工业4.0（执行版）：未来工业制造和销售的商业模式变革 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马丽安·严恩 著，张世佶，王喜文 译

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• 未来工厂
• 工业互联网
• 生产力
• 供应链管理
• 技术创新
• 制造业升级

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111583196

版次：1

商品编码：12280810

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

页数：281

字数：234000

正文语种：中文

内容简介

　　《工业4.0（执行版）：未来工业制造和销售的商业模式变革》介绍的企业经济模式（战略型生产网络中的协同）已经在实践中得到了应用，它为企业创造的经济收益也得到了证实。《工业4.0（执行版）：未来工业制造和销售的商业模式变革》借助具体实例，形象地描述了以企业经济理论为起点，结合物联网技术和信息技术应用，通往工业4．0商业模式的道路。

作者简介

〔德〕马丽安·严恩

博士，工程师，毕业于杜伊斯堡-埃森大学，长期致力于工业4.0、智能制造等方面的研究，是德国工业4.0领域的杰出专家。

内页插图

目录

前言
第1章 生产网络和工业4．0
1．1 对于企业经济的必要性：对于实践的重要性
1．2 企业经济、电子和信息技术方面的解决方案
1．3 迈向工业4．0过程中的实用性科学目标

第2章 协同任务以及对象
2．1 协同任务即生产计划和生产控制
2．1．1 以带有可追溯性的企业经济效率为目标
2．1．2 连续的生产计划和生产控制
2．1．3 分散的生产计划和生产控制
2．1．4 PPS中协同任务的目标实现
2．2 协同对象——战略型的生产网络
2．2．1 网络概念
2．2．2 作为重要网络类型的战略网络
2．2．3 开展合作的功能领域——生产
2．2．4 战略型生产网络的特征
2．3 形成高效管理的协同

第3章 对于高效物流协同的要求
3．1 独特的协同因素
3．2 对混合协同形式提出的要求
3．2．1 阶层化的控制因素
3．2．2 市场化的效率因素
3．2．3 目标设定与控制，招标与成果分配
3．3 对协同媒介IOS提出的要求
3．3．1 应用-分享
3．3．2 作为通用数据库的数据-分享
3．3．3 应用-沟通
3．3．4 通用数据库和作为IOS的应用-沟通
3．4 对IOS中的协同机制提出的要求
3．4．1 通用数据库中的标准化的目标值和控制值
3．4．2 混合的应用-分享
3．5 对协同机制进行的总结

第4章 遍及全网的PPS协同机制
4．1 通用数据库
4．1．1 作为目标值的供货灵活性和供货成本
4．1．2 时间参数作为控制值
4．1．3 目标值和控制值的汇总
4．1．4 有关通用数据库的总结
4．2 应用-沟通
4．2．1 生产流程计划
4．2．2 利用价格来进行的生产需求计划和生产需求控制
4．2．3 关于应用-沟通的总结
4．3 将协同机制作为工业4．0的解决方案

第5章 工业4．0在电子产业中的应用
5．1 易福门（ifm）企业集团中的框架条件
5．2 有关CPPS的说明和分析
5．2．1 借助RFID来实现的产品跟踪的硬件解决方案
5．2．2 工业4．0协同机制的软件功能
5．2．3 工业4．0应用的成本效益分析
5．3 样例调试及任务执行
5．3．1 硬件方案：范例设备，RFID接口和识读设备
5．3．2 线路记录仪软件的解决方案
5．4 测试与融合
5．4．1 软件与硬件测试
5．4．2 硬件与软件的整合
5．4．3 数据框架和安全

第6章 工业4．0-协同——今天与明天
6．1 工业4．0应用机制的应用
6．1．1 生产之外的应用
6．1．2 在不同网络形式中的应用
6．2 带有工业4．0协同的新的商业模式
6．2．1 已有商业模式中有所改进的协同
6．2．2 战略上的可能性——新的工业4．0商业模式

