世界各國將工業(yè)4.0作為自身工業(yè)未來發(fā)展方向的大趨勢，那么，中國如何實現(xiàn)工業(yè)4.0?

德國宣布向“工業(yè)4.0”進軍，中國依靠中低端產品、資源消耗和勞動力成本優(yōu)勢所確立的工業(yè)地位將受到嚴重挑戰(zhàn)。

德國“工業(yè)4.0”概念在2013年4月漢諾威工業(yè)博覽會正式推出，隨后升級為國家戰(zhàn)略，推出一年多以來受到全球工業(yè)界、媒體和經濟學人士的廣泛熱捧。隨著全球各國相繼提出類似“工業(yè)4.0”的發(fā)展目標，以智能化制造、兩化深度融合為代表的新型制造方式終將引起工業(yè)界乃至社會發(fā)展的巨大變革。

“工業(yè)4.0”：

全球工業(yè)的未來

“工業(yè)4.0”是2012年德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產業(yè)界在3位德國教授倡議的基礎上推動形成的。在隨后的2013年德國聯(lián)邦政府將“工業(yè)4.0”上升為國家級戰(zhàn)略，并正式發(fā)布了《實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略規(guī)劃建議》白皮書，旨在確保德國在工業(yè)界綜合實力的領先地位。簡要來說，“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略旨在建立一個信息物理融合系統(tǒng)(CPS)網絡，通過有線/無線等方式將所有生產企業(yè)的自動化設備、客戶需求、物流倉儲、生產管理、各類軟件等產業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)納入其中，使工業(yè)生產實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、自我調整、人機互動并以最優(yōu)生產方式完成生產實踐。德國“工業(yè)4.0”可總結為：建立一個信息物理融合系統(tǒng)(CPS)網絡，實現(xiàn)虛擬世界與不同層次、分工物理生產設備的融合;研究智能工廠和智能生產兩大主題，即智能網絡分布化生產系統(tǒng)和高度靈活個性化生產流程;實現(xiàn)橫向、縱向與端對端等在網絡上任意方向的集成，使人與人、人與設備、設備之間實現(xiàn)互聯(lián);最后實施“標準化參考架構”等8項計劃以保障“工業(yè)4.0”順利實現(xiàn)。

其他各主要國家也紛紛從金融大潮中認識到工業(yè)對于國家經濟的重要性。2012年美國國家科技委員會發(fā)布了美國《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，提出促進美國先進制造業(yè)發(fā)展的5大目標及對策措施，重點在于縮小研發(fā)與先進制造業(yè)創(chuàng)新應用間的鴻溝，與先前頒布的《重振美國制造業(yè)政策框架》《先進制造伙伴計劃》共同作為美國促進先進制造業(yè)發(fā)展的“再工業(yè)化”一攬子計劃。英國于2008年提出“高價值制造”戰(zhàn)略，主要措施包括推出以22項“制造業(yè)能力”標準為投資依據的系列資金扶持措施，開放知識交流平臺等。歐洲范圍內除德國，以瑞典為代表的“再工業(yè)化”成果卓著，全球競爭力排名最高升至第二位。西班牙、日本等國也均開始加大高科技工業(yè)生產的資金、政策投入。

中國科學院300余位專家在2009年完成的目標指向2020、2030、2050年科技發(fā)展路線圖的戰(zhàn)略研究系列報告《創(chuàng)新2050：科技革命與中國的未來》，極具前瞻性地闡述了“工業(yè)4.0”所描繪的全部核心內容，且在其他非工業(yè)領域也有詳實且超前的指導性表述。目前，世界各國將智能化工業(yè)生產方式作為自身工業(yè)未來發(fā)展方向的大趨勢已經形成。“工業(yè)4.0”將促進生產方式進行深刻變革。旨在保證德國未來工業(yè)發(fā)展處于領先地位的“工業(yè)4.0”，歸根結底是一個通過頂層設計整合各種技術手段來完成工業(yè)效率最大化的前瞻性戰(zhàn)略?！肮I(yè)4.0”將建立一個物與服務聯(lián)網(IoTS)和互聯(lián)網服務充分交互的網絡化世界，可實時影響所有工業(yè)生產性設備，人與設備、設備之間、設備與產品、乃至產品與客戶/管理/物流等可進行自發(fā)性連通與交流，并自動向最優(yōu)解決方案調整，從而構建一個具有高度靈活性、個性化、利用最少資源進行最高效率生產的工業(yè)生產體系。

