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| 內容簡介： |
在德国，任何一家想要在未来几年内保持竞争力的企业，都已经在致力于工业4.0的研究。
《工业4.0手册》由来自德国的148位专家和学者编写而成。全书共分3篇，在系统上它们互为基础。第1篇为智能工厂，阐述了智能工厂中流程的变化，流程中涉及的组织、技术、法律、人性化等方面的内容，并介绍了新的商业模型及其相关的转型策略。第2篇为机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件，描述了生产过程中所需要的信息物理系统元件，包括从具有产品记忆能力的智能组件，到将其与工具、机床以及连接设备一起延展为信息物理系统，*后到安装、物流、自动化等内容。第3篇为工业4.0的应用实例，介绍了工业4.0在加工技术领域、飞机制造领域、电子品生产、小批量个性化生产、汽车制造领域等方面的应用。
《工业4.0手册》可为我国工业企业从事工业4.0研发的科学技术人员提供重要参考，也可作为企事业单位的管理人员政策制定者学习工业4.0、具体实施工业4.0的参考用书。
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| 關於作者： |
前言
导语从计算机集成制造（CIM）到工业4.0
第1篇 智 能 工 厂
第1章商业模式的创新2
1.1从产品供应商到解决方案提供商的转型2
1.2数字孪生作为预测分析的基础6
1.3通过新的创新流程引入新的商业模式和
客户导向的创新类型8
1.4网络式增值系统11
1.5协作平台13目录
译者序
作者简介
前言
导语从计算机集成制造（CIM）到工业4.0
第1篇 智 能 工 厂
第1章商业模式的创新2
1.1从产品供应商到解决方案提供商的转型2
1.2数字孪生作为预测分析的基础6
1.3通过新的创新流程引入新的商业模式和
客户导向的创新类型8
1.4网络式增值系统11
1.5协作平台13
1.6转型为工业4.0企业15
参考文献17
第2章生产计划与控制的变化21
2.1PPS概述21
2.2通过提供数据提高透明度和PPS的
效果22
2.3PPS任务的数字化潜力23
2.3.1生产计划23
2.3.2订单管理和订单发送24
2.3.3二级需求规划25
2.3.4外部采购粗略计划和外部采购规划25
2.3.5生产需求规划27
2.3.6自产计划27
2.3.7自产控制27
2.3.8库存管理28
2.3.9生产控制29
2.4关于PPS 4.0的几种说法30
参考文献33
第3章未来生产中人的工作35
3.1工业4.0对员工的意义35
3.2基础概念和模型37
3.2.1人-技术-组织（MTO）的概念37
3.2.2负荷-要求模型38
3.2.3辅助系统设计39
3.2.4系统人体工程学分析40
3.3工业4.0中生产员工的技能培训41
3.3.1由工业4.0带来的生产工作的发展
趋势41
3.3.2未来生产员工的特征42
3.3.3未来生产员工的培训需求44
3.4个性化的动态员工信息系统45
3.4.1员工信息系统概况46
3.4.2个性化的员工信息49
3.4.3动态的员工信息52
3.5人-机器人交互53
3.6人力资源管理54
3.6.1更强大的网络化和数字化带来的
影响55
3.6.2人口变化和价值观变化带来的影响56
3.6.3生产技术环境的影响57
3.6.4示例：为管理人员减轻认知负担58
参考文献59
第4章工业4.0的数据、信息和
知识62
4.1云端的机器控制自动化作为一种
服务62
4.1.1云平台和云服务的导入62
4.1.2生产云的潜力63
4.1.3实现基于云的自动化途径64
4.2大数据68
4.2.1定义68
4.2.2工具69
4.2.3应用程序70
4.2.4可能的应用70
4.3通信72
4.3.1生产通信技术：为工业4.0做
准备72
4.3.2现场层面的通信73
4.3.3工厂中的无线通信74
4.3.4中间设备和标准：工厂间相互
联网74
4.3.5触觉互联网的潜力75
参考文献75
第5章工业4.0的网络安全78
5.1动机78
5.2安全威胁和挑战79
5.2.1工业4.0的特征79
5.2.2威胁80
5.2.3对网络安全的要求81
