使能技术为工业5.0：欧洲技术领袖工作坊结果

workshop与欧洲科技领袖的研讨成果 推动第五代工业的技术 workshop与欧洲科技领袖的研讨成果 欧洲委员会研究与创新总司 司局F —— 繁荣单元 F5 工业5.0 联系马丁·胡默尔 邮箱martin.huemer@ec.europa.eu RTD-PUBLICATIONS@ec.europa.eu欧洲委员会 B-1049 布鲁塞尔 稿件于2020年9月完成。 本文件是为欧盟委员会准备的，但仅反映作者的见解，欧盟委员会不对本出版物重用的任何后果负责。 更多关于欧盟的信息可在互联网上找到（http://europa.eu）。 doi: 10.2777/082634 KI-04-20-494-EN-N 卢森堡：欧洲联盟出版局，2020年 © 欧盟，2020 欧洲委员会文件的再利用政策是根据2011年12月12日颁布的委员会决定2011/833/EU实施的，该决定关于委员会文件的再利用（官方公报L 330，2011年12月14日，第39页）。除非另有说明，本文件的再利用获得Creative Commons Attribution 4.0 International（CC-BY 4.0）许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。这意味着在给予适当信用并标明任何变更的情况下，再利用是被允许的。 推动第五代工业的技术 workshop与欧洲科技领袖的研讨成果 朱利安·穆勒 目录 执行摘要..........................................................................................3 1引言...............................................................................................................5 1.1 工业5.0的概念51.2 对“工业5.0”这一术语和概念的评价6 2使能技术..................................................................................................7 2.1 个性化人机交互82.2 仿生技术与智能材料82.3 数字孪生与仿真82.4 数据传输、存储和分析技术92.5 人工智能92.6 能源效率、可再生能源、储能和自主技术9 3挑战与助力..............................................................................................10 3.1 社会维度103.2 政府和政治维度113.3 跨学科113.4 经济维度123.5 可扩展性12 4结论 .................................................................................................................13 附件 ............................................................................................................. 14 执行摘要 欧洲正开始向气候中和和数字领导权转型。1双绿色与数字化转型，以及在全球舞台上保持竞争力的需求将改变我们的行业，支持我们的中小企业，并保持欧洲的可持续性和竞争力。这一转型需要公众的接受、信任和承诺才能成功，而工业化现代化的策略必须以人为本，满足社会需求。 创新、坚韧、以社会为中心且具有竞争力的产业愿景，尊重地球边界并最小化其负面影响，被称作“第五代产业”。它开启了与科技、社会经济、法规和治理相关的一系列新挑战。 在这一背景下，2020年7月2日和9日，来自欧洲研究和技术组织（RTOs）和资助机构的参与者通过两次虚拟研讨会讨论了工业5.0的概念。目标是获取对该概念的反馈，并讨论支持性技术和可能面临的挑战。虽然参与者对概念的命名进行了辩论，但大家都一致认为，必须更好地将社会和环境需求融入技术发展中。此外，参与者还同意，挑战的复杂性不能通过单一技术来解决，需要系统性的方法。 支持工业5.0概念的技术包括： 以人为本的解决方案和人与机器交互技术互联，结合人机优势。生物启发的技术和智能材料允许材料嵌入传感器和增强特性同时可回收的。实时基于的数字化孪生和模拟以建模整个系统。网络安全的传输、存储和分析技术那些能够处理数据和系统互操作性的。人工智能例如.检测复杂、动态系统中的因果关系，以产生可执行情报。技术提高能源效率和可靠自主权如上所述的技术将需要大量能源。 为了系统性的方法，必须考虑几个可以通过相应促进因素来解决的问题： In the社会维度,人类为中心的方法需要转变为社会为中心的方法，解决当代挑战和多元需求，同时融入社会参与以提高信任度 和接受度。 高速转型需要采取措施在政府与政治层面这包括“敏捷政府”方法，理解复杂、相互关联的产业生态系统和劳动力市场。 学科交叉与超学科不同研究学科（例如生命科学、工程、社会科学和人文学科）的整合要求复杂，必须以系统方法来理解。 In the经济维度解决方案必须找到，以维持经济盈利能力和竞争力，以及所需的资金，例如通过开发尊重生态和社会方面的相应商业模式。 可扩展性在确保技术在价值链和生态系统，包括中小企业中得到广泛实施的意义上。 1 简介 1.1 工业5.0的概念 产业是欧洲经济最大的单一贡献者，为整个大陆提供就业和繁荣。欧洲产业强大，但面临持续挑战。它极具竞争力，但运营在一个日益复杂的全球化经济中。它是稳固的出口商，但面临快速变化的国际政治格局。