工业4.0

sunsong7

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安筱鹏

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核心提示：换句话说，对德国工业4.0理解和认识的深化，也就是对中国两化深度融合战略理解和认识的深化。因此有必要对德国工业4.0提出的时代背景（为什么？）、基本概念（是什么？）、我们的理解认识（如何看？）以及启示意义（怎么干？）做一些更深入的研究，这些研究将有利进一步加快推进实施中国的两化深度融合战略。3 ]0 ?, b. B! z9 X# K
    今年10月初，克强总理访德期间，中德签署了《中德合作行动纲要：共塑创新》，提出两国将开展工业生产的数字化（工业4.0）合作。苗圩部长在讲到德国工业4.0与中国两化深度融合关系时，用了三个关键词：如出一辙、异曲同工、殊途同归。     换句话说，对德国工业4.0理解和认识的深化，也就是对中国两化深度融合战略理解和认识的深化。因此有必要对德国工业4.0提出的时代背景（为什么？）、基本概念（是什么？）、我们的理解认识（如何看？）以及启示意义（怎么干？）做一些更深入的研究，这些研究将有利进一步加快推进实施中国的两化深度融合战略。* \6 x' E; t) X) Q4 c0 n
    今年10初和苗圩部长一起去德国访问，与德国经济和能源部，德国工业4.0发起协会德国信息通信与新媒体协会（BITKOM）、机械设备制造业联合会（VDMA）、电子电气制造商协会（ZVEI）以及大众、博世、SAP、西门子负责人和专家代表进行了座谈交流。
2 q. T! o; T0 F! N  T    结合当前全球信息技术与制造业融合发展的趋势，谈谈对德国工业4.0一些认识和感受，概括起来就是四个基本问题，德国工业4.0：为什么？是什么？如何看？怎么干？这是一个内部的研讨会，我谈谈自己个人的一点学会体会，不代表任何组织，不对之处请大家批评指正。1 g; U: Y. D6 h7 B" ~  b0 @
    一、为什么？
# V$ `7 E) A3 i- ~# X3 z: |* L# b    2011年德国汉诺威工业博览会上，德国相关协会提出工业4.0的初步概念，此后德机械设备制造联合会等协会牵头，来自企业、政府、研究机构的专家成立了“工业4.0工作组”进一步加强工业4.0的研究并向德国政府进行报告，2013年发表了工业4.0标准化路线图，组建设了由协会和企业参与的工业4.0平台（Platform-i4.0），德国政府也将工业4.0纳入《高技术战略2020》中，工业4.0正式成为一项国家战略。
1 x. y+ r0 Q. k( K: ^    目前，德国正计划制订推进工业4.0的相关法律，把工业4.0从一项产业政策上升为国家法律。德国工业4.0在很短的时间内得到了来自党派、政府、企业、协会、院所的广泛认同，并取得一致共识，从一个来自民间的概念迅速演变国家产业战略，正从一个产业政策上升为国家法律。
, `: t4 y: b' q  p! p0 T    工业4.0在这么短的时间内在德国得到广泛认同，有其偶然性也有必然性，这种认识来自于德国长期以来把工业作为国家经济的基石，来自于信息通信技术给工业带来的革命性影响，也来自于新一轮科技革命中对德国工业地位担忧。概括起来，主要是由于三种意识：危机意识、机遇意识和领先意识。0 O. E4 M  E- [9 t
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1、危机意识
2 F: }: W0 U4 l, N* `6 J6 O" }: l$ I    德国是传统的科技工业强国，但是在新一轮产业技术革命中，传统的竞争优势受到了来自各方面的挑战，一部分新兴产业成长乏力，各界对德国未来发展表现出某种忧虑。
0 w, k1 l; n3 o; ?, g    1)是对新兴产业创新能力的忧虑。
1 L- X& Z; a8 a# f    信息通信技术是全球新一轮产业变革中最具活力的技术，德国各界的普及共识是，德国乃至整欧洲丧失了全球信息通信产业发展的机遇。在全球产业创新最活跃的互联网领域，全球市值最大20个互联网企业中没有欧洲企业，欧洲的互联网市场基本被美国企业垄断，德国副部理兼经济和能源部长加布里尔曾说，德国企业的数据由美国硅谷的四大科技把持，这正是他所担心的。# ?, f% i9 g9 M) `! K
    全球通信产业蓬勃发展，但欧洲企业节节败退，仅有少数企业在苦苦支撑。欧洲的集成电路公司纷纷转型设计企业，并不断从消费市场退出。当前，美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手，GE、思科、IBM、AT&T英特尔等80多家企业成立了工业互联网联盟，重新定义制造业的未来，并在技术、标准、产业化等方面做出一系列前瞻性布局，工业互联网与成为美国先进制造伙伴计划的重要任务之一。欧洲及德国对新兴产业创新能力及对未来发展前景表现出了一种深深的忧虑。9 b! l  `+ n1 R3 j) r% X
    2)是对传统产业竞争优势的忧虑。) L7 g  t: @- K$ ^3 r3 n4 ~& m# m
    德国传统工业在全球的竞争优势仍十分突出，但是在新一代信息技术与工业加速融合，产品、装备、工艺、服务智能化步伐不断加快的背景下，德国能否跟上时代发展的潮流，德国各界有深刻的危机意识。
  }7 ]5 i1 P/ F1 F2 B$ |5 l    德国总理默克尔也指出，目前90%的创新在欧洲之外产生，欧洲不能错失下一代工业技术变革。默克尔同时对德国的制造业能否及时与现代的信息和通讯技术实现对接，保障德国制造业在世界上的领先地位表示担忧。德国企业界对美国再工业化、中国制造业发展给予了充分的关注，2014年6月24日，德国机械协会（VDMA）主席在日本说，德国和日本携手应用中国的挑战。' y2 Y5 D7 O# q
    德国信息技术、通讯、新媒体协会工业4.0部部长曾说，不仅仅亚洲对德国工业构成竞争优威胁，美国正通过各种计划应对“去工业化”，加快先进制造业发展。
! A& m, ?6 a1 d" b+ Q) B    3)是对国家产业战略方向的忧虑。; A6 V8 U3 N+ \: ?' |: X( k5 {
    2008年国际金融危机后，新一代信息技术的突破扩散及与工业融合发展，引发了国际社会对第三工业革命、能源互联网、工业互联网、数字化制造等一系列发展理念和发展模式的广泛讨论和思考。
# I  y5 j' v: E& ^    以美国、欧盟、日本、韩国等纷纷制订了一系列规划和行动计划，实施制造业回归战略。这既体现了发达国家对制造业传统发展理念的深刻反思，也反映了其抢占新一轮国际制高点意图和决心。德国作为全球制造业强国，在新一轮技术变革中能不能找到工业发展方向并引领全球工业发展，是德国各界广泛关注的问题。
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+ W8 E& Q% P2 U2、机遇意识
9 v' Z& m% x! M4 q: L! _) M7 B    在与德国工业4.0参与方交流中，我们能深切体会到，尽管德国各界对有些产业的发展的不尽如人意表现出了忧虑，但对德国传统优势产业的竞争力还是表现出强烈的自信，认为德国工业经济发展面临许多机遇。8 q$ P5 v6 u. c7 z5 Y& o
    1)是市场机遇。
( S0 e) V! y; ~1 j3 v4 D. ^    信息通信技术与制造业融合发展带来一个重要变革就是智能制造时代的来临，云计算、大数据、人工智能、机器学习等驱动人类智能迈向更高境界，推动着人类各种生产工具的智能化和现代化，在廉价体力劳动不断被机器替代同时，越来越多的脑力劳动者正在被智能工具所替代，人类正在迈向第二次机器时代，其带来产业变革和就业结构影响将超越过去300年工业化历史。
0 L, q: ]# b8 c# I$ ]2 ?    基于新一代智能装备生产组织方式将广泛普及，从普及单机智能化到普及智能生产线、智能车间、智能工厂，其背后是庞大的、快速成长的智能装备市场。德国各界一直在探讨以什么样的方式抓住快速成长的市场。* y7 d2 Z0 G7 {
    2)是技术机遇。
/ X- a# d# H& F3 @; a  K$ ^    智能制造不仅需要单项技术突破，也需要各种技术综合集成，而这正是德国的优势所在。面对全球新一代信息技术与制造技术融合的趋势，德国迎来了巩固和强化技术优势的机遇。
: D5 y3 t7 L: |2 A! F" N* [0 |    具体来说：9 B( C: o0 ]2 Q. u
    (1)是工业软件优势。
# g' R1 |: w. S9 P    工业软件是智能装备的核心和基础，德国企业资源管理（ERP）、制造执行系统（MES）、产品生命周期管理（PLM）、可编程控制器（PLC）等核心工业软件在全球都处于领导地位。
6 |0 z. t6 X, t5 V7 R, U# Z! X    (2)是工业电子优势。
" C  |( \- d1 f/ l    集成了传感、计算、通信的工业电子是智能装备的核心，这也是德国优势领域所在，一批德国企业在汽车电子、机械电子、机床电子、医疗电子等领域引领全球发展。三是制造技术优势。- ^* f3 P/ y. o; x: f1 f! `
