智東西 編 | 十四
2014年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)提出了第四次工業(yè)革命，與工業(yè)4.0不謀而合的是“中國(guó)制造2025”。中德兩國(guó)都高度重視新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，強(qiáng)調(diào)信息物理系統(tǒng)（CPS）作為智能制造基礎(chǔ)。
本期的智能內(nèi)參，我們推薦來(lái)自工信部工業(yè)4.0研究所所長(zhǎng)王喜文博士的制造業(yè)報(bào)告，從工業(yè)4.0與中國(guó)制造2025的異同出發(fā) ，探討全球制造業(yè)的未來(lái)形式。
以下為智能內(nèi)參整理呈現(xiàn)的干貨：
事實(shí)上，德國(guó)自2011年就在德國(guó)科學(xué)-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究聯(lián)盟（Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft） 的倡導(dǎo)下，開(kāi)始了工業(yè)4.0的研究。該理念脫胎于2010年的《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》，及其重點(diǎn)推出11個(gè)“未來(lái)項(xiàng)目” 。
2012年3月，《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》行動(dòng)計(jì)劃發(fā)布，11個(gè)“未來(lái)項(xiàng)目”縮減為10個(gè)（投資84億 歐元），“工業(yè)4.0”一詞 首次出現(xiàn)（投資2億歐元）。隨后，工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略由德國(guó)科學(xué)-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究聯(lián)盟與德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院（Acatech） 共同制定。
2013年4月，工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)布，由VDMA、 BITKOM、ZVEI組成秘書(shū)處，組建工業(yè)4.0平臺(tái)。次年4月，工業(yè)4.0平臺(tái)發(fā)布白皮書(shū)（實(shí)施計(jì)劃）。
▲智能工廠
▲工業(yè)4.0的關(guān)鍵是信息技術(shù)應(yīng)用
工業(yè)4.0的本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，其核心是動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是信息技術(shù)應(yīng)用，以期解決能源消費(fèi)等社會(huì)問(wèn)題。
德國(guó)如此重視制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，主要又以下8點(diǎn)原因：
1 老齡化社會(huì)帶來(lái)的勞動(dòng)力減少；
2 資源匱乏，能效仍需提升；
3 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來(lái)的國(guó)內(nèi)制造業(yè)空心化；
4 發(fā)展中國(guó)家技術(shù)實(shí)力不斷增強(qiáng)；
5 經(jīng)濟(jì)全球化中，需要對(duì)市場(chǎng)做出快速響應(yīng)；
6 需要根據(jù)消費(fèi)者需求，實(shí)現(xiàn)差異化、個(gè)性化的生產(chǎn)；
7 保持制造業(yè)國(guó)際領(lǐng)先地位所需的標(biāo)準(zhǔn)化；
8 制造業(yè)占據(jù)全國(guó)GDP的25%、出口總額的60%，影響極大。
▲工業(yè)4.0與工業(yè)3.0的不同
換言之，先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和龐大的制造業(yè)需求，以及來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家（如美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)巨頭對(duì)制造業(yè)的吞并）和發(fā)展中國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)壓力，推進(jìn)了德國(guó)對(duì)更敏捷、高效的工業(yè)形態(tài)的追求。相比于依賴(lài)中央控制器的工業(yè)3.0，工業(yè)4.0依靠著信息物理系統(tǒng)，對(duì)物料/工具實(shí)施信息化調(diào)度，以完成降本增效的多個(gè)種類(lèi)，而非單一種類(lèi)的大規(guī)模生產(chǎn)。
王喜文所長(zhǎng)指出，正在發(fā)生的第四次工業(yè)革命會(huì)帶來(lái)以下六大改變：
▲對(duì)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的啟示1: 工業(yè)4.0時(shí)代企業(yè)要轉(zhuǎn)型升級(jí)，改變思維
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制造業(yè)思維的改變
當(dāng)前的工廠是部門(mén)制，設(shè)計(jì)部門(mén)、采購(gòu)部門(mén)、生產(chǎn)部門(mén)，都是垂直的部門(mén)分工管理，這種垂直的部門(mén)分工管理的組織架構(gòu)一直延續(xù)到現(xiàn)在。這種組織架構(gòu)有它的弊端，就是資源沒(méi)有百分之百的調(diào)動(dòng)起來(lái)，生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，效率很低，各管一攤。
