中德美三国交锋，企业工业4.0的最佳突破口在哪里？

发布时间：2015-07-13 作者：朱铎先来源：e-works

关键字：工业4.0 工业互联网兰光创新

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本讲通过中德美三国战略的对比分析，找出了这些战略的交汇点，指出了中国企业实施工业4.0战略的突破口及落脚点，也就是明确了企业要先从哪里做的问题。

在德国大力推进工业4.0战略的同时，无独有偶，美国、中国等主要工业国家也都纷纷实施类似的国家战略，形成了事实上的全球化新一代工业革命。

此时，恰逢中国企业面临最紧要的转型升级之际，如何才能把握住本次工业革命的机遇，制订出正确的实施战略，这是事关企业能否健康发展、乃至能否生存的关键，也是当前很多企业非常关心的问题。

古语说“他山之石，可以攻玉”，“知己知彼，百战百胜”，中国企业在制订实施战略的时候，除了要切实贯彻“中国制造2025”国家战略以外，还要学习、研究德国工业4.0、美国工业互联网等先进理念，结合企业实际情况，制订出企业切实可行的实施战略。

通过大量研究与思考，兰光创新认为尽管各国战略重点有所不同，但这次工业革命的路线是很清晰的，无论是美国、德国还是中国，都是异曲同工、殊途同归的，都“以新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以智能制造为主攻方向”，战略目的都是“确保本国制造业的未来”。中国企业实施工业4.0、中国制造2025等战略的最佳突破口，就在于中德美三国战略的交汇点处，这是最值得我们研究与关注的重点。

下面就与大家一同分析一下这三个战略的基本情况及其共同交汇点。

一、自上而下的美国工业互联网战略

在2008年金融危机之后，美国政府马上意识到工业在国家经济中的重要性，认为工业是国家竞争力最重要的组成部分，于是出台了一系列国家计划，如2009年12月，公布了《重振美国制造业框架》，2011年6月和2012年2月，相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》，以实现“再工业化”国家战略。

在此情况下，作为美国制造业先锋的GE公司率先提出了“工业互联网”概念，希望通过生产设备与IT相融合，目标是通过高性能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合，大幅提高现有产业的效率并创造新产业。并于2011年，在硅谷建立了工业互联网的研发中心，目前研发团队已达到上千人。2013年，GE宣布将在未来3年投入15亿美元开发工业互联网。

GE还为工业互联网描绘了美好的经济前景，据其2012年的预测，如果工业互联网能够使生产率每年提高1%-1.5%，那么未来20年，它将使美国人的平均收入比当前提高25%-40%；如果世界其它地区能确保实现美国生产率增长的一半，那么工业互联网在此期间会为全球GDP增加10万亿-15万亿美元。

图1 通用电气董事长兼CEO杰夫•伊梅尔特与奥巴马

GE将工业互联网定位为一场新的“革命”，对其发展寄以厚望，并将工业革命划分为3个阶段：从18世纪中期到20世纪初的“工业革命”是产业界的第一场革命，20世纪末的“互联网革命”是第二场革命，通过将这些革命带来的先进产业设备与IT融合，将产生第三场革命——工业互联网。

从GE的这个划分来看，美国是典型的自上而下的战略，即从互联网，从信息化下延至设备，与德国自下而上的方式是相反的，但都是充分发挥自己之长，借鉴对方之优点，补己之短。德美的战略目标都是确保“国家制造业的未来”。

随后美国的GE、IBM、思科、英特尔和AT&T等5家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟（IIC），将这一概念大力推广开来，“以期打破技术壁垒，通过促进物理世界和数字世界的融合。”，“其目的旨在加快互联机器与设备的开发、采集和广泛使用，促进智能分析，并为工作者提供帮助”。现在，工业互联网联盟成员已达167家。

虽然工业互联网不是美国的国家战略，但由于涉及美国IT界以及制造业众多龙头企业，其战略目的是美国“再工业化”，其技术核心也是CPS赛博物理系统，与德国工业4.0的战略目标、手段等几乎完全匹配，所以很多学者把工业互联网作为美国国家战略来研究，兰光创新认为也是合理的。

