中国版“工业4.0”

　　德国宣布向“工业4.0”进军，中国依靠中低端产品、资源消耗和劳动力成本优势所确立的工业地位将受到严重挑战

　　德国“工业4.0”概念在2013年4月汉诺威工业博览会正式推出，随后升级为国家战略，推出一年多以来受到全球工业界、媒体和经济学人士的广泛热捧。随着全球各国相继提出类似“工业4.0”的发展目标，以智能化制造、两化深度融合为代表的新型制造方式终将引起工业界乃至社会发展的巨大变革。

　　“工业4.0”：

　　全球工业的未来

　　“工业4.0”是2012年德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界在3位德国教授倡议的基础上推动形成的。在随后的2013年德国联邦政府将“工业4.0”上升为国家级战略，并正式发布了《实施工业4.0 战略规划建议》白皮书，旨在确保德国在工业界综合实力的领先地位。简要来说，“工业4.0”战略旨在建立一个信息物理融合系统(CPS)网络，通过有线/无线等方式将所有生产企业的自动化设备、客户需求、物流仓储、生产管理、各类软件等产业链所有环节纳入其中，使工业生产实现动态监测、自我调整、人机互动并以最优生产方式完成生产实践。德国“工业4.0”可总结为：建立一个信息物理融合系统(CPS)网络，实现虚拟世界与不同层次、分工物理生产设备的融合；研究智能工厂和智能生产两大主题，即智能网络分布化生产系统和高度灵活个性化生产流程；实现横向、纵向与端对端等在网络上任意方向的集成，使人与人、人与设备、设备之间实现互联；最后实施“标准化参考架构”等8项计划以保障“工业4.0”顺利实现。

　　其他各主要国家也纷纷从金融大潮中认识到工业对于国家经济的重要性。2012年美国国家科技委员会发布了美国《先进制造业国家战略计划》，提出促进美国先进制造业发展的5大目标及对策措施，重点在于缩小研发与先进制造业创新应用间的鸿沟，与先前颁布的《重振美国制造业政策框架》《先进制造伙伴计划》共同作为美国促进先进制造业发展的“再工业化”一揽子计划。英国于2008年提出“高价值制造”战略，主要措施包括推出以22项“制造业能力”标准为投资依据的系列资金扶持措施，开放知识交流平台等。欧洲范围内除德国，以瑞典为代表的“再工业化”成果卓著，全球竞争力排名最高升至第二位。西班牙、日本等国也均开始加大高科技工业生产的资金、政策投入。

　　中国科学院300余位专家在2009年完成的目标指向2020、2030、2050年科技发展路线图的战略研究系列报告《创新2050：科技革命与中国的未来》，极具前瞻性地阐述了“工业4.0”所描绘的全部核心内容，且在其他非工业领域也有详实且超前的指导性表述。目前，世界各国将智能化工业生产方式作为自身工业未来发展方向的大趋势已经形成。

　　中国版“工业4.0”

　　意义重大

　　“工业4.0”将促进生产方式进行深刻变革。旨在保证德国未来工业发展处于领先地位的“工业4.0”，归根结底是一个通过顶层设计整合各种技术手段来完成工业效率最大化的前瞻性战略。“工业4.0”将建立一个物与服务联网(IoTS)和互联网服务充分交互的网络化世界，可实时影响所有工业生产性设备，人与设备、设备之间、设备与产品、乃至产品与客户/管理/物流等可进行自发性连通与交流，并自动向最优解决方案调整，从而构建一个具有高度灵活性、个性化、利用最少资源进行最高效率生产的工业生产体系。

　　“工业4.0”的生产模式将由集中向分散方式转变，产品同质化向个性化转变，将打破传统产业链结构，实现实时优化且自我组织的产业链，以往传统的自上而下或自下而上的包括原材料开采、多级零部件供应商、多级生产企业、多级经销商再到消费者的商品生产销售模式将不复存在，取而代之的是更智能的生产消费模式：消费者的个性化需求订单通过网络直接传递至总生产商，通过人与设备、设备之间的交互在众多相关企业间形成一个最优生产分配方案，企业当前时点的生产负荷、设备损耗、库存多寡、与总生产商的距离远近、物流情况等各种因素对生产过程的影响均被充分考虑，在生产实施过程中，各地厂商的相关设备通过实时互通，自动调整生产进度并相互配合完成生产工作，而消费者通过移动客户端就可便捷地对产品生产情况进行追踪乃至更改订单内容。“工业4.0”将使产品价格大幅接近生产成本，并使大规模智能化私人订制成为可能。

　　“工业4.0”的实现将对我国工业及相关产业产生重大影响。在我国全面实现“工业4.0”，则需对现有生产设备进行智能化改造，使其具备通信、计算、感知等智能化基本功能，同时需要建立功能齐全的信息物理融合系统网络，企业生产及供应链管理系统需要大幅改造升级，诸多沿用多年占据主导地位的工业自动化技术将面临淘汰。与此同时一个包含新型工业PC、网络化PLC、自动化及通讯元器件、高精度传感器、智能仪器仪表、工业机器人及智能生产线等相关整机和零部件的超万亿市场将被创造出来，市场广度将覆盖机械与设备工程、机动车与零部件、信息与通信技术、软件设计、电子设备、化工行业、农林业等诸多领域。