5.3网络安全：解决方案84
5.3.1安全指南84
5.3.2产品和专有技术保护85
5.3.3应用程序的安全性88
5.3.4数据主权：工业数据空间90
5.4总结93
参考文献94
第6章用于规划和生产的组织、质量及
IT系统96
6.1业务流程系统96
6.1.1用于业务流程规划和生产的系统96
6.1.2规划与排程的趋势98
6.2组织和IT102
6.2.1规划和运营组织102
6.2.2支持规划和运营的信息物理系统102
6.3质量和信息技术（IT）107
6.3.1计算机化的质量108
6.3.2工业4.0背景下的趋势110
6.3.3结论114
参考文献114
第7章工业4.0工厂规划方面118
7.1数字工厂的现状与未来的发展118
7.1.1数字工厂的定义118
7.1.2数字工厂的方法和工具120
7.1.3数字工厂的优势122
7.2数字工厂对工业4.0工厂规划的贡献123
7.2.1运营分析124
7.2.2粗略规划125
7.2.3精细规划127
7.2.4执行129
7.2.5运营、调整和适应129
7.3总结与展望130
参考文献131
第8章工业4.0的法律问题：框架
条件、挑战和解决方案133
8.1采取行动的必要性133
8.2数据主权133
8.2.1概念上的保护方向133
8.2.2直接影响范围内的保护134
8.2.3知识产权135
8.2.4商业机密保护136
8.2.5通过软件保护实现数据主权137
8.2.6数据所有权138
8.2.7小结138
8.3责任和合法交易139
8.3.1责任139
8.3.2法律行为141
8.4数据保护法141
8.4.1企业的共同决策142
8.4.2企业的基本要求142
8.4.3与第三方合作142
8.5IT安全法143
8.5.1IT安全法的范围143
8.5.2对工业4.0的影响144
8.5.3BSI的调查权力144
8.6小结144
参考文献145
第9章生产环境的转型战略150
9.1确定行动需求150
9.2生产中的变更管理153
9.2.1生产中变更管理的结构和背景153
9.2.2数字化生产的变更流程154
9.2.3生产变更的分析156
9.2.4小结158
9.3CPPA要求的定义159
9.3.1生产中设计规范创建现状159
9.3.2CPPA设计规范创建的流程及清单160
9.4构思与实现方法164
9.4.1产品开发及系统开发的现状164
9.4.2信息物理生产设备（CPPA）的开发
方法171
9.5总结179
参考文献179
第10章客户系统地参与创新过程183
10.1数字化时代客户参与的必要性和机会183
10.2通过开放创新开拓创新过程184
10.3客户参与创新过程185
10.3.1客户参与的阶段185
10.3.2客户和外部人员的参与方法185
10.3.3创意、概念和技术187
10.4从大规模定制到客户创新产品189
10.5敏捷开发过程189
10.6可适应和可定制产品的产品结构193
10.7可适应和可定制产品的成本评估195
参考文献197
第11章工业4.0与能源效率提升199
11.1生产中的能量流和能源效率199
11.2能源效率背景下的信息物理生产
系统201
11.3能耗透明的机器201
11.4工艺链及动态能源流中的能源效率203
11.5工厂层面的能源效率205
11.5.1热耗散的三维监测205
11.5.2多级模拟205
11.6总结与展望206
参考文献207
第2篇 机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件
第1章基因智能工件212
1.1愿景：基因智能工件212
1.2愿景：基因智能工件的分类213
1.3实施：工件能力214
1.3.1数据采集214
1.3.2工件识别和工件上的数据存储218
1.3.3通信222
1.4应用223
1.4.1加工制造阶段的应用223
1.4.2使用阶段的应用227
参考文献230
第2章智能刀具232
2.1刀具迄今和未来232
2.2智能刀具的当前用法及实例232
2.2.1刀具的分类232
2.2.2智能刀具的应用案例233
2.2.3连接智能刀具的接口235
2.3刀具监控237
2.4智能刀具的使用周期239
2.4.1动机239
2.4.2智能刀具的功能块240
