本书解答了有关工业4.0的以下问题：什么是工业4.0？它将如何变革生产，自动化和物流？在引进工业4.0时有哪些通向成功的因素？有哪些技术将进行改革，以及信息技术行业的未来将如何？本书以工业4.0的首次应用为出发点，讨论了从经济角度上看比较重要的一些问题，并为成功实现工业4.0制定了一个计划。该作品最重要的一部分内容，同时也是进行投资的前提，即是以直观的实践案例来具体描述信息技术行业所面临的一些挑战和要求。该作品的主题包括从基础技术，到垂直和水平方向的融合，到信息物理系统以及人机交互等方面。

译 者 序 2013年，德国政府正式提出“工业4.0战略”，针对未来制造业的走向和相关问题进行战略布局。2014年10月初，我国国务院总理李克强访问德国期间，中德双方签署《中德合作行动纲要:共塑创新》，宣布中德两国将在“工业4.0”领域开展合作。德国工业4.0与我国两化深度融合在核心理念、主要内容、推进措施等诸多方面殊途同归。 制造业的数字化、虚拟化正在彻底改变人们制造产品的方式。以美国为首的发达国家掀起“再工业化”浪潮，着力降低阻碍转型发展的生产成本、机会成本和交易成本，重新增强对世界经济的主导性。美国通用电气公司（GE）于2012年秋季提出了“工业互联网”（Industrial Internet）的概念，将产业设备与IT融合，目标是通过高功能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合，大幅提高现有产业的效率并创造新产业。美国波士顿咨询公司的研究报告表明，由于竞争力上升，美国在未来6年内每年将从欧洲、日本和中国等出口大国夺取700～1150亿美元的制造业出口额。 德国作为全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造业全球领先。得益于在创新制造技术方面的研究、开发和生产，以及在复杂工业过程管理方面的高度专业化等因素，德国确立了其在制造工程行业中的领导地位。因此，德国以其特有的优势开拓新型工业化的潜力——工业4.0（Industry 4.0），并开始推进这一产官学一体项目的新一代工业升级计划。 “工业4.0战略”是在《德国高技术战略》与《德国高技术创新战略2020》的基础之上提出来的，并成为2014年通过的《新高技术战略——创新型德国》的一个内容。在2011年召开的德国汉诺威工业博览会上，德国相关协会提出“工业4.0”的初步概念。2013年汉诺威工业博览会，由“工业4.0”工作组发表了最终报告《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》，德国政府正式提出“工业4.0”战略。2014年汉诺威工业博览会的主题是“融合的工业——下一步”，很好地契合了“工业4.0”的概念，并专门推出了一个包含15家参展企业的“工业4.0”之旅。 尽管这一概念被广泛引用，但其内涵一直模糊不清，本书致力于阐述工业4.0的核心要素。全书共有5部分内容，第一部分“工业4.0所带来的经济效益”从市场的角度出发，阐述工业4.0为使用者所带来的经济效益；第二部分“应用案例分析”旨在通过应用案例展示工业4.0在实际应用中的潜力，只有理解了工业4.0的主要问题和基本概念，各行业才能对工业4.0进行有针对性地使用；第三部分“实现工业4.0所需要的技术”主要介绍实现工业4.0所需要的技术及相关的安全性、标准化和费用等条件；第四部分“工业4.0实际应用中的挑战”主要描述了工业4.0在实际应用中可能遇到的挑战和问题，并提出相应的解决方案；第五部分“工业4.0的机遇和应用的可能性”从工业的角度出发，探讨工业4.0的机遇。 当前我国正处于大力推动两化深度融合、促进工业转型升级的关键时期，研究德国工业4.0，有利于进一步明确两化深度融合的推进思路，也有利于两化融合的推广和国际接轨。本书将为读者清晰地展现工业4.0的内涵。拥有本书的读者将会知道如何合理地进行决策与评估，知道哪些产品和解决方案是其真正需要，哪些挑战是能够利用手中现有资源解决的。除此以外，还能了解如何基于工业4.0的框架重塑商业模式，并最终完成向第四次工业革命的迁移。

目 录 第一部分 引 言 第四次工业革命—价值创造的生产范例之路 2 从信息技术和自动化技术的视角看待挑战与要求 24 第二部分 应 用 案 例 工业4.0的实际应用 34 生产应用案例：从计算机集成制造到精益生产再到工业4.0 52 可变的未来汽车制造生产体系 66 工业4.0在西门子（巴伐利亚州安贝格）电子工厂的实用案例 78 基于代理动态地重新配置互联智能生产设备——用进化取代革命 93 使工业4.0成为可能——流程工业的机遇和利益 102 智能工厂的理念和应用案例 111 第三部分 基 础 技 术 iBin-Anthropomatik创造了革命性的物流方案 126 从无人驾驶运输系统到智能移动自动化平台 135 云端控制 145 高性能自动化技术把信息技术与生产联系起来 154 通过信息物理系统提高共同生产力 173 适应性的物流系统作为工业4.0的探路者 185 标准化水平与垂直通信：现状与前景 203 工业4.0—世界级选手的机遇与挑战 215 半导体工业中价值创造链的横向集成—机遇与挑战 225 基于社区云基础之上的更安全的工业4.0平台 231 信息技术安全和云计算Cloud Computing 251 安全：挑战和解决方法 271 智能生产，智能工厂中的人机通信 283 劳动者对信息物理生产系统的支持 305 人与工业4.0场景的融合 312 人机交互 323 工业4.0时代下的人机互动 333 数据挖掘与分析 344 第四部分 迁 移 可编程存储控制系统的自动化与信息技术的结合 354 从自动化金字塔到企业控制网络 362 工业4.0—准备就绪：向工业4.0加工迁移 368 第五部分 展 望 利用工业4.0的机遇 380 物流4.0 388 工业4.0—原动力，前景，方法 395 索 引 编者与作者 404