深入解讀“工業(yè)4.0”概念及其重要意義(圖文版)

非常高興有機會能和大家一起交流對德國工業(yè)4.0的理解和認識。今年10月初，克強總理訪德期間，中德簽署了《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》，提出兩國將開展工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化（工業(yè)4.0）合作。苗圩部長在講到德國工業(yè)4.0與中國兩化深度融合關(guān)系時，用了三個關(guān)鍵詞：如出一轍、異曲同工、殊途同歸。

換句話說，對德國工業(yè)4.0理解和認識的深化，也就是對中國兩化深度融合戰(zhàn)略理解和認識的深化。因此有必要對德國工業(yè)4.0提出的時代背景（為什么？）、基本概念（是什么？）、我們的理解認識（如何看？）以及啟示意義（怎么干？）做一些更深入的研究，這些研究將有利進一步加快推進實施中國的兩化深度融合戰(zhàn)略。

今年10初和苗圩部長一起去德國訪問，與德國經(jīng)濟和能源部，德國工業(yè)4.0發(fā)起協(xié)會德國信息通信與新媒體協(xié)會（BITKOM）、機械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會（VDMA）、電子電氣制造商協(xié)會（ZVEI）以及大眾、博世、SAP、西門子負責(zé)人和專家代表進行了座談交流。
 

結(jié)合當(dāng)前全球信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的趨勢，談?wù)剬Φ聡�工業(yè)4.0一些認識和感受，概括起來就是四個基本問題，德國工業(yè)4.0：為什么？是什么？如何看？怎么干？這是一個內(nèi)部的研討會，我談?wù)勛约簜�人的一點學(xué)會體會，不代表任何組織，不對之處請大家批評指正。

一、為什么？

2011年德國漢諾威工業(yè)博覽會上，德國相關(guān)協(xié)會提出工業(yè)4.0的初步概念，此后德機械設(shè)備制造聯(lián)合會等協(xié)會牽頭，來自企業(yè)、政府、研究機構(gòu)的專家成立了“工業(yè)4.0工作組”進一步加強工業(yè)4.0的研究并向德國政府進行報告，2013年發(fā)表了工業(yè)4.0標(biāo)準化路線圖，組建設(shè)了由協(xié)會和企業(yè)參與的工業(yè)4.0平臺（Platform-i4.0），德國政府也將工業(yè)4.0納入《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》中，工業(yè)4.0正式成為一項國家戰(zhàn)略。

目前，德國正計劃制訂推進工業(yè)4.0的相關(guān)法律，把工業(yè)4.0從一項產(chǎn)業(yè)政策上升為國家法律。德國工業(yè)4.0在很短的時間內(nèi)得到了來自黨派、政府、企業(yè)、協(xié)會、院所的廣泛認同，并取得一致共識，從一個來自民間的概念迅速演變國家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，正從一個產(chǎn)業(yè)政策上升為國家法律。工業(yè)4.0在這么短的時間內(nèi)在德國得到廣泛認同，有其偶然性也有必然性，這種認識來自于德國長期以來把工業(yè)作為國家經(jīng)濟的基石，來自于信息通信技術(shù)給工業(yè)帶來的革命性影響，也來自于新一輪科技革命中對德國工業(yè)地位擔(dān)憂。概括起來，主要是由于三種意識：危機意識、機遇意識和領(lǐng)先意識。

1、危機意識

德國是傳統(tǒng)的科技工業(yè)強國，但是在新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命中，傳統(tǒng)的競爭優(yōu)勢受到了來自各方面的挑戰(zhàn)，一部分新興產(chǎn)業(yè)成長乏力，各界對德國未來發(fā)展表現(xiàn)出某種憂慮。

1)是對新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力的憂慮。

信息通信技術(shù)是全球新一輪產(chǎn)業(yè)變革中最具活力的技術(shù)，德國各界的普及共識是，德國乃至整歐洲喪失了全球信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇。在全球產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新最活躍的互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，全球市值最大20個互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中沒有歐洲企業(yè)，歐洲的互聯(lián)網(wǎng)市場基本被美國企業(yè)壟斷，德國副部理兼經(jīng)濟和能源部長加布里爾曾說，德國企業(yè)的數(shù)據(jù)由美國硅谷的四大科技把持，這正是他所擔(dān)心的。

全球通信產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，但歐洲企業(yè)節(jié)節(jié)敗退，僅有少數(shù)企業(yè)在苦苦支撐。歐洲的集成電路公司紛紛轉(zhuǎn)型設(shè)計企業(yè)，并不斷從消費市場退出。當(dāng)前，美國的互聯(lián)網(wǎng)以及ICT巨頭與傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商攜手，GE、思科、IBM、AT&T英特爾等80多家企業(yè)成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，重新定義制造業(yè)的未來，并在技術(shù)、標(biāo)準、產(chǎn)業(yè)化等方面做出一系列前瞻性布局，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與成為美國先進制造伙伴計劃的重要任務(wù)之一。歐洲及德國對新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力及對未來發(fā)展前景表現(xiàn)出了一種深深的憂慮。

