工业4.0

　　一、什么是德国“工业4.0”

　　德国“工业4.0”的概念最早提出于2011年。此后，由德国相关行业协会牵头，来自行业协会、企业、政府和研究机构等产官学专家组成“工业4.0”工作组，进一步开展了对“工业4.0”的研究。2013年4月，该工作组向德国联邦政府提交了最终报告《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》，得到联邦政府的高度认可。在德国联邦政府推出的《高技术战略2020》中，“工业4.0”被列为十大未来项目之一，表明“工业4.0”已经成为德国国家战略的重要组成部分。

　　概括地说，“工业4.0”是基于对整个工业发展过程重新划分而提出的一个新颖概念。提出这个概念的德国产业界和学术界人士认为，随着技术的不断演进，迄今工业发展已经历了机械化、电气化和自动化三个阶段，可以将其分别对应于“工业1.0”“工业2.0”和“工业3.0”时代，而未来技术的创新和进步必然推动工业发展进入智能化阶段，亦即“工业4.0”时代。智能化阶段的核心技术特征是“虚拟—实体系统”（CyberPhysical Systems，或称为信息—物理系统）。“虚拟—实体系统”是指，在传统的互联网、信息系统基础上，加入物联网、服务网，使现实世界与信息网络紧密衔接、融为一体。在工业领域，“虚拟—实体系统”的具体表现形式是“智能工厂”，主要包括智能机器、数据存储系统，以及能够实时传输信息、进行交互控制的生产设施。“智能工厂”的控制系统连接了原料、制造、物流和消费等各个环节，可以收集各环节传来的信息，以人工智能加以分析判断，决定具体的生产方案，并自动完成加工制造。这样，就形成了精准按需生产、高度个性化制造的模式，达到降低成本、提高附加值的目的。

　　着眼于推动“工业4.0”战略的有效实施，上述报告提出了八个领域的重点任务。

　　建立标准化的技术体系。在同一价值链（价值网）的不同企业，应当加强合作，制定一套公开的技术标准，而后进行智能化软硬件的建设。

　　掌握复杂系统的管理技术。企业需要建立一套从研发设计一直到客户服务的“全覆盖式”系统，并同时管理大量的产品条线。

　　建设工业宽带网络基础设施。企业必须拥有传输能力强大、满足各类通信需求的宽带网络，还要能与德国以外的地区高速连通。

　　确保生产安全与信息安全。需要建立整体化的安全保障体系，防止网络入侵、信息盗用，保证自动化生产设施的安全稳健运行。

　　重新设计工作岗位与内容。机器替代部分人工劳动后，需要对企业的岗位职责进行重新设计，提升劳动的层次，确保员工工作与生活之间的平衡，产生社会效益。

　　持续进行专业技能培训。由于工作内容的转变，需要加强在岗培训，使员工适应以信息技术为操作手段，完成生产制造任务。

　　建立相应的法规和监管机制。在新的生产方式下，需要加强对企业数据、个人数据的保护，并与其他国家协商产品（文件）加密的机制。

　　提高各类资源的运用效率。“工业4.0”的最终目的是提高全要素生产率，节约原材料、能源、人力资源，减少对资金的占用。

　　二、德国为什么将“工业4.0”提升到国家战略高度

　　从德国工业乃至整个经济体所面临的形势看，布局“工业4.0”的意义包括以下三个方面。

　　较高的人力成本，要求德国工业寻找运用智能技术的新方向，提高生产制造相关环节的自动化程度。以信息技术取代中低端劳动，是提高制造业劳动层次和收入水平的重要手段。德国工业生产的自动化程度相对较高，装备制造业能够达到或接近“无人工厂”的状态，生产一线劳动力的替代空间已经十分有限。要在较高的起点上继续增加人均收入，就必须将劳动力替代的重点转向生产加工过程之外。例如，在能源管理、运输物流、产品测试、市场分析、营销服务等环节上，还存在劳动力替代的空间。在企业层面，“工业4.0”的主要任务就是在这些领域部署信息系统，运用智能技术，形成一整套解决方案，使企业从“自动生产”逐步过渡到“自动运营”。