2.4.3小结和展望243
参考文献243
第3章联网机床245
3.1通过高效的CAD-CAM-NC链进行前端
加载246
3.1.1CAD-CAM-NC链246
3.1.2当今CAM系统中的自动化机制247
3.1.3进一步的研究和实践方法249
3.1.4小结251
3.2产品开发过程中的工艺过程与机床特性
仿真251
3.2.1加工准备阶段数控程序的优化252
3.2.2来自生产工具开发阶段的知识
反馈255
3.2.3小结256
3.3制造企业的大数据分析257
3.3.1CAD-CAM-NC链的一体化网络257
3.3.2工艺数据反馈和语境化259
3.3.3数据评估260
3.3.4小结261
3.4工业4.0对机床状态监测的推动261
3.4.1自我监控机床的愿景262
3.4.2用于服务寿命预测的机床部件
模型263
3.4.3集成到生产环境265
3.4.4小结265
3.5以用户为中心的新机床操作方案266
3.5.1传统的操作理念266
3.5.2新的运营理念267
3.5.3以用户为中心的操作理念的要求267
3.5.4生产环境中的触摸屏操作268
3.5.5以用户为中心的对话框设计268
3.5.6中间件270
3.5.7小结270
3.6结论270
参考文献270
第4章加工设备和包装机273
4.1消费品生产4.0273
4.1.1消费品大规模生产的设备273
4.1.2食品和制药行业的趋势274
4.1.3可变的加工工艺275
4.2可变工艺链中从材料到产品276
4.2.1可变流程276
4.2.2加工设备的变体层279
4.3可变加工设备的要素281
4.3.1质量控制工艺281
4.3.2优质材料和优质产品283
4.3.3可变的作用对284
4.4可变加工设备287
4.4.1可变设备结构287
4.4.2自我监控和自我优化的机床290
4.4.3工艺集成的机电一体化仿真297
4.4.4可变设备的自动化清洁方面300
4.4.5操作员辅助302
参考文献304
第5章输送系统309
5.1设备连接309
5.1.1自动化生产中的连接310
5.1.2传输系统的柔性化310
5.1.3经典布置结构中柔性连接的潜力311
5.1.4以增量制造为例，传输系统柔性的
最大化313
5.2机器人输送系统314
5.2.1机器人传输系统中的传感器集成314
5.2.2机器人传输系统的直观编程315
5.2.3应用案例：高度柔性的工件传输317
5.3输送系统中的夹持技术318
5.3.1功能集成的夹持系统318
5.3.2具有适应能力的夹持系统321
参考文献322
第6章物流4.0324
6.1供应链4.0的数字化和网络化325
6.1.1食品供应链中智能承载装置（冷藏箱）
的使用325
6.1.2以刀具供应链为例的云中协同生命
周期管理329
6.2数字工具在物流规划中的应用333
6.2.1虚拟现实在人工分拣系统规划中的
应用333
6.2.2物流系统的协同规划和调试336
6.3数字物流过程中与人连接的接口339
6.3.1针对高效人工分拣的信息交换的
新形式340
6.3.2工艺数据表达和收集的叉车驾驶员
辅助系统342
6.4工业4.0生产和配送中自动柔性物料
流的控制理念344
6.4.1通过自动软件生成来有效地创建
物流系统的控制系统345
6.4.2使用分布式物料流控制来实现可转换
物料流系统347
6.5引入和使用RFID进行分散数据
管理352
6.5.1引入RFID的创新概念和工具353
6.5.2工艺数据自动获取和提供359
参考文献362
第7章装配4.0364
7.1动机364
7.2产品和设备实例365
7.2.1产品实例365
7.2.2设备实例365
7.3解决方案中的中性能力描述366
7.3.1概念和实例366
7.3.2优点369
7.3.3能力的分类369
7.4 CAD产品分析-产品要求的生成371
7.4.1逐个拆装确定装配顺序和装配
动作371
7.4.2工艺参数的定量确定372
7.4.3确定零件接口372
7.5自动装配规划373
7.5.1引言及系统概况373
7.5.2利用已知布局生成设备能力
模型374
7.5.3自动装配规划中的要求-能力
平衡375
7.5.4平衡模块的举例说明378
7.5.5推荐操作的自动导出379
