德國“智能服務世界”計劃助力工業4.0

日前，德國聯邦經濟和能源部（BMWi）發布創新報告《智能服務世界》，對“智能服務世界I&II”計劃的資助項目進行了集中介紹，包括“汽車”領域的車載電子信息設備的數據安全保障、新一代汽車互聯網絡、智能汽車應用、公共交通工具售票系統兼容等項目﹔“美好生活”領域的智能房屋、醫療護理、公共基礎設施等項目﹔“智能生產”領域的城市內生產和個性化生產、互聯機器通信、廣泛應用VR和AR設備等項目﹔“跨行業科技”領域的數字化生態系統和技術平台開發等項目。報告也列出了發展進程中的主要問題，分別是法律挑戰、安全的平台結構設計、數字化商業模式/平台經濟、標准和標准化。

數字科技在全世界范圍內快速發展。社會領域的數字化進程產生了大量數據，經過自動分析和處理之后可以廣泛應用於新的智能服務中，為人類社會創造更多福祉。

1.《智能服務世界》基本情況

BMWi 推出的“智能服務世界”促進計劃旨在通過具體的應用實例展示數字化變革為德國經濟和社會帶來的機遇和優勢，改善數字化變革的社會環境。

2016年開始的“智能服務世界Ⅰ”在計劃初期資助了16個項目，后又增加4個。這些項目都是在智能、互聯的技術系統基礎之上，對所收集數據開發了新的應用形式，提供更多的智能服務。鑒於第一期計劃的良好成效， BMWi於2016年11月推出“智能服務世界Ⅱ”，拓展第一期的資助領域，並預計在2017至2021年共投入5000萬歐元的資助金。

2.智能服務應用四大領域

汽車領域

在汽車領域，智能服務得到了越來越廣泛的應用。據預測，互聯汽車的市場潛力將從2015年的近320億歐元增長到2020年的1150億歐元，年增長率達24.3%。

之一：車載電子信息設備的數據安全保障

近些年來，一些新的車載IT系統開始允許第三方軟件提供商的加入，還有的可以讓系統與智能手機相連接，這些新的發展趨勢增加了汽車IT系統受到攻擊的可能性。在這樣的背景下，“智能服務世界”資助了車載數據安全保護方面的項目，如安全型車載應用平台、汽車數據使用保護等。

之二：更快的新一代汽車互聯網絡

當前的4G以及未來的5G互聯網是一切汽車智能服務發揮作用的基礎，汽車之間的互聯必須通過快速穩定的信息傳遞途徑才能實現。目前已經出現了專門用於機器之間信息交換的互聯網絡，如LTE-MTC（Machine Type Communication，機器型通信）和 LTENB-IoT （Narrowband Internet of Things，窄帶物聯網），“智能服務世界”將繼續支持在此基礎上的交通領域的新一代移動互聯網的發展，如LTE-V2V、LTE-V2N等，這是提升汽車安全性以及開發自動駕駛汽車的重要技術前提。

之三：多方面的智能汽車應用

“智能服務世界”支持多方面的智能汽車應用開發：比如建立一個雲計算平台，通過汽車傳感器收集時間和位置信息，全方位的反映准確的路況信息，省去了額外的人力物力投入﹔在停車方面，通過路旁或地面安裝的傳感器，公共充電樁、停車場的空位信息可以及時反饋給車主﹔另外，汽車數據的新應用形式也讓保險公司開始改變自己的經營模式和產品種類，比如一種新型險種就是根據司機的駕駛習慣來確定保費，如果司機能夠一直遵守交通規則、小心駕駛，就會得到額外的保費優惠，而這些駕駛習慣都是通過車載的通信設備或智能手機應用記錄的信息反映出來的﹔還有一些物流方面的項目，如“智能數據網”項目，致力於開發交通、通信設備、公司信息在交通物流領域的綜合應用。

之四：提高公共交通工具售票系統的兼容性

建立一個統一的、覆蓋多個領域的售票系統是“智能服務世界”資助的重點。例如建立一個國家公共交通工具售票平台，通過更加安全的數字化身份驗証方式，讓人們能夠直接通過智能移動設備實現購票和驗票。

美好生活

實現生活領域的智能服務，除了要開發各類服務軟件，還需要開發用於數據收集和交換的智能硬件設備以及智能平台，而目前在生活用品中逐漸加入處理器和內置系統則促進了這一趨勢的發展。“智能服務世界”在這一領域支持的項目主要有：

“智能房屋”：這種新式房屋以信息和傳感器技術為基礎，能夠實現房屋內部和房屋之間完全的互聯。房屋中所有設備，如暖氣、冰箱、照明、洗衣機等全部自動化和智能化，並以居住者的需求為導向進行設計。

醫療護理領域：通過新型智能設備，病人的關鍵健康數據將會被自動監測，在緊急時刻還可以自動通知相關醫療機構，提高了護理的質量。

公共基礎設施：通過智能系統的應用，鄉鎮間、區域間以及全國范圍的公共基礎設施可以提高使用效率、降低使用成本、提升安全系數，如供電、供水、能源、電信系統等。這些設施對人們的日常生活以及經濟社會的正常運行十分重要，而且通常相互之間有著緊密的關聯，因此更加需要一個統一的智能信息管理系統進行統籌。

