保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议
3. 双重战略：成为领先的市场和供应商
第四次工业变革对于德国制造业意义重大。CPS能够提高国内生产效率，它在工厂的逐渐部署将加强德国制造业。与此同时，物理网络系统技术的发展将为出口技术和产品提供无限机会。工业4.0的执行，应该致力于通过采用双重战略来释放市场潜力，这个双重战略包括在制造业中部署物理网络系统，另外一个是物理网络系统的营销，以便加强德国制造设备产业。
3.1 领先的供应商战略
领先的供应商应从设备供应产业的视角，强调工业4.0的潜力。德国设备供应商提供制造业与世界领先的技术解决方案，所以在工业4.0产品的开发、生产和国际营销方面处于有利地位。
问题的关键是如何选出一个明智的方法，将领先的技术解决方案同信息技术提供的新潜力融合在一起，以便实现创新的巨大突破。就是这种信息通信技术和传统的高技术战略的系统融合，才使得市场迅速变化、使得管理越来越复杂的全球市场变为可能，企业才能够为自己在其中开拓新的市场机遇。
现有的基础电子信息技术需要被改进，以满足制造业的特殊需求，并且在继续开发的过程中还要时刻注意这一点。为了得到规模经济和效用，需要加强制造技术和信息技术，依靠物理网络系统作为向工业4.0迈进的部分战略。与此同时，有必要开发模型和战略，以便进行新址设计和执行物理网络系统制造框架。
如果德国希望保持工业4.0 设备供应商的领先地位，应将研究、技术和培训应作为优先领域，在自动化工程模拟和系统优化领域开发方法和实验性的应用（见5.2节）。
另外一个主要挑战，就是使用技术来创造新价值网络。这涉及到开发新的商业模型，特别是连接商品和服务的商业模型。
3.2 领先的市场战略
率先实施工业4.0战略的领域是德国国内制造产业。为了塑造并且成功拓展这个领先的市场，要求在不同厂址的商务间的紧密联系，并且需要不同企业间的密切合作。这将进一步要求符合逻辑的、不同价值创造阶段、生命周期产品、产品范围和相应制造系统的点对点的数字化整合。
一个特殊的挑战将是把现存的大规模任务和通常在区域层面的中小企业同步整合在新的价值网络中。由于包括一大批中小企业和一小部分大型企业的平衡的产业结构，使得德国的制造业力量强大。但是许多中小企业还没有准备好应对工业4.0带来的结构变化，究其原因，或许是因为它们缺乏必须的专业性人才，或许是因为对它们还不熟悉的技术战略持有怀疑态度。
使中小企业融入到全球价值网络的一个关键的战略是设计并且执行一个全面的知识和技术转移倡议。例如：大型工业网络的实验性应用和最佳实践，中小企业可以帮助价值链网络可视化增强，并且说服中小企业采用方法和组织工具，以及领先供应商的技术。这样做可以消除障碍，使中小企业了解物理网络系统，并在它们自己的业务中应用物理网络系统。
为实现这一点，加速技术基础设施的开发和使用非常关键，包括高速宽带数字传输（见5.3节）。同时，培养和训练技术工人也变得非常重要（见5.6节），并且同步为复杂工作开发客户化的和高效的组织设计（见5.5节）。
3.3 双重战略以及其主要特征
传递工业4.0 目标的最优方法只能通过领先的供应商战略和领先的市场战略的相互协调，以便确保它们潜在的效益互补。今后，这一方法将被称作“双重战略”。这个战略包括三个主要特征（见2.1节）：
（1）通过横向整合，开发不同公司间的价值链和网络
（2）横跨整个价值链的产品和相关制造系统的数字化端对端工程
（3）灵活和可重构的制造系统的开发、执行和垂直化整合
这些特征是制造商在面对变幻莫测的市场能够取得稳固地位的重要因素，同时使它们的价值创造活动适应变化的市场需求。双重物理网络系统战略中提到的特征将允许制造企业在高度动态的市场中达到快速的、准时的、无故障的生产。
3.3.1 通过价值网络进行横向整合
模型、设计以及通过价值网络的横向整合应该可以回答下面的问题：物理网络系统如何支持企业的商务战略、新价值网络以及新商业模式？
这个问题同样适用于研究、开发和应用领域（图6）。除了“商业模型”、“不同企业间的合作形式”，还有一些话题值得研究，比如“可持续性”、“技能保护”、“标准战略”，以及“中到长期训练和员工发展倡议”。
3.3.2 横跨整个价值链的端对端工程
下面的关键问题是关于通过工程过程实现端对端数字整合，以达到产品整个价值链数字世界和真实世界的整合，同时满足客户的需求：物理网络系统如何实现端对端的包括工程工作流的商业过程？
对于这一点，建模在管理越来越复杂的技术系统中起到了关键的作用（见5.2节）。应该部署适当的信息技术系统，以便为整个价值链提供端对端的支持，从产品开发到制造系统工程、生产和服务（图7）。需要一个涵盖不同技术领域的整体的工程方法系统。为了实现这个目标，工程师们需要接受适当的培训。
3.3.3 垂直整合与网络制造系统
就垂直整合来说，需要回答下面的问题：物理网络系统如何创造灵活和可重构的制造系统？
垂直整合的地点是工厂。在明天的智能工厂，制造结构将不是固定的和事先定义好的。相反，一系列信息技术组合规则将被定义，这些信息技术组合规则可以被应用到不同的案例中，为不同情况自动形成特定的结构，包括模型、数据、通信和算法（图8）。
为了完成垂直化整合，确保调节器和传感器信号在ERP不同层面的端对端的数字化整合非常重要。开发模块化以及重新使用战略来完成点对点网络和制造系统重构，以及恰当的智能系统描述也很重要。不仅如此，领班和操作者需要接受培训以便了解操作制造系统的方法所产生的影响。
应用例子2：整个价值链的端对端系统工程
现在的价值链（从客户需求到产品设计和生产）已经存在多年并相对稳固，IT支持系统通过一系列接口或者界面进行信息交换，但只能对特定案例使用这些信息。所以，客户不能自由地选择他们产品的所有功能和特征，即使理论上可行。例如，要为一辆旅行车选择后挡风玻璃的雨刷，但却不能从该公司为一辆豪华轿车选择雨刷。不仅如此，IT系统的维护成本现在也非常高。
未来：物理网络系统支持的基于模型的开发可以实现端对端的数字化的部署，涵盖了客户对于产品设计和最终产品制造需求的每一个方面。这使得各个相互依赖的方面都可以被确认，并且可以在端对端的工程工具链中描述。制造系统是基于相同的范式被开发，这意味着它总是能够跟上产品开发的角度。所以，这使制造单个产品成为可能。
可以保留现在已经安装的设备，在此基础上把这个工具链分几个阶段逐渐地融入其中。