精彩书摘

“以新兴技术，尤其是以通信技术和计算机技术为基础，工业4.0通过利用网络中各方智能化协作实现了更优化的、更具协作性的价值创造（更智能的服务和生产流程）。”

灵活可变的生产网络是工业4.0所包含的一个基本理念。这样的生产网络可以帮助我们实现更好的管理效果，即更短的交货周期、更少的库存、更精准的交付时间以及更高的生产效率。只有在协同生产计划和生产控制（PPS）系统之间实现跨网协作才能进一步完善网络各方参与者之间的相互协同，从而保证生产网络相对于单纯市场以及单个企业所具备的优势。

随着近些年来信息技术的不断发展，网络各方参与者之间协同性的实现也具备了相当的技术基础。人们期待在网络化生产中爆发出巨大的潜力和“第四次工业革命”，而在这一过程中形成的不同于以往的生产流程和服务方式也将创造全新的商业模式。本书将会让您了解到实现各方协同对于企业经济的必要性、大量的技术实施范例以及这一全新的商业模式所具备的潜能，简而言之：带您走近工业4.0。

1.1 对于企业经济的必要性：对于实践的重要性

如今，生产型企业不仅是国民经济中较少受市场状况影响的重要组成部分，而且还在德国国民生产总值中占到四分之一强。这为德国的生产网络奠定了良好的基础，也使得这一网络比以市场为导向或者以政府订单为导向的企业具备强大的自身优势。我们一方面要力图保证网络化生产相对于等级化管理的生产企业具备的灵活性优势，另一方面还要尽量避免市场化生产中由于供求突变造成的不良后果，这就必须在参与网络的各企业间实现差异化协同。这也是伴随工业4.0产生的亟待研究的领域：

“以新兴技术，尤其是以通信技术和计算机技术为基础，工业4.0通过利用网络中各方智能化协作实现了更优化的、更具协作性的价值创造（更智能的服务和生产流程）。”

工业4.0的作用主要体现在协同性的提升上。人们已经意识到在工业生产中进行更高效的、跨企业的协作的必要性，但是这种协作的规模还远远不够。据调查，企业和供应商之间已经开始进行PPS数据交流，这种数据交流规模尚小，但呈现上升趋势。内外部的客户和供应商之间已经在PPS体系中建立起点对点的相互关联。但是这种点对点的关联还处于孤立状态，还没有形成基于生产网络的整体目标，所以还需要进一步从统筹融合的角度出发去解决PPS任务的相互协同。这种协同性与企业生产网络的目标越吻合，发展这种协同机制带来的收效就越大。

生产网络甚至伴随着PPS系统协同的目标得以产生，恰恰说明我们需要这样一个体系。这一生产网络具备一个非常关键的，同时也是在发展协同机制过程中不容忽视的特征，那就是这种协同产生于市场和企业之间。

随着技术的不断发展，这种目标明确的、产生于企业内部甚至跨企业的协同才被视为可能，而且从供货时间等方面考虑，这种协同性还具有不可低估的潜力。跨企业的协作以及显著提高的供应效率其实正是工业4.0应用的核心内容。

不同于迄今已有的文献，本书并未将主要强调组织间信息系统（IOS）的技术开发作为PPS系统协同在特定生产网络中应用的基础来加以分析，而是从企业经济方面的相关因素入手，在此基础之上才可能谈及技术方面的实施应用：

“相反，人们担心单方面的机械化和自动化会带来新的、甚至更严重的问题……就像企业内部的相互依存关系一样，企业之间的依赖性也会对整体经济产生重大影响……”

最早开发PPS协同机制立足于企业经济理论方面的考量，因此可以保障高效性。今后待开发的数据库以及跨网络的生产规划所需要的沟通完全适用于所有相关的特定网络，即具有普遍适用性。

不过只有当这种协同工具像它所需要的数据一样，在实践中能以合理的成本被获取到，它才是真正的好工具。在实际应用中，我们确实发现，获取这些数据的成本并不超出我们所预期的理论上的效率提升。以电子和信息技术的共同发展为基础，工业4.0技术上的可行性以及应用上的广泛性终于得到了有力的证明。