“工業(yè)4.0”的生產模式將由集中向分散方式轉變，產品同質化向個性化轉變，將打破傳統(tǒng)產業(yè)鏈結構，實現(xiàn)實時優(yōu)化且自我組織的產業(yè)鏈，以往傳統(tǒng)的自上而下或自下而上的包括原材料開采、多級零部件供應商、多級生產企業(yè)、多級經銷商再到消費者的商品生產銷售模式將不復存在，取而代之的是更智能的生產消費模式：消費者的個性化需求訂單通過網絡直接傳遞至總生產商，通過人與設備、設備之間的交互在眾多相關企業(yè)間形成一個最優(yōu)生產分配方案，企業(yè)當前時點的生產負荷、設備損耗、庫存多寡、與總生產商的距離遠近、物流情況等各種因素對生產過程的影響均被充分考慮，在生產實施過程中，各地廠商的相關設備通過實時互通，自動調整生產進度并相互配合完成生產工作，而消費者通過移動客戶端就可便捷地對產品生產情況進行追蹤乃至更改訂單內容?！肮I(yè)4.0”將使產品價格大幅接近生產成本，并使大規(guī)模智能化私人訂制成為可能。

“工業(yè)4.0”的實現(xiàn)將對我國工業(yè)及相關產業(yè)產生重大影響。在我國全面實現(xiàn)“工業(yè)4.0”，則需對現(xiàn)有生產設備進行智能化改造，使其具備通信、計算、感知等智能化基本功能，同時需要建立功能齊全的信息物理融合系統(tǒng)網絡，企業(yè)生產及供應鏈管理系統(tǒng)需要大幅改造升級，諸多沿用多年占據主導地位的工業(yè)自動化技術將面臨淘汰。與此同時一個包含新型工業(yè)PC、網絡化PLC、自動化及通訊元器件、高精度傳感器、智能儀器儀表、工業(yè)機器人及智能生產線等相關整機和零部件的超萬億市場將被創(chuàng)造出來，市場廣度將覆蓋機械與設備工程、機動車與零部件、信息與通信技術、軟件設計、電子設備、化工行業(yè)、農林業(yè)等諸多領域。

全面實現(xiàn)“工業(yè)4.0”將使工業(yè)生產效率大幅提高，相關工業(yè)數(shù)據大幅增長。據賽迪顧問裝備產業(yè)研究中心測算，“工業(yè)4.0”將使我國總體生產效率提升25%?30%;資源利用及節(jié)能減排方面，將減少60%以上的工廠非計劃停機，降低40%以上的生產線機器人能耗，消除25%以上的非生產性耗能，總碳排放量減少20%以上;物流方面，“工業(yè)4.0”將減少10%左右的國內物流訂單，而其真正影響主要體現(xiàn)在國際運輸市場上，由于各國智能工廠通力合作，將大幅減少工業(yè)產品、半成品、原材料的運輸環(huán)節(jié);商品供需和倉儲方面，“工業(yè)4.0”將減少70%以上的商品過剩和倉儲積壓，在未來智能工廠內不再需要大型倉儲設施，庫存將被壓縮至保證當前時點生產需要的最小值并可隨時進行調整;由于大批量制造與個性化定制在成本上的差異大幅縮小，將導致維修成本減少60%以上;“工業(yè)4.0”對其他相關產業(yè)如大數(shù)據、物聯(lián)網、軟件業(yè)等的促進作用不可估量。由于“工業(yè)4.0”的多產業(yè)綜合性質，實現(xiàn)“工業(yè)4.0”還將為我國工業(yè)提供一個搶占先機實現(xiàn)跳躍式發(fā)展、加速趕超美國、德國、日本等傳統(tǒng)工業(yè)強國的機會。

“工業(yè)4.0”將改變生活方式，解決諸多社會問題?！肮I(yè)4.0”將為企業(yè)員工帶來工作方式和環(huán)境的全新變化，全新的智能自動化生產工作方式使得工作不再被工廠等地理位置所限制，轉為虛擬的、地域靈活的遠程方式開展。員工將擁有高度的管理自主權，隨時調整并切換工作和生活狀態(tài)，推遲退休時間。由于新型工作方式將體力勞動和上下班通勤基本淘汰，將大幅度提升老年人和婦女的就業(yè)比例，并大幅減少機動車使用頻率，降低公共交通負荷，減少城市負擔。實現(xiàn)新的生產方式同時意味著我們需要另一種教育設置，當前劃分專業(yè)的高等教育將不能為新型工業(yè)提供優(yōu)質人才，而強調多學科合作的教育方式將結出累累碩果，未來任何一個合格工程師將同時具備機械、電子、軟件、過程管理及其專業(yè)的綜合性知識背景和跨專業(yè)問題處理能力。因而“工業(yè)4.0”可大幅影響諸如城鎮(zhèn)化、社保及養(yǎng)老體系、環(huán)境污染、資源浪費、教育設置等社會問題，為以上問題提供一種全新的解決方案。由于“工業(yè)4.0”的智能化、自動化和去體力勞動等特點，以當前時點粗略計算分析，其在我國全面實現(xiàn)后對GDP的提升作用達17400億元，釋放就業(yè)人口2.42億，以受過初等教育的成熟生產性勞動力為主，其他中高級操作人員及研發(fā)管理人員的地位反而更為重要，他們將不再從事現(xiàn)場體力勞動且摒棄地點固定的工作方式，集中力量在創(chuàng)新和管理領域發(fā)揮巨大的作用?！肮I(yè)4.0”全面實現(xiàn)所釋放的勞動力有多大比例能被迫轉型為技術人員進而提升我國人才技術水平，有多大比例能轉投服務、建筑、農林等行業(yè)乃至創(chuàng)業(yè)自謀出路，如此龐大人口基數(shù)所帶來的不確定性對我國就業(yè)率、GDP、行業(yè)調整、宏觀經濟等問題的影響還需通過實踐來證明。