隨著工業(yè)4.0時(shí)代到來(lái)，未來(lái)市場(chǎng)上需要個(gè)性化、定制化的產(chǎn)品。未來(lái)的企業(yè)要通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”的模式，以用戶為中心，根據(jù)客戶需求制生產(chǎn)。
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對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的改變
傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式早在80年代的時(shí)候是OEM的方式，也就是貼牌。比如說(shuō)大的汽車(chē)企業(yè)，不可能方向盤(pán)、車(chē)轱轆、輪胎都自己生產(chǎn)，所以找一些中小企業(yè)生產(chǎn)零配件，這樣可以化解投資壓力，降低管理難度，減少風(fēng)險(xiǎn)。
2000年以信息化系統(tǒng)在制造業(yè)領(lǐng)域得到了更多的應(yīng)用，把更多的環(huán)節(jié)分包出去，進(jìn)一步化解了投資壓力，管理的壓力。
工業(yè)4.0不是OEM的生產(chǎn)模式，而是開(kāi)放的價(jià)值鏈，所有的環(huán)節(jié)都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)整合資源。比如蘋(píng)果公司，無(wú)論是生產(chǎn)iPhone、iPad，沒(méi)有一個(gè)零配件是自己生產(chǎn)的，都是找合作企業(yè)，但是獲得的利潤(rùn)卻是最高的。
工業(yè)4.0時(shí)代的生產(chǎn)制造模式，結(jié)果是投入人力物力最少獲得的利潤(rùn)最多。我們傳統(tǒng)的制造業(yè)要向工業(yè)4.0這種開(kāi)放制造、開(kāi)放價(jià)值鏈上貼近。
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創(chuàng)新模式的改變
以前的創(chuàng)新是政府主導(dǎo)各種創(chuàng)新，投入很多資本，現(xiàn)在這種模式要改變，但政府主導(dǎo)有局限性，很多技術(shù)有不確定性。創(chuàng)新還是以企業(yè)為主體，工業(yè)4.0明確提出了新的創(chuàng)新模式，政府的共性技術(shù)，搭建行業(yè)平臺(tái)。
▲對(duì)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的啟示2:制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維，組織架構(gòu)要調(diào)整
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企業(yè)構(gòu)成的改變
以前創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的門(mén)檻很高，都被大企業(yè)壟斷了，以前是金字塔型，大企業(yè)有話語(yǔ)權(quán)，大批量的生產(chǎn)產(chǎn)品，批發(fā)給承銷(xiāo)商，承銷(xiāo)商賣(mài)給最終用戶。工業(yè)4.0到來(lái)之后，這種結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生改變，金字塔型會(huì)變化沙漏型。
未來(lái)大的企業(yè)要開(kāi)放平臺(tái)，開(kāi)放接口，因?yàn)槭袌?chǎng)是多樣化的，有很多個(gè)性化的需求，大的企業(yè)不可能一一跟消費(fèi)者打交道，不能靈活的滿足所有人的需求，以前是大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)一大批產(chǎn)品賣(mài)給消費(fèi)者，未來(lái)會(huì)誕生服務(wù)提供商、定制商。這些企業(yè)跟用戶打交道，了解用戶的個(gè)性化需求，搜集完需求之后委托給大企業(yè)生產(chǎn)。
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商業(yè)模式的改變
以前實(shí)體經(jīng)濟(jì)制造業(yè)是大企業(yè)把定單委托給中小企業(yè)生產(chǎn)，大企業(yè)面向市場(chǎng)做推廣。未來(lái)的商業(yè)模式是中小企業(yè)掌握更多的話語(yǔ)權(quán)，匯集多需求之后，委托給大企業(yè)，讓大企業(yè)生產(chǎn)。
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產(chǎn)品的改變
第四次工業(yè)革命會(huì)帶來(lái)更多智能產(chǎn)品，改變我們的生活，豐富我們的生活。所以智能硬件這個(gè)領(lǐng)域也是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重點(diǎn)。比如說(shuō)一個(gè)智能手機(jī)，不僅僅是手機(jī)的概念了，可以在里面裝很多的APP應(yīng)用軟件，圍繞智能手機(jī)有很多人做游戲的開(kāi)發(fā)、大數(shù)據(jù)的分析、商業(yè)智能。以前老百姓買(mǎi)汽車(chē)看是不是省油，安全性能是不是強(qiáng)，未來(lái)更多考慮是不是能裝更多的游戲，是不是能實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛等等。
▲對(duì)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的啟示3:傳統(tǒng)制造業(yè)專(zhuān)項(xiàng)升級(jí)的四個(gè)方向