　　全面实现“工业4.0”将使工业生产效率大幅提高，相关工业数据大幅增长。据赛迪顾问装备产业研究中心测算，“工业4.0”将使我国总体生产效率提升25%〜30%；资源利用及节能减排方面，将减少60%以上的工厂非计划停机，降低40%以上的生产线机器人能耗，消除25%以上的非生产性耗能，总碳排放量减少20%以上；物流方面，“工业4.0”将减少10%左右的国内物流订单，而其真正影响主要体现在国际运输市场上，由于各国智能工厂通力合作，将大幅减少工业产品、半成品、原材料的运输环节；商品供需和仓储方面，“工业4.0”将减少70%以上的商品过剩和仓储积压，在未来智能工厂内不再需要大型仓储设施，库存将被压缩至保证当前时点生产需要的最小值并可随时进行调整；由于大批量制造与个性化定制在成本上的差异大幅缩小，将导致维修成本减少60%以上；“工业4.0”对其他相关产业如大数据、物联网、软件业等的促进作用不可估量。由于“工业4.0”的多产业综合性质，实现“工业4.0”还将为我国工业提供一个抢占先机实现跳跃式发展、加速赶超美国、德国、日本等传统工业强国的机会。

　　“工业4.0”将改变生活方式，解决诸多社会问题。“工业4.0”将为企业员工带来工作方式和环境的全新变化，全新的智能自动化生产工作方式使得工作不再被工厂等地理位置所限制，转为虚拟的、地域灵活的远程方式开展。员工将拥有高度的管理自主权，随时调整并切换工作和生活状态，推迟退休时间。由于新型工作方式将体力劳动和上下班通勤基本淘汰，将大幅度提升老年人和妇女的就业比例，并大幅减少机动车使用频率，降低公共交通负荷，减少城市负担。实现新的生产方式同时意味着我们需要另一种教育设置，当前划分专业的高等教育将不能为新型工业提供优质人才，而强调多学科合作的教育方式将结出累累硕果，未来任何一个合格工程师将同时具备机械、电子、软件、过程管理及其专业的综合性知识背景和跨专业问题处理能力。因而“工业4.0”可大幅影响诸如城镇化、社保及养老体系、环境污染、资源浪费、教育设置等社会问题，为以上问题提供一种全新的解决方案。

　　由于“工业4.0”的智能化、自动化和去体力劳动等特点，以当前时点粗略计算分析，其在我国全面实现后对GDP的提升作用达17400亿元，释放就业人口2.42亿，以受过初等教育的成熟生产性劳动力为主，其他中高级操作人员及研发管理人员的地位反而更为重要，他们将不再从事现场体力劳动且摒弃地点固定的工作方式，集中力量在创新和管理领域发挥巨大的作用。“工业4.0”全面实现所释放的劳动力有多大比例能被迫转型为技术人员进而提升我国人才技术水平，有多大比例能转投服务、建筑、农林等行业乃至创业自谋出路，如此庞大人口基数所带来的不确定性对我国就业率、GDP、行业调整、宏观经济等问题的影响还需通过实践来证明。

　　中国如何实现

　　“工业4.0”？

　　首先，需要加强国际交流，建立我国“工业4.0”基本框架。近日李克强总理访问德国，中德双方于2014年10月10日发表《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展“工业4.0”合作。中国发展“工业4.0”需要加强与德国在相关领域的国际交流，学习借鉴其顶层设计、实施步骤、制度保障等先进经验。加强与其他领先工业国在类似领域的交流合作，集百家之长，形成适合我国国情的智能制造工业发展蓝图。着手构建“工业4.0”基本框架，制定共同标准及授权范围，建立综合性工业通讯基础设施，组织职业培训，设计多方监管体系，考虑环境资源承载能力，最终形成可自我完善的我国“工业4.0”基本框架。

　　其次，鼓励工业发达区域建立“工业4.0”实验试点。例如上海市以宝钢为代表的部分传统工业企业日前针对“工业4.0”进行了信息化、周期化、智能互联制造方式的尝试，获得了上海市经信委的认可与鼓励，并表示上海决策部门需早做筹划，鼓励先行。“工业4.0”在全球新一代信息技术革命和新产业革命融合对接的背景下，将成为我国工业发展的历史性机遇，建议政府决策部门在长三角、珠三角、京津、东北等工业化和网络化水平较高地区建立“工业4.0”试点，随着智能化改造的推进，逐步在打破试点各自边界，建立试点间企业、客户、服务互联互通的信息物理融合系统网络，逐步扩大影响范围，为最终建立全国乃至全球性“工业4.0”提供管理和实践经验。

　　同时还需建立安全机制，保障“工业4.0”顺利推进。工业生产相关系统出现的安全问题不仅影响企业生产，同时直接影响企业财产、环境污染、网络安全等国计民生问题。在逐步推行“工业4.0”之前，顶层设计方面需要重点考虑网络安全及保障内容，深入借鉴信息安全的攻防知识及产品体系，防止工厂企业与外界联网后受到企业内外恶意网络攻击、恶意软件入侵，防止未经授权使用生产设备获取产品，防止使用权滥用，杜绝第三方运行维护人员对现场设备的非法操作，制定保障网络安全的对策及解决方案。

　　最终，促进企业转型升级，逐步实现“工业4.0”发展目标。在我国“工业4.0”框架基本建立之后，需通过国家层面政策引导企业转型升级。启动国家智能制造重大专项工程，引领智能测控装置、关键零部件、智能化高端装备、集成智能装备等领域企业在同一标准化体系内快速发展并形成完备的产业体系。联合企业、科研机构、政府、协会、客户形成多方参与的产学研用联合战略体系，集中力量助推制造业智能化转型。实现生产制造自动化后，依次推进流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化等内容，促进中国版“工业4.0”得以最终实现。