7.5.6备选规划方案的评估和选择379
7.5.7自动生成装配规程380
7.6自动化集成380
7.6.1生产组件的自动配置（即插
即用）380
7.6.2时间最优的机器人系统路径
规划384
7.6.3目标系统的分配和代码生成387
7.7以供应系统为例的自动硬件设计389
7.7.1基础389
7.7.2物理仿真389
7.7.3边界条件389
7.7.4基于仿真的设计390
7.7.5加工和验证391
7.7.6小结391
7.8总结391
参考文献391
第8章可变模块化的自动化系统395
8.1自动化金字塔395
8.1.1借助智能产品的分散式工艺
控制396
8.1.2借助智能现场设备的现场任务和
控制任务的融合399
8.1.3纵向集成和基于云的模块化IT
系统401
8.2智能联网402
8.2.1工业4.0的通信标准403
8.2.2自动化技术中的以太网405
8.2.3自动
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| 目錄：
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目录
译者序
作者简介
前言
导语从计算机集成制造（CIM）到工业4.0
第1篇 智 能 工 厂
第1章商业模式的创新2
1.1从产品供应商到解决方案提供商的转型2
1.2数字孪生作为预测分析的基础6
1.3通过新的创新流程引入新的商业模式和
客户导向的创新类型8
1.4网络式增值系统11
1.5协作平台13
1.6转型为工业4.0企业15
参考文献17
第2章生产计划与控制的变化21
2.1PPS概述21
2.2通过提供数据提高透明度和PPS的
效果22
2.3PPS任务的数字化潜力23
2.3.1生产计划23
2.3.2订单管理和订单发送24
2.3.3二级需求规划25
2.3.4外部采购粗略计划和外部采购规划25
2.3.5生产需求规划27
2.3.6自产计划27
2.3.7自产控制27
2.3.8库存管理28
2.3.9生产控制29
2.4关于PPS 4.0的几种说法30
参考文献33
第3章未来生产中人的工作35
3.1工业4.0对员工的意义35
3.2基础概念和模型37
3.2.1人-技术-组织（MTO）的概念37
3.2.2负荷-要求模型38
3.2.3辅助系统设计39
3.2.4系统人体工程学分析40
3.3工业4.0中生产员工的技能培训41
3.3.1由工业4.0带来的生产工作的发展
趋势41
3.3.2未来生产员工的特征42
3.3.3未来生产员工的培训需求44
3.4个性化的动态员工信息系统45
3.4.1员工信息系统概况46
3.4.2个性化的员工信息49
3.4.3动态的员工信息52
3.5人-机器人交互53
3.6人力资源管理54
3.6.1更强大的网络化和数字化带来的
影响55
3.6.2人口变化和价值观变化带来的影响56
3.6.3生产技术环境的影响57
3.6.4示例：为管理人员减轻认知负担58
参考文献59
第4章工业4.0的数据、信息和
知识62
4.1云端的机器控制自动化作为一种
服务62
4.1.1云平台和云服务的导入62
4.1.2生产云的潜力63
4.1.3实现基于云的自动化途径64
4.2大数据68
4.2.1定义68
4.2.2工具69
4.2.3应用程序70
4.2.4可能的应用70
4.3通信72
4.3.1生产通信技术：为工业4.0做
准备72
4.3.2现场层面的通信73
4.3.3工厂中的无线通信74
4.3.4中间设备和标准：工厂间相互
联网74
4.3.5触觉互联网的潜力75
参考文献75
第5章工业4.0的网络安全78
5.1动机78
5.2安全威胁和挑战79
5.2.1工业4.0的特征79
5.2.2威胁80
5.2.3对网络安全的要求81
5.3网络安全：解决方案84
5.3.1安全指南84
5.3.2产品和专有技术保护85
5.3.3应用程序的安全性88
5.3.4数据主权：工业数据空间90
5.4总结93
参考文献94
第6章用于规划和生产的组织、质量及
IT系统96
6.1业务流程系统96
6.1.1用于业务流程规划和生产的系统96
6.1.2规划与排程的趋势98
6.2组织和IT102
6.2.1规划和运营组织102