它高效且成本效益高，但易受长期供应链和分销链中断的影响。在2008年至2018年期间，产业始终占欧盟GDP的20%。2特别是，制造业为欧盟经济贡献了大约14.5%的附加值。3. 为了使行业继续为欧洲带来繁荣，它需要适应应对这些不断变化的挑战，而这只有通过持续的创新才能实现。欧洲工业可以在价值链的不同环节进一步提高其效率，增加其生产系统的灵活性、敏捷性和精益性，以满足全球消费者快速变化的需求，并继续作为全球质量标杆。 第四次工业革命基于将物理世界与虚拟世界通过网络物理系统融合，并通过物联网将人类、机器和设备连接在一起的理念。这种跨越整个价值链的水平与垂直互联，从客户到供应商，贯穿整个产品生命周期，以及不同职能部门，形成了新的价值网络和生态系统。增值的创造可以变得更加高效、个性化、质量更高、以服务为导向、可追溯、有弹性且灵活。维护将与生产以不同于以往的方式连接，从而形成一个涵盖整个生命周期的综合链条。它将在经济、生态和社会方面产生效益，与可持续发展的三重底线相关。 四次工业革命都围绕着通用技术展开，第一次工业革命是通过水和蒸汽动力实现机械化，第二次工业革命是电气化、劳动分工和大规模生产，第三次工业革命则是信息技术、电子技术和自动化。工业4.0侧重于网络物理系统和物联网，以及提及该概念时提到的进一步技术。相反，工业5.0将基于支持和培养与社会科学和生态学相关的价值观。 两个虚拟研讨会在全欧洲的科研和技术组织代表之间举行，以讨论基于初步定义的工业5.0概念。5.0产业认识到，工业在实现超越就业和增长的社会目标方面的力量，成为繁荣的提供者，通过使生产尊重我们地球的边界，并将产业工人的福祉置于生产过程的核心。’ 欧统局（2019）国民核算与GDP，https://ec.europa.eu/eurostat/statistics- explained/index.php/National_accounts_and_GDP#Gross_value_added_in_the_EU_by_ec onomic_activity 1.2 对“工业5.0”术语及其概念的评价 与会者之间的讨论始于对“工业5.0”这一术语和概念的适用性的质疑。 首先，如果第五次工业革命涵盖了第四次工业革命相关的技术，那么将第四次工业革命的结果或发展称为第五次工业革命可能会引起潜在的混淆。以往工业革命的发展需要数十年时间才能展开，而第四次工业革命最早在2011年被描述。作为一个概念，第四次工业革命已经被描述为相对营销驱动，所以在如此短的时间内再次使用这个命名法可能会放大这种看法。例如，在生物转化或量子技术领域的真正技术驱动的发展。4将是一次独立的工业革命，引发疑问：那么这会不会不再是以社会和生态价值为中心。 其次，围绕社会和生态价值观而非技术创造工业5.0的概念，颠覆了工业革命的一般概念，可能会导致误解。这可能会将发展从技术能力角度转变为政治角度。价值观的概念，以及更重要的是，哪些价值观被认为重要以及如何理解它们，在世界各地有着不同的看法。 第三，许多关于第五次工业革命的思考和概念在第四次工业革命中已经可以找到。例如，在其最初的概念中，第四次工业革命围绕人类、社会和生态的价值展开。此外，高度个性化的产品，通常被称为“批量生产一个”，作为大规模定制的口号，是第四次工业革命的一个核心特征。5自该术语引入以来，许多技术被贴上了“工业4.0”的标签，而没有涉及除经济利益以外的更广泛目的。尽管如此，允许人机交互的技术，如增强现实和虚拟现实以及协作机器人，是工业4.0概念的一部分，它们跨越大陆支持人类并创造价值。 第四点，这一点尤其重要，工业4.0在很大程度上仍在发展中。尤其是中小企业、手工艺制造商或传统产业，与工业4.0技术的广泛应用相比，还相去甚远。此外，尽管一些技术已在独立解决方案中得以体现，但如工业4.0所追求的，在整个供应链中的全面横向和纵向整合，在大多数工业价值链中仍远未成为现实。因此，工业5.0的命名可能意味着比工业4.0更先进的科技组合，但工业4.0中的一些想法，距离实施比工业5.0所提议的还要遥远。 总结来说，在新的术语下，工业4.0的几个理念似乎得到了复兴。工业5.0的概念也可以被描述为重新引入“以人为本/价值为中心的工业4.0”所失去的维度，或者，正如一位参与者所说， 穆勒，J. & 潘特，L.（2019）繁荣的未来技术。欧洲技术领袖的远景扫描。https://op.europa.eu/en/publication-detail/- /publication/ae785b63-dba9-11e9-9c4e-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source- 107509475 4 5Kagermann 等人（2013）实施战略倡议 INDUSTRIE 4.0 的建议。https://en.acatech.de/publication/recommendations-for-implementing- the-strategic-initiative-industrie-4-0-final-report-of-the-industrie-4-0-working-group/ ‘第四次工业革命1.1’。然而，在两次工作坊结束时，形成了明确的共识，即有必要在‘第四次工业革命’概念中增加价值维度。 参与者一致认为，第五次工业革命不应被视为对现有第四次工业革命模式的替代或替代品，而应被视为一种进化与逻辑延续。因此，第五次工业革命的概念不是建立在技术基础上，而是围绕以人为中心的价值观、生态或社会效益等价值观展开。这种范式转变基于这样的理念：技术可以被塑造以支持这些价值观，而技术变革可以按照社会需求来设计，而不是相反。这尤其重要，因为在第四次工业革命的社会发展中，价值创造、交换和分配的方式正在发生变化。此外，第五次工业革命中的技术应被视为积极设计以支持社会和