2)是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢的憂慮。

德國傳統(tǒng)工業(yè)在全球的競爭優(yōu)勢仍十分突出，但是在新一代信息技術(shù)與工業(yè)加速融合，產(chǎn)品、裝備、工藝、服務(wù)智能化步伐不斷加快的背景下，德國能否跟上時代發(fā)展的潮流，德國各界有深刻的危機意識。

德國總理默克爾也指出，目前90%的創(chuàng)新在歐洲之外產(chǎn)生，歐洲不能錯失下一代工業(yè)技術(shù)變革。默克爾同時對德國的制造業(yè)能否及時與現(xiàn)代的信息和通訊技術(shù)實現(xiàn)對接，保障德國制造業(yè)在世界上的領(lǐng)先地位表示擔(dān)憂。德國企業(yè)界對美國再工業(yè)化、中國制造業(yè)發(fā)展給予了充分的關(guān)注，2014年6月24日，德國機械協(xié)會（VDMA）主席在日本說，德國和日本攜手應(yīng)用中國的挑戰(zhàn)。

德國信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會工業(yè)4.0部部長曾說，不僅僅亞洲對德國工業(yè)構(gòu)成競爭優(yōu)威脅，美國正通過各種計劃應(yīng)對“去工業(yè)化”，加快先進制造業(yè)發(fā)展。

3)是對國家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略方向的憂慮。

2008年國際金融危機后，新一代信息技術(shù)的突破擴散及與工業(yè)融合發(fā)展，引發(fā)了國際社會對第三工業(yè)革命、能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化制造等一系列發(fā)展理念和發(fā)展模式的廣泛討論和思考。

以美國、歐盟、日本、韓國等紛紛制訂了一系列規(guī)劃和行動計劃，實施制造業(yè)回歸戰(zhàn)略。這既體現(xiàn)了發(fā)達國家對制造業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展理念的深刻反思，也反映了其搶占新一輪國際制高點意圖和決心。德國作為全球制造業(yè)強國，在新一輪技術(shù)變革中能不能找到工業(yè)發(fā)展方向并引領(lǐng)全球工業(yè)發(fā)展，是德國各界廣泛關(guān)注的問題。2、機遇意識

在與德國工業(yè)4.0參與方交流中，我們能深切體會到，盡管德國各界對有些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的不盡如人意表現(xiàn)出了憂慮，但對德國傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的競爭力還是表現(xiàn)出強烈的自信，認為德國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展面臨許多機遇。

1)是市場機遇。

信息通信技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展帶來一個重要變革就是智能制造時代的來臨，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器學(xué)習(xí)等驅(qū)動人類智能邁向更高境界，推動著人類各種生產(chǎn)工具的智能化和現(xiàn)代化，在廉價體力勞動不斷被機器替代同時，越來越多的腦力勞動者正在被智能工具所替代，人類正在邁向第二次機器時代，其帶來產(chǎn)業(yè)變革和就業(yè)結(jié)構(gòu)影響將超越過去300年工業(yè)化歷史。

基于新一代智能裝備生產(chǎn)組織方式將廣泛普及，從普及單機智能化到普及智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠，其背后是龐大的、快速成長的智能裝備市場。德國各界一直在探討以什么樣的方式抓住快速成長的市場。
 

2)是技術(shù)機遇。

智能制造不僅需要單項技術(shù)突破，也需要各種技術(shù)綜合集成，而這正是德國的優(yōu)勢所在。面對全球新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合的趨勢，德國迎來了鞏固和強化技術(shù)優(yōu)勢的機遇。

具體來說：

(1)是工業(yè)軟件優(yōu)勢。

工業(yè)軟件是智能裝備的核心和基礎(chǔ)，德國企業(yè)資源管理（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、可編程控制器（PLC）等核心工業(yè)軟件在全球都處于領(lǐng)導(dǎo)地位。

(2)是工業(yè)電子優(yōu)勢。

集成了傳感、計算、通信的工業(yè)電子是智能裝備的核心，這也是德國優(yōu)勢領(lǐng)域所在，一批德國企業(yè)在汽車電子、機械電子、機床電子、醫(yī)療電子等領(lǐng)域引領(lǐng)全球發(fā)展。三是制造技術(shù)優(yōu)勢。德國工業(yè)的基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)裝備、基礎(chǔ)元器件核心技術(shù)領(lǐng)域一直在全球處于領(lǐng)先地位，機械出口占全球16%，居全球首位，其在創(chuàng)新性制造技術(shù)領(lǐng)域的研究、開和生產(chǎn)，以及復(fù)雜工業(yè)過程管理領(lǐng)先性無人能比。傳統(tǒng)制造技術(shù)與工業(yè)軟件、工業(yè)電子技術(shù)的結(jié)合，為德國搶占智能裝備競爭制高點帶來了難的機遇。