6.2.2支持规划和运营的信息物理系统102
6.3质量和信息技术（IT）107
6.3.1计算机化的质量108
6.3.2工业4.0背景下的趋势110
6.3.3结论114
参考文献114
第7章工业4.0工厂规划方面118
7.1数字工厂的现状与未来的发展118
7.1.1数字工厂的定义118
7.1.2数字工厂的方法和工具120
7.1.3数字工厂的优势122
7.2数字工厂对工业4.0工厂规划的贡献123
7.2.1运营分析124
7.2.2粗略规划125
7.2.3精细规划127
7.2.4执行129
7.2.5运营、调整和适应129
7.3总结与展望130
参考文献131
第8章工业4.0的法律问题：框架
条件、挑战和解决方案133
8.1采取行动的必要性133
8.2数据主权133
8.2.1概念上的保护方向133
8.2.2直接影响范围内的保护134
8.2.3知识产权135
8.2.4商业机密保护136
8.2.5通过软件保护实现数据主权137
8.2.6数据所有权138
8.2.7小结138
8.3责任和合法交易139
8.3.1责任139
8.3.2法律行为141
8.4数据保护法141
8.4.1企业的共同决策142
8.4.2企业的基本要求142
8.4.3与第三方合作142
8.5IT安全法143
8.5.1IT安全法的范围143
8.5.2对工业4.0的影响144
8.5.3BSI的调查权力144
8.6小结144
参考文献145
第9章生产环境的转型战略150
9.1确定行动需求150
9.2生产中的变更管理153
9.2.1生产中变更管理的结构和背景153
9.2.2数字化生产的变更流程154
9.2.3生产变更的分析156
9.2.4小结158
9.3CPPA要求的定义159
9.3.1生产中设计规范创建现状159
9.3.2CPPA设计规范创建的流程及清单160
9.4构思与实现方法164
9.4.1产品开发及系统开发的现状164
9.4.2信息物理生产设备（CPPA）的开发
方法171
9.5总结179
参考文献179
第10章客户系统地参与创新过程183
10.1数字化时代客户参与的必要性和机会183
10.2通过开放创新开拓创新过程184
10.3客户参与创新过程185
10.3.1客户参与的阶段185
10.3.2客户和外部人员的参与方法185
10.3.3创意、概念和技术187
10.4从大规模定制到客户创新产品189
10.5敏捷开发过程189
10.6可适应和可定制产品的产品结构193
10.7可适应和可定制产品的成本评估195
参考文献197
第11章工业4.0与能源效率提升199
11.1生产中的能量流和能源效率199
11.2能源效率背景下的信息物理生产
系统201
11.3能耗透明的机器201
11.4工艺链及动态能源流中的能源效率203
11.5工厂层面的能源效率205
11.5.1热耗散的三维监测205
11.5.2多级模拟205
11.6总结与展望206
参考文献207
第2篇 机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件
第1章基因智能工件212
1.1愿景：基因智能工件212
1.2愿景：基因智能工件的分类213
1.3实施：工件能力214
1.3.1数据采集214
1.3.2工件识别和工件上的数据存储218
1.3.3通信222
1.4应用223
1.4.1加工制造阶段的应用223
1.4.2使用阶段的应用227
参考文献230
第2章智能刀具232
2.1刀具迄今和未来232
2.2智能刀具的当前用法及实例232
2.2.1刀具的分类232
2.2.2智能刀具的应用案例233
2.2.3连接智能刀具的接口235
2.3刀具监控237
2.4智能刀具的使用周期239
2.4.1动机239
2.4.2智能刀具的功能块240
2.4.3小结和展望243
参考文献243
第3章联网机床245
3.1通过高效的CAD-CAM-NC链进行前端
加载246
3.1.1CAD-CAM-NC链246
3.1.2当今CAM系统中的自动化机制247
3.1.3进一步的研究和实践方法249
3.1.4小结251
3.2产品开发过程中的工艺过程与机床特性
仿真251
3.2.1加工准备阶段数控程序的优化252
3.2.2来自生产工具开发阶段的知识