具有个体识别、智能产品和附加服务的一种全新的商业模式也随之产生，这一模式能为客户创造附加价值，并为企业带来长期竞争优势。关于工业4.0的重要性问题及其能对资源有限的中小企业有何益处的问题也由此找到了理想的答案。

1.2 企业经济、电子和信息技术方面的解决方案

目标在于

借助企业管理建立起普遍适用的、用于信息交换的协同机制，这一机制可以在整个生产网络内确保生产的优化，并同时保留生产网络相对于企业内部流程和市场所具有的优势。

借助电子技术和信息技术为工业4.0的应用找到有效的解决方案：工业4.0的优势将通过现有技术的巧妙结合得以体现。

这一协同过程的基本构成要素已经存在，我们将在第2章对其进行阐述：

PPS系统的协同任务一方面包括我们力图实现的目标，另一方面也包括我们为实现目标而执行的行动。

作为协同对象的生产网络包含了所有参与其中的资源以及参与者本身。

基于任务和对象间的相互依赖关系，我们将在第3章中谈及对待开发的协同机制提出的要求，以保证能够利用现有资源和生产网络中企业的自身条件，结合PPS系统操作实现既定的目标。

在第4章中我们将把涵盖全网的协同机制作为普遍适用的企业管理解决方案加以介绍，这一方案的目的在于实现企业网络的生产优化。

第5章我们还将给出在电气工业中的应用实例，来证明借助电子和通信工程技术，我们所研发的协同机制完全能够得以应用，并且也为客户创造了附加值。这一附加值不仅保障了机制的经济性，同时也为工业4.0带来的革命奠定了重要基础。

前言/序言

　　“工业4.0”是指利用现代化的信息技术，追求新的组织形式和协同机制的生产模式。与此同时，工业4.0还要求将机械制造和电子技术这两门工程学科与信息学结合起来，从而拉近了“机器”与第四门学科，即企业经济学之间的距离。本书介绍的企业经济模式（战略型生产网络中的协同）已经在实践中得到了应用，它为企业创造的经济收益也得到了证实。本书借助具体实例，形象地描述了以企业经济理论为起点，结合电子技术和信息技术应用，最终通往工业4．O商业模式的道路。
　　目前，我们还未能从企业经济的角度对战略型生产网络中的生产实现理想的优化。一方面我们想要实现网络生产相对于制度化管理的大企业具有的灵活性优势，另一方面又想要克服市场中存在的弊端。因此，我们需要在市场和企业之间采取恰当的协同机制来对网络中的各种生产体系进行协同。与此相关的技术实施已经可以通过现有的技术实现，因为这一技术实施是“第四次工业革命”和“物联网”的组成部分。
　　本书有幸得到杜伊斯堡一埃森大学生产与工业信息管理学院施特凡·册勒维斯基（ Stephan Zelewski）教授的支持与指导才能够得以完成。在此，我要特别向他和旦姆施塔特大学信息学院的拉尔夫·麦尔（ Ralf Mayer）教授表示由衷的感谢，感谢他们以极大的耐心和专业精神为本书提供了宝贵的建议。我还要对凯泽斯劳滕大学的生产经济学教授汉斯-科斯滕（ Hans Corsten）表示衷心的感谢，他对本书的出版给予了大力支持。
　　我在易福门企业集团（ifm）中进行调研时得到了很多员工和管理层领导的支持，调研工作才得以顺利进行。尽管我不能在此尽述当中的细节，但我还是要对所有给予我帮助与支持的人表示深深的谢意，正因为有了他们提供的丰富的想法和详尽的背景信息和介绍，才产生了书中真实的应用案例。在此尤其值得感谢的是易福门有限责任公司的总经理伯恩德·博尔策恩（ BemdBoolzen）先生、ifm datalink gmbh副总经理安德烈斯·盖茨（Andreas Geitz）先生，以及黎夫·斯多克曼（ Lieve Stockmann）博士和诺伯特·克诺恩（Norbert Knorren）博士。最后，我要感谢我的先生和两个孩子，感谢他们对我的工作给予了极大的包容和支持。
　　杜塞尔多夫
　　马丽安·严恩