3)是產(chǎn)業(yè)機遇。

裝備制造業(yè)是德國最具優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)，面對全球智能制造帶來的機遇，德國各界的共識是，要把握信息通信技術(shù)與裝備制造業(yè)融合的趨勢，瞄準全球快速成長的智能工廠裝備市場，確保德國企業(yè)成為全球智能制造產(chǎn)業(yè)“領(lǐng)先的供應(yīng)商”地位。

對于德國而言，這個市場是潛在的、也是現(xiàn)實的，沒有哪個國家比德國更有條件和優(yōu)勢發(fā)展智能制造。德國相關(guān)協(xié)會調(diào)查表明，60%的德國機械設(shè)備制造商確信他們的技術(shù)和產(chǎn)品競爭優(yōu)勢在未來五年會得到提高。正如德國所說，歐洲、德國失去了互聯(lián)網(wǎng)的機遇，但不能失去物聯(lián)網(wǎng)的機遇，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主戰(zhàn)場是工業(yè)領(lǐng)域，德國不僅可以而且能夠在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)變革中抓住機遇引領(lǐng)潮流。

3、領(lǐng)先意識

在新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革中，德國人有危機感，也看到新機遇，并試圖在工業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)保持全球領(lǐng)先的地位，基本途徑就是，在向工業(yè)化4.0邁進的過程中先發(fā)制人，與世界制造強國爭奪新科技產(chǎn)業(yè)革命的話語權(quán)，搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點。具體來講，就是要實現(xiàn)五個領(lǐng)先：

1)是理念領(lǐng)先。

信息技術(shù)領(lǐng)域從來不缺乏新概念和新理念，但真正能夠被各界廣泛認可并快速傳播的發(fā)展理念屈指可數(shù)。物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)廣泛普及并推進生產(chǎn)方式變革，當(dāng)各國紛紛提出數(shù)字化制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等制造業(yè)發(fā)展新理念時候，德國作為歐洲傳統(tǒng)的工業(yè)強國，需要一個既能繼承傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展思想、又能啟發(fā)未來工業(yè)趨勢的新理念，搶占發(fā)展理念的制高點，并引領(lǐng)德國工業(yè)繼續(xù)保持全球領(lǐng)導(dǎo)地位。

正是在這一背景下，德國工業(yè)4.0的概念出現(xiàn)了，這一概念最大的成功在于它把幾百年工業(yè)發(fā)展的歷史與現(xiàn)代信息技術(shù)趨勢進行了完美的集成，它是繼承性與創(chuàng)新性的統(tǒng)一、理論性與通俗化的統(tǒng)一、嚴肅性與時尚性的統(tǒng)一，其傳播的速度、廣度、深度也超過了德國人的預(yù)期。

2)是技術(shù)領(lǐng)先。

當(dāng)前，信息技術(shù)創(chuàng)新步伐不斷加快，正步入泛在、智能、集成的新階段。從計算、傳輸?shù)教幚恚瑥母兄�、傳感到智能，泛在連接和普適計算已無所不在，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器學(xué)習(xí)等驅(qū)動人類智能邁向更高境界，虛擬化技術(shù)、3D打印、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)將重構(gòu)制造業(yè)技術(shù)體系。

德國提出“工業(yè)4.0”，其宗旨也是支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，大力推動物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，從而應(yīng)對新一輪科技革命帶來的挑戰(zhàn)，以此搶占信息技術(shù)與工業(yè)融合發(fā)展中技術(shù)的制高點。3)是產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先。

在新一輪科技革命的影響下，全球新的產(chǎn)業(yè)分工體系和分工格局正在形成，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能工廠和智能制造模式正在引領(lǐng)制造方式的變革，全球研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、服務(wù)交易等資源配置體系加速重組，網(wǎng)絡(luò)眾包、異地協(xié)同設(shè)計、大規(guī)模個性化定制、精準供應(yīng)鏈管理等正在構(gòu)建企業(yè)新的競爭優(yōu)勢，全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網(wǎng)金融、電子商務(wù)等加速重構(gòu)產(chǎn)業(yè)價值鏈新體系。

德國提出“工業(yè)4.0”，在智能生產(chǎn)體系的支撐下，重構(gòu)全球的生產(chǎn)方式。德國信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會工業(yè)4.0部部長說，德國傳統(tǒng)工業(yè)的核心架構(gòu)以及它在國際上的卓越地位，能夠與ICT技術(shù)結(jié)合并改革德國的傳統(tǒng)工業(yè)，德國希望在新一輪產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命浪潮中扮演主要角色。