    德国工业的基础材料、基础工艺、基础装备、基础元器件核心技术领域一直在全球处于领先地位，机械出口占全球16%，居全球首位，其在创新性制造技术领域的研究、开和生产，以及复杂工业过程管理领先性无人能比。传统制造技术与工业软件、工业电子技术的结合，为德国抢占智能装备竞争制高点带来了难的机遇。, K  p* N: e- ]- _" o
    3)是产业机遇。
: h/ b" Y) R* r! R0 z# p    装备制造业是德国最具优势的产业，面对全球智能制造带来的机遇，德国各界的共识是，要把握信息通信技术与装备制造业融合的趋势，瞄准全球快速成长的智能工厂装备市场，确保德国企业成为全球智能制造产业“领先的供应商”地位。
0 C1 w& j6 R( G3 c    对于德国而言，这个市场是潜在的、也是现实的，没有哪个国家比德国更有条件和优势发展智能制造。德国相关协会调查表明，60%的德国机械设备制造商确信他们的技术和产品竞争优势在未来五年会得到提高。正如德国所说，欧洲、德国失去了互联网的机遇，但不能失去物联网的机遇，物联网应用的主战场是工业领域，德国不仅可以而且能够在物联网的技术变革中抓住机遇引领潮流。. H7 U) x1 ^, d& o: @. D3 n, P- _
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3、领先意识
: _$ o  b+ H+ \. J8 ?. V# S1 ~( p    在新一轮技术革命和产业变革中，德国人有危机感，也看到新机遇，并试图在工业领域继续保持全球领先的地位，基本途径就是，在向工业化4.0迈进的过程中先发制人，与世界制造强国争夺新科技产业革命的话语权，抢占产业发展的制高点。具体来讲，就是要实现五个领先：
" j: r7 ?# \) p" t- r* F    1)是理念领先。
3 Q2 |" G8 k) C1 T* }    信息技术领域从来不缺乏新概念和新理念，但真正能够被各界广泛认可并快速传播的发展理念屈指可数。物联网、移动互联、云计算、大数据等新一代信息技术广泛普及并推进生产方式变革，当各国纷纷提出数字化制造、工业互联网、能源互联网等制造业发展新理念时候，德国作为欧洲传统的工业强国，需要一个既能继承传统工业发展思想、又能启发未来工业趋势的新理念，抢占发展理念的制高点，并引领德国工业继续保持全球领导地位。
8 `2 y5 A- F1 ]4 W. \/ g    正是在这一背景下，德国工业4.0的概念出现了，这一概念最大的成功在于它把几百年工业发展的历史与现代信息技术趋势进行了完美的集成，它是继承性与创新性的统一、理论性与通俗化的统一、严肃性与时尚性的统一，其传播的速度、广度、深度也超过了德国人的预期。
! \) f$ t5 l) I    2)是技术领先。
  S7 |4 X5 |4 _" z; E' l    当前，信息技术创新步伐不断加快，正步入泛在、智能、集成的新阶段。从计算、传输到处理，从感知、传感到智能，泛在连接和普适计算已无所不在，云计算、大数据、人工智能、机器学习等驱动人类智能迈向更高境界，虚拟化技术、3D打印、工业互联网、大数据等技术将重构制造业技术体系。7 V7 a6 h% I: O9 Q) P' X4 k
德国提出“工业4.0”，其宗旨也是支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用，从而应对新一轮科技革命带来的挑战，以此抢占信息技术与工业融合发展中技术的制高点。
9 h4 b/ L# E( T; z( c6 `0 u    3)是产业领先。
- p" j- s/ X# S5 X) _4 U. G    在新一轮科技革命的影响下，全球新的产业分工体系和分工格局正在形成，基于信息物理系统（CPS）的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革，全球研发设计、生产制造、服务交易等资源配置体系加速重组，网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等正在构建企业新的竞争优势，全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链新体系。7 n" G( x" H& b$ D7 E
    德国提出“工业4.0”，在智能生产体系的支撑下，重构全球的生产方式。德国信息技术、通讯、新媒体协会工业4.0部部长说，德国传统工业的核心架构以及它在国际上的卓越地位，能够与ICT技术结合并改革德国的传统工业，德国希望在新一轮产业技术革命浪潮中扮演主要角色。
- `: w5 m( T8 I8 m* ^/ X: Z    4)是标准领先。; W$ ]& A. ?) o, |) L9 J1 `, S
    产品的智能化、装备的智能化、生产的智能化、管理的智能化以及服务的智能化，迫切要求装备、产品之间，装备和人之间，以及企业、产品、用户之间全流程、全方位、实时的互联互通，实现数据信息的实时、准确交换、识别、处理、维护，研发、生产、管理、服务的高度协同对智能制造的标准化提出了新的要求，这就必须通过制定和执行许许多多的技术标准、服务标准、管理标准和安全标准，智能制造的标准体系是全球产业竞争的一个制高点，德国已抢先一步，制定了《“工业4.0”标准路线图》，，以此抢占“工业4.0”标准化领域的制高点。
+ W5 J+ R/ U9 ~  a& _6 H, u6 e    5)是市场领先。
, C6 ~; Q  ]7 |7 g0 @3 s4 E    巩固并不断扩大全球市场的优势是德国工业4.0的根本出发点，也是各界的共识。在“工业4.0”战略中，德国采用了“领先的供应商战略”与“领先的市场战略”的双重战略来释放市场潜力。$ Z, ^$ ~, R% W# j
    “领先的供应商战略”强调德国装备制造供应商要通过技术创新和集成，不断提供世界领先的技术解决方案，并藉此成为“工业4.0”产品的全球领先的开发商、生厂商；“领先的市场战略”强调将德国国内制造业作为主导市场加以培育，率先在德国国内制造企业加快推行“工业4.0”与部署信息物理网络系统（CPS），进一步壮大德国装备制造业。& k7 I; W( ^3 N
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二、是什么？" Y2 [1 \/ t& j: V8 v
    与国际社会关于第三次工业革命的说法不同，德国学术界和产业界认为，前三次工业革命的发生，分别源于机械化、电力和信息技术。* w3 u! ?: B" w$ `( b
    他们将18世纪引入机械制造设备定义为工业1.0，20世纪初的电气化为2.0，始于20世纪70年代的生产工艺自动化定义为3.0，而物联网和制造业服务化迎来了以智能制造为主导第四次工业革命，或革命性的生产方法，即“工业4.0”。德国“工业4.0”战略旨在通过充分利用信息通讯技术和信息物理系统（CPS）相结合的手段，推动制造业向智能化转型。主要表现在以下几个方面：
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1、工业4.0是互联
$ q4 c4 b1 `: U# F$ G: G. e    西门子、博世和蒂森克虏伯的专家在交流时都提到，工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。“工业4.0”适应了万物互联的发展趋势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统（CPS）形成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联，使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。0 M8 v: |. l( ~; l/ C
    1)生产设备之间的互联。
0 H" ~6 T; c8 ]& q" ^    从工业2.0到工业3.0时代的重要标志是，单机智能设备的广泛普及。工业4.0工作组把1969年第一个可编程逻辑控制器Modicon084的使用作为工业3.0的起点，其核心是各种数控机床、工业机器人[1.40%资金研报]自动化设备在生产环节的推广，我们可以把它理解为单机设备智能化水平不断提升并广泛普及推广。
( B! l) j- i" h) \4 V$ Q    工业4.0的核心是单机智能设备的互联，不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线，不同的智能生产线间的互联组成智能车间，智能车间的互联组成智能工厂，不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统，这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由的、动态的组合，以满足不断变化的制造需求，这是工业4.0区别与工业3.0的重要特征。
' n7 {0 r4 O  I    2)设备和产品的互联。
8 `, ~) h0 P. [7 G    正如德国总理默克尔在2014年汉诺威工博会上所讲的，工业4.0的意味着智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流。由于产品和生产设备之间能够通信，使得产品能理解制造的细节以及自己将被如何使用。同时，它们能协助生产过程，回答诸如“我是什么时候被制造的”、“哪组参数应该被用来处理我”、“我应该被传送到哪”等等问题。