反馈255
3.2.3小结256
3.3制造企业的大数据分析257
3.3.1CAD-CAM-NC链的一体化网络257
3.3.2工艺数据反馈和语境化259
3.3.3数据评估260
3.3.4小结261
3.4工业4.0对机床状态监测的推动261
3.4.1自我监控机床的愿景262
3.4.2用于服务寿命预测的机床部件
模型263
3.4.3集成到生产环境265
3.4.4小结265
3.5以用户为中心的新机床操作方案266
3.5.1传统的操作理念266
3.5.2新的运营理念267
3.5.3以用户为中心的操作理念的要求267
3.5.4生产环境中的触摸屏操作268
3.5.5以用户为中心的对话框设计268
3.5.6中间件270
3.5.7小结270
3.6结论270
参考文献270
第4章加工设备和包装机273
4.1消费品生产4.0273
4.1.1消费品大规模生产的设备273
4.1.2食品和制药行业的趋势274
4.1.3可变的加工工艺275
4.2可变工艺链中从材料到产品276
4.2.1可变流程276
4.2.2加工设备的变体层279
4.3可变加工设备的要素281
4.3.1质量控制工艺281
4.3.2优质材料和优质产品283
4.3.3可变的作用对284
4.4可变加工设备287
4.4.1可变设备结构287
4.4.2自我监控和自我优化的机床290
4.4.3工艺集成的机电一体化仿真297
4.4.4可变设备的自动化清洁方面300
4.4.5操作员辅助302
参考文献304
第5章输送系统309
5.1设备连接309
5.1.1自动化生产中的连接310
5.1.2传输系统的柔性化310
5.1.3经典布置结构中柔性连接的潜力311
5.1.4以增量制造为例，传输系统柔性的
最大化313
5.2机器人输送系统314
5.2.1机器人传输系统中的传感器集成314
5.2.2机器人传输系统的直观编程315
5.2.3应用案例：高度柔性的工件传输317
5.3输送系统中的夹持技术318
5.3.1功能集成的夹持系统318
5.3.2具有适应能力的夹持系统321
参考文献322
第6章物流4.0324
6.1供应链4.0的数字化和网络化325
6.1.1食品供应链中智能承载装置（冷藏箱）
的使用325
6.1.2以刀具供应链为例的云中协同生命
周期管理329
6.2数字工具在物流规划中的应用333
6.2.1虚拟现实在人工分拣系统规划中的
应用333
6.2.2物流系统的协同规划和调试336
6.3数字物流过程中与人连接的接口339
6.3.1针对高效人工分拣的信息交换的
新形式340
6.3.2工艺数据表达和收集的叉车驾驶员
辅助系统342
6.4工业4.0生产和配送中自动柔性物料
流的控制理念344
6.4.1通过自动软件生成来有效地创建
物流系统的控制系统345
6.4.2使用分布式物料流控制来实现可转换
物料流系统347
6.5引入和使用RFID进行分散数据
管理352
6.5.1引入RFID的创新概念和工具353
6.5.2工艺数据自动获取和提供359
参考文献362
第7章装配4.0364
7.1动机364
7.2产品和设备实例365
7.2.1产品实例365
7.2.2设备实例365
7.3解决方案中的中性能力描述366
7.3.1概念和实例366
7.3.2优点369
7.3.3能力的分类369
7.4 CAD产品分析-产品要求的生成371
7.4.1逐个拆装确定装配顺序和装配
动作371
7.4.2工艺参数的定量确定372
7.4.3确定零件接口372
7.5自动装配规划373
7.5.1引言及系统概况373
7.5.2利用已知布局生成设备能力
模型374
7.5.3自动装配规划中的要求-能力
平衡375
7.5.4平衡模块的举例说明378
7.5.5推荐操作的自动导出379
7.5.6备选规划方案的评估和选择379
7.5.7自动生成装配规程380
7.6自动化集成380
7.6.1生产组件的自动配置（即插
即用）380
7.6.2时间最优的机器人系统路径
规划384
7.6.3目标系统的分配和代码生成387
7.7以供应系统为例的自动硬件设计389
7.7.1基础389
7.7.2物理仿真389
7.7.3边界条件389
7.7.4基于仿真的设计390
7.7.5加工和验证391
