智東西 編 | 十四
2014年德國漢諾威工業(yè)博覽會提出了第四次工業(yè)革命，與工業(yè)4.0不謀而合的是“中國制造2025”。中德兩國都高度重視新一代信息技術與制造業(yè)的深度融合，強調(diào)信息物理系統(tǒng)（CPS）作為智能制造基礎。
本期的智能內(nèi)參，我們推薦來自工信部工業(yè)4.0研究所所長王喜文博士的制造業(yè)報告，從工業(yè)4.0與中國制造2025的異同出發(fā) ，探討全球制造業(yè)的未來形式。
以下為智能內(nèi)參整理呈現(xiàn)的干貨：
事實上，德國自2011年就在德國科學-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究聯(lián)盟（Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft） 的倡導下，開始了工業(yè)4.0的研究。該理念脫胎于2010年的《德國2020高技術戰(zhàn)略》，及其重點推出11個“未來項目” 。
2012年3月，《德國2020高技術戰(zhàn)略》行動計劃發(fā)布，11個“未來項目”縮減為10個（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)略由德國科學-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究聯(lián)盟與德國國家科學與工程院（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組成秘書處，組建工業(yè)4.0平臺。次年4月，工業(yè)4.0平臺發(fā)布白皮書（實施計劃）。
▲智能工廠
▲工業(yè)4.0的關鍵是信息技術應用
工業(yè)4.0的本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”，其核心是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)關鍵是信息技術應用，以期解決能源消費等社會問題。
德國如此重視制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，主要又以下8點原因：
1 老齡化社會帶來的勞動力減少；
2 資源匱乏，能效仍需提升；
3 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來的國內(nèi)制造業(yè)空心化；
4 發(fā)展中國家技術實力不斷增強；
5 經(jīng)濟全球化中，需要對市場做出快速響應；
6 需要根據(jù)消費者需求，實現(xiàn)差異化、個性化的生產(chǎn)；
7 保持制造業(yè)國際領先地位所需的標準化；
8 制造業(yè)占據(jù)全國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，先進技術的發(fā)展和龐大的制造業(yè)需求，以及來自發(fā)達國家（如美國互聯(lián)網(wǎng)巨頭對制造業(yè)的吞并）和發(fā)展中國家的競爭壓力，推進了德國對更敏捷、高效的工業(yè)形態(tài)的追求。相比于依賴中央控制器的工業(yè)3.0，工業(yè)4.0依靠著信息物理系統(tǒng)，對物料/工具實施信息化調(diào)度，以完成降本增效的多個種類，而非單一種類的大規(guī)模生產(chǎn)。
王喜文所長指出，正在發(fā)生的第四次工業(yè)革命會帶來以下六大改變：
▲對企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的啟示1: 工業(yè)4.0時代企業(yè)要轉(zhuǎn)型升級，改變思維
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制造業(yè)思維的改變
當前的工廠是部門制，設計部門、采購部門、生產(chǎn)部門，都是垂直的部門分工管理，這種垂直的部門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，就是資源沒有百分之百的調(diào)動起來，生產(chǎn)周期很長，效率很低，各管一攤。
隨著工業(yè)4.0時代到來，未來市場上需要個性化、定制化的產(chǎn)品。未來的企業(yè)要通過“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年代的時候是OEM的方式，也就是貼牌。比如說大的汽車企業(yè)，不可能方向盤、車轱轆、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，減少風險。
2000年以信息化系統(tǒng)在制造業(yè)領域得到了更多的應用，把更多的環(huán)節(jié)分包出去，進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，而是開放的價值鏈，所有的環(huán)節(jié)都是通過網(wǎng)絡整合資源。比如蘋果公司，無論是生產(chǎn)iPhone、iPad，沒有一個零配件是自己生產(chǎn)的，都是找合作企業(yè)，但是獲得的利潤卻是最高的。
工業(yè)4.0時代的生產(chǎn)制造模式，結(jié)果是投入人力物力最少獲得的利潤最多。我們傳統(tǒng)的制造業(yè)要向工業(yè)4.0這種開放制造、開放價值鏈上貼近。