　　受制于经济规模，德国在互联网商业化进程中明显落后于美国，必须以新技术、新业态，争夺“互联网经济”的话语权。20世纪90年代以来，搜索引擎、电子商务、互联网金融、社交网络与社会化媒体等一系列完全基于互联网的商业模式创新，都在美国首先取得成功。“互联网经济”的规模效应强、壁垒作用弱，造成“大国通吃，先者恒强”的局面，致使德国屈居从属地位。德国要扭转这种局面，唯有另辟蹊径，发挥德国制造业的技术优势，加强智能装备的研发和运用，重点发展工业互联网、家居物联网等“线上离不开线下”的信息技术；在消费品的生产和销售上，则力图跨越电子商务第三方平台，形成“工厂直接面对客户”的大批量定制生产方式。这样，德国将有可能找到“互联网经济”的新突破口，重新站在全球信息技术创新、互联网商业模式创新的前沿。

　　在制造业整体供过于求的环境下，仅依靠核心技术优势，难以主导整个产业链。这要求德国加快制造业的“升级换代”，增强全球影响力。2008年金融危机以来，全球制造业整体上供过于求。在需求侧，发达国家的市场需求受到抑制，而欧洲市场的形势尤为困难，只有“金砖国家”还有大量的基础设施建设需求，工业产品需求在全球所占份额不断提升；在供给侧，中国等新兴经济体的制造业产能充足，技术也在进步，占据产业链的环节不断增加。一些中国企业凭借靠近主要市场、生产能力完备的优势，可以与掌握少数核心技术的德国企业平等对话，甚至可以依靠规模优势进行并购。在这样的情况下，德国企业要保持对产业链的主导权，就需要依靠智能化技术，形成新的研发设计平台、质量管理体系，将“德国制造”的“内核”升级换代。在此基础上，积极对外输出，帮助国外合作伙伴建设“德国式工厂”，增强德国品牌的全球影响力。
三、德国“工业4.0”的全球影响和前景展望

　　德国“工业4.0”计划提出以来，引起了全球的广泛关注。从德国的技术条件、经济形势、政策环境等方面综合判断，推动实施“工业4.0”的基本条件已具备，未来发展路径明确，可以产生经济效益，形成市场化的自我驱动机制。但从欧洲、全球的角度看，德国能否借助“工业4.0”实现既定的战略目标，也存在诸多不确定因素。

　　就德国而言，以“工业智能化”带动“社会智能化”，是“工业4.0”最重要的经济效益。德国已经进入“后工业化”阶段，经济发展的主要目标是“提质”而非“增量”。在未来相当长一段时间，德国国民劳动层次和生活质量的提升，主要依靠服务业的智能化，特别是社会公共服务的智能化。例如，在交通运输、资源循环利用、医疗保健、城市和社区公共管理服务等领域，德国有望率先普及智能化技术。因此，即使“工业4.0”无法改变制造业向低成本国家转移的大趋势，德国也能在“社会智能化”方面取得显着收益。“工业4.0”将为“社会智能化”提供新一代网络基础设施、先进通信技术、智能控制系统设计、“大数据”分析方法等各类软硬件支持。成熟的“工业解决方案”，可能很快迁移转化为“社会服务解决方案”，在不同的地区、不同的领域得到应用，产生难以估量的经济价值。

　　在欧洲大陆，“工业4.0”需要在企业自发联合的基础上，逐步扩大版图，形成规模效应。2008年金融危机后，欧洲经济复苏的整体形势不容乐观。欧洲南部国家经济低迷，甚至反覆陷入衰退。东欧国家在技术水平、管理理念上还达不到“工业4.0”的要求。北欧国家尽管有较好的创新环境，但经济体量难以支撑一个完整产业体系的技术研发。总之，在“工业4.0”领域有可能与德国相呼应的，只剩下法国、瑞士、荷兰、奥地利等几个国家。如不能形成欧洲共识，则难以获得各国政府在产业、科技政策上的协调配合。因此，“工业4.0”要走出德国、辐射欧洲，就只有依靠企业之间的自发联合。在西门子等德国企业推进“工业4.0”之时，ABB、施耐德、飞利浦等企业需要着眼欧洲全局、摒弃国家界限、主动谋求联合，在工业解决方案领域打造“空中客车模式”，才能在全球竞争中立于不败之地。

