造了條件。人們必須積極推 動教育發展，以便能滿足不斷變化的技能要求。 2、社會參與、社會參與 工業 4.0 意味著整個社會的轉型，這為每個參與者帶來深遠 的變化?？傮w目標是，工業 4.0 在工業和社會創新意義上不僅對 這些參與者提出了挑戰，最重要的是，也開辟了新的機遇。這種 社會變革不僅需要企業層面的密切合作，還需要所有利益相關者 - 25 - 的參與和共同決策。從個別企業的社會伙伴關系對話開始，在整 個社會范圍內，實現跨企業和跨部門合作，從而將數字技術和人 工智能融入人們的日常生活。 3、氣候保護、氣候保護 工業 4.0 有助于進一步挖掘資源效率的潛力，結合建

39、設性和 程序性方式，可以在整個產品生命周期實現材料循環。借助以服 務為導向的商業模式，產品成為服務的載體，將得到制造商更多 的關注和維護，因此，制造商有動力在設計階段就能注重并實現 產品的可持續性。由此看來，工業 4.0 是實現循環經濟及保護環 境的關鍵推動因素。 （二）未來的資格認（二）未來的資格認證證 數字化從根本上改變了工業界的工作方式。工業 4.0 帶來了 結構性變化，也影響了對員工的要求。在再教育領域需要付出巨 大努力，以確保源源不斷的技術工人供應，使他們在帶來更高的 工業增加值的同時，也擁有良好工作環境和安穩的工作。 聯邦、州和地方政府為員工的資格認證設定了框架，并通過 不同的計劃

40、和工具提升人員素質。公共框架，特別是國家培訓戰 略框架目前仍在論證中。商會和社會各方應參與培訓框架的制定， 特別是在職業培訓領域，共同參與有助于共識的達成。同時，再 教育也是企業和員工的責任。即使在一個良好的法律或集體協商 - 26 - 框架內，也同樣需要定性和定量培訓的模式。再教育的需求和再 教育方法無法依靠外力加以確定和最終優化，這取決于企業決策 者的價值觀、偏好和目標，以及員工條件。因此，不存在“包治 百病”的解決方案。 2018 年秋季，“工作、培訓和再教育”工作組召開研討會， 其中分析了與資格認證相關的變化，并兼顧了新的發展變化，以 及利益相關者的期望和各利益相關方的行動需求。在這次

41、研討會 上，成立了“再教育 4.0”工作小組。 根據眾多企業的經驗， “再教育 4.0”工作小組確定了數字化 行業中可持續教育的成功要素，這具有經濟和社會意義。通過六 個維度，可以定義成功主要標準，具體如下： 組織、文化與指南 戰略人員規劃、能力管理 培訓組合、提供者管理與形式 成為“學習型組織” 在工作過程中學習 數字基礎設施 在下一步工作中，該小組將通過訪談，以文件形式發布研究 結果。一方面，應與研究咨詢委員會聯系，以確保不形成雙重結 構；另一方面，與德國聯邦教育與研究部進行總體交流。這有利 - 27 - 于開發參考模型 4.0 的長期目標。 員工網絡參與導向，并建 立激勵機制，實行制度

42、化，良好的溝通、共同決 策/改革管理 高管以身作則？ 成功因素包含. 企業/技術戰略， 簡化職業（數字 化）能力培養模 型，自我決策 外部培訓提供者 社交學習MA內 容，并以交互方 式影響學習 用于正式和非 正式學習的數 字化門戶網站 準備持續學習 引發好奇心 創建實驗空間 容錯文化 圖 5：企業良好再教育的成功因素 （三）未來的工作形式（三）未來的工作形式 工業 4.0 也在改變人們的工作和組織方式。機器人和計算機 可以承擔的工作越來越多，人類可以做更為重要的事情。為了員 工和企業的利益，平臺工業 4.0 希望讓人們希望靈活地工作，這 也能確保德國經營環境的吸引力。靈活的工作必須與員工的專注

43、 力和韌性相結合。從這個意義上講，靈活工作也是健康工作，人 們應認識到個人存在的自身限制和現有法規及保護性法規的作 用與價值。 - 28 - “工作、 培訓和再教育” 工作組成立了 “智囊團” 工作分組。 其目標是確定人們希望的新的工作形式。分工作組首先確定了靈 活性的三個層次：個人、組織和組織間的合作。通過對這些不同 層次具體項目的訪談，記錄了存在的障礙和程序，并給出了靈活 工作的第一個定義。此外，該工作小組正計劃舉辦一個活動，以 便以低門檻的方式嘗試和體驗新途徑，同時確定未來工作形式的 關鍵問題和解決方案。 “人工智能與機器學習”工作組與“工作、培訓和再教育” 工作組合作，重點研究人工智能