制造的未来：重塑产业生态的商业范式 一本书，带你深入理解驱动现代工业范式转向的核心动力，探索一个由数据、连接和智能驱动的全新制造时代。 这不是关于工业自动化的陈词滥调，而是关于商业模式的颠覆性重构。 在当前的全球经济版图中，制造业正经历一场深刻而全面的转型。它不再仅仅是关于提高生产效率和降低成本的传统议题，而是上升到了重塑价值链、重新定义客户关系以及开辟全新营收流的战略高度。本书旨在为企业高管、战略规划师、技术领导者以及所有关注产业未来的人士，提供一套清晰、实用的框架，用于理解和驾驭这场由技术进步所催生的商业模式的深刻变革。 第一部分：范式转换的基础：从效率到价值的跃迁 我们正处于一个由信息技术爆炸式发展所定义的时代。工业的未来不再由物理空间的限制所主宰，而是由数据的流动和智能的部署所定义。理解这场变革，首先需要剥离那些被过度宣传的术语，聚焦于驱动实际商业价值的核心要素。 1.1 数据的“石油”与信息流的价值捕获 在传统制造中，数据往往被视为生产过程的副产品，存储在孤立的系统中，价值难以充分释放。本书将深入探讨如何将生产线上采集的海量数据（包括传感器数据、设备运行日志、供应链信息乃至客户反馈）转化为可执行的洞察。我们重点剖析： 实时数据治理与分析架构： 如何构建能够即时处理、清洗和分析工业数据的技术栈，超越传统的批处理模式。 预测性维护的商业模型延伸： 讲解如何将预防性维护从成本节约工具升级为新的服务型收入来源，例如，按设备运行时间或保障的正常运行周期收费（Outcome-Based Service）。 数字孪生：从设计到运营的全面映射： 不仅仅是三维模型，而是如何利用数字孪生技术进行虚拟测试、工艺优化，并将其作为向客户展示产品性能和潜在效益的交互界面。 1.2 连接性：构建柔性的工业神经系统 物联网（IoT）和边缘计算不再是独立的IT项目，它们是重塑物理世界与数字世界交互方式的基础设施。本书详细分析了实现真正智能制造所需的连接战略： 异构系统集成挑战与解决方案： 面对遗留设备（Brownfield）与新一代设备（Greenfield）并存的复杂环境，如何通过中介件和标准化协议实现系统间的无缝对话。 边缘智能的部署逻辑： 解释为什么某些决策必须在生产现场即时做出，以及如何平衡本地处理能力与云端深度分析的需求，从而实现毫秒级的响应速度，这对于质量控制和安全至关重要。 安全与信任架构的构建： 在高度互联的环境下，网络安全是商业连续性的核心。我们将探讨零信任模型在工业控制系统（ICS）中的应用，以及如何通过区块链技术增强供应链各环节数据的可追溯性和不可篡改性。 第二部分：商业模式的颠覆性重构 技术是实现变革的手段，真正的核心在于商业模式的创新。本书将系统性地拆解当前主流的几种商业模式创新方向，并提供案例分析和实施路径图。 2.1 从产品销售到“即服务”的转型（XaaS） 这是当前制造业最引人注目的转型方向。客户的需求正从“拥有资产”转向“获取功能”或“购买结果”。 设备即服务（EaaS）与性能付费： 深入剖析如何设计基于使用量、产能或产出质量的计费模型，而不是一次性出售设备。这要求制造商彻底改变其资产负债表结构和现金流预测模型。 模块化产品设计与配置化： 如何通过标准化接口和可插拔组件，使产品能够根据客户需求快速、低成本地进行定制化组合，从而避免传统批量定制的弊端。 生态系统构建与平台化运营： 探讨如何将核心制造能力封装成平台，吸引第三方服务商入驻，共同为最终用户提供增值服务，实现“网络效应”的工业化应用。例如，设备制造商如何赋能第三方维修商和流程优化顾问。 2.2 供应链的去中心化与透明化 全球供应链的脆弱性已在近年来暴露无遗。未来的供应链必须是更具弹性、更透明和更快速反应的。 