深刻剖析德国工业4.0战略

1、深刻剖析德国工业4.0战略，对中国电商和劳动密集制造业的双重瓦解过去三十年，中国经济得益于劳动力红利，在制造业发展上畅通无阻。在过去十年，中国互联网经济的一个特殊现象是电商的异军突起。而德国提出工业4.0的原本战略意图正是对抗以美国为首的互联网经济，防守中国劳动密集制造业。当中国人疯狂迷恋于金融、电商，天天喊着要颠覆这个颠覆那个的时候，德国已经进入了制造4.0时代，并作为它的国家战略被鲜明的提出，在整个德国企业界得到广泛应用。所谓制造造工业44.0的的概念，是以智智能制造造为主的的第四次次工业革革命，它它把德国国的传统统制造技技术与现现代无处处不在的的互联网网技术相相融合，产生智智能化的的机械

2、设设备制造造，将再再次在全全球范围围内提升升德国的的全球竞竞争力。一、德国国工业44.0的的本质与与目标是是什么？工业4.0在德德国被认认为是第第四次工工业革命命，是德德国政府府20111年111月公公布的高技术术战略220200中的的一项战战略，旨旨在支持持工业领领域新一一代革命命性技术术的研发发与创新新，保持持德国的的国际竞竞争力。20133年4月月，德国国机械及及制造商商协会、德国信信息技术术、通讯讯与新媒媒体协会会、德国国电子电电气制造造商协会会合作设设立了“工业44.0平平台”，并向德德国政府府提交了了平台工工作组的的最终报报告保障障德国制制造业的的未来关于于实施工工业4.0战略略的

3、建议议。报报告提出出，德国国向工业业4.00转变需需要采取取双重策策略，即即德国要要成为智智能制造造技术的的主要供供应商和和CPSS（信息息物理系系统）技技术及产产品的领领先市场场。报告告还展望望了德国国工业44.0战战略的发发展前景景。1、本质质是基于于“信息物物理系统统”实现“智能工工厂”工业4.0，其其实就是是实现“智能工工厂”。第一一次工业业革命始始于188世纪后后半期由由蒸汽机机实现工工厂的机机械化；第二次次工业革革命始于于19世世纪后半半期用电电力来实实现大规规模化批批量生产产；第三三次工业业革命始始于200世纪后后半期通通过电气气和信息息技术实实现制造造业的自自动化。工业4.0将

4、在在前三次次工业革革命的基基础上进进一步进进化，基基于信息息物理系系统（CCybeerPhhysiicall Syysteem）实实现新的的制造方方式。信信息物理理系统是是指通过过传感网网紧密连连接现实实世界，将网络络空间的的高级计计算能力力有效运运用于现现实世界界中，从从而在生生产制造造过程中中，与设设计、开开发、生生产有关关的所有有数据将将通过传传感器采采集并进进行分析析，形成成可自律律操作的的智能生生产系统统。2、核心心是动态态配置的的生产方方式工业4.0报告告中描述述的动态态配置的的生产方方式主要要是指从从事作业业的机器器人（工工作站）能够通通过网络络实时访访问所有有有关信信息，并并根

5、据信信息内容容，自主主切换生生产方式式以及更更换生产产材料，从而调调整成为为最匹配配模式的的生产作作业。动动态配置置的生产产方式能能够实现现为每个个客户、每个产产品进行行不同的的设计、零部件件构成、产品订订单、生生产计划划、生产产制造、物流配配送，杜杜绝整个个链条中中的浪费费环节。与传统统生产方方式不同同，动态态配置的的生产方方式在生生产之前前或者生生产过程程中，都都能够随随时变更更最初的的设计方方案。例如，目目前的汽汽车生产产主要是是按照事事先设计计好的工工艺流程程进行的的生产线线生产方方式。尽尽管也存存在一些些混流生生产方式式，但是是生产过过程中，一定要要在由众众多机械械组成的的生产线线上

6、进行行，所以以不会实实现产品品设计的的多样化化。管理理这些生生产线的的MESS（制造造执行管管理系统统）原本本应该带带给生产产线更多多的灵活活性，但但是受到到构成生生产线的的众多机机械的硬硬件制约约，无法法发挥出出更多的的功能，作用极极为有限限。同时，在在不同生生产线上上操作的的工人分分布于各各个车间间，他们们都不会会掌握整整个生产产流程，所以也也只能发发挥出在在某项固固定工作作上的作作用。这这样一来来，很难难实时满满足客户户的需求求。工业业4.00描绘的的智能工工厂中，固定的的生产线线概念消消失了，采取了了可以动动态、有有机地重重新构成成的模块块化生产产方式。例如，生生产模块块可以视视为一个