　　在全球范围内，工业的智能化已成为主要工业国家的共识，谁将取得这一进程的主导权，取决于国际市场。在德国提出“工业4.0”的同时，美国积极推进“再制造化”，发展“工业互联网”。中国则坚持“两化融合”战略，稳步推进制造业信息化。日本也提出了类似的“工业智能化”战略，重点发展人工智能、服务机器人等产业。从概念上看，德国“工业4.0”的理论较为新颖，涵盖的范围更加广泛；其他国家的类似战略，也充分考虑了各自的发展现状、比较优势。可以预料，在相近的战略思维指导下，这一领域将酝酿激烈的国际竞争。各国将积极谋求对技术和产业的主导权，发展出不同的技术体系、网络平台，争取将其他国家的工业网络纳入其中。目前，全球主要的工业解决方案供应商，已开始在国外投资，率先建成符合智能化理念的“示范工程”，显示技术实力，并且改进已有的“工业3.0”服务，及早锁定未来的“工业4.0”客户群体。

　　四、德国“工业4.0”对我国的主要启示

　　面对“工业4.0”带来的工业新思维、新模式，我国应积极借鉴、冷静思考，坚持从我国工业发展的实际需要出发，走具有中国特色的工业信息化、智能化道路。

　　在紧盯技术和产业前沿的同时，更加重视“工业2.0”“工业3.0”的广泛普及、巩固提高。在我国中西部地区，工业化进程的起步较晚，基础设施条件薄弱，很多企业还处于粗放生产的阶段，需要对“工业2.0”进行补课。在长三角、珠三角等工业发达地区，装备制造业较为密集，数控化加工已经成为主要的生产方式，但还未完全达到发达国家“工业3.0”的标准。主要表现为，企业生产管理体系的自我更新能力普遍较弱，国产数控化装备的加工精度、质量稳定性与国外先进水平仍有差距。未来，我国除了需要关注“工业4.0”的前沿、选准发展方向，还需要打好基础，完整走过“工业2.0”“工业3.0”的发展阶段，弥补一部分技术短板，争取尽快实现“工业3.0”的高水平全面普及。

　　发挥我国比较优势，开展中德、中欧合作，促进“互联网经济”多极化。在“工业4.0”发展进程中，我国的比较优势是市场空间大，新技术、新产品容易较快产生经济回报；信息和制造技术人才充足，硬件加工制造和软件开发成本低。这些优势如能与德国先进的工业设计理念、严密的生产管理方式以及制造、传感、通信等领域的一些核心技术相结合，则有望形成一个具有国际竞争力的“工业4.0”解决方案产业链。面对美强欧弱的经济格局，我国应立足经济安全、信息安全的需要，加强与德国在工业信息化、智能化方面的合作。在我国能够独立自主研发并且取得市场竞争力的领域，坚持以我为主；在基础条件不足、发展相对滞后的领域，积极支持德国或欧洲的“第二套方案”，防止出现一家独大的局面。

　　加快发展智能装备产业，牢固占据产业链的重要环节。智能装备是“工业4.0”的物理载体。工业的智能化、社会的智能化，都需要以相应的智能装备（元器件、设施）为基本单元。我国目前已在智能加工装备、智能工程机械、智能交通工具、智能家用电器、可穿戴医疗保健设备等领域，取得了丰富的产业化成果，但其中核心技术的自主研发比例仍然较低。为此，应将智能装备产业细分为若干环节，例如新材料、传感器芯片、人机交互界面、控制算法与系统、数据分析方法与专家知识库等。在其中的关键环节，尤其是我国的薄弱环节，加大自主研发的投入力度，争取在一部分环节有所突破，达到国际领先水平，从而在未来的国际竞争中占据一席之地。

　　龙头企业和中小企业并重，形成良性互动的产业生态环境。我国发展“工业4.0”的应用，一方面需要大企业，特别是航天军工、电子电气设备领域的中央企业，坚持基础研发的大投入，攻克一批共性技术，引领行业标准的制定；另一方面又需要中小企业，发展生产性服务业，深入挖掘客户需求，在标准化产品基础上进行定制开发，为客户提供个性化的解决方案。各行业、不同规模的企业，在“工业4.0”的机遇面前，应找到各自在智能化领域中的合适定位，在细分环节上形成核心竞争力，谋求合作共赢。同时，地方政府应理性认识本地区的要素优势，遵循市场竞争规律，合理布局相关的产业园区、示范基地，制定可持续的、有利于企业创新的扶持政策，逐步形成特色鲜明的产业集群。

[时间：2015-04-24  作者：吕铁  来源：《中国党政干部论坛》]