美国强势回归制造业，受影响最大的必然是2个国家，一个是制造大国——中国，一个是制造强国——德国。在成立之初，工业互联网联盟就将自己的目的说的非常清楚，”以期打破技术壁垒，通过促进物理世界和数字世界的融合”，我们可以揣摩一下，在美国人面前，谁占据着技术壁垒的优势？谁在“物理世界与数字世界融合”方面占据主导？目标很明显，那就是德国！

说穿了，美国成立工业互联网的目的，就是借助美国在信息化技术方面的优势，通过与制造业的深度融合，争取打破德国在这方面的优势，在技术标准、产业标准方面占据主动，形成产业的竞争优势，从而在全球竞争中处于主导地位。

因此，工业互联网对美国国家战略是非常重要的，是关系到美国“再工业化”战略成败的关键。

下面，我们来分析一下GE工业互联网最核心的数据价值链循环图，看一下GE工业互联网到底是怎么回事，并思考一下它对我们制造企业有什么借鉴作用。

图2 美国GE工业互联网的数据价值链循环图

从上图可以看出，在这个循环且持续优化的闭环系统中，这些要素依次是安装仪表的工业机器、工业数据采集系统、大数据分析、可视化展现、智能决策支持反馈给设备，形成数据流的闭环管理。这里的工业机器，对GE来说，就是他们的航空发动机、贵重的医疗设备等，对制造企业而言，我们就可以理解为企业中最重要的生产设备，特别是数字化、自动化的数控机床、机器人、AGV、热处理设备、测量测试设备等制造企业的核心资产。

如果我们能实现企业生产设备的互联互通、数据采集、大数据分析、可视化展现、决策支持、闭环管理，就很好地体现了GE工业互联网的精髓。

这是GE工业互联网对我们的启示。

二、聚焦渐进的中国制造2025战略

作为制造大国，在这种国际大背景以及国内“三期交叠”（即经济增速换挡期、结构调整阵痛期、前期刺激政策消化期）的严峻形势下，中国政府高瞻远瞩，陆续制订了“两化深度融合”、“中国制造2025”等国家战略，希望借鉴德国工业4.0的思路，制订适合中国国情的国家发展战略，实现中国制造由大到强的战略转变。

下面，我们简单回顾一下这些战略的发展历史。

在党的十六大上，政府提出了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的新型工业化道路的指导思想，“两化”概念首次出现。

在十七大上，提出“发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合”的新科学发展的观念，两化融合的概念就此形成。

党的十八大报告进一步提出：“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，推动信息化和工业化深度融合、工业化和城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调，促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。”，至此，两化深度融合已经上升到与“新四化”的同等高度，成为国家重要的战略目标。

2015年5月19日，《中国制造2025》正式发布。在 “中国制造2025”中强调，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以智能制造为主攻方向，重点发展新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业机械装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械10大领域。并“在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等技术和装备在生产过程中的应用，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制。”

工信部部长苗圩近日在接受媒体专访时明确指出，“德国的“工业4.0”和中国制造2025，从大的方向上来说，是不谋而合、异曲同工。二者相同的地方，就是实现信息技术和先进制造业进行结合，或者用互联网+先进制造业的结合，带动整个新一轮制造业发展。”

至此，“中国制造2025”已经正式成为中国与德国工业4.0遥相呼应的国家级战略，成为中国制造业发展的纲领性文件，成为企业制订自身中长期发展的重要依据。

图3 中国制造2025的9项战略任务

从中国的两化——两化融合——两化深度融合——中国制造2025等战略的发展轨迹来看，这是个范围逐渐收窄、目标逐渐聚焦、与国际发展潮流逐渐汇聚的过程。

三、自下而上的德国工业4.0战略

前面我们讲到，德国将工业革命划分为机械化、电气化、信息化、基于CPS赛博物理系统的智能化四个阶段。

德国工业4.0是德国基于当前自动化的基础上，实现数字化、网络化、智能化、社会化的生产模式，是一种非常先进、理想化的智能制造模式，德国人认为他们实现工业4.0最少需要15年时间。