7、个“信息物物理系统统”，正在在进行装装配的汽汽车能够够自律在在生产模模块间穿穿梭，接接受所需需的装配配作业。其中，如果生生产、零零部件供供给环节节出现瓶瓶颈，能能够及时时调度其其他车型型的生产产资源或或者零部部件，继继续进行行生产。也就是是为每个个车型自自律性选选择适合合的生产产模块，进行动动态的装装配作业业。在这这种动态态配置的的生产方方式下，可以发发挥出MMES原原本的综综合管理理功能，能够动动态管理理设计、装配、测试等等整个生生产流程程，既保保证了生生产设备备的运转转效率，又可以以使生产产种类实实现多样样化。3、首要要目标是是工厂标标准化德国工业业影响力力的一个个侧面就就是“标准化化”。

8、PLLC编程程语言的的国际标标准IEEC6111311-3（PLCCopeen）主主要是来来自德国国企业；通信领领域普及及的CAAN、PProffibuus以及及EthherCCAT也也全都诞诞生于德德国。工业4.0工作作组认为为，推行行工业44.0需需要在88个关键键领域采采取行动动。其中中第一个个领域就就是“标准化化和参考考架构”。标准准化工作作主要围围绕智能能工厂生生态链上上各个环环节制定定合作机机制，确确定哪些些信息可可被用来来交换。为此，工业44.0将将制定一一揽子共共同标准准，使合合作机制制成为可可能，并并通过一一系列标标准（如如成本、可用性性和资源源消耗）对生产产流程进进行优化化

9、。以往，我我们听到到的大多多是“产品的的标准化化”，而德德国工业业4.00将推广广“工厂的的标准化化”，借助助智能工工厂的标标准化将将制造业业生产模模式推广广到国际际市场，以标准准化提高高技术创创新和模模式创新新的市场场化效率率，继续续保持德德国工业业的世界界领先地地位。目前，工工信部等等部委也也正在借借鉴德国国经验，编制中国制制造20025，力求求促使中中国成为为工业强强国。笔笔者认为为，德国国工业44.0受受到了空空前的重重视，但但是如何何借鉴工工业4.0尤其其是工业业4.00中的标标准化问问题，值值得我们们深入思思考。二、德国国工业44.0背背后的战战略意图图工业4.0在德德国被认认为是

10、第第四次工工业革命命，是德德国政府府20111年111月公公布的高技术术战略220200中的的一项战战略，旨旨在支持持工业领领域新一一代革命命性技术术的研发发与创新新，保持持德国的的国际竞竞争力。德国总总理默克克尔亲自自不遗余余力地推推动工业业4.00，其实实其背后后还有很很深的战战略用意意。1、对抗抗美国互互联网实际上，工业44.0体体现出德德国对美美国的危危机感和和极高的的竞争意意识。CCPU、操作系系统、软软件以及及云计算算等网络络平台几几乎都由由美国掌掌控。近近两年来来，Goooglle开始始进军机机器人领领域，研研发自动动驾驶汽汽车Ammazoon进入入手机终终端业务务，开始始实施无

11、无人驾驶驶飞机配配送商品品美美国互联联网巨头头正在从从“信息息”领域域加速进进入“物物理”业业务领域域。显而而易见，这一趋趋势对制制造业的的破坏性性影响只只是时间间问题，因此，德国产产生了前前所未有有的危机机感。德国的工工业4.0战略略详尽描描绘了信信息物理理系统(CybberPPhyssicaalSyysteem)概概念，希希望通过过信息物物理系统统开创新新的制造造方式，实现“智能工工厂”。信息物物理系统统是指通通过传感感网紧密密连接现现实世界界，将网网络空间间的高级级计算能能力有效效运用于于现实世世界中，从而在在生产制制造过程程中，与与设计、开发、生产有有关的所所有数据据将通过过传感器器采

12、集并并进行分分析，形形成可自自律操作作的智能能生产系系统。从某种意意义上说说，工业业4.00是德国国希望阻阻止信息息技术不不断融入入制造业业之后带带来的支支配地位位。一旦旦制造业业各个环环节都被被云计算算接管，那么制制造业还还是制造造业吗?所以，工业44.0希希望用“信息物物理系统统”升级级“智能能工厂”中的“生产设设备”，使生产产设备因因信息物物理系统统而获得得智能，使工厂厂成为一一个实现现自律分分散型系系统的“智能工工厂”。那时，云计算算不过是是制造业业中的一一个使用用对象，不会成成为掌控控生产制制造的中中枢所在在。2、防守守中国制制造业近年来，从中国国机械产产业的高高速增长长中，德德国看