. p0 s0 r/ j7 U  o    3)虚拟和现实的互联。/ C( m. U% p. g$ u7 V; u
    信息物理系统（CPS）是工业4.0的核心，它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。信息物理系统（CPS）可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境，是实现设备、产品、人协调互动的基础。智能制造的核心在于实现机器智能和人类智能协，实现生产过程的自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复。1 _+ P& u# ^/ o/ Q
    4)万物互联（IOE，InternetofEverything）。2 O9 Z# W* D; j) F) @; ^- Y
    信息技术发展的终极目标是实现无所不在的连接，所有产品都将成为一个网络终端。万物互联就是人、物、数据和程序通过互联网联接在一起，实现人类社会所有人和人、人和物以及物和物之间的互联，重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。人们能够以多种方式通过社交网络联接到互联网，基于感知、传输、处理的各类人造物将成为网络的终端，人、物、数据在网络环境下进行流程再造，基于物理世界感知和人群交互的在线化、实时化的数据与智能处理改变着我们对外部世界的响应模式。
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+ B! Q! P% k: P3 U1 T7 A. q2、工业4.0是集成7 V7 s1 F. {8 p$ Z. I
    “工业4.0”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。集成是德国工业4.0的关键词，也是长期以来中国推动两化融合的关键词。
, u- z$ {7 c; u3 G4 t9 Q* W; @    在两化融合评估体系中，将两化融合分为起步阶段、单项应用阶段、综合集成阶段、协同创新阶段等四个阶段，综合集成是信息化和工业化融合走向纵向重要标志，中国两化融合主要强调了企业间的横向集成和企业内部的纵向集成，而德国工业4.0增加了端到端的集成。( V( O' o8 S6 S4 R
    1)纵向集成。3 p2 v  r- O2 ~& P, C. s
    纵向集成不是一个新话题，伴随着信息技术与工业融合发展常讲常新，换句话说，企业信息化在各个部门发展阶段的里程碑，就是企业内部信息流、资金流和物流的集成，是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上，是生产环节上的集成（如研发设计内部信息集成），还是跨环节的集成（如研发设计与制造环节的集成），还是产品全生命周期的（如产品研发、设计、计划、工艺到生产、服务的全生命周期的信息集成）。工业4.0所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝链接，这是所有智能化的基础。
2 ?& T8 q8 x2 \2 |" D3 j" Q    2)横向集成。
% l' \+ m8 K  v2 ^    在市场竞争牵引和信息技术创新驱动下，每一个企业都是在追求生产过中的信息流、资金流、物流无缝链接与有机协同，在过去这一目标主要集中在企业内部，但现在这一远远不够了，企业要实现新的目标：从企业内部的信息集成向产业链信息集成，从企业内部协同研发体系到企业间的研发网络，从企业内部的供应链管理与企业间的协同供应链管理，从企业内部的价值链重构向企业间的价值链重构。9 W1 V+ ^/ ~+ K' Y& q5 `
    横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，为实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务，推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成，实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同的企业间的信息共享和业务协同。
6 q  x5 A% v+ w7 ~. x# @    3)端到端集成。
  k4 z. d6 |, q    从某种意义上来讲，端到端的集成是一个新理念，各界对于端到端集成有不同的理解。所谓端到端就是围绕产品全生命周期的价值链创造，通过价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务，它以产品价值链创造集成供应商（一级、二级、三级……）、制造商（研发、设计、加工、配送）、分销商（一级、二级、三级……）以及客户信息流、物流和资金流，在为客户提供更有价值的产品和服务同时，重构产业链各环节的价值体系。
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    德国机械设备制造业协会及SAP的专家在交流时都提出，工业4.0的核心就是数据。SAP高级副总裁柯曼说，企业数据分析就像汽车的后视镜，开车没有后视镜就没有安全感，但更重要的是车的前档风玻璃——对实时数据的精准分析。
- V( J1 x, ]% S( C$ C1 \) t. s1 z$ N    从工业1.0、2.0、3.0演进的角度来看，这一认识不无道理，数据是区别于传统工业生产体系的本质特征。在“工业4.0”时代，制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势。2 B8 o/ q# u/ |" V# J7 _: V
    随着信息物理系统（CPS）的推广、智能装备和终端的普及以及各种各样传感器的使用，将会带来无所不在的感知和无所不在的连接，所有的生产装备、感知设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，是工业4.0和制造革命的基石。% g2 D& l/ X- |: A5 e) ]  k( h
    1)产品数据。
3 `) V3 f" D' B    包括设计、建模、工艺、加工、测试、维护、产品结构、零部件配置关系、变更记录等数据。产品的各种数据被记录、传输、处理和加工，使得产品全生命周期管理成为可能，也为满足个性化的产品需求提供了条件。首先，外部设备将不再是记录产品数据的主要手段，内嵌在产品中的传感器将会获取更多的、实时的产品数据，使得产品管理能够贯穿需求、设计、生产、销售、售后到淘汰报废的全部生命历程。其次，企业与消费者之间的交互和交易行为也将产生大量数据，挖掘和分析这些数据，能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计、柔性加工等创新活动中。2 C3 @4 p8 F9 B* y% [- M& N% N+ Y
    2)运营数据。
0 ~" n( h- A6 U- c4 X9 B8 D    包括组织结构、业务管理、生产设备、市场营销、质量控制、生产、采购、库存、目标计划、电子商务等数据。工业生产过程的无所不在的传感、连接，带来了无所不在的数据，这些数据会创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。首先，生产线、生产设备的数据可以用于对设备本身进行实时监控，同时生产所产生的数据反馈至生产过程中，使得工业控制和管理最优化。
/ W, O; P, O# Z8 o    其次，通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据采集和分析，将带来效率的大幅提升和成本的大幅下降，并将极大地减少库存，改进和优化供应链。再次，利用销售数据、供应商数据的变化，可以动态调整优化生产、库存的节奏和规模。此外，基于实时感知的能源管理系统，能够在生产过程中不断实时优化能源效率。- m3 i, E, `- ~  L
    3)价值链数据。  V% `* v/ {. J! O1 l
　　包括客户、供应商、合作伙伴等数据。企业在当前全球化的经济环境中参与竞争，需要全面地了解技术开发、生产作业、采购销售、服务、内外部后勤等环节的竞争力要素。
+ I# q1 a7 X+ h$ P; {! f　　大数据技术的发展和应用，使得价值链上各环节数据和信息能够被深入分析和挖掘，为企业管理者和参与者提供看待价值链的全新视角，使得企业有机会把价值链上更多的环节转化为企业的战略优势。例如，汽车公司大数据提前预测到哪些人会购买特定型号的汽车，从而实现目标客户的响应率提高了15%至20%，客户忠诚度提高7%。3 s. X' C4 ?7 p( N# A$ E5 v1 U
　　4)外部数据。' G/ t+ b5 n: P
　　包括经济运行、行业、市场、竞争对手等数据。为了应对外部环境变化所带来的风险，企业必须充分掌握外部环境的发展现状以增强自身的应变能力。大数据分析技术在宏观经济分析、行业市场调研中得到了越来越广泛的应用，已经成为企业提升管理决策和市场应变能力的重要手段。少数领先的企业已经通过为包括从高管到营销甚至车间工人在内的员工提供信息、技能和工具，引导员工更好、更及时地在“影响点”做出决策。
$ t4 H$ Z, N; A7 o/ @　　4、工业4.0是创新) Z3 W- o/ S; V. @4 ?