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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，但政府主導有局限性，很多技術有不確定性。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，搭建行業(yè)平臺。
▲對企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的啟示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)有話語權，大批量的生產(chǎn)產(chǎn)品，批發(fā)給承銷商，承銷商賣給最終用戶。工業(yè)4.0到來之后，這種結(jié)構(gòu)也會發(fā)生改變，金字塔型會變化沙漏型。
未來大的企業(yè)要開放平臺，開放接口，因為市場是多樣化的，有很多個性化的需求，大的企業(yè)不可能一一跟消費者打交道，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)品賣給消費者，未來會誕生服務提供商、定制商。這些企業(yè)跟用戶打交道，了解用戶的個性化需求，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
以前實體經(jīng)濟制造業(yè)是大企業(yè)把定單委托給中小企業(yè)生產(chǎn)，大企業(yè)面向市場做推廣。未來的商業(yè)模式是中小企業(yè)掌握更多的話語權，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)革命會帶來更多智能產(chǎn)品，改變我們的生活，豐富我們的生活。所以智能硬件這個領域也是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重點。比如說一個智能手機，不僅僅是手機的概念了，可以在里面裝很多的APP應用軟件，圍繞智能手機有很多人做游戲的開發(fā)、大數(shù)據(jù)的分析、商業(yè)智能。以前老百姓買汽車看是不是省油，安全性能是不是強，未來更多考慮是不是能裝更多的游戲，是不是能實現(xiàn)無人駕駛等等。
▲對企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的啟示3:傳統(tǒng)制造業(yè)專項升級的四個方向
▲信息物理系統(tǒng)（CPS）是工業(yè)4.0的基礎
▲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)展的技術進化。作為未來第四次工業(yè)革命的代表，工業(yè) 4.0不斷向?qū)崿F(xiàn)物體、數(shù)據(jù)以及服務等無縫連接的互聯(lián)網(wǎng) （ 物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和服務互聯(lián)網(wǎng)）的方向發(fā)展。
同時，分散型智能利用代表了生產(chǎn)制造過程的虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的交互關系，在構(gòu)建智能物體網(wǎng)絡中發(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，正是因為有了讓傳統(tǒng)生產(chǎn)過程理論發(fā)生顛覆的技術進步，這一切才成為可能。
未來，工業(yè)生產(chǎn)機械不再只是“加工”產(chǎn)品，取而代之的是，產(chǎn)品通過通信向機械傳達如何采取正確操作。 工業(yè) 4.0通過將嵌入式系統(tǒng)生產(chǎn)技術與智能生產(chǎn)過程相結(jié)合，將給工業(yè)領域、生產(chǎn)價值鏈、業(yè)務模式帶來根本性變革（如智能工廠），從而開創(chuàng)一條通往新技術時代的道路。
▲工業(yè)4.0智能工廠通道（基于云計算的安全網(wǎng)絡）
智能工廠（生產(chǎn)智能化、設備智能化、能源管理智能化和供應鏈管理智能化）是通過在生產(chǎn)系統(tǒng)中配備CPS來實現(xiàn)的。相對于傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)，智能工廠的產(chǎn)品、資源及處理過程因CPS的存在， 將具有非常高水平的實時性，同時在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢。
智能工廠的生產(chǎn)相對于傳統(tǒng)制造工業(yè)有如下優(yōu)勢：由CPS形成最優(yōu)化的生產(chǎn)過程：
1、智能工廠的“單元”決 定其活動范圍、設定選項以及生產(chǎn)條件，可與其他單元進行獨立的無線通信。
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、信賴性、時間以及可持續(xù)性等要素，為每個顧客進行最優(yōu)化的產(chǎn)品制造。
▲工業(yè)4.0能產(chǎn)生的價值（德國電子電氣制造商協(xié)會的預測,到2020年，工業(yè)4.0帶動下的全球國內(nèi)生產(chǎn)總值將達約90萬億美元）
美、德兩國是制造業(yè)大國，在先進制造業(yè)方面擁有絕對優(yōu)勢。新工業(yè)時代，美國推出“制造業(yè)回歸”戰(zhàn)略（由奧巴馬政府于2009年提出），德國推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，可以說，兩國都在制造業(yè)上發(fā)力，以期搶占制造業(yè)變革的主導權。