13、到到的更多多是“德德国制造造”自身身的危机机。数据据显示，德国以以16%的份额额占据220133年全球球机械出出口首位位，中国国以111%的份份额，略略低于美美国位于于全球第第三。同同时，在在全球设设备制造造业的332个子子行业中中，中国国已经在在7个子子行业中中取得了了领先地地位。更更有甚者者，美国国波士顿顿咨询公公司的一一篇相关关分析报报告曾提提出警告告：“欧欧洲机械械制造商商必须意意识到，竞争环环境已经经改变，必须对对越发明明显的威威胁做出出反应，否则他他们将被被来自中中国的咄咄咄逼人人的挑战战者打倒倒。”由由此，德德国世世界报网站在在今年33月277日报道道称“中中国机械械制造业业严重

14、威威胁德国国”!20144年6月月24日日，德国国机械设设备制造造业联合合会(VVDMAA)在日日本东京京举行发发布会，介绍了了德国机机械制造造行业的的情况。VDMMA拥有有1200多年的的历史，涵盖机机床工业业联合会会、机器器人工业业联合会会等388个工业业联合会会，是德德国横跨跨各个机机械产业业的庞大大社团组组织。VVDMAA也是搭搭建“工工业4.0平台台”，实实施德国国工业44.0战战略的重重要牵头头组织之之一。据日本媒媒体报道道，当天天，VDDMA主主席菲斯斯特格(ReiinhooldFFesttge)旗帜鲜鲜明地指指出：“日本和和德国的的机械制制造企业业，应该该为确保保长期发发展和经

15、经济上的的成功进进行深入入合作，尤其在在有交叉叉的一些些产品领领域，两两国应该该携手面面对中国国的挑战战。”从从中，德德国对中中国制造造业的防防备之心心已显而而易见。3、对于于工业44.0，要借鉴鉴也要应应对或许有专专家认为为，工业业4.00不过是是德国的的一项高高科技领领域的国国家战略略，主要要是在高高端制造造技术上上对抗美美国，跟跟主要以以低端制制造为主主的我国国没有多多大关系系。因此此，我国国也没有有必要对对工业44.0采采取应对对策略。笔者并并不认同同这种观观点。一方面，对于德德国工业业4.00，我们们应该深深入研究究，参考考借鉴。工业44.0是是德国举举国实施施的全球球市场运运动，我

16、我们应该该搭乘这这辆便车车。借势势借力，在德国国推广“信息物物理系统统”过程程中，通通过学会会生产制制造过程程与业务务管理系系统的深深度集成成，实现现对生产产要素的的高度灵灵活配置置，实现现大规模模生产高高度定制制化产品品。从而而让制造造业紧跟跟时代趋趋势，提提前迈向向智能化化，以适适应未来来的国际际竞争。另一方面面，在中国制制造20025中应涵涵盖应对对策略。据媒体体报道，工信部部正联合合发改委委、科技技部和国国资委等等多个部部门，由由中国工工程院院院士一起起参与研研究起草草的制造造业中长长期规划划中国制制造20025将阐述述未来110年中中国工业业发展的的整体理理念。笔笔者希望望在中中国制

17、造造20225中中能够有有效考虑虑到德国国工业44.0带带来的冲冲击和潜潜在竞争争因素。因为我我国一直直是制造造大国，却不是是制造强强国。工工业4.0来了了，物联联网、服服务互联联网将取取代传统统封闭性性的生产产制造系系统，成成为未来来工业的的根基。而在物物联网、服务互互联网等等信息产产业领域域更为落落后的我我们，未未来还有有没有成成为制造造强国的的机会?三、德国国工业44.0的的中国启启示德国工业业400战略为为我们展展现了一一幅全新新的工业业蓝图，深入分分析其愿愿景与要要点，可可以洞察察德国提提出工业业400的目的的与战略略意图。在新的的发展背背景下，将信息息化的时时代特征征与我国国工业化

18、化历史进进程紧密密结合起起来，把把两化深深度融合合作为主主线，为为推动工工业转型型升级注注入新的的动力，从而在在向工业业化迈进进的过程程中占得得先机，这是440战战略对我我国推进进工业转转型升级级的重要要启示。1、战略略愿景与与要点与美国流流行的第第三次工工业革命命的说法法不同，德国将将制造业业领域技技术的渐渐进性进进步描述述为工业业革命的的四个阶阶段，即即工业440的的进化历历程。1）工业业100 188世纪660年代代至199世纪中中期，通通过水力力和蒸汽汽机实现现的工厂厂机械化化可称为为工业110。这次工工业革命命的结果果是机械械生产代代替了手手工劳动动，经济济社会从从以农业业、手工工业

