保障德国制造业的未来（八）——关于实施工业4.0战略的建议
编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心
5.3 为工业提供综合的宽带基础设施
如果要在更广的基础上推行CPS，就要求建立容量和数据处理能力都更强大的基础设施系统，现有的通讯网络设施肯定是无法满足这一要求的。工业4.0的一项核心要求在于加强现有的通讯网络以提供延迟时间更短、更为可靠、服务质量更高的全球宽带网络。
2011年召开的全国IT高峰会议（已被记录在2011年的《数字基础设施年鉴》中）提出：宽带互联网基础设施亟待扩大规模，规模的扩大不仅局限于德国内部还应该包括扩大德国与其他制造业伙伴国的规模。
“更可靠的运作方式和数据连接是机械工程和自动化工程应用非常重要的保障因素；而更短的延迟时间和连接的稳定性则是关键因素，二者可以影响相关领域应用的表现。网络运营商们应该将此作为努力方向，使所提供的网络符合相关领域的发展要求。”可能涉及的措施如下：
（1）订立可靠并有效力的服务水平协议（SLA）
（2）保证网络容量和运行质量
（3）为数据传输中的故障排除和追踪提供支持，特别是相关的技术支持
（4）提供范围广且质量可靠的通信量（固定可靠的宽带连接）
（5）提供跨运营商的短信息收发状态通知
（6）提供覆盖全部运营商的标准化的应用程序接口（API）（SIM卡激活或未被激活状态）
（7）提供资费管理
（8）提供移动服务的合约成本控制
（9）提供价格合理的全球漫游服务
（10）提供适用多种制式的SIM卡
（11）服务不能覆盖的地区提供卫星解决方案（特别是在人口稀少的地区）
上述网络基础设施的要求不仅适用于工业4.0，还应该适用于全部CPS应用，包括能源和医疗健康领域（见本文第2.1章）。
挑战
总体而言，对于有效宽带网络基础设施的要求可以用几个词来概括，即：简便、易扩展、安全、有效和价格合理。
5.4 安全是确保工业4.0顺利实施的重要保障
安全是生产设施和其所出产产品的重要保障。一方面，生产过程不得对人和环境构成危害；同时另一方面，生产设施和产品，特别是其中蕴含的相关数据和专有技术必须受到保护。安全问题在产品生产设备的设计阶段已经受到了重视。安全应该成为各类相关规定和标准制定时所应考虑的重中之重。
自信息技术与机械和电子产业融合之初（上世纪60年代的工业3.0时代），对制造业涉及的信息安全问题和相应标准的要求已经引发了人们的高度关注。由现在越来越复杂的操作模式带来的对安全问题的顾虑也变得越来越明显，工业3.0时代（也有人称之为工业4.0的测试版本）就已经出现了很多涉及安全的问题，而且至今仍未得到妥善解决。安全举措的推行十分缓慢，而且通常只能逐步实施改进方案。
随着工业4.0的提出，一些对安全的额外要求也应运而生，工业4.0的CPS制造系统要求更高的网络系统与人工、IT系统、自动化组件和机器间的协作。大容量、对时间程序要求严格的数据和信息交换不断地发生在技术系统中，而且很多时候是自动发生的。
同时，价值链条中也包括了更多的因素（见第2-3章）。安全由此成为整个系统的关键，不仅仅存在于生产操作环节，还存在于由此延伸的网络环节，至少由通讯网络为生产过程带来的新因素（比如第三方接入）就会对工业4.0带来一系列新的安全问题。只有在以下问题得到落实后，工业4.0的推行才能实现，人们也才能真正接受它：
（1）安全性设计作为主要的设计宗旨：过去，对于外部攻击的保护通常是由物理方式来避免的（如：访问限制和其他安全措施）。而发展到CPS为基础的制造系统阶段，等到发生了安全问题再来为系统添加相关抵御功能就远不能满足要求了，我们需要做到的是在系统还未投入使用前就要提前设计好对可能遇到的安全问题的防范措施，使系统从一开始就具有防御功能。
（2）需要研究并出台相应的IT安全策略、架构和标准：在高度发展的网络和同时具备各类开放及多样性组件的生产环境中，我们必须提高整个系统的机密性、完整性和有效性，这就对形成一个适当的、可靠的以及价格合理的解决方案提出了要求，通过该解决方案我们才能实现保护每个制造企业的数据安全和知识产权。（见5.7节）
对于工业4.0的实施而言，在全球范围内探索安全的解决途径非常必要。首先，我们必须充分考虑各种安全措施（包括加密过程和认证过程）产生的实际作用（如：时间关键性作用和资源的可获取性），以及反之可能造成的影响（如：是否会增加受攻击的风险等）。
针对目前的形势，更进一步而言，为了应对安全问题，工业4.0应该采取双重策略。
首先，现有的工厂应对其安全措施和系统进行升级以适应新环境的要求。机械设备的较长使用寿命及较短的更新周期和不同情况下可能产生的各种各样的问题（如：老旧设备无法适应网络环境下的新要求）就决定了这并非易事。
其次，对于新兴工厂和机械设备来说，应该做的是探索出全新解决方案以满足要求。第三次工业革命到第四次工业革命必须做到尽可能实现“无缝化”过度……
对于该策略的两大支柱而言，关键是整个价值链上的所有行动者在实施措施之前，能够就安全问题和相关的结构问题达成共识。
(未完待续)
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