3)是標(biāo)準領(lǐng)先。

產(chǎn)品的智能化、裝備的智能化、生產(chǎn)的智能化、管理的智能化以及服務(wù)的智能化，迫切要求裝備、產(chǎn)品之間，裝備和人之間，以及企業(yè)、產(chǎn)品、用戶之間全流程、全方位、實時的互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時、準確交換、識別、處理、維護，研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)的高度協(xié)同對智能制造的標(biāo)準化提出了新的要求，這就必須通過制定和執(zhí)行許許多多的技術(shù)標(biāo)準、服務(wù)標(biāo)準、管理標(biāo)準和安全標(biāo)準，智能制造的標(biāo)準體系是全球產(chǎn)業(yè)競爭的一個制高點，德國已搶先一步，制定了《“工業(yè)4.0”標(biāo)準路線圖》，，以此搶占“工業(yè)4.0”標(biāo)準化領(lǐng)域的制高點。
 

4)是市場領(lǐng)先。

鞏固并不斷擴大全球市場的優(yōu)勢是德國工業(yè)4.0的根本出發(fā)點，也是各界的共識。在“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中，德國采用了“領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略”與“領(lǐng)先的市場戰(zhàn)略”的雙重戰(zhàn)略來釋放市場潛力。

“領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略”強調(diào)德國裝備制造供應(yīng)商要通過技術(shù)創(chuàng)新和集成，不斷提供世界領(lǐng)先的技術(shù)解決方案，并藉此成為“工業(yè)4.0”產(chǎn)品的全球領(lǐng)先的開發(fā)商、生廠商；“領(lǐng)先的市場戰(zhàn)略”強調(diào)將德國國內(nèi)制造業(yè)作為主導(dǎo)市場加以培育，率先在德國國內(nèi)制造企業(yè)加快推行“工業(yè)4.0”與部署信息物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS），進一步壯大德國裝備制造業(yè)。

二、是什么？

與國際社會關(guān)于第三次工業(yè)革命的說法不同，德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認為，前三次工業(yè)革命的發(fā)生，分別源于機械化、電力和信息技術(shù)。

他們將18世紀引入機械制造設(shè)備定義為工業(yè)1.0，20世紀初的電氣化為2.0，始于20世紀70年代的生產(chǎn)工藝自動化定義為3.0，而物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務(wù)化迎來了以智能制造為主導(dǎo)第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法，即“工業(yè)4.0”。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和信息物理系統(tǒng)（CPS）相結(jié)合的手段，推動制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、工業(yè)4.0是互聯(lián)

西門子、博世和蒂森克虜伯的專家在交流時都提到，工業(yè)4.0的核心是連接，要把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品、客戶緊密地連接在一起。“工業(yè)4.0”適應(yīng)了萬物互聯(lián)的發(fā)展趨勢，將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過信息物理系統(tǒng)（CPS）形成一個智能網(wǎng)絡(luò)，使得產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備之間、不同的生產(chǎn)設(shè)備之間以及數(shù)字世界和物理世界之間能夠互聯(lián)，使得機器、工作部件、系統(tǒng)以及人類會通過網(wǎng)絡(luò)持續(xù)地保持數(shù)字信息的交流。

1)生產(chǎn)設(shè)備之間的互聯(lián)。

從工業(yè)2.0到工業(yè)3.0時代的重要標(biāo)志是，單機智能設(shè)備的廣泛普及。工業(yè)4.0工作組把1969年第一個可編程邏輯控制器Modicon084的使用作為工業(yè)3.0的起點，其核心是各種數(shù)控機床、工業(yè)機器人自動化設(shè)備在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的推廣，我們可以把它理解為單機設(shè)備智能化水平不斷提升并廣泛普及推廣。

工業(yè)4.0的核心是單機智能設(shè)備的互聯(lián)，不同類型和功能的智能單機設(shè)備的互聯(lián)組成智能生產(chǎn)線，不同的智能生產(chǎn)線間的互聯(lián)組成智能車間，智能車間的互聯(lián)組成智能工廠，不同地域、行業(yè)、企業(yè)的智能工廠的互聯(lián)組成一個制造能力無所不在的智能制造系統(tǒng)，這些單機智能設(shè)備、智能生產(chǎn)線、智能車間及智能工廠可以自由的、動態(tài)的組合，以滿足不斷變化的制造需求，這是工業(yè)4.0區(qū)別與工業(yè)3.0的重要特征。

2)設(shè)備和產(chǎn)品的互聯(lián)。

正如德國總理默克爾在2014年漢諾威工博會上所講的，工業(yè)4.0的意味著智能工廠能夠自行運轉(zhuǎn)，零件與機器可以進行交流。由于產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備之間能夠通信，使得產(chǎn)品能理解制造的細節(jié)以及自己將被如何使用。同時，它們能協(xié)助生產(chǎn)過程，回答諸如“我是什么時候被制造的”、“哪組參數(shù)應(yīng)該被用來處理我”、“我應(yīng)該被傳送到哪”等等問題。