19、为基基础转型型到了以以工业以以及机械械制造带带动经济济发展的的模式。2）工业业200 199世纪后后半期至至20世世纪初，在劳动动分工的的基础上上采用电电力驱动动产品的的大规模模生产可可称为工工业20。这这次工业业革命，通过零零部件生生产与产产品装配配的成功功分离，开创了了产品批批量生产产的新模模式。3）工业业300 始于于20世世纪700年代并并一直延延续到现现在，电电子与信信息技术术的广泛泛应用，使得制制造过程程不断实实现自动动化，可可称为工工业30。自自此，机机器能够够逐步替替代人类类作业，不仅接接管了相相当比例例的“体体力劳动动”，还还接管了了一些“脑力劳劳动”。4）工业业400 德国

20、国学术界界和产业业界认为为，未来来10年年，基于于信息物物理系统统（CyyberrPhhysiicallSysstemm，CPPS）的的智能化化，将使使人类步步入以智智能制造造为主导导的第四四次工业业革命。产品全全生命周周期和全全制造流流程的数数字化以以及基于于信息通通信技术术的模块块集成，将形成成一个高高度灵活活、个性性化、数数字化的的产品与与服务的的生产模模式。工业40为我我们展现现了一幅幅全新的的工业蓝蓝图：在在一个“智能、网络化化的世界界”里，物联网网和物联网（服务互互联网技技术）将将渗透到到所有的的关键领领域，创创造新价价值的过过程逐步步发生改改变，产产业链分分工将重重组，传传统的行

21、行业界限限将消失失，并会会产生各各种新的的活动领领域和合合作形式式。1）工业业400将使得得工业生生产过程程更加灵灵活、坚坚强。这这将使得得动态的的、适时时优化的的和自我我组织的的价值链链成为现现实，并并带来诸诸如成本本、可利利用性和和资源消消耗等不不同标准准的最优优化选择择。包括括在制造造领域的的所有因因素和资资源间形形成全新新的循环环网络、智能产产品独特特的可识识别性、个性化化产品定定制以及及高度灵灵活的工工作环境境等。2）工业业400将发展展出全新新的商业业模式和和合作模模式。这这些模式式将力争争确保潜潜在的商商业利润润在整个个价值链链所有利利益相关关人之间间公平地地共享，包括那那些新进

22、进入的利利益相关关人。同同时，工工业40“网网络化制制造”、“自我我组织适适应性强强的物流流”和“集成客客户的制制造工程程”等特特征，也也使得它它追求新新的商业业模式以以率先满满足动态态的商业业网络而而非单个个公司，这将引引发一系系列诸如如融资、发展、可靠性性、风险险、责任任和知识识产权以以及技术术安全等等问题。3）工业业400将带来来工作方方式和环环境的全全新变化化。全新新的协作作工作方方式使得得工作可可以脱离离工厂，通过虚虚拟的、移动的的方式开开展。员员工将拥拥有高度度的管理理自主权权，可以以更加积积极地投投入和调调节自己己的工作作。同时时，随着着工作环环境和工工作方式式的巨大大改变，可以

23、大大幅度提提升老年年人和妇妇女的就就业比例例，确保保人口结结构的变变化不会会影响当当前的生生活水平平。4）工业业400将促进进形成全全新的信信息物理理系统平平台。全全新的信信息物理理系统平平台能够够联系到到所有参参与的人人员、物物体和系系统，将将提供全全面、快快捷、安安全可靠靠的服务务和应用用业务流流程，支支持移动动终端设设备和业业务网络络中的协协同制造造、服务务、分析析和预测测流程等等。德国工业业400战略的的要点可可以概括括为：建建设一个个网络、研究两两大主题题、实现现三项集集成、实实施八项项计划。建设一个个网络：信息物物理系统统网络。信息物物理系统统就是将将物理设设备连接接到互联联网上，

24、让物理理设备具具有计算算、通信信、精确确控制、远程协协调和自自治等五五大功能能，从而而实现虚虚拟网络络世界与与现实物物理世界界的融合合。CPPS可以以将资源源、信息息、物体体以及人人紧密联联系在一一起，从从而创造造物联网网及相关关服务，并将生生产工厂厂转变为为一个智智能环境境。这是是实现工工业40的基基础。研究两大大主题：智能工工厂和智智能生产产。“智智能工厂厂”是未未来智能能基础设设施的关关键组成成部分，重点研研究智能能化生产产系统及及过程以以及网络络化分布布生产设设施的实实现。“智能生生产”的的侧重点点在于将将人机互互动、智智能物流流管理、3D打打印等先先进技术术应用于于整个工工业生产产过

