工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預(yù)計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)4.0已經(jīng)進入中德合作新時代，中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中，有關(guān)工業(yè)4.0合作的內(nèi)容共有4條，第一條就明確提出工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化就是“工業(yè)4.0”對于未來中德經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。雙方認為，兩國政府應(yīng)為企業(yè)參與該進程提供政策支持。[1]

1背景

“工業(yè)4.0” 研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯(lián)邦政府投入達2億歐元。

德國政府提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機。 該戰(zhàn)略已經(jīng)得到德國科研機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認同，弗勞恩霍夫協(xié)會將在其下屬6－7個生產(chǎn)領(lǐng)域的研究所引入工業(yè)4.0概念，西門子公司已經(jīng)開始將這一概念引入其工業(yè)軟件開發(fā)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。[2]

2內(nèi)涵

“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認為，“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System)[3] 相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

“工業(yè)4.0”項目主要分為三大主題：

一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)；

二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時也成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；

三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

3目標

德國制造業(yè)是世界上最具競爭力的制造業(yè)之一，在全球制造裝備領(lǐng)域擁有領(lǐng)頭羊的地位。這在很大程度上源于德國專注于創(chuàng)新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開發(fā)，以及對復(fù)雜工業(yè)過程的管理。德國擁有強大的設(shè)備和車間制造工業(yè)，在世界信息技術(shù)領(lǐng)域擁有很高的能力水平，在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也有很專業(yè)的技術(shù)，這些因素共同奠定了德國在制造工程工業(yè)上的領(lǐng)軍地位。通過工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實施，將使德國成為新一代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)（即信息物理系統(tǒng)）的供應(yīng)國和主導(dǎo)市場，會使德國在繼續(xù)保持國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的前提下再次提升它的全球競爭力。

4面臨的挑戰(zhàn)

缺乏足夠的技能來加快第四次工業(yè)革命的進程

企業(yè)的IT部門有冗余的威脅

利益相關(guān)者普遍不愿意改變

5關(guān)鍵點

工業(yè)4.0有一個關(guān)鍵點，就是“原材料(物質(zhì))”=“信息”。具體來講，就是工廠內(nèi)采購來的原材料，被“貼上”一個標簽：這是給A客戶生產(chǎn)的XX產(chǎn)品，XX項工藝中的原材料。準確來說，是智能工廠中使用了含有信息的“原材料”，實現(xiàn)了“原材料(物質(zhì))”=“信息”，制造業(yè)終將成為信息產(chǎn)業(yè)的一部分，所以工業(yè)4.0將成為最后一次工業(yè)革命。

6商業(yè)模式

商業(yè)模式對制造業(yè)來說至關(guān)重要。那么，在工業(yè)4.0時代，未來制造業(yè)的商業(yè)模式是什么?就是以解決顧客問題為主。所以說，未來制造企業(yè)將不僅僅進行硬件的銷售，而是通過提供售后服務(wù)和其他后續(xù)服務(wù)，來獲取更多的附加價值，這就是軟性制造。而帶有“信息”功能的系統(tǒng)成為硬件產(chǎn)品新的核心，意味著個性化需求、批量定制制造將成為潮流。制造業(yè)的企業(yè)家們要在制造過程中盡可能多的增加產(chǎn)品附加價值，拓展更多、更豐富的服務(wù)，提出更好、更完善的解決方案，滿足消費者的個性化需求，走軟性制造+個性化定制道路[4] 。

7工業(yè)4.0聯(lián)盟

2014年11月李克強總理訪問德國期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》，宣布兩國將開展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來產(chǎn)業(yè)合作的新方向。而借鑒德國工業(yè)4.0計劃，是“中國制造2025”的既定方略。[5]

由德國“工業(yè)4.0”研究機構(gòu)、中國相關(guān)院所和中德兩國企業(yè)組成的青島中德“工業(yè)4.0”推動聯(lián)盟，2月9日在中國第十一個國家級經(jīng)濟新區(qū)——青島西海岸新區(qū)成立，成為中國首個“工業(yè)4.0”聯(lián)盟。

2014年11月4日，中國首套工業(yè)4.0流水線在第十六屆中國國際工業(yè)博覽會上亮相。[6]

青島中德生態(tài)園管委主任趙士玉介紹說，青島中德生態(tài)園作為中德兩國共同建設(shè)的生態(tài)型、智能型、開放型利益共同體，中德“工業(yè)4.0”推動聯(lián)盟在這里成立十分有意義?！肮I(yè)4.0”是大數(shù)據(jù)革命、云計算、移動互聯(lián)時代背景下，對企業(yè)進行智能化、工業(yè)化相結(jié)合的改進升級，是中國企業(yè)更好的提升和發(fā)展的一條重要途徑。中德“工業(yè)4.0”聯(lián)盟成立后，青島西海岸新區(qū)將投入1億元人民幣對區(qū)域內(nèi)部分企業(yè)進行試點，未來將逐步實現(xiàn)企業(yè)“工業(yè)4.0”升級。[7]

8發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)自動化是德國得以啟動工業(yè)4.0的重要前提之一，主要是在機械制造和電氣工程領(lǐng)域。目前在德國和國際制造業(yè)中廣泛采用的“嵌入式系統(tǒng)”，正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內(nèi)部，是一種特定應(yīng)用設(shè)計的專用計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，這種“嵌入式系統(tǒng)”每年獲得的市場效益高達200億歐元，而這個數(shù)字到2020年將提升至400億歐元。