44、對未來工作的影響。例如，人員 分析、生產自動化對未來工業企業和管理領域有哪些影響？眾包 方式對整個社會有什么意義？該工作組希望通過對相關討論進 行客觀評估，分析實施案例并確定行動領域。為此，小組確定了 一個目標：2019 年秋季召開人工智能會議，通過對實施案例進行 分析，揭示人工智能面臨的困難和挑戰，從而破除人工智能的神 秘化，并了解人工智能對當代科學、商業和政府的作用與價值。 （四）“工作、培訓和再教育”工作組（四）“工作、培訓和再教育”工作組 工業 4.0 正在改變著工作的世界。新的工作領域正在涌現， 舊的領域正在發生轉變。因此，必須重新設計培訓、再教育和就 業模式。只有每個人，從企業家到

45、員工，都參與變革過程，向網 絡化產業的工作過渡才會成功。工業 4.0 平臺的專家將企業管理 - 29 - 和工作委員會的教育管理者聚集在一起，共同研討有關工作、培 訓和再教育的關鍵問題。 “工作、培訓和再教育”工作組的目標是，主動塑造即將到 來的變革和社會合作伙伴關系。 七、向中產階級轉型的具體實踐七、向中產階級轉型的具體實踐 （一）工業（一）工業 4.0 網絡轉型網絡轉型 1、德國定位：“頂尖”創新能力，積極轉型德國定位：“頂尖”創新能力，積極轉型 世界經濟論壇的全球競爭力報告中德國的創新能力排名 第 1 位。然而，在“信息和通信技術的應用”方面，德國卻位居 第 31 位。 特別對中小企業來

46、說， 將相關技術轉化為應用的范圍、 效率和速度，是實現創新附加值的關鍵因素。在這方面，德國仍 存在很大進步空間。 網絡轉型是一項重要的經濟政策舉措，旨在將工業 4.0 創新 帶來的效率和速度轉化為中小企業應用。通過網絡轉型，聯邦經 濟事務與能源部和聯邦教育與研究部積極推動轉型和協同效應。 合作伙伴的共同目標是：凝聚力量、共享資源并將更多的中小企 業聯系在一起。這最終將使所有中小企業受益。 工業 4.0 平臺通過其自有產品， 如工業 4.0 在線地圖、 在線圖 書館或工業 4.0 指南，也在積極為此項工作做貢獻。該平臺與德 - 30 - 國工商總會的合作路線為“Industrie 4.0Mitt

47、elstand”，已經進 入了第四個年頭。全國已進行了 50 多次活動，到 2019 年，將完 成 20 多項計劃。 網絡轉型正在開發新的協同項目。去年啟動了以下新項目： 中型企業的大量現場報告， 他們將整個轉型過程呈現給工 業 4.0（“案例研究”）。這些示例能以清晰的方式呈現， 包括照片和視頻文檔。 正在編制工業 4.0 相關技術和轉型主題的目錄。為此，創 建了 100 多個條目， 這些條目與示例性應用或科學設施相 關聯，從而形成網絡知識庫，例如，為轉型參與者提供全 面服務，中小企業可以利用這些服務發現新的機遇。 聯邦各州加強了交流，已匯編 100 多個針對具體國家的出資 方案，并相互進行

48、交流。由于反響良好，最初僅僅計劃進行一次 的交流活動將變為持續性活動。最近幾個月，網絡轉型越來越多 地專注于專業內容的轉型，尤其關注管理層的轉移。這為中小企 業在全球競爭中將自己定位為創新先鋒帶來了前所未有的機遇。 然而，問題依然復雜：企業需要哪些信息？需要說服企業哪些內 容？企業需要哪方面的支持？對于幾個合作伙伴來說，這些問題 足以讓他們的嘗試遇到“瓶頸”。通過總結經驗教訓，現在開發 了適合中小企業的形式和內容，以便將管理層打造成為中小企業 - 31 - 戰略性創新的核心。 經驗豐富的合作伙伴正與研究咨詢委員會共同研討如何通過 現有機制和形式進一步實現轉型等問題。網絡轉型與科學相結合 將成為整個創新系統轉型的核心動力，此舉有助于使德國成為工 業 4.0 創新和應用生態體系的典范。 （二）業務支持服務（二）業務支持服務 1、工業工業 4.0 地圖地圖：應用示例和案例：應用示例和案例 工業 4.0 平臺的在線地圖包含 360 多個德國工業 4.0 案例。 此 外，該地圖還涵蓋 76 個測試中心，企業可以在這些測試中心探 索、測試和開發其工業 4.0 應用。還有 66 個網絡、集群、中心和 計劃，提供非商業信息和咨詢服務。 2、工業工業 4.0 指南：數字化轉型的路標指南：數字化轉型的路標 工業 4.0 指南旨在提