▲信息物理系統(tǒng)（CPS）是工業(yè)4.0的基礎(chǔ)
▲信息物理系統(tǒng)（CPS）釋義
智能工業(yè)或者工業(yè) 4.0，是從嵌入式系統(tǒng)向信息物理融合系統(tǒng)（CPS）發(fā)展的技術(shù)進(jìn)化。作為未來(lái)第四次工業(yè)革命的代表，工業(yè) 4.0不斷向?qū)崿F(xiàn)物體、數(shù)據(jù)以及服務(wù)等無(wú)縫連接的互聯(lián)網(wǎng) （ 物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)）的方向發(fā)展。
同時(shí)，分散型智能利用代表了生產(chǎn)制造過(guò)程的虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的交互關(guān)系，在構(gòu)建智能物體網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用。 工業(yè) 4.0體現(xiàn)了生產(chǎn)模式從集中型到分散型的范式轉(zhuǎn)變，正是因?yàn)橛辛俗寕鹘y(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程理論發(fā)生顛覆的技術(shù)進(jìn)步，這一切才成為可能。
未來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械不再只是“加工”產(chǎn)品，取而代之的是，產(chǎn)品通過(guò)通信向機(jī)械傳達(dá)如何采取正確操作。 工業(yè) 4.0通過(guò)將嵌入式系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)與智能生產(chǎn)過(guò)程相結(jié)合，將給工業(yè)領(lǐng)域、生產(chǎn)價(jià)值鏈、業(yè)務(wù)模式帶來(lái)根本性變革（如智能工廠），從而開(kāi)創(chuàng)一條通往新技術(shù)時(shí)代的道路。
▲工業(yè)4.0智能工廠通道（基于云計(jì)算的安全網(wǎng)絡(luò)）
智能工廠（生產(chǎn)智能化、設(shè)備智能化、能源管理智能化和供應(yīng)鏈管理智能化）是通過(guò)在生產(chǎn)系統(tǒng)中配備CPS來(lái)實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)，智能工廠的產(chǎn)品、資源及處理過(guò)程因CPS的存在， 將具有非常高水平的實(shí)時(shí)性，同時(shí)在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢(shì)。
智能工廠的生產(chǎn)相對(duì)于傳統(tǒng)制造工業(yè)有如下優(yōu)勢(shì)：由CPS形成最優(yōu)化的生產(chǎn)過(guò)程：
1、智能工廠的“單元”決 定其活動(dòng)范圍、設(shè)定選項(xiàng)以及生產(chǎn)條件，可與其他單元進(jìn)行獨(dú)立的無(wú)線通信。
2、理想的生產(chǎn)系統(tǒng)，智能編輯產(chǎn)品特性、成本、物流管理、安全、信賴(lài)性、時(shí)間以及可持續(xù)性等要素，為每個(gè)顧客進(jìn)行最優(yōu)化的產(chǎn)品制造。
▲工業(yè)4.0能產(chǎn)生的價(jià)值（德國(guó)電子電氣制造商協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè),到2020年，工業(yè)4.0帶動(dòng)下的全球國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)約90萬(wàn)億美元）
美、德兩國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，在先進(jìn)制造業(yè)方面擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。新工業(yè)時(shí)代，美國(guó)推出“制造業(yè)回歸”戰(zhàn)略（由奧巴馬政府于2009年提出），德國(guó)推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，可以說(shuō)，兩國(guó)都在制造業(yè)上發(fā)力，以期搶占制造業(yè)變革的主導(dǎo)權(quán)。
所謂的再工業(yè)化，是西方學(xué)者基于工業(yè)在各產(chǎn)業(yè)中的地位不斷降低、工業(yè)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)下降、 大量工業(yè)性投資移師海外而國(guó)內(nèi)投資相對(duì)不足的狀況提出的一種 “回歸” 戰(zhàn)略，即重回實(shí)體經(jīng)濟(jì)，使工業(yè)投資在國(guó)內(nèi)集中，避免出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)空洞化。
發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)“再工業(yè)化”的途徑主要包括：重新認(rèn)識(shí)制造業(yè)的價(jià)值，積極解決資源環(huán)境的問(wèn)題，直接扶持戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，加大研發(fā)和教育培訓(xùn)投入。
▲國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的主導(dǎo)權(quán)