中國如何實現(xiàn)

“工業(yè)4.0”?

首先，需要加強國際交流，建立我國“工業(yè)4.0”基本框架。近日李克強總理訪問德國，中德雙方于2014年10月10日發(fā)表《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。中國發(fā)展“工業(yè)4.0”需要加強與德國在相關領域的國際交流，學習借鑒其頂層設計、實施步驟、制度保障等先進經驗。加強與其他領先工業(yè)國在類似領域的交流合作，集百家之長，形成適合我國國情的智能制造工業(yè)發(fā)展藍圖。著手構建“工業(yè)4.0”基本框架，制定共同標準及授權范圍，建立綜合性工業(yè)通訊基礎設施，組織職業(yè)培訓，設計多方監(jiān)管體系，考慮環(huán)境資源承載能力，最終形成可自我完善的我國“工業(yè)4.0”基本框架。

其次，鼓勵工業(yè)發(fā)達區(qū)域建立“工業(yè)4.0”實驗試點。例如上海市以寶鋼為代表的部分傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)日前針對“工業(yè)4.0”進行了信息化、周期化、智能互聯(lián)制造方式的嘗試，獲得了上海市經信委的認可與鼓勵，并表示上海決策部門需早做籌劃，鼓勵先行?！肮I(yè)4.0”在全球新一代信息技術革命和新產業(yè)革命融合對接的背景下，將成為我國工業(yè)發(fā)展的歷史性機遇，建議政府決策部門在長三角、珠三角、京津、東北等工業(yè)化和網絡化水平較高地區(qū)建立“工業(yè)4.0”試點，隨著智能化改造的推進，逐步在打破試點各自邊界，建立試點間企業(yè)、客戶、服務互聯(lián)互通的信息物理融合系統(tǒng)網絡，逐步擴大影響范圍，為最終建立全國乃至全球性“工業(yè)4.0”提供管理和實踐經驗。

同時還需建立安全機制，保障“工業(yè)4.0”順利推進。工業(yè)生產相關系統(tǒng)出現(xiàn)的安全問題不僅影響企業(yè)生產，同時直接影響企業(yè)財產、環(huán)境污染、網絡安全等國計民生問題。在逐步推行“工業(yè)4.0”之前，頂層設計方面需要重點考慮網絡安全及保障內容，深入借鑒信息安全的攻防知識及產品體系，防止工廠企業(yè)與外界聯(lián)網后受到企業(yè)內外惡意網絡攻擊、惡意軟件入侵，防止未經授權使用生產設備獲取產品，防止使用權濫用，杜絕第三方運行維護人員對現(xiàn)場設備的非法操作，制定保障網絡安全的對策及解決方案。

最終，促進企業(yè)轉型升級，逐步實現(xiàn)“工業(yè)4.0”發(fā)展目標。在我國“工業(yè)4.0”框架基本建立之后，需通過國家層面政策引導企業(yè)轉型升級。啟動國家智能制造重大專項工程，引領智能測控裝置、關鍵零部件、智能化高端裝備、集成智能裝備等領域企業(yè)在同一標準化體系內快速發(fā)展并形成完備的產業(yè)體系。聯(lián)合企業(yè)、科研機構、政府、協(xié)會、客戶形成多方參與的產學研用聯(lián)合戰(zhàn)略體系，集中力量助推制造業(yè)智能化轉型。實現(xiàn)生產制造自動化后，依次推進流程管理數(shù)字化、企業(yè)信息網絡化、智能制造云端化等內容，促進中國版“工業(yè)4.0”得以最終實現(xiàn)。