　　“工业4.0”的实施过程实际上就是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。
# a# B% L8 C3 O: b　　1)技术创新。
5 W, N9 @& L: D* E! e+ f　　未来工业4.0的技术创新在三条轨道上进行，一是新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联、大数据在信息技术创新体系中不断演进，并为新技术在其它行业的不断融合渗透奠定技术基础。二是传统工业在信息化创新环境中，不断优化创新流程、创新手段和创新模式，在既有的技术路线上不断演进。三是传统工业与信息技术的融合发展，它既包括信息物理空间（CPS）、智能工厂整体解决方案等一系综合集成技术，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。
0 Z9 t& m8 p- _2 [　　2)产品创新。$ A- p3 Q' j, O: W3 g  o
　　信息通信技术不断融入工业装备中，推动着工业产品向数字化、智能化方向发展，使产品结构不断优化升级。一方面，传统的汽车、船舶、家居的智能化创新步伐加快，如汽车正进入“全面感知+可靠通信+智能驾驶”的新时代，万物互联（IOE）时代正在到来。另一方面，制造装备从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进，提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备成为产品创新的重要方向。, t  W: Z$ l9 X  y0 G! q  i
　　3)模式创新。% I* ~( i  c' a
　　“工业4.0”将发展出全新的生产模式、商业模式。首先在生产模式层面，“工业4.0”对传统工业提出了新的挑战，要求从过去的“人脑分析判断+机器生产制造”的方式转变为“机器分析判断+机器生产制造”的方式，基于信息物理系统（CPS）的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革。! Z1 _' ~3 t, ^( U
　　其次在商业模式层面，“工业4.0”的“网络化制造”、“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，也使得它追求新的商业模式以率先满足动态的商业网络而非单个公司，网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等新型智能制造模式将加速构建产业竞争新优势。# H  Y7 I& {+ q) M9 U: W1 Y) D# `
　　4)业态创新。
$ ^8 j- o  _) U' n( d　　伴随信息等技术升级应用，从现有产业领域中衍生叠加出的新环节新活动，将会发展成为新的业态，进一步来讲在新市场需求的拉动下，将会形成引发产业体系重大变革的产业。就目前来看，工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链新体系。8 g: I# ?; P7 i+ j9 ^* P
　　5)组织创新。
2 b; i, T  d& }! Z. T　　在工业4.0时代，很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现。基于信息物理系统（CPS）的智能工厂将会加快普及，进一步推动企业业务流程的优化和再造。
6 J9 C$ b# D& K- f　　企业组织管理创新，也是两化融管理体系标准的重要内容，在两化融合管理体系的九大原则、四大核心要素、四个管理域中都涉及到，如何围绕企业获取可续的竞争优势，不断优化企业的业务流程和组织架构。) `% Z1 o$ |; A. p' w0 T
　　从实践的角度来看，国内企业在组织创新方面做了很多积极的探索，海尔张瑞敏提出企业无边界、组织无领导、供应链无中心等新的管理理念。华为任正非提出让听见炮火的人指挥战斗，作战的基本单元要从师一级缩小到旅、团、营、连，一直到班，以后的战争是“班长的战争”。$ A2 n: E0 w% G" _
　　5、工业4.0是转型% D  O1 X; e) [" X: g
　　在“工业4.0”时代，物联网和（服）务联网将渗透到工业的各个环节，形成高度灵活、个性化、智能化的产品与服务的生产模式，推动生产方式向大规模定制、服务型制造、创新驱动转变。' @1 @3 `: D  y+ N. e
　　1)从大规模生产向个性化定制转型。/ i3 l4 |' |0 B- s9 L
　　“工业4.0”给生产过程带来了极大的自由度与灵活性，通过在设计、供应链、制造、物流、服务等各个环节植入用户参与界面，新的生产体系能够实现每个客户、每个产品进行不同设计、零部件采购、安排生产计划、实施制造加工、物流配送，极端情况下可以实现个性化的单件制造，问题的关键是，设计、制造、配送单件产品是盈利的。
" L: ]" d9 A; P! J+ b5 j2 C5 x' d　　在这一过程中，用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。实现真正的个性化定制将是一个漫长而艰辛的过程，这一进程只有起点没有终点。这次去德国考察工业4.0，德国相关机构提供了几个可供参观的工业4.0典型企业，其中一家企业的材料给我留下了深刻的影响，它介绍说工业4.0帮助企业建立了极多品种的极少量生产模式，这是我们后来考虑去这家企业参观学习的重要原因。
. G5 d  @. E0 l. {. G% q　　2)从生产型制造向服务型制造转型。7 a8 e# Y* O% Z5 C
　　服务型制造是工业4.0理念中工业未来转型的重要方向，越来越多的制造型企业围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，以此实现从传统的提供制造业产品向提供融入了大量服务要素的产品与服务组合转变。事实上，在德国工业4.0概念提出之前，服务型制造的理念已得到广泛认同。
! n1 b9 ^0 E- n- p! |　　关于制造业服务化，我之前曾出版了一本专著《制造业服务路线图：机理、模式与选择》，提出服务型制造的四种基本模式。围绕增强产品效能，拓展在线维护、个性化设计等服务，围绕提高产品交易便捷性，拓展融资租赁、现代物流和电子商务等服务，围绕提高产品线效能，提供专业化产品集成服务，围绕客户全方位需求，实现从基于产品的服务到基于需求的服务。
. w: H. Y# T5 [6 e# T: _) R　　在与德国三个大协会以及西门子、博世、蒂森克虏伯等企业交流时，他们都从不同角度提出，推动制造业服务化转型是工业4.0的核心理念。  x: \1 m  ~0 ]( [. |
　　3)从要素驱动向创新驱动转型。
" s$ O: R& Q8 `. E　　以廉价劳动力、大规模资本投入的传统要素驱动发展模式将难以为继，移动互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术在制造业的集成应用，带来产业链协同开放创新，带来了用户参与式创新，带来了制造业技术、产品、工艺、服务的全方位创新，不断催生和孕育出新技术、新业态和新模式，从而激发整个社会的创新创业激情，加快从传统的要素驱动向创新驱动转型。
( J& N; G  v5 e. Q* J9 \　　小结：工业4.0的本质是提升企业、行业、国家的竞争优势/ l: t) h3 u! ?; ^8 G  Z9 X
　　最后，如果要对工业4.0是什么做一个小结的话，我想说，工业4.0是的一个发展的概念、是一个动态的概念，工业4.0是一个理解未来信息技术与工业融合发展的多棱镜，站在不同的角度会有不同的理解，工业4.0是互联，是集成，是数据，是创新，是服务，是转型；工业4.0是是CPS，是智能工厂，是智能制造；工业4.0是国家战略，是企业行为。
5 M* P3 }: ~0 b: c( V( }　　但从根本上来讲，“工业4.0”是一种在信息技术发展到新阶段产生的新的工业发展模式。从终极目标来看，工业4.0不能为技术而技术，核心在于提高企业、行业乃至国家的整体竞争力。
( }' j7 L" j7 U7 \7 o　　从企业来看，通过“工业4.0”可以实现劳动生产率大幅提高，产品创新速度加快，满足个性化需求，减少能耗，提高产品质量和附加值大幅，增强企业核心竞争力显著；从行业来看，通过“工业4.0”可以建立起高度协作的创新服务体系，提高整个行业的资源配置和运行效率；从政府来看，通过“工业4.0”进一步巩固德国制造业优势，抢占新一轮产业竞争的制高点。% i9 n: `# c! |. U4 p/ [! \! K

0 o" ^' ^8 A2 R7 d. B5 N/ w! U 三、如何看？