3)虛擬和現(xiàn)實的互聯(lián)。

信息物理系統(tǒng)（CPS）是工業(yè)4.0的核心，它通過將物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計算、通信、控制、遠程協(xié)調(diào)和自治等五大功能，從而實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實物理世界的融合。信息物理系統(tǒng)（CPS）可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�智能環(huán)境，是實現(xiàn)設(shè)備、產(chǎn)品、人協(xié)調(diào)互動的基礎(chǔ)。智能制造的核心在于實現(xiàn)機器智能和人類智能協(xié)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自感知、自適應(yīng)、自診斷、自決策、自修復(fù)。

4)萬物互聯(lián)（IOE，InternetofEverything）。

信息技術(shù)發(fā)展的終極目標(biāo)是實現(xiàn)無所不在的連接，所有產(chǎn)品都將成為一個網(wǎng)絡(luò)終端。萬物互聯(lián)就是人、物、數(shù)據(jù)和程序通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接在一起，實現(xiàn)人類社會所有人和人、人和物以及物和物之間的互聯(lián)，重構(gòu)整個社會的生產(chǎn)工具、生產(chǎn)方式和生活場景。人們能夠以多種方式通過社交網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)，基于感知、傳輸、處理的各類人造物將成為網(wǎng)絡(luò)的終端，人、物、數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行流程再造，基于物理世界感知和人群交互的在線化、實時化的數(shù)據(jù)與智能處理改變著我們對外部世界的響應(yīng)模式。

2、工業(yè)4.0是集成

“工業(yè)4.0”將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。集成是德國工業(yè)4.0的關(guān)鍵詞，也是長期以來中國推動兩化融合的關(guān)鍵詞。

在兩化融合評估體系中，將兩化融合分為起步階段、單項應(yīng)用階段、綜合集成階段、協(xié)同創(chuàng)新階段等四個階段，綜合集成是信息化和工業(yè)化融合走向縱向重要標(biāo)志，中國兩化融合主要強調(diào)了企業(yè)間的橫向集成和企業(yè)內(nèi)部的縱向集成，而德國工業(yè)4.0增加了端到端的集成。1)縱向集成。

縱向集成不是一個新話題，伴隨著信息技術(shù)與工業(yè)融合發(fā)展常講常新，換句話說，企業(yè)信息化在各個部門發(fā)展階段的里程碑，就是企業(yè)內(nèi)部信息流、資金流和物流的集成，是在哪一個層次、哪一個環(huán)節(jié)、哪一個水平上，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的集成（如研發(fā)設(shè)計內(nèi)部信息集成），還是跨環(huán)節(jié)的集成（如研發(fā)設(shè)計與制造環(huán)節(jié)的集成），還是產(chǎn)品全生命周期的（如產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、計劃、工藝到生產(chǎn)、服務(wù)的全生命周期的信息集成）。工業(yè)4.0所要追求的就是在企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)所有環(huán)節(jié)信息無縫鏈接，這是所有智能化的基礎(chǔ)。

2)橫向集成。

在市場競爭牽引和信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動下，每一個企業(yè)都是在追求生產(chǎn)過中的信息流、資金流、物流無縫鏈接與有機協(xié)同，在過去這一目標(biāo)主要集中在企業(yè)內(nèi)部，但現(xiàn)在這一遠遠不夠了，企業(yè)要實現(xiàn)新的目標(biāo)：從企業(yè)內(nèi)部的信息集成向產(chǎn)業(yè)鏈信息集成，從企業(yè)內(nèi)部協(xié)同研發(fā)體系到企業(yè)間的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)，從企業(yè)內(nèi)部的供應(yīng)鏈管理與企業(yè)間的協(xié)同供應(yīng)鏈管理，從企業(yè)內(nèi)部的價值鏈重構(gòu)向企業(yè)間的價值鏈重構(gòu)。

橫向集成是企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實現(xiàn)的一種資源整合，為實現(xiàn)各企業(yè)間的無縫合作，提供實時產(chǎn)品與服務(wù)，推動企業(yè)間研產(chǎn)供銷、經(jīng)營管理與生產(chǎn)控制、業(yè)務(wù)與財務(wù)全流程的無縫銜接和綜合集成，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理等在不同的企業(yè)間的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。

3)端到端集成。

從某種意義上來講，端到端的集成是一個新理念，各界對于端到端集成有不同的理解。所謂端到端就是圍繞產(chǎn)品全生命周期的價值鏈創(chuàng)造，通過價值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護的產(chǎn)品全生命周期的管理和服務(wù)，它以產(chǎn)品價值鏈創(chuàng)造集成供應(yīng)商（一級、二級、三級……）、制造商（研發(fā)、設(shè)計、加工、配送）、分銷商（一級、二級、三級……）以及客戶信息流、物流和資金流，在為客戶提供更有價值的產(chǎn)品和服務(wù)同時，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的價值體系。

3、工業(yè)4.0是數(shù)據(jù)