需求预测的革命： 如何利用AI模型整合市场趋势、社交媒体情绪、宏观经济指标与实时库存数据，实现从“推式”到“拉式”的彻底转变。 分布式制造的潜力： 分析增材制造（3D打印）在缩短供应链、实现本地化生产方面的商业价值，以及它如何改变了库存管理和物流成本结构。 端到端的可见性与协作： 讲解如何建立跨越供应商、制造商和分销商的共享信息平台，以最小化“牛鞭效应”，确保关键物料的及时供应和质量控制。 第三部分：组织、人才与战略实施 商业模式的变革，归根结底是组织能力的重塑。技术和商业愿景的落地，取决于企业内部的文化、人才结构和战略执行力。 3.1 跨职能团队的融合：打破信息孤岛 传统的“设计-制造-销售”的瀑布式流程已无法适应快速变化的市场。 产品生命周期管理（PLM）的深化： 如何确保研发、制造工程和售后服务团队在同一个数字环境中协同工作，实现“一次做对”的设计理念。 数据科学家的角色定位： 探讨如何将数据分析能力内嵌到业务流程的每一个环节，而不仅仅是设立一个独立的“数据部门”。这包括对操作人员进行基础数据素养的培训。 3.2 风险管理与商业模式的迭代 每一次商业模式的创新都伴随着风险。本书强调持续学习和快速迭代的重要性。 最小可行产品（MVP）在工业场景的应用： 如何在不中断现有核心业务的前提下，小规模试点新的服务模式或技术集成，并迅速收集市场反馈。 财务模型的重构： 适应从资本支出（CapEx）为主到运营支出（OpEx）为主的财务变化，以及如何向投资者清晰地阐述基于订阅和服务的未来收入流的稳定性与增长潜力。 本书的读者将获得一套全面的行动指南，用于评估当前企业的数字化成熟度，识别最具潜力的商业模式创新点，并制定出一条清晰、可执行的路径，将前沿技术转化为实实在在的竞争优势和可持续的商业成功。 聚焦于执行层面，我们提供的不是理论模型，而是驱动下一代工业增长的实践蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目确实吸引人，让我对“工业4.0”这个概念产生了强烈的好奇心，尤其“执行版”这三个字，似乎预示着这本书不仅仅是理论性的探讨，而是充满了实操性的指导和可行的商业模式。我一直在关注工业自动化和智能化发展趋势，特别是新技术如何重塑传统的制造业和销售渠道。如今，大数据、人工智能、物联网等技术已经渗透到生产的每一个环节，企业如何真正地拥抱这些变革，将它们转化为竞争优势，这是我非常想从这本书中找到答案的。我期望它能深入剖析在工业4.0浪潮下，企业在生产流程优化、供应链整合、个性化定制、智能物流以及客户关系管理等方面会遇到哪些挑战，以及如何通过创新的商业模式来克服这些挑战，实现更高效、更灵活、更具盈利性的运营。这本书会不会提供一些具体的案例研究，让我们看到不同行业、不同规模的企业是如何成功转型，或者又是在转型过程中踩过哪些坑？我特别希望能从中学习到如何将数字化技术与传统工业制造深度融合，从而提升产品质量、降低生产成本，并最终赢得市场。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在翻阅这本书之前，我对“工业4.0”这个概念停留在比较模糊的认知层面，总觉得它离我们现实中的企业运作还有些距离。但读完之后，我才意识到，原来它并不是一个遥不可及的未来愿景，而是已经悄然改变着整个工业界的格局。书中对于“智能制造与个性化定制的融合”的论述，让我眼前一亮。它描绘了一个不再是“大批量生产、标准化产品”的时代，而是“小批量、多品种、个性化”成为主流的市场。这对于那些长期以来受制于生产线刚性、难以满足客户个性化需求的企业来说，简直是福音。书中提出的解决方案，例如通过3D打印技术、模块化设计以及柔性生产线，使得大规模的个性化定制成为可能。