" n5 K! P0 T1 W     面对新一代信息技术与制造业融合发展趋势，各国提出了一系列新概念、新战略、新举措，如产业互联网、工业4.0、数字化制造等，客观来讲，这些概念伴随着技术持续创新、应用广泛普及、实践不断积累、理论不断丰富，认识也在不断深化。从这个意义上来说，人们对工业4.0内涵、目标、特征、路径认识也是一个不断深化的过程。当前，理性客观分析研究工业4.0概念的形成演化、政策演变、组织方式、实施路径和战略重点，有利于我们在实施中国两化深度融合的战略中，找到突破点，明确切入点，抢占竞争的制高点。这要求我们在认识和看待工业4.0的时候，既不能仰视，过分夸大其意义和作用；也不能俯视、轻视，认为其是商业炒作、新瓶装旧酒。我们应当正视，理性客观分析其战略意图、核心理念和路径方法。从中国把握新一轮技术革命与产业变革的机遇，实现工业由大变强的历史性跨越的角度来认识工业4.0，我觉得有几个角度可以供大家参考。( H0 s, a+ v" }! P8 X: V7 ~9 l
   （一）工业4.0与两化深度融合：如出一辙、异曲同工、殊途同归   
+ |- c, P8 {% S, {( S: Y    2014年10月初苗圩部长与德国工业4.0发起协会和企业座谈交流时说，德国工业4.0战略与中国的信息化和工业化深度融合战略在核心理念、主要内容和具体做法等诸多方面殊途同归。2014年11月8号，苗圩部长在接受人民日报专访时说，我国提出的两化深度融合战略与德国提出的工业4.0战略如出一辙、异曲同工。尽管中德两化工业化阶段不同、企业水平不同、技术基础不同、主导产业不同、运行机制不同，但面对新一轮产业技术革命的趋势，有相同的危机感和紧迫感，都认识到了发展的机遇的挑战，都有举全国之力抢占新一轮产业竞争制高点的战略意图，两国的战略在核心理念、发展重点、方法路径等方面也比较相似。具体来讲，: z7 Z' u; S! }3 V7 e! y4 u
    ——在核心理念方面。剥开工业4.0、产业互联网以及两化深度融合等这些新概念的外壳，我们可以看到不同国家应对新一轮产业技术变革的理念和战略布局的差异性，但其最根本的内核是致的，就像我刚才讲的，工业4.0是互联，是集成，是数据，是创新，是服务，是转型，而这些理念也是推进两化深度融合所秉持的核心理念。时间关系，我只说一点：集成。德国工业4.0提出三个集成，纵向集成、横向集成、端到端集成。在推进两化深度融合实践中，业界普遍的共识是，两化融合的重点在集成、难点在集成、要取得显著成效也在集成。我们曾提出一个新概念：企业信息化集成应用困境，也提出要把引导企业向集成应用跨越作为当前推进两化深度融合的着力点和突破点。在集成这一点上，中德的认识是一致的。时间关系，其它理念认识的一致性我就不讲了。* C* Y( I) g: D! ~& u: d0 _; `  s. {
    ——在实施路径方面。近年来，各地在推进两化融合方面做了很多探索，如果我们认真分析观察具体路径和重点，可以看到中国的两化融合与德国工业4.0的相似之处。浙江结合自己的实践在两化融合工作中提出了六个“换”的思路：产品换代（实现产品的智能化升级）、机器换人（制造设备的智能化、自动化、网络化）、制造换法（车间级的设备互联、企业级设备互联的智能工厂）、电商换市（以电子商务拓展新的市场）、商务换型（云制造、服务型制造等新的商业模式）、管理换脑（发挥云计算、大数据在企业管理决策等方面的作用），浙江几年前就提出推进工厂设备的互联网，提出“机联网”与“厂联网”等一些新概念，这些来源自于基层实践经验提炼的概念听起来有点土，但思路清晰、方向明确，其本质上与德国工业4.0所强调的智能车间、智能工厂、个性定制、数据驱动、服务化转型等发展路径是一致的。
5 t2 u9 r3 ~. I  ——在企业实践方面。提升企业核心竞争力是所有产业战略规划的出发点和落脚点，对中国如此，对德国也是如此。西门子、博世、SAP等从各自的角度提出一些能够体现工业4.0特征的示范工厂和企业，其在企业管理、业务模式和生产方式等方面开展一系列创新，这既是德国工业4.0的方向，也是中国两化融合的方向。事实上，国内企业在这些方面也做了一些积极探索，家电、服装、家具等行业正形成以大规模个性化定制为主导的新型生产方式，青岛红领、维尚家具、小米科技等一批创新型通过建立新的生产模式实现了逆势增长。工程机械、电力设备、风机制造等行业服务型制造业务快速发展，陕鼓、徐工、中联等企业全生命周期服务、总集成总承包服务日益成为企业利润的重要来源。汽车、钢铁、石化等行业企业间的协同供应链管理水平的不断提高，宝钢的与供应商之间建立了供应商早期介入（EVI）和及时生产（JIT）体系。这些企业转型的方向就是工业4.0所倡导的方向。5 h( o/ v4 t7 l- B, b' d6 d, {- i
    中国两化深度融合与德国工业4.0如出一辙、异曲同工、殊途同归，主要是从目标、理念、路径、方法的角度来看，事实上，中国企业整体的信息化与德国还是有比较大的差距。德国工业企业整体上处于工业3.0阶段，而中国企业整体上处于2.0阶段，中国面临更加复杂而艰巨的任务，面临两步并作一步走的挑战。我们也要看到自己的优势，尤其是不要低估了中国的互联网企业在这一轮产业变革中的引领作用。习近平总书记在前几天给世界互联网大会的贺词中说，互联网日益成为创新驱动发展的先导力量。李克强总理在会见大会中外代表时说，互联网是大众创业、万众创新的新工具。如果说企业信息化是企业在学游泳的话，那么诞生在互联网的电子商务企业天生就长着“腮”，不需要有教练教他们用什么姿势游泳。他们每天都在实践着专家们PPT上的所谓互联网思维、信息化战略、工业4.0理念，淘宝上的店小二们五年前就从传统的B2C、C2C向大规模个性化定制的C2B转型，电子商务正在从传统的交易平台向研发设计平台、生产加工平台、物流配送平台、金融融资平台拓展和转型，品牌化个性化定制已成为淘宝网上家具、服装等产品销售的重要模式。在这方面中国已经走出一条不同欧美国家的新路，这些业务转型的方向，也是工业4.0所倡导的方向。
1 K3 s8 k6 C/ T" A+ ~9 d) D+ O   （二）工业4.0：德国制造的新品牌、新名片
0 i. w( q* m! K/ n* |    当我们提到硅谷时，我们自然会联想到全球IT产业创业创新基地。当我们提到德国时，我们会联想到高可靠、高精密、高质量、高安全的德国工业产品，德国制造作为一种品牌已成为德国的重要资产，这是德国人历经百年而打造的，但德国人并不满足，在新一轮信息技术革命背景下，要赋予德国制造以新的内涵。德国工业4.0是德国工业发展的新理念、国家的新战略，更为重要的是，它正在成为德国制造的新品牌，为德国的工业体系贴上新的标签，它在强化德国制造原有的内涵基础上，赋予了新的内容：高技术、高品质、高效率。德国人已经意识到，当人们谈到工业4.0的一系列概念，如柔性、智能、绿色、灵活、精准、高效时，就会天然地把这些概念和德国联系起来，都会把这些理念作为德国制造的重要特征，作为德国制造业应有之义。工业4.0强化德国制造高品质形象，西门子经常讲的案例是实施工业4.0后，百万产品缺陷率仅为15，相当于产品合格率为99.9985%；工业4.0不断强化德国制造高效率形象，虚拟工厂、无人工厂、智能工厂作为工业4.0的核心理念已深入人心；工业4.0不断强化德国制造高品质服务的形象，工业4.0反复讲的一个概念是产品全命周期服务、（服）务联网，高质量的服务正成为德国制造的新内涵。
0 z3 ^$ a) U# Z   （三）德国工业4.0战略的实施：举全国之力
& U& J8 `6 T+ f5 l    我们自己经常说“举全国之力”、“集中力量办大事”，学习思考德国推进工业4.0一系列战略举措，我感觉德国工业4.0战略的实施是“举全国之力”、“集中力量办大事”的国际版。工业4.0作为一个新理念凝聚了德国各界的共识，并演变成了共同行动，这种共同行动跨越了党派、中央、地方、企业，你能看到德国强大的组织和动员能力。我们可以看看德国如何举全国之力、集中了谁的力量、办了什么事。
  a3 C5 ]' O# K7 e1 k    ——联邦政府。德国联邦政府以最快的速度把一个来自民间的概念转化为国家产业战略，在工业4.0概念提出不久就将其纳入国家《高技术战略2020》，作为德国未来十大高技术项目之一。德国总理默克尔是工业4.0战略的超级推销员，把工业4.0作为大国外交合作的重要议题。2013年德国新政府成立时，将交通部改为交通和数字基础设施部，强化网络基础设施建设。同时，安排经济和能源部、德国教育和研究部全面负责工业4.0战略的实施，把工业4.0作为研发和产业化项目支持的优先领域。
! x7 S( }. F5 f' H  r. n/ m% M    ——联邦议会。工业4.0战略已成为国家产业政策的重要组成部分，但这还远远不够。当联邦政府的官员们为工业4.0摇旗呐喊的时候，德国联邦议员正讨论如何为工业4.0的实施提供法律、预算等方面的支持，部分议会党团就工业4.0已经提出一些建议呼吁政府制订相关政策。2014年2月，德国议会成立了“数字化议程”委员会，参与到德国联邦政府工业4.0及高技术战略相关预算和战略实施中。) t; M( \2 u+ S/ A5 M