德國機械設(shè)備制造業(yè)協(xié)會及SAP的專家在交流時都提出，工業(yè)4.0的核心就是數(shù)據(jù)。SAP高級副總裁柯曼說，企業(yè)數(shù)據(jù)分析就像汽車的后視鏡，開車沒有后視鏡就沒有安全感，但更重要的是車的前檔風(fēng)玻璃——對實時數(shù)據(jù)的精準分析。

從工業(yè)1.0、2.0、3.0演進的角度來看，這一認識不無道理，數(shù)據(jù)是區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)體系的本質(zhì)特征。在“工業(yè)4.0”時代，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會呈現(xiàn)爆炸式增長態(tài)勢。

隨著信息物理系統(tǒng)（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產(chǎn)裝備、感知設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)終端，包括生產(chǎn)者本身都在源源不斷地產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會滲透到企業(yè)運營、價值鏈乃至產(chǎn)品的整個生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石。

1)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

包括設(shè)計、建模、工藝、加工、測試、維護、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件配置關(guān)系、變更記錄等數(shù)據(jù)。產(chǎn)品的各種數(shù)據(jù)被記錄、傳輸、處理和加工，使得產(chǎn)品全生命周期管理成為可能，也為滿足個性化的產(chǎn)品需求提供了條件。首先，外部設(shè)備將不再是記錄產(chǎn)品數(shù)據(jù)的主要手段，內(nèi)嵌在產(chǎn)品中的傳感器將會獲取更多的、實時的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使得產(chǎn)品管理能夠貫穿需求、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、售后到淘汰報廢的全部生命歷程。其次，企業(yè)與消費者之間的交互和交易行為也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些數(shù)據(jù)，能夠幫助消費者參與到產(chǎn)品的需求分析和產(chǎn)品設(shè)計、柔性加工等創(chuàng)新活動中。

2)運營數(shù)據(jù)。

包括組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)管理、生產(chǎn)設(shè)備、市場營銷、質(zhì)量控制、生產(chǎn)、采購、庫存、目標(biāo)計劃、電子商務(wù)等數(shù)據(jù)。工業(yè)生產(chǎn)過程的無所不在的傳感、連接，帶來了無所不在的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會創(chuàng)新企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、運營、營銷和管理方式。首先，生產(chǎn)線、生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)可以用于對設(shè)備本身進行實時監(jiān)控，同時生產(chǎn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反饋至生產(chǎn)過程中，使得工業(yè)控制和管理最優(yōu)化。其次，通過對采購、倉儲、銷售、配送等供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)上的數(shù)據(jù)采集和分析，將帶來效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫存，改進和優(yōu)化供應(yīng)鏈。再次，利用銷售數(shù)據(jù)、供應(yīng)商數(shù)據(jù)的變化，可以動態(tài)調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)、庫存的節(jié)奏和規(guī)模。此外，基于實時感知的能源管理系統(tǒng)，能夠在生產(chǎn)過程中不斷實時優(yōu)化能源效率。

3)價值鏈數(shù)據(jù)。

包括客戶、供應(yīng)商、合作伙伴等數(shù)據(jù)。企業(yè)在當(dāng)前全球化的經(jīng)濟環(huán)境中參與競爭，需要全面地了解技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)作業(yè)、采購銷售、服務(wù)、內(nèi)外部后勤等環(huán)節(jié)的競爭力要素。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得價值鏈上各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業(yè)管理者和參與者提供看待價值鏈的全新視角，使得企業(yè)有機會把價值鏈上更多的環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為企業(yè)的戰(zhàn)略優(yōu)勢。例如，汽車公司大數(shù)據(jù)提前預(yù)測到哪些人會購買特定型號的汽車，從而實現(xiàn)目標(biāo)客戶的響應(yīng)率提高了15%至20%，客戶忠誠度提高7%。

4)外部數(shù)據(jù)。

包括經(jīng)濟運行、行業(yè)、市場、競爭對手等數(shù)據(jù)。為了應(yīng)對外部環(huán)境變化所帶來的風(fēng)險，企業(yè)必須充分掌握外部環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀以增強自身的應(yīng)變能力。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在宏觀經(jīng)濟分析、行業(yè)市場調(diào)研中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為企業(yè)提升管理決策和市場應(yīng)變能力的重要手段。少數(shù)領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)通過為包括從高管到營銷甚至車間工人在內(nèi)的員工提供信息、技能和工具，引導(dǎo)員工更好、更及時地在“影響點”做出決策。

4、工業(yè)4.0是創(chuàng)新

“工業(yè)4.0”的實施過程實際上就是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程，制造技術(shù)、產(chǎn)品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新將會層出不窮。