有專家預(yù)計，不斷推廣的工業(yè)4.0將為德國的西門子、ABB、通快（Trumpf）等機械和電氣設(shè)備生產(chǎn)商，以及菲尼克斯電氣（Phoenix Contact）、浩亭（Harting）以及魏德米勒（Weidmuller）等中小企業(yè)帶來大量訂單。

德國聯(lián)邦貿(mào)易與投資署專家Jerome Hull在接受時代周報記者專訪時表示，工業(yè)4.0是運用智能去創(chuàng)建更靈活的生產(chǎn)程序、支持制造業(yè)的革新以及更好地服務(wù)消費者，它代表著集中生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。

Jerome Hull介紹：所謂的系統(tǒng)應(yīng)用、智能生產(chǎn)工藝和工業(yè)制造，并不是簡單的一種生產(chǎn)過程，而是產(chǎn)品和機器的溝通交流，產(chǎn)品來告訴機器該怎么做。生產(chǎn)智能化在未來是可行的， 將工廠、產(chǎn)品和智能服務(wù)通聯(lián)起來，將是全球在新的制造業(yè)時代一件非常正常的事情。

工業(yè)4.0是涉及諸多不同企業(yè)、部門和領(lǐng)域，以不同速度發(fā)展的漸進性過程，跨行業(yè)、跨部門的協(xié)作成為必然。同樣是在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上，由德國機械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會（VDMA）、德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會（ZVEI）以及德國信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會（BITKOM）三個專業(yè)協(xié)會共同建立的工業(yè)4.0平臺正式成立[8] 。

9標準制定

根據(jù)德國DE雜志對該問題的解釋，“安全”在這里有兩層含義：一方面，人們所獲取的數(shù)據(jù)必須可信的，另一方面他們必須具有安全防盜功能，可以免遭外部的竊取或損害，如黑客攻擊、間諜。

“誰來保證安全的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這是主要的問題。包括政府、研究人員和企業(yè)在內(nèi)的所有人員都同意，我們需要有新的標準來實際有效地執(zhí)行新的解決方案?！盝erome Hull對時代周報記者說。

標準化的缺失實際上是德國工業(yè)4.0項目推行過程中所遭遇的另一個困難。設(shè)備不僅必須會說話，而且必須講同一種語言，即通向數(shù)據(jù)終端的“接口”。

德國正致力成為這個標準的制定者和推廣者。德國總理默克爾認為，德國可成為工業(yè)4.0標準的推動者，并在歐洲甚至全球推行這些標準。

德國官方并沒有透露這些標準的相關(guān)內(nèi)容，但據(jù)悉，標準的制定工作正在緊鑼密鼓地進行當中。近日，工業(yè)4.0平臺剛剛發(fā)布了一個工業(yè)數(shù)據(jù)空間，訪問者可以通過該空間獲取世界上所有工業(yè)的信息。這個空間有著統(tǒng)一的“接口”標準，并且允許所有人對其進行訪問。

探索標準化的還有他人。事實是，為了應(yīng)對去工業(yè)化、將物聯(lián)網(wǎng)和智能服務(wù)引入制造業(yè)的國家并不止德國一個。盡管提法不同，但內(nèi)容卻類似，如美國的“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、日本的“科技工業(yè)聯(lián)盟”、英國的“工業(yè)2050戰(zhàn)略”等。而中國制造業(yè)頂層設(shè)計—“中國制造2025”也有望在今年上半年推出。

2014年11月李克強總理訪問德國期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》，宣布兩國將開展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來產(chǎn)業(yè)合作的新方向。而借鑒德國工業(yè)4.0計劃，是“中國制造2025”的既定方略。

德國聯(lián)邦貿(mào)易與投資署中國事務(wù)專家Christina Otte在接受時代周報記者書面采訪時認為，中國工業(yè)轉(zhuǎn)型在中國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長模式的過程中扮演著重要角色。中國政府試圖重新去平衡經(jīng)濟發(fā)展，即減少以投資和出口為基礎(chǔ)的增長，尋求更多的來自內(nèi)需驅(qū)動的增長。為了實現(xiàn)這一目標，中國需要實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化。為了保持GDP在一個穩(wěn)定的增長水平上，它需要從勞動密集型生產(chǎn)模式切換至高效的高科技生產(chǎn)模式。勞動力成本急劇上漲，并且在將來仍會繼續(xù)擴大。中國將在不久的將來面臨合格人才的短缺。從長期來看，只有那些進入高端制造業(yè)的企業(yè)才有機會留在市場里。這種由現(xiàn)代化所帶來的壓力將影響到中國幾乎所有的行業(yè)，而工業(yè)自動化和新一代信息技術(shù)的集成是關(guān)鍵。

“德國的工業(yè)4.0可以為中國提供一種未來工業(yè)發(fā)展的模式，幫助中國解決眼下所面臨的一些挑戰(zhàn)，如資源和能源效益、城市生產(chǎn)和人口變化等。”Christina Otte說。

隨著中國的加入，德國對工業(yè)4.0標準的制定或?qū)⒓铀賉8] 。