    ——各州政府。我们刚讲到了很多参与工业4.0的企业都是大企业，但德国人认为让中小企业参与到4.0战略中更为重要，在新一轮的技术革命和产业变革中，“一个都不能少”。德国联邦教育和研究部国务秘书曾说，工业4.0要提供一个在技术和组织上适应中小企业需要的解决方案。为此，德国多个州政府不断完善创新集群政策和中小企业创新政策，围绕帮助中小企业全方位参与工业4.0，整合政府、协会、院所以及大企业资源，组织开展专题咨询、技术支持、平台建设、创业辅导、融资扶持、人才培训等全方位服务。' L" [8 ?$ n: Q4 m! z  D
    ——行业协会。德国的行业协会具有较强的动员能力和组织能力，德国机械及制造商协会（VDMA）、信息技术、通讯与新媒体协会（BITKOM）、电子电气制造商协会（ZVEI）等，既是德国工业4.0的发起者、组织者，也是引领者、实施者。2013年4月，上述三个协会以及相关企业合作设立了工业4.0平台（Platform-i4.0），成立了4.0平台董事会、指导委员会、科学顾问委员、秘书处办公室、业务工作组等5个组织机构，全面负责工业4.0的推广普及工作。德国工业4.0平台专家也给我们介绍了平台运作的基本情况，总体感是他们在业界还是很有号召力，推进工作是强有力的，而且是富有成效的。
0 n, z, N+ h8 ~$ h/ o% [    ——重点企业。德国企业是工业4.0战略的真正主体，他们的积极性、主动性和创造性才是工业4.0成败的关键。ABB、巴斯夫、宝马、博世、戴姆勒、英飞凌、SAP、西门子、蒂森克虏伯（ThyssenKrupp）、通快（TRUMPF）、蔡司（zeiss）是德国工业4.0坚定的支持者、引领者和实践者。戴姆勒开始研究工业4.0语境下的智能汽车端到端系统架构，SAP根据工业4.0概念提出装备制造业整体解决方案Idea to Performance，西门子提出智能工厂整体解决方案。我也一直惊讶为什么工业4.0在这么短的时间内为什么能够引起这么多企业的积极响应。前一阶段时间，德国三大协会做了个调查，结果表明，47%的公司已参加到工业4.0战略中，18%的公司正参与4.0战略的研究工作，12%的公司已把工业4.0战略付诸实践，工业4.0作为一种国家战略正嵌入到企业发展战略中。
& Y0 w! y; f7 D- Z   ——研究院所。当前，联邦政府和州政府的研究所以及大学已参与到了工业4.0技术开发、标准制订和人才培养体系，成为工业4.0战略实施一支重要力量。德国人工智能研究中心、国家科学与工程院等顶级研究机构已开展涉及工业4.0一系列项目研究，弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer）在其所属的7个研究所引入工业4.0研发项目，凯泽斯劳腾大学、隆德大学、慕尼黑大学、达姆施塔德大学、莱茵美茵大学等围绕信息物理系统（CPS）、智能工厂、智能服务、系统生命周期管理（Syslm）等开展一系列前瞻性的研发、人才培养，部分大学也参与到了工业4.0平台（Platform-i4.0）工作体系中。
0 `5 c; l! A2 T/ n" p' N5 Y! y/ e& m! Q   （四）优先行动：标准、技术、人才
. t4 }  t, M  ^# l& H7 C# Z   如何将工业4.0的理念和战略转化为具体行动，德国人提出系列行动计划，包括标准化、网络设施、信息安全、流程再造、人才培训、法律政策等，这些都是重要而且必要的行动，但如果一定要更聚焦到三个最核心的行动上的话，那可以考虑将标准、技术和人才作为工业4.0最优先考虑的领域。5 P) F% w, B0 w9 w3 q% v# k
    ——标准先行。德国三大协会调查结果表明，数据的标准化是工业4.0面临的最大挑战。德国也把标准作为工业4.0战略实施的优先领域，这既是信息技术与工业技术融合发展的内在要求，也是德国工业发展进程中长期以来坚持的基本理念。德国电气电子和信息技术协会于2013年12月发表了工业4.0标准化路线图，为工业4.0行业标准制定提供了概览和规划基础，在参考体系结构、用例、术语与模型、技术流程、仪器和控制系统、服务流程、人机交互技术、开发流程、标准库、知识库等十二个领域提出具体建设。德国工业4.0平台（Platform-i4.0）、电气电子信息技术协会（VDE）和电工委员会（DKE）以及相关企业联合组成跨行业、跨领域的工作组，加快标准化路线图的实施，当前重点是加快工业4.0参考模型、术语及急需标准的制订工作。' }$ C( B/ s0 q) R& W
    ——技术引领。当一波一波的新技术涌来并不断推动生产方式持续变革时，我们需要新的理念、新的思维、新的概念，在产品形态、管理方式、组织架构、商业模式等方面进行一系列变革，但回顾工业1.0、2.0、3.0走过的百年历程，最基本的规律是，产业革命的前提首先是技术革命，任何华丽概念背后最终都会回归到最基本的问题——技术的领先。从国家角度来看，没有核心技术支撑的产业变革终将会昙花一现。德国人清醒地认识到，工业是德国经济的基石，而这块基石的基础是百年来德国在工业技术领域坚持不懈的创新，这也是每次和德国人交流时他们最引以为豪的地方。就工业4.0战略的实施而言，继续保持并不断强化德国在工业软件、工业电子、基础材料、基础工艺、基础装备、基础器件以及交叉融合领域的技术优势，并力图在虚拟仿真、人工智能、智能工厂、智能产品、信息物理空间（CPS）等新的技术领域抢占先机。德国教育和研究部、经济和能源部、交通和数字基础设施部，弗劳恩霍夫研究所等一批联邦和州政府支持的研究院所，SAP、西门子、博世以及一批“隐形冠军”，已经参加到抢占新一轮技术制高点的竞争中，德国提出要成为智能制造技术的主要供应商和CPS（信息物理系统）技术及产品的领导者。
! V% o( h% r+ @- Q5 J9 m# u    ——人才优先。在德国企业界谈到工业4.0未来面临的挑战时，无论是传统制造业企业，还是ICT企业，都把人才问题看作他们面临的共同挑战。德国企业普遍认为，工业4.0导致了对优秀员工标准的转变，工业4.0建立在一个开放、虚拟化的工作平台之上，重复性的熟练体力和脑力工作不断被智能机器所替代，人机交互以及机器之间的对话将会越来越普遍，员工从服务者、操作者转变为一个规划者、协调者、评估者、决策者。德国认为，目前德国传统的大学教育体系中的学科设置和教学理念是基于上个世纪70年代工业需求制定的，过去的40年学科专业不断细分的教育模式难以培养能够驾驭日益复杂综合的制造业体系，工业4.0的实践不仅仅对企业自身提出了挑战，而且对传统的教育体制提出了新挑战。
, T( @$ ~) t5 |; [/ z! T    （五）信息安全：全球的共同挑战
8 r9 `% o$ {. X1 y" ^3 u0 m2 J    信息技术越普及、越深化，信息安全问题就越突出，企业实施工业4.0的一大挑战和困惑就是，工业生产智能控制的信息安全问题，这既是一个企业的挑战，也是国家的挑战。德国各界对此有清醒的认识，并把工控安全作为工业4.0需要解决的核心议题。
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小结：理解和认识德国工业4.0，是为了更好实施中国的两化深度融合战略; {, k+ f0 _1 d; }$ Y
    关于这一部分，我简单做个小结。德国工业4.0的一位权威专家说，当前在全球新一轮产业技术革命的主战场是德国、美国和中国。德国提出了工业4.0，美国提出了产业互联网，中国提出了两化深度融合战略。研究是为了借鉴，认识别人是为了更好的认识自己，研究别人的道路是为了给自己找到更好的出路，从这个意义上来看，如何认识和理解工业4.0就是如何认识和理解两化融合。因此，如何看待工业4.0，既要有国际视角，更要有中国视角；既要有技术视角，更要有转型视角；既要有理论视角，也要有实践视角；既要政府视角，也要企业视角。只有这样，我们的观察才有针对性、指导性和现实性。
1 t" M! ]7 m9 w3 l! U; Y6 J7 u* P    四、怎么干?+ V5 q1 p! Z0 p9 p! ~
    2008年的金融危机后，各国反思传统的发展道路和发展模式，工业4.0、产业互联网等新概念应运而生，体现了发达国家对未来制造业走向和战略布局的认识。中国关于信息技术与经济社会转型早在十多年前就进行了战略布局。党的十六大提出信息化带动工业化、工业化促进信息化，十七大提出推进信息化和工业化融合，十八大进一步提出推动两化深度融合战略。研究分析发达国家的发展战略，根本出发点还在于如何把自己的事办好。德国工业4.0战略给了我们很多启示，很多地方值得我们认真学习，我们要结合中国的实践，坚定不移地实施两化深度融合战略。  W9 u- \2 n' {$ f* z  i! \) v
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（一）凝聚行业共识：把智能制造作为两化融合的主攻方向