與此同時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家也在積極爭(zhēng)取標(biāo)準(zhǔn)化的主導(dǎo)權(quán)，以保證制造業(yè)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)行貿(mào)易保護(hù)，形成高技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，持續(xù)領(lǐng)跑制造業(yè)。
在傳統(tǒng)的工業(yè)時(shí)代，標(biāo)準(zhǔn)是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)和互換性保證；信息技術(shù)時(shí)代，標(biāo)準(zhǔn)化將人力、物料、信息等資源融合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的有序化，從而獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益；在市場(chǎng)多樣化和個(gè)性化的時(shí)代，利用標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行簡(jiǎn)化、優(yōu)化和統(tǒng)一化，才能形成各種標(biāo)準(zhǔn)化模塊，為產(chǎn)品的大規(guī)模定制奠定基礎(chǔ)。這種行業(yè)整體層面的合作創(chuàng)新，既保障了標(biāo)準(zhǔn)化，又化解了企業(yè)的單打獨(dú)斗，對(duì)我國(guó)中國(guó)制造2025提出建設(shè)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心有很大的啟示：引導(dǎo)行業(yè)整體層面上的創(chuàng)新。
▲微笑曲線（在國(guó)際產(chǎn)業(yè)分工體系中，發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)往往占據(jù)著研發(fā)、售后服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈高端位置，發(fā)展中國(guó)家的廠商則被擠壓在低利潤(rùn)區(qū)的生產(chǎn)與制造環(huán)節(jié)）
相較于傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯的發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品附加價(jià)值和能源消耗方面都有劣勢(shì)。
▲中國(guó)制造業(yè)30年發(fā)展歷程
▲中國(guó)機(jī)械行業(yè)的崛起
但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)。制造業(yè)的模式將隨之發(fā)生巨大變化，它會(huì)打破傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的生命周期，從原材料的采購(gòu)開(kāi)始，到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了閉環(huán)，徹底改變制造業(yè)以往僅是一個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式。中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實(shí)力雄厚，規(guī)模很大，未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)時(shí)代，中國(guó)將起到舉足輕重的地位，實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想。
▲工業(yè)4.0時(shí)代的新價(jià)值鏈
▲從資源驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向信息驅(qū)動(dòng)
為此，2007年十七大提出“發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合，促進(jìn)工業(yè)由大變強(qiáng)”的戰(zhàn)略思想；2010年十七屆五中全會(huì)提出“推動(dòng)信息化與工業(yè)化深度融合，加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域信息化”的戰(zhàn)略思想；2012年十八大提出“堅(jiān)持走中國(guó)特色新型工業(yè)化、信息化道路，推動(dòng)信息化和工業(yè)化深度融合，全面推進(jìn)“四化兩型”建設(shè)”的戰(zhàn)略思想。
▲中國(guó)版工業(yè)4.0的十大重點(diǎn)領(lǐng)域
智東西認(rèn)為，“工業(yè)4.0”是數(shù)據(jù)制造、網(wǎng)絡(luò)制造、智能制造的時(shí)代，將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的重塑，從資源驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向信息驅(qū)動(dòng)，故而將涌入一批來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的新玩家。龐大的實(shí)體經(jīng)濟(jì)效益將引導(dǎo)發(fā)達(dá)國(guó)家尋找新的市場(chǎng)和發(fā)展空間，但網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造也將對(duì)信息、技術(shù)不對(duì)稱(chēng)等問(wèn)題進(jìn)行弱化，結(jié)合龐大的消費(fèi)市場(chǎng)，促使發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，彎道超車(chē)。