所謂的再工業(yè)化，是西方學者基于工業(yè)在各產(chǎn)業(yè)中的地位不斷降低、工業(yè)品在國際市場上的競爭力相對下降、 大量工業(yè)性投資移師海外而國內(nèi)投資相對不足的狀況提出的一種 “回歸” 戰(zhàn)略，即重回實體經(jīng)濟，使工業(yè)投資在國內(nèi)集中，避免出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)空洞化。
發(fā)達國家實現(xiàn)“再工業(yè)化”的途徑主要包括：重新認識制造業(yè)的價值，積極解決資源環(huán)境的問題，直接扶持戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，加大研發(fā)和教育培訓投入。
▲國際標準化的主導權
與此同時，發(fā)達國家也在積極爭取標準化的主導權，以保證制造業(yè)企業(yè)市場競爭力，實行貿(mào)易保護，形成高技術產(chǎn)業(yè)競爭的制高點，持續(xù)領跑制造業(yè)。
在傳統(tǒng)的工業(yè)時代，標準是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要技術基礎和互換性保證；信息技術時代，標準化將人力、物料、信息等資源融合，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的有序化，從而獲得更多的經(jīng)濟效益；在市場多樣化和個性化的時代，利用標準，進行簡化、優(yōu)化和統(tǒng)一化，才能形成各種標準化模塊，為產(chǎn)品的大規(guī)模定制奠定基礎。這種行業(yè)整體層面的合作創(chuàng)新，既保障了標準化，又化解了企業(yè)的單打獨斗，對我國中國制造2025提出建設國家制造業(yè)創(chuàng)新中心有很大的啟示：引導行業(yè)整體層面上的創(chuàng)新。
▲微笑曲線（在國際產(chǎn)業(yè)分工體系中，發(fā)達國家的企業(yè)往往占據(jù)著研發(fā)、售后服務等產(chǎn)業(yè)鏈高端位置，發(fā)展中國家的廠商則被擠壓在低利潤區(qū)的生產(chǎn)與制造環(huán)節(jié)）
相較于傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)勢明顯的發(fā)達國家，我國在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品附加價值和能源消耗方面都有劣勢。
▲中國制造業(yè)30年發(fā)展歷程
▲中國機械行業(yè)的崛起
但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)進一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透，網(wǎng)絡協(xié)同制造已經(jīng)開始出現(xiàn)。制造業(yè)的模式將隨之發(fā)生巨大變化，它會打破傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的生命周期，從原材料的采購開始，到產(chǎn)品的設計、研發(fā)、生產(chǎn)制造、市場營銷、售后服務等各個環(huán)節(jié)構(gòu)成了閉環(huán)，徹底改變制造業(yè)以往僅是一個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)模式。中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實力雄厚，規(guī)模很大，未來互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)引領時代，中國將起到舉足輕重的地位，實現(xiàn)制造強國的夢想。
▲工業(yè)4.0時代的新價值鏈
▲從資源驅(qū)動轉(zhuǎn)向信息驅(qū)動
為此，2007年十七大提出“發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，大力推進信息化與工業(yè)化融合，促進工業(yè)由大變強”的戰(zhàn)略思想；2010年十七屆五中全會提出“推動信息化與工業(yè)化深度融合，加快經(jīng)濟社會各領域信息化”的戰(zhàn)略思想；2012年十八大提出“堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化道路，推動信息化和工業(yè)化深度融合，全面推進“四化兩型”建設”的戰(zhàn)略思想。
▲中國版工業(yè)4.0的十大重點領域
智東西認為，“工業(yè)4.0”是數(shù)據(jù)制造、網(wǎng)絡制造、智能制造的時代，將推動產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈的重塑，從資源驅(qū)動轉(zhuǎn)向信息驅(qū)動，故而將涌入一批來自互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的新玩家。龐大的實體經(jīng)濟效益將引導發(fā)達國家尋找新的市場和發(fā)展空間，但網(wǎng)絡協(xié)同制造也將對信息、技術不對稱等問題進行弱化，結(jié)合龐大的消費市場，促使發(fā)展中國家進行產(chǎn)業(yè)升級，彎道超車。