1)技術(shù)創(chuàng)新。

未來工業(yè)4.0的技術(shù)創(chuàng)新在三條軌道上進行，一是新型傳感器、集成電路、人工智能、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)在信息技術(shù)創(chuàng)新體系中不斷演進，并為新技術(shù)在其它行業(yè)的不斷融合滲透奠定技術(shù)基礎(chǔ)。二是傳統(tǒng)工業(yè)在信息化創(chuàng)新環(huán)境中，不斷優(yōu)化創(chuàng)新流程、創(chuàng)新手段和創(chuàng)新模式，在既有的技術(shù)路線上不斷演進。三是傳統(tǒng)工業(yè)與信息技術(shù)的融合發(fā)展，它既包括信息物理空間（CPS）、智能工廠整體解決方案等一系綜合集成技術(shù)，也包括集成工業(yè)軟硬件的各種嵌入式系統(tǒng)、虛擬制造、工業(yè)應(yīng)用電子等單項技術(shù)突破。

2)產(chǎn)品創(chuàng)新。

信息通信技術(shù)不斷融入工業(yè)裝備中，推動著工業(yè)產(chǎn)品向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級。一方面，傳統(tǒng)的汽車、船舶、家居的智能化創(chuàng)新步伐加快，如汽車正進入“全面感知+可靠通信+智能駕駛”的新時代，萬物互聯(lián)（IOE）時代正在到來。另一方面，制造裝備從單機智能化向智能生產(chǎn)線、智能車間到智能工廠演進，提供工廠級的系統(tǒng)化、集成化、成套化的生產(chǎn)裝備成為產(chǎn)品創(chuàng)新的重要方向。

3)模式創(chuàng)新。

“工業(yè)4.0”將發(fā)展出全新的生產(chǎn)模式、商業(yè)模式。首先在生產(chǎn)模式層面，“工業(yè)4.0”對傳統(tǒng)工業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，要求從過去的“人腦分析判斷+機器生產(chǎn)制造”的方式轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;機器分析判斷+機器生產(chǎn)制造”的方式，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能工廠和智能制造模式正在引領(lǐng)制造方式的變革。

其次在商業(yè)模式層面，“工業(yè)4.0”的“網(wǎng)絡(luò)化制造”、“自我組織適應(yīng)性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，也使得它追求新的商業(yè)模式以率先滿足動態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)而非單個公司，網(wǎng)絡(luò)眾包、異地協(xié)同設(shè)計、大規(guī)模個性化定制、精準供應(yīng)鏈管理等新型智能制造模式將加速構(gòu)建產(chǎn)業(yè)競爭新優(yōu)勢。4)業(yè)態(tài)創(chuàng)新。

伴隨信息等技術(shù)升級應(yīng)用，從現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中衍生疊加出的新環(huán)節(jié)新活動，將會發(fā)展成為新的業(yè)態(tài)，進一步來講在新市場需求的拉動下，將會形成引發(fā)產(chǎn)業(yè)體系重大變革的產(chǎn)業(yè)。就目前來看，工業(yè)云服務(wù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都有可能成為或者催生出一些新的產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟增長點。制造與服務(wù)融合的趨勢，使得全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網(wǎng)金融、電子商務(wù)等加速重構(gòu)產(chǎn)業(yè)價值鏈新體系。

5)組織創(chuàng)新。

在工業(yè)4.0時代，很多企業(yè)將會利用信息技術(shù)手段和現(xiàn)代管理理念，進行業(yè)務(wù)流程重組和企業(yè)組織再造，現(xiàn)有的組織體系將會被改變，符合智能制造要求的組織模式將會出現(xiàn)。基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能工廠將會加快普及，進一步推動企業(yè)業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和再造。

企業(yè)組織管理創(chuàng)新，也是兩化融管理體系標(biāo)準的重要內(nèi)容，在兩化融合管理體系的九大原則、四大核心要素、四個管理域中都涉及到，如何圍繞企業(yè)獲取可續(xù)的競爭優(yōu)勢，不斷優(yōu)化企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和組織架構(gòu)。

從實踐的角度來看，國內(nèi)企業(yè)在組織創(chuàng)新方面做了很多積極的探索，海爾張瑞敏提出企業(yè)無邊界、組織無領(lǐng)導(dǎo)、供應(yīng)鏈無中心等新的管理理念。華為任正非提出讓聽見炮火的人指揮戰(zhàn)斗，作戰(zhàn)的基本單元要從師一級縮小到旅、團、營、連，一直到班，以后的戰(zhàn)爭是“班長的戰(zhàn)爭”。

5、工業(yè)4.0是轉(zhuǎn)型

在“工業(yè)4.0”時代，物聯(lián)網(wǎng)和（服）務(wù)聯(lián)網(wǎng)將滲透到工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，形成高度靈活、個性化、智能化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，推動生產(chǎn)方式向大規(guī)模定制、服務(wù)型制造、創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變。