1 ]. _- b1 H) _( v8 y6 X2 m( D    智能制造是两化深度融合、德国工业4.0、美国产业互联网概念背后的最大公约数。苗圩部长曾指出，两化深度融合应当成为建设制造强国的制高点，要把智能制造作为两化融合的主攻方向。我们理解，智能制造是利用智能制造系统（CPS），依托于传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互方式，实现人、设备、产品等制造要素和资源的相互识别、实时联通、有效交流，促进制造业研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合，推动生产方式的定制化、柔性化、绿色化、网络化，从而不断充实、提升、再造制造业全球竞争新优势。可以从五个方面认识和理解智能制造，即产品的智能化、装备的智能化、生产的智能化、管理的智能化和服务的智能化。" t. G( N" m, \3 r
   一是产品的智能化。即是把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入到各种产品中，使得产品具备动态存储、感知和通信能力，实现产品的可追溯、可识别、可定位。有人说，90后是互联网的“原住民”，60后、70后是互联网的“移民”，还有分部同志是互联网的“边民”，被边缘化了。我想说，对于“物”也是一样的。计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴是物联网的“原住民”，这些产品诞生的时候就是一个网络终端；传统的空调、冰箱、汽车、机床、风机等是物联网的“移民”，这些产品正排着队联接到网络世界。专家们估计到2020年这些物联网的“原住民”和“移民”加起来将超过500亿个；尽管人们提出了万物互联（IOE）的概念，但多年以后，还会有大量的物联网“边民”，难以成为一个网络的终端。但它给每一个企业提出一个富有挑战性的问题，企业的产品会在什么时间、以什么样方式实现智能互联，成为一个智能产品？- x0 }  U& ~5 W; Q
    二是装备的智能化。通过先进制造、人工智能等技术的集成融合，形成具有感知、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的智能生产系统以及网络化、协同化的生产设施。装备的智能化至少是在两个维度上进行，即单机智能化以及单机设备的互联而形成的智能生产线、智能车间、智能工厂，这一进程将伴随着ICT技术创新应用的演进而不断深化，需要用30年这样的时间尺度来考虑这一进程的发展阶段。
' u8 V& C! K# G$ r1 g( K! k    三是生产的智能化。更准确的说是生产方式的现化化、智能化。当一个产品的生产过程中每一个环节传感无所不在、连接无所不在、数据无所不在、计算无所不在、服务无所不在的时候，就意味着生产组织方式全面变革时代的来临，来自不同国家、不同行业、不同规模的企业都在不断探索个性化定制、极少量生产、服务型制造以及云制造等新业态新模式，其本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系，重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式，重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局，它带给人们的启示是，企业需要不断思考我是谁、我在哪里、我的边界在哪里、我的竞争优势的来源在哪里、我的价值在哪里等这样一些基本问题。7 j- F2 l1 t5 S. C$ d8 Q
    四是管理的智能化。工信部自2009年以来，在35个行业3万多家企业开展两化融合水平评估基础上，提炼和形成了旨在指导中国企业实践的两化融合管理体系标准，通过将信息技术与现代管理理念融入企业管理，实现企业流程再造、信息集成、智能管控、组织优化，形成数据驱动型的企业，不断提升信息化背景下企业核心竞争力，这项工作从全球来看，也具有创新性。在德期间，苗圩部长也和德国工业4.0相关协会和企业分享了中国在这一领域的实践和探索，德国专家也表现出了浓厚的兴趣。) k) u4 _5 u) l2 }# E' `$ T  k
    五是服务的智能化。德国工业4.0中有一个非常重要的概念叫（服）务联网，他们把智能服务作为智能制造的一个核心内容。服务的智能化，既体现为企业如何高效、准确、及时挖掘客户的潜在需求并实时响应，也体现为产品交付后对产品实现线上线下（O2O）服务，实现产品的全生命周期管理。两股力量在服务的智能化方面相向而行，一股力量是传统的制造企业不断拓展服务业务，一股力量是互联网企业从消费互联网进入到产业互联网，如腾信提出微信、QQ未来连接的不仅是人，而且还包括人和设备、设备和设备、服务和服务、人和服务。这两股力量的胜利会师将不断激发智能服务领域的技术创新、理念创新、业态创新和模式创新。
. q  ~! e4 j1 G9 s" j; {1 O/ B    把智能制造作为两化深度融合的主攻方向，就是要把握全球新一代制造技术变革的新趋势，以实现重大智能装备和产品的自主可控为突破点，以推广普及智能工厂为切入点，以提升制造企业研发、生产、管理和服务的智能化水平为落脚点，完善制造业国家创新体系和综合标准化体系，建设智能制造人才培养体系，打造制造业竞争新优势，实现中国制造的跨越式发展。' R# a% N1 R- Z. z4 v3 c
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（二）整合产业资源：把增强智能装备和产品自主发展能力作为智能制造的突破口 ! x# L$ _! H4 s3 l4 I* W: c# K
   尽管产品智能化已走过了很长的历史进程，但从新一代信息技术的潜能来看，我们现在所看到的产品智能化处仍处于起步阶段，在未来30年乃至更长的时间尺度内，重大装备和产品的智能有可能走向成熟。因此，需要围绕重大装备和大宗消费品的智能化，整合科技创新资源，打造贯穿全产业链的新兴信息技术推广应用服务平台，增强重大智能产品的自主发展能力。
! F6 e4 F+ ?0 R4 v) p- C   一是重大智能装备的自主可控。就是要适应智能制造发展趋势，在产业发展的布局上，在集中力量突破单机智能设备及关键部件核心技术和产业瓶颈基础上，要集中优势资源，加强前瞻布局，加快实现汽车、轨道交通、船舶、电子、家电、纺织、钢铁、石化、冶金等重点行业的智能生产线、智能工厂核心装备技术和产品的自主可控，从智能生产线装备、智能工厂装备等系统级的角度重新思考产业突破方向。; F& s# {5 y$ s5 ]. a
    二是大宗消费型智能产品的自主可控。有两条主线需要关注，一是传统产品智能化之路，吉利李书福说，汽车是“四个轮子+两个沙发”，比尔盖次说汽车“四个轮子+一部计算机”，两种极端状态下汽车的智能化有很多形态。二是新的智能硬件产品不断涌现，如百度的智行车（DuBike）、智能筷子（筷搜）等，我们看到北京、深圳、上海正在兴起一轮创客潮流，以新的智能硬件（硬件+软件+互联网）为代表的创新创业形态正在兴起，一个新的创新网络、分工网络正在形成。因此，围绕传统产品智能化和新的智能产品形态这两条主线，完善信息技术与制造技术的协同创新机制，发展智能汽车、智能服务机器人、消费电子、智慧家庭、医疗设备、智能穿戴等产品，带动制造业产品高端化发展。0 `5 V- q! ?2 @! ~0 \5 x- |( P
   （三）突出试点示范，把推广普及智能工厂作为智能制造的切入点. o: r& Y8 a% `3 v
    发现最佳实践，总结行业经验，加强交流推广，开展试点示范，是过去几年推进两化融合工作的基本思路，也是德国在推行工业4.0的基本方法。西门子、大众、宝马、博世等在讲到智能制造时，都提到他们所认为的最能体现工业4.0理念的全球最佳智能工厂，而且有许多是在中国。在行业及区域层面推广智能工厂和智能制造体系应当是下一步可以考虑的重要工作方向。! R3 [6 @. V- A% b
    一是在行业层面推广智能工厂。选择电子、汽车、机床、机械、冶金、纺织等重点行业开展智能工厂应用示范，首先要推广普及单机智能化，围绕推广普及智能制造单元—智能车间—智能工厂—智能制造系统，组织开展装备智能升级、工艺流程再造、基础数据共享、远程诊断维护等试点，逐步实现车间级、工厂级的智能化改造，不断探索智能工厂普及过程不同行业新的产业生态系统的演进规律和发展模式。这将是一项长期而艰巨的历史任务。
& p; N$ L; Z9 u5 U( [# X! y/ _    二是在区域层面推广智能制造系统。在产业集群内构建跨企业的智能制造生产体系是制造业未来发展的重要方向，未来的智能制造将是一个复杂的巨系统。在这方面，德国工业4.0和IBM的智慧地球都用了同一相关键词：系统的系统（systemof system ）。IBM说城市是系统的系统，弗劳恩霍夫研究所给我们介绍时也说到智能制造是系统的系统。制造过程的信息感知、互联、集成必然把制造带到一个系统的系统时代，树立智能制造的系统观是也理解智能制造本质的重要内容。要以增强国家级产业集群竞争优势为出发点，围绕集群内生产装备的数字化、智能化、网络化改造，深化产业链上下游协同研发设计、协同供应链管理、网络制造的集成应用，探索如何构建企业间高效协同的智能制造体系和产业价值链体系。' p5 j. }) E9 }
   
8 t+ |  _/ q5 n1 d! r5 p. V+ Q（四）创新体制机制，把培育新业态、新机制、新模式作为智能制造的核心任务