而且，这种变革不仅仅体现在产品本身，更渗透到了销售和服务环节。它让我开始思考，我们的产品是否可以根据客户的独特需求进行微调？我们的销售渠道是否可以更加灵活地响应不同客户群体的偏好？这本书提供了一个非常实操性的框架，让我能够跳出固有的思维模式，去探索新的可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它提供了一个相当全面的工业4.0视角，而且落脚点非常实在——商业模式的变革。我特别喜欢书中关于“服务化制造”的章节，这是一种非常有趣的转型方向，让传统制造业企业能够从单纯的“卖产品”转向“提供服务”，从而获得持续的收入和更强的客户粘性。想象一下，设备制造商不再只是售卖机器，而是提供基于设备使用数据的预测性维护、优化运营方案、甚至根据客户生产需求提供定制化的生产服务。这不仅能提升客户的满意度，更能为企业开辟全新的盈利渠道。书中对此进行了深入的分析，包括如何构建相应的服务体系、定价策略以及如何通过数字化技术来支撑这些服务。这对于我们这些制造业企业来说，无疑提供了一个非常具有吸引力的转型方向，让我们看到了如何通过创新服务来提升产品附加值，并在这个快速变化的时代保持竞争力。这本书的实用性和前瞻性，让我觉得它不仅仅是一本读物，更是一份指导企业未来发展的行动纲领。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它对未来工业制造和销售的商业模式变革的描绘，实在是太具有前瞻性和深度了。书中关于“数据驱动的智能工厂”的论述，让我对生产流程的自动化和智能化有了更清晰的认识。它不仅仅是简单地引入机器人，而是强调如何通过物联网技术连接生产线上的每一个设备，收集海量数据，并利用大数据分析和人工智能算法来优化生产计划、预测设备故障、实现精准的质量控制。这对于提升生产效率、减少资源浪费、以及实现柔性化生产，为应对快速变化的市场需求提供了强大的支撑。更令我印象深刻的是，书中并没有止步于生产端，而是将目光延伸到了销售端。它详细阐述了如何构建以客户为中心的智能销售网络，包括利用数字化平台实现线上线下的无缝对接，通过个性化推荐和定制化产品来满足消费者日益增长的需求，以及如何利用先进的物流和配送系统来提升客户体验。这本书为我打开了一个全新的视角，让我认识到在工业4.0时代，制造业和服务业之间的界限将越来越模糊，而成功的企业必然是能够将生产的智能化与销售的个性化紧密结合的。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于我们这些身处传统制造行业、但又渴望拥抱新技术、寻求突破的企业管理者来说，无疑是一盏指路明灯。书中的“执行版”字眼并非虚设，它所提出的商业模式变革，并非空中楼阁，而是建立在对当下技术发展趋势和市场需求的深刻洞察之上。我尤其欣赏书中对“价值链重塑”的分析，它不仅仅是技术层面的升级，更是整个商业生态系统的颠覆。它探讨了如何通过数字化手段，打破信息孤岛，实现从原材料采购、生产制造、仓储物流到终端销售的全流程的协同优化。书中提到的“平台化战略”和“生态系统构建”，让我看到了企业如何从单一的生产者转变为整合资源的赋能者，与其他企业、供应商、甚至客户形成共生共赢的局面。这对于提升企业的核心竞争力，规避单一依赖的风险，以及创造新的利润增长点，具有极其重要的指导意义。我希望这本书能够帮助我更清晰地理解，在工业4.0的浪潮中，我们应该如何调整战略，如何投资技术，如何培养人才，从而在激烈的市场竞争中占据有利地位。

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