1)從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化定制轉(zhuǎn)型。

“工業(yè)4.0”給生產(chǎn)過程帶來了極大的自由度與靈活性，通過在設(shè)計、供應(yīng)鏈、制造、物流、服務(wù)等各個環(huán)節(jié)植入用戶參與界面，新的生產(chǎn)體系能夠?qū)崿F(xiàn)每個客戶、每個產(chǎn)品進行不同設(shè)計、零部件采購、安排生產(chǎn)計劃、實施制造加工、物流配送，極端情況下可以實現(xiàn)個性化的單件制造，問題的關(guān)鍵是，設(shè)計、制造、配送單件產(chǎn)品是盈利的。

在這一過程中，用戶由部分參與向全程參與轉(zhuǎn)變，用戶不僅出現(xiàn)在生產(chǎn)流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產(chǎn)和價值創(chuàng)造的全過程。實現(xiàn)真正的個性化定制將是一個漫長而艱辛的過程，這一進程只有起點沒有終點。這次去德國考察工業(yè)4.0，德國相關(guān)機構(gòu)提供了幾個可供參觀的工業(yè)4.0典型企業(yè)，其中一家企業(yè)的材料給我留下了深刻的影響，它介紹說工業(yè)4.0幫助企業(yè)建立了極多品種的極少量生產(chǎn)模式，這是我們后來考慮去這家企業(yè)參觀學(xué)習(xí)的重要原因。

2)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型。

服務(wù)型制造是工業(yè)4.0理念中工業(yè)未來轉(zhuǎn)型的重要方向，越來越多的制造型企業(yè)圍繞產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)不斷融入能夠帶來市場價值的增值服務(wù)，以此實現(xiàn)從傳統(tǒng)的提供制造業(yè)產(chǎn)品向提供融入了大量服務(wù)要素的產(chǎn)品與服務(wù)組合轉(zhuǎn)變。事實上，在德國工業(yè)4.0概念提出之前，服務(wù)型制造的理念已得到廣泛認同。

關(guān)于制造業(yè)服務(wù)化，我之前曾出版了一本專著《制造業(yè)服務(wù)路線圖：機理、模式與選擇》，提出服務(wù)型制造的四種基本模式。圍繞增強產(chǎn)品效能，拓展在線維護、個性化設(shè)計等服務(wù)，圍繞提高產(chǎn)品交易便捷性，拓展融資租賃、現(xiàn)代物流和電子商務(wù)等服務(wù)，圍繞提高產(chǎn)品線效能，提供專業(yè)化產(chǎn)品集成服務(wù)，圍繞客戶全方位需求，實現(xiàn)從基于產(chǎn)品的服務(wù)到基于需求的服務(wù)。

在與德國三個大協(xié)會以及西門子、博世、蒂森克虜伯等企業(yè)交流時，他們都從不同角度提出，推動制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型是工業(yè)4.0的核心理念。

3)從要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)型。

以廉價勞動力、大規(guī)模資本投入的傳統(tǒng)要素驅(qū)動發(fā)展模式將難以為繼，移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)在制造業(yè)的集成應(yīng)用，帶來產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同開放創(chuàng)新，帶來了用戶參與式創(chuàng)新，帶來了制造業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品、工藝、服務(wù)的全方位創(chuàng)新，不斷催生和孕育出新技術(shù)、新業(yè)態(tài)和新模式，從而激發(fā)整個社會的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)激情，加快從傳統(tǒng)的要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)型。

小結(jié)：工業(yè)4.0的本質(zhì)是提升企業(yè)、行業(yè)、國家的競爭優(yōu)勢

最后，如果要對工業(yè)4.0是什么做一個小結(jié)的話，我想說，工業(yè)4.0是的一個發(fā)展的概念、是一個動態(tài)的概念，工業(yè)4.0是一個理解未來信息技術(shù)與工業(yè)融合發(fā)展的多棱鏡，站在不同的角度會有不同的理解，工業(yè)4.0是互聯(lián)，是集成，是數(shù)據(jù)，是創(chuàng)新，是服務(wù)，是轉(zhuǎn)型；工業(yè)4.0是是CPS，是智能工廠，是智能制造；工業(yè)4.0是國家戰(zhàn)略，是企業(yè)行為。

但從根本上來講，“工業(yè)4.0”是一種在信息技術(shù)發(fā)展到新階段產(chǎn)生的新的工業(yè)發(fā)展模式。從終極目標(biāo)來看，工業(yè)4.0不能為技術(shù)而技術(shù)，核心在于提高企業(yè)、行業(yè)乃至國家的整體競爭力。

從企業(yè)來看，通過“工業(yè)4.0”可以實現(xiàn)勞動生產(chǎn)率大幅提高，產(chǎn)品創(chuàng)新速度加快，滿足個性化需求，減少能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量和附加值大幅，增強企業(yè)核心競爭力顯著；從行業(yè)來看，通過“工業(yè)4.0”可以建立起高度協(xié)作的創(chuàng)新服務(wù)體系，提高整個行業(yè)的資源配置和運行效率；從政府來看，通過“工業(yè)4.0”進一步鞏固德國制造業(yè)優(yōu)勢，搶占新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。

來源：OFweek

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