智能生產

“智能服務世界”在生產領域的主要目標是，讓德國企業成為全面的生產解決方案提供者，支撐德國的生產大國地位。

之一：城市內生產和個性化生產

未來生產的區位正在向離顧客群體較近的城市周邊、甚至城市中轉移。城市中的智能生產意味著要共同改善生產環境和生活環境，企業要盡可能讓自己的生產過程適應城市環境，這就要求生產流程必須更加靈活，這正是智能服務在生產領域的一大發展潛力所在。

另外一個發展趨勢則是顧客對於產品的個性化要求越來越高。開發能夠滿足生產個性化要求的生產模式是當前BMWi資助重點：如建立生產平台，將增材制造融合到消費品領域的個性化大規模生產和B2C市場中﹔致力於實現最小批量生產的項目，也就是所有生產出的產品都是獨一無二的，其中運用了工業4.0技術作為生產計劃和管理的硬件工具﹔還有一些專門研究增材制造對個性化生產作用的項目等。

之二：互聯機器間通信

“智能服務世界”致力於推動互聯機器通信模式的發展：如建立在信息物理生產系統領域的以互聯網為基礎的服務平台，將現有的生產設備改造成符合工業4.0生產模式要求的智能設備﹔致力於研究根據傳感器和訂單信息，實現生產設備自我優化﹔根據機器收集的信息，自動分配進行設備維護的技術人員的數量和時間﹔此外，互聯機器在農業生產領域也開始廣泛應用，“智能農業世界”項目的目標是探索如何實現農業生產流程的智能互聯。

之三：廣泛應用VR和AR設備

“智能服務世界”計劃在VR和AR領域資助一批具有發展前景的項目，包括建立服務平台，將企業應用的所有AR設備、生產和物流系統以及公司內部軟件連接起來，使它們可以實現相互的信息查閱和交換，以此讓中小企業可以更加方便的發展和使用AR技術﹔致力於開發智能眼鏡的新組成部分以及相關服務在工業領域的應用，希望讓產品信息直接通過眼鏡展現在工人眼前。

跨行業科技

“智能服務世界”報告中的跨行業科技主要指一些數字化平台、生態系統或線上市場，企業可以在這些平台上提供商品、數據以及一些最新的智能服務，同時，他們也可以在上面獲得自己所需要的商品和服務。

很多“智能服務世界”資助的項目，都是以開發這樣的數字化生態系統和技術平台為目標，其中的一些項目成果已經得到了應用。另一方面，這些項目的執行者同時也會利用其他供應商開發的開源基礎平台和組件，比較有名的IT生態系統包括阿帕奇軟件基礎平台、OpenStack平台、Linux平台等。另外，由於這些生態系統的開源特點，其受到網絡攻擊的概率也相應提高，因此也出現了一些保護生態系統安全的研究。

3.問題和挑戰

雖然“智能服務世界”所資助的項目的領域和目標均不盡相同，但它們在執行過程中面臨了一些共同的問題和挑戰，能否得到妥善的解決關系到整個計劃的成敗。

法律挑戰

通過不同的來源收集盡可能多的數據，進行分析和應用，這是智能服務世界能夠成為現實的一大前提，但這些行為和活動不可避免的要牽扯到數據安全問題。因此，“智能服務世界”專門進行了“法律挑戰”方面的研究，重點的研究主題包括：數字平台的管理框架、數據應用、數據保護和數據產權、競爭以及平台使用者的隱私保護等。最基本的一條原則是所有對數據的收集、使用和儲存必須首先征求數據相關方的意見。未來還會繼續開展民法和法律處罰方面的研究。

更加安全的平台結構設計

智能服務平台的設計首先應該遵循共同的法律標准，無論是數據的使用、數據與服務的結合、數據敏感性還是數據的可信度，都需要有一個穩固的法律基礎。比如在數據使用和保護方面，涉及到使用權限和責任劃分的問題，數據提供商、服務供應商、平台運營商以及用戶之間的權責分配問題還有待解決。在身份管理方面，關注重點使用管理、不同安全級別的法律管理以及動態法律授權，跨服務和跨平台的身份驗証程序以及與物聯網相結合的應用模式是目前相關項目的發展方向。此外，平台的反應速度、兼容性、IT安全、組織模式等都是在構建一個安全、高效的平台時需要應對的問題。

數字化商業模式/平台經濟

數字化的商業模式要求企業站在用戶的角度，將數字化技術用於開發具有高度靈活性且便於用戶使用的新產品和新服務。這種新型商業模式下出現的數字化市場也與傳統市場不同，它以數據為基礎，並且高度依賴相應的數字化平台。這樣的新商業模式對企業和用戶都意味著新的挑戰，需要一定的適應過程。

標准和標准化

標准和標准化問題不僅涉及不同應用領域共同的主題，如通信方式、連接方式、數據安全、基礎設施等，也包括某一應用領域單獨面對的問題，如生產自動化、傳感器布置等。企業需要面對的挑戰首先是要判斷當前的國際通行標准在多大的程度上可以保留和應用於新的數字化領域，哪些標准需要進行修改或重新制定﹔另一個挑戰則是不同領域和不同層面的數字化技術應用主體需要共同討論標准的制定問題，並在必要的情況下進行合作。這是通過“智能服務世界”的資助項目需要解決的重要問題。

作者：中國科學技術信息研究所孫浩林