CPS的特点可以简述如下。在商业网络中，共享的CPS平台一般针对包括服务流程和应用在内的IT技术发展的特殊需求，因为在这些共享的CPS平台上，CPS的横向与纵向集成、工业流程中的应用及服务往往会诞生出一些特殊的需求。模式化的操作流程要求CPS平台开发全新的应用和服务，以此来满足那些复杂的变化，而这些变化正是由于不同的领域和组织之间的功能增长、差异化、活跃性和协作性所带来的。图24.3工业4.0 CPS中的云服务......
2023-10-28
工业与分布式数据库技术
【摘要】：2013年4月，为了在新一轮工业革命中占领先机，在德国国家工程院、德国弗劳恩霍夫协会[2]、西门子股份公司等德国学术界和产业界的建议与推动下，在德国汉诺威工业博览会上，德国正式推出了“工业4.0”理念及研究项目。工业4.0工作组认为需要在以下八个关键领域采取行动。工业4.0将提高资源的生产率与利用率。
2013年4月，为了在新一轮工业革命中占领先机，在德国国家工程院、德国弗劳恩霍夫协会[2]、西门子股份公司等德国学术界和产业界的建议与推动下，在德国汉诺威工业博览会上，德国正式推出了“工业4.0”理念及研究项目。这一研究项目是2010年7月德国政府在《高技术战略2020》中确定的旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新的十大未来项目之一。
●标准化和参考架构：贯穿整个价值网络，工业4.0将涉及不同公司的网络连接与集成。只有开发出一套单一的共同标准，才可能形成这种合作伙伴关系。需要一个参考架构为这些标准提供技术说明，并促使其执行。
●管理复杂系统：产品和制造系统日趋复杂。适当进行计划和解释性模型可以为这些日益复杂的系统提供基础。因此，工程师们要为开发这些模型提供方法和工具。
●为工业建立全面宽频的基础设施：可靠、全面和高质量的通信网络是工业4.0的一个关键要求。因此，不论是德国内部，还是德国与其伙伴国家之间，宽带互联网基础设施需要进行大规模扩展。
●安全和保障：确保生产设施和产品本身不会对人和环境构成威胁。与此同时，生产设施和产品，尤其是它们包含的数据和信息需要加以保护，防止滥用和未经授权的获取。比如，要求部署统一的安全保障架构和独特的标识符，加强培训以及增加持续的专业发展内容。
●工作的组织和设计：在智能工厂，员工的角色将发生显著变化。工作中的实时控制会越来越多，这将改变工作内容、工作流程和工作环境。在工作组织中，应用社会技术方法将使工人有机会承担更大的责任，同时促进其个人的发展。若使其成为可能，则有必要设置针对员工的参与性工作设计和终身学习方案，并启动模型参考项目。
●培训和持续的专业发展：工业4.0将极大改变工人的工作和技能。因此，有必要制订促进学习和以工作场所为基础的持续专业发展的计划，实施适当的培训策略和组织工作。为了实现这一目标，应推动示范项目、最佳实践网络，以及研究数字学习技术。
●监管框架：在工业4.0中，虽然新的制造工艺和横向业务网络遵守法律，但是考虑到新的创新，也要调整现行的法规。这些挑战包括保护企业数据、责任问题、处理个人数据以及贸易限制。这不仅要立法，而且要代表企业的其他类型的行动采取各种手段，包括准则、示范合同和公司协议，如采取审计这样的自我监管措施。(www.chuimin.cn)
●资源利用率：即使抛开高成本，制造业也消耗大量的原材料和能源，这给环境和安全供给带来若干威胁。工业4.0将提高资源的生产率与利用率。这就有必要计算在智能工厂中投入的额外资源与产生的节约潜力之间的平衡。
众所周知，德国是世界上制造业最具竞争力的国家之一，因为德国具备管理复杂工业流程的能力，可使不同的任务由不同地理位置的不同合作伙伴来执行。几十年来，德国已经成功地应用信息和通信技术（ICT）做到了这一点。当今，ICT大约支撑了90%的工业制造过程。
技术的发展有可能将资源、信息、物品和人进行互联，从而造就物联网和服务。这种现象也将反映到工业领域。在制造领域，这种技术的渐进性进步可以被描述为工业化的第四个阶段，即工业4.0。
工业化始于18世纪末机械制造设备的引进，那时像纺织机这样的机器彻底改变了货物的生产方式。继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于20世纪之交，在劳动分工的基础上，采用电力驱动产品的大规模生产。20世纪70年代初，第三次工业革命又取代了第二次工业革命，并一直延续到现在。第三次工业革命引入了电子与信息技术（IT），从而使制造过程不断实现自动化，机器不仅接管了相当比例的“体力劳动”，而且接管了一些“脑力劳动”。
工业4.0将资源、信息、物品和人进行互联，从而造就广域的物联网和服务，一个工厂就演变为一个智能工厂，可以用图24.2来描述。
图24.2 物联网和服务网，即网络中的人、物和系统
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