7.7.6小结391
7.8总结391
参考文献391
第8章可变模块化的自动化系统395
8.1自动化金字塔395
8.1.1借助智能产品的分散式工艺
控制396
8.1.2借助智能现场设备的现场任务和
控制任务的融合399
8.1.3纵向集成和基于云的模块化IT
系统401
8.2智能联网402
8.2.1工业4.0的通信标准403
8.2.2自动化技术中的以太网405
8.2.3自动
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前 言
一个新的工业化时代开始了：对象、机器与设备将智能化，它们能借助物联网以自然的方式与人类通信，有足够的潜力重新定义自动化生产。这样的变化不仅提升了速度，而且变得更加高效与智能。在这样一个新时代，伴随着第四次工业革命概念的提出，我们非常高兴来介绍我们工厂的转变。而在未来的几年中，这样的变革将会彻底改变产品的研发、生产与分配的方式。
通过客户、制造商和供应商的数字网络连接，全新的工作流程得以建立。本手册会伴随您了解其发展过程。手册中会写到企业如何利用无处不在的计算能力（云计算）和有意义的可用数据容量（大数据）来扩展新的商业领域。这本书也会回答我们在仪器、机器人、设备共同作用下将会产生何种信息物理生产系统，如何生产全新的自动化设备、建立自动化系统，并将其投放到工业装配的国际市场中。
不幸的是，工业4.0既不是一种产品也不是一个流程。首先，与其说它是一个项目，不如说它是在制造工业中的一种提议、一种需求。这种需要意味着要将当今信息与通信技术、新型智能化制造设备以及制造系统不断融合发展。英语中智能工厂的概念同样可以应用于此。每个企业都需要为自身的发展而决定他们的智能工厂是怎样的。为此，公司的高级管理层需要草拟合适的项目，旨在定义与搭建公司自己的智能网络制造系统。至少以下工业4.0的组件（也就是智能工厂的组成部分）是众所周知的：信息物理制造系统、传感器网络、云服务、大数据分析、数据保护与数据备份。简而言之就是数字化工厂。同时，也不可忽视协作机器人等感知物理辅助系统的使用。
从本手册中读者可以了解到：如何通过投入新的技术在经济上实现用于客户个性化产品与服务的新型制造系统。同时，产品与服务的联合以及以软件为基础的新型商业平台也将投入应用。本手册也将介绍我们如何将现有的资源转变为智能工厂。许多可获得的自动化元件、机床以及加工机械已经实现向工业4.0转化或者准备向其转变。而其挑战在于通过信息物理系统（CPS）实现有效的实时通信。
本手册共分3篇，它们在系统上互为基础。第1篇为智能工厂，阐述了智能工厂中流程的变化，流程中涉及的组织、技术、法律、人性化等方面的内容，并介绍了新的商业模型及其相关的转型策略。第2篇为机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件，描述了生产过程中所需要的信息物理系统元件，包括从具有存储功能的智能组件，到将其与工具、机床以及连接设备一起延展为信息物理系统，最后到安装、物流、自动化等内容。第3篇为工业4.0的应用实例，介绍了工业4.0在汽车工业、航空工业、电子工业以及个性化小批量生产制造中的应用，包括切削加工的交互设备、交互装配设备、包装设备等内容。
本手册将已经引入、并在消费市场所建立的信息技术与通信技术所属的设备同新结构、新流程的发展结合起来。任何一家想要在接下来的几年内保持竞争力的企业，都已经致力于工业4.0的研究。而本手册则是在这个工业4.0新时代道路上一个不可或缺的参考。
在这里我衷心感谢众多的作者、我的同事以及其他的工作人员。他们自发而主动地着手于本手册中观点的研究，并丰富了手册的内容。正是这样，我们才可以在如此短的时间内编写出这样的著作。同时，我非常感谢本手册的编辑们，特别是Dino Knoll先生。他和他的同事们不知疲倦地投入到书稿的排版工作，使之在内容和时间的排序上更协调，其中的概念更匹配，从而得到一个更具有实践意义的著作。最后我要感谢Hanser出版社，特别是Volker Herzberg先生和Julia Stepp女士，感谢你们为本手册提供的专业支持，使整本书能够完成并出版。
Gunther Reinhart
2017年4月于慕尼黑
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