下图是德国人制订的工业4.0架构图，从图中我们可以看到，在物联网与务（服务）联网的基础上，以智能生产为主线，分别实现智能物料、智能工厂、智能产品，工业4.0涵盖的范围非常广，可以说这是一种远景规划。

图4 德国工业4.0的架构

其实，严谨、务实的德国人更具有着眼长远、立足当下，或者说总体规划、分步实施的思想，4月29日，在重庆举办的“工业4.0峰会”上，来自工业4.0提出单位——德国弗劳恩霍夫协会的科尔教授给出了这样的一张图：

图5 工业4.0的“金字塔”

从这张图上，我们可以看到一个明显的“金字塔”形状。最下面实际上是以产品生命周期为主线，分别是研发、原材料、生产、装配、包装、存储、使用等不同阶段，前面的研发属于PDM/PLM管理范畴，生产完成后的“使用”是一种可以基于互联网+的销售、消费、维护等服务互联网的概念。

而其中最重要的部分是分四层的金字塔。自底向上依次是数字化设备层（NC,RC，分别指数控设备、机器人等）、数据采集层、MES与ERP，并且系统之间形成完全的集成，这也就是三项集成中的纵向集成（全称为“纵向集成和网络化制造系统”）。

从本图上可以看出，德国人将智能化的生产过程，包括“智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现”（即为工业4.0中智能工厂的定义），作为工业4.0的核心与重点。

这也与工业4.0中一个核心（信息技术与物理设备的深度融合）、2个主题（智能工厂与智能生产）、3项集成（特别是纵向集成）是一脉相承的。

四、中德美三国战略的共同交汇点

通过以上分析，我们就可以很清楚地看到美、中、德三国工业革命演变的路径及最终的交汇点。

德国是从机械化、电气化、信息化的三次革命，向CPS系统为核心的第四次工业革命进军，方向是自下而上。

美国是从机械化、信息化、向CPS系统为核心的工业互联网强势进发，方向是自上而下。

而中国呢，索性就是从两化聚焦到两化融合，最后也是向以CPS系统为核心的两化深度融合方向急行军。

很明显，中德美三国的战略必然猛烈交汇于以CPS赛博物理系统为核心的智能制造。

图6 美中德三国工业革命演变路径

美国管理学家吉姆•柯林斯有一个著名的“刺猬三环原理”，就是将三个相关的事件放在一起，分析其共同的交叉点，这就是所谓的“黄金答案”。今天我们也用这个方法判断一下中德美三国战略的共同点，即中国企业实施工业4.0的最佳突破口与落脚点在哪里？

尽管德国、美国、中国的策略有所不同，比如，基于美国信息化强、制造业空心化的现状，美国采取的战略是C+P，扬C之长补P之短，其中，C为Cyber赛博的数字、信息、网络等虚拟世界，P为Physical物理的机器、设备、设施等实体世界；而德国恰恰相反，德国是制造业强、信息化弱，因此德国的战略是P+C，扬P之长补C之短。中国是两者都短，索性直接来了个两者的深度融合，直奔这次工业革命的核心，兰光创新认为这是非常明智、高效的战略。

分析到这里，我们就可以明确地看到，作为信息化最先进的美国，制造最强的德国，制造业大国的中国，在各自的国家战略中，三者有一个共同的交汇点或者叫必争之地是非常明显的，那就是基于CPS赛博物理系统的智能工厂。

因此，兰光创新认为通过实现生产设备的互联互通（设备联网/数据采集）、基于大数据分析的决策支持、生产过程智能化的管理与控制，建设中国特色的智能工厂，这就是中国制造企业实施工业4.0、工业互联网、中国制造2025等战略的最佳突破口与落脚点。这种实施战略既符合全球新一代工业革命的趋势，又很好地符合中国企业的实际情况，并具有投资小、见效快的特点。

图7 中德美三国战略的共同交汇点

下一讲，将与大家共同探讨如何结合国情，制订出适合自己企业特色的工业4.0落地战略，这是企业贯彻与落实工业4.0及中国制造2025战略的关键。敬请继续关注，谢谢！

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