' B$ q' N4 ^+ @+ q- I- e& Y    有人说全球的互联网经济正在形成“中美”主导的双字星座，全球10大互联网公司美国有6家、中国有4家，全球30大互联网公司中美国有17家、中国有8家。在新一轮产业技术变革中，在抢占新一轮产业竞争制高点的过程中，我们要充分认识到中国在互联网经济的优势，这一优势是德国及欧洲国家所不具备的。如何持续创新体制机制，把互联网与工业融合创新这篇大文章做好，事关工业由大变强的整体战略布局。
, e; Q( {( @7 R4 d    一是理性客观认识互联网经济在智能制造战略布局中的地位。目前，关于互联网企业在中国制造业转型发展中国的作用有不同认识，有蔑视的、有不屑的，也有吹捧的、夸大的，站在不同角度这些认识都是可以理解的。但是有一点是明确的，我们不能把中国的互联网企业与制造业的作用对立起来，不是谁把谁颠覆、谁把谁灭掉、谁把谁替代这样一种关系，而是在中国崛起的道路上互联网企业与传统制造企业如何融合创新、手牵着手向前走的关系。我之前有过这样一个比喻，如果把国家间的产业竞争比做两军对垒，我们可以看到，中国的一支突击队、先遣队已经占领了前方阵地的制高点，并在引导、指挥、掩护后续大部队（传统制造业）跟上。这支突击队、先遣队就是中国的互联网企业和ICT企业，互联网是中国产业转型千载难逢的机会。% ^8 p* m: Y$ T+ O! h* M: r, l; @
    二是积极培育引导新技术新业态新模式。把握云计算、物联网、大数据等新一代信息通信基础设施对制造模式的变革作用，积极研究制订工业云、工业大数据创新发展的相关指导意见，支持面向中小企业的工业云服务平台建设，推进软件服务、制造资源、标准知识的开放共享，培育社会化、共享式制造新模式。鼓励发展基于互联网的个性化定制、网络众包、云制造等新型制造模式。
; g* |: e6 E3 h/ Z/ m  x1 _    三是推进制造业服务化。智能服务是德国工业4.0的核心，也是美国产业互联网的重要议题，其本质是在连接无所不在、数据无所不在的新时代，如何重构生产者与消费者的关系，建立一种服务无所不在的新模式。我们要把制造业服务化作为智能制造战略中的核心任务，摆到全局更加重要地位，做到认识到位、布局到位、政策到位，积极推进制造企业由生产型制造向服务型制造转变，引导在线监控诊断、全生命周期管理、总集成总承包、电子商务、供应链金融等新业务发展。1 a2 k9 |# i/ P& t$ y6 ~( \' Z1 h
   （五）坚持标准先行：把制订智能制造标准化作为智能制造的优先领域8 Y# _5 W5 _; @% c
   把握智能制造发展的特点和规律，整合国内标准化资源，学习借鉴德国工业4.0标准化路线图以及美国先进制造和工业互联网标准建设的工作思路和组织方式， 加快智能制造标准化体系建设。& X# f$ H: q8 G6 L  n: ~
    一是加快制定智能制造标准化路线图。遵循智能制造发展规律和标准化工作的一般规律，建立包括电子、通信、软件、自动化、装备等行业代表组成的智能制造标准工作组，加快制定智能制造综合标准化体系，研究制订智能制造系统互联互通的相关标准，确定在系统架构、基本原理、技术系统、组织流程等重点领域的标准化需求，明确时间表、路线图。
$ h, D3 S: M2 _- `7 i- o) p    二是尽早启动优先急需领域标准化制订工作。重点支持智能装备、智能生产线、智能车间、智能工厂等领域技术标准和规范的研制。加快制订智能产品的相关标准，包括智能工业软件和智能工业电子产品统一的系统集成、测评测试规范。研究制定面向工业控制系统、工业互联网的智能制造信息与网络安全标准。2 }' C( J. x* s7 F' w! [
    三是建设和推广企业两化融合管理体系。将实施两化融合管理体系作为推进两化融合实现智能制造的重要抓手，推进两化融合管理体系标准的研制、发布和国际化，加强两化融合管理体系的试点应用和推广，率先培育一批专业的咨询、认定和培训服务力量。积极培育和规范第三方咨询、认定和培训服务市场。
% ]/ R( i  s0 H9 m    （六）夯实产业基础：把构建自主的信息技术产业体系和工业基础能力作为建设智能制造的重要支撑
8 N5 q! ^9 Y4 w: f7 v8 S7 T    现在业界经常讲的一句话是我们的计算机产业“缺芯少魂”，我们沿着这个思路展望一下十年后的产业格局，当十年以后我们越来越多的产品高度智能化的时候，我们会不会也面临智能汽车、智能机器人、智能穿戴、智能家电、智能工厂等这些产品“缺芯少魂”的局面。当英特尔、高通、博通、英伟达等芯片巨头，以及苹果、谷歌、微软等软件互联网巨头在三四年前已围绕智能汽车在芯片和操作系统进行全方位布局的时候，我们有理由对智能产品未来的空心化问题表示忧虑。构建技术领先、自主可控、安全可靠的信息技术产业体系的任务更加紧迫而艰巨。  
4 C) V$ b- q  a. e0 o9 j- [   一是完善面向智能制造的网络基础设施。加快宽带网络演进升级，推动下一代互联网（IPv6）与移动互联网、物联网、云计算融合发展，促进数据中心、服务器、感知设施与宽带网络的优化匹配和协同发展。加强对智能制造系统（CPS）的研发，鼓励企业探索行业CPS应用新模式。加快推广下一代互联网（IPv6），做好行业、企业、设备、产品的IPv6地址配置研究规划，为企业之间、智能设备之间、智能产品之间的信息交互传输奠定基础。& e  x% s$ G5 {& A1 P) Q
    二是增强电子信息技术支撑服务能力。依托科技重大专项，创新产业融资方式，突破核心电子器件，以及高端芯片、关键工艺、装备、材料的核心技术和产业化瓶颈，加快汽车、医疗、机床、电力、航空等行业应用电子发展。坚持产用互动，重点突破国产研发设计工具、制造执行系统、工业控制系统、大型管理软件等关键软件瓶颈。面向智能工厂行业应用，完善产业链协同创新体系，加大力度培养一批面向行业的智能工厂系统解决方案提供商。
4 t4 Z, o/ r, }# D. I/ H    三是强化工业基础能力。针对关键基础材料、核心基础零部件、先进基础工艺、产业技术基础（“四基”），支持产业链上下游开展协同创新和联合攻关，系统解决研发、设计、材料、工艺、检测和产业化等关键问题。$ W  N2 f  ]1 N: E2 L
   （七）强化保障能力：人才、信息安全和制造业创新体系
$ |" r2 G2 V' }# _* f    在新一轮产业技术变革中，人才、信息安全和创新体系建设都是各国关心的重大课题。
' n( c8 l. m" J  u$ r8 A8 V" U    一是关于制造业创新体系。2008年金融危机后，发达国家加快构建跨领域、协同化、网络化的创新平台，不断重组传统的制造来创新体系，这是适应基础研究、应用研究、技术开发和产业化边界日趋模糊，制造业创新活动不断突破地域、组织、技术界限的结果。欧盟建立了欧洲创新与技术学院（ETI），组织了若干由大学、研究所、企业组成的知识和创新社区（KICs）,美国政府正在建立国家制造业创新网络（NNMI）。当前，我们要思考如何围绕智能制造趋势，结合中国实践，建立自己的国家制造业创新体系，重组国家、企业、院所、中介在交叉融合领域的组织体系和运行机制。# X+ Y2 `6 ^* V. m, l3 q
    二是关于人才问题。最近有两本书大家很关注，《第二次机器时代》和《21世纪资本论》，他们讨论了一个共同话题——谁来控制财富和资源的分配。《21世纪资本论》强调了资本在财富分配中的重要性，认为工业革命以来资本的收益率长期来看高于国民收入的增长率，换句话说，长期以来资本收益高于劳动的收益率，社会财富分配越来越不均衡，这是一切不平等的根源。《第二次机器时代》以及该书作者关于幂率经济的文章（New World Order: Labor, Capital, and Ideas in the Power Law Economy）都强调了创新性人才的重要性，作者认为，数字化技术使得资本不再是稀缺资源，创新型人才是“第二次机器时代”最稀缺的资源，那些具有创新精神并创造出新产品、新服务或新商业模式的人才正成为市场的主要支配力量，是资本追逐的对象，是社会财富主要分配者，创新性人才比以往任何时候都重要。2013年牛津大学调查了美国702种工作，并分析了未来10到20年被机器取得的可能性，其中47%的员工肯定会被替代、19%的员工有可能被替代，这意味着你在职场上的竞争对手将不是你的校友，而是智商快速提升的机器人，智能制造时代让人们都要思考，什么样工作将会被机器替代？全社会应当如何打造一支适应智能制造体系的新型产业工人大军？应当面向智能制造如何建立一套新的教育理念、学科体系和培养模式。3 R' _% Y8 m& ?* Y  P0 I& v
    三是关于信息安全问题。核心是培养三个能力，即智能制造系统中信息安全隐患的“可发现”能力、“可防范”能力和“可恢复”能力。6 Z9 P/ ?, c  z* W% W: W4 ~

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