25、程，从而形形成高度度灵活、个性化化、网络络化的产产业链。生产流流程智能能化是实实现工业业400的关键键。实现三项项集成：横向集集成、纵纵向集成成与端对对端的集集成。工工业40将无无处不在在的传感感器、嵌嵌入式终终端系统统、智能能控制系系统、通通信设施施通过CCPS形形成一个个智能网网络，使使人与人人、人与与机器、机器与与机器以以及服务务与服务务之间能能够互联联，从而而实现横横向、纵纵向和端端对端的的高度集集成。横向集成成是企业业之间通通过价值值链以及及信息网网络所实实现的一一种资源源整合，是为了了实现各各企业间间的无缝缝合作，提供实实时产品品与服务务；纵向向集成是是基于未未来智能能工厂中中网络

26、化化的制造造体系，实现个个性化定定制生产产，替代代传统的的固定式式生产流流程（如如生产流流水线）；端对对端集成成是指贯贯穿整个个价值链链的工程程化数字字集成，是在所所有终端端数字化化的前提提下实现现的基于于价值链链与不同同公司之之间的一一种整合合，这将将最大限限度地实实现个性性化定制制。实施八项项计划：工业440得得以实现现的基本本保障。一是标标准化和和参考架架构。需需要开发发出一套套单一的的共同标标准，不不同公司司间的网网络连接接和集成成才会成成为可能能。二是是管理复复杂系统统。适当当的计划划和解释释性模型型可以为为管理日日趋复杂杂的产品品和制造造系统提提供基础础。三是是一套综综合的工工业宽

27、带带基础设设施。可可靠、全全面、高高品质的的通信网网络是工工业40的一一个关键键要求。四是安安全和保保障。在在确保生生产设施施和产品品本身不不能对人人和环境境构成威威胁的同同时，要要防止生生产设施施和产品品滥用及及未经授授权的获获取。五五是工作作的组织织和设计计。随着着工作内内容、流流程和环环境的变变化，对对管理工工作提出出了新的的要求。六是培培训和持持续的职职业发展展。有必要通通过建立立终身学学习和持持续职业业发展计计划，帮帮助工人人应对来来自工作作和技能能的新要要求。七七是监管管框架。创新带带来的诸诸如企业业数据、责任、个人数数据以及及贸易限限制等新新问题，需要包包括准则则、示范范合同、协

28、议、审计等等适当手手段加以以监管。八是资资源利用用效率。需要考考虑和权权衡在原原材料和和能源上上的大量量消耗给给环境和和安全供供应带来来的诸多多风险。总的来看看，工业业400战略的的核心就就是通过过CPSS网络实实现人、设备与与产品的的实时连连通、相相互识别别和有效效交流，从而构构建一个个高度灵灵活的个个性化和和数字化化的智能能制造模模式。在在这种模模式下，生产由由集中向向分散转转变，规规模效应应不再是是工业生生产的关关键因素素；产品品由趋同同向个性性转变，未来产产品都将将完全按按照个人人意愿进进行生产产，极端端情况下下将成为为自动化化、个性性化的单单件制造造；用户户由部分分参与向向全程参参与

29、转变变，用户户不仅出出现在生生产流程程的两端端，而且且广泛、实时参参与生产产和价值值创造的的全过程程。2、对我我国工业业转型升升级的启启示把两化深深度融合合作为主主要着力力点。德德国工业业400战略与与我国提提出的两两化深度度融合有有很多相相通之处处。在某某种程度度上，两两化融合合可称为为我国工工业的330，两化深深度融合合可以说说是我国国工业的的400。在新新的发展展背景下下，只有有将信息息化的时时代特征征与我国国工业化化历史进进程紧密密结合起起来，把把两化深深度融合合作为主主线，才才能为推推动工业业转型升升级注入入新的动动力，也也才能在在向工业业化迈进进的过程程中占得得先机。1、超前前部署

30、建建设国家家信息物物理系统统网络平平台。美美、德等等世界工工业强国国都高度度重视信信息物理理空间构构建，加加强战略略前瞻部部署，并并取得积积极研究究进展。中国要要决胜未未来的竞竞争，必必须在构构建信息息物理系系统网络络平台上上先行一一步。一一方面，在国家家新的信信息化发发展战略略中加强强对CPPS的总总体布局局，研究究制定CCPS建建设的战战略目标标、重点点任务、发展路路径和政政策举措措。同时时，在制制造业发发展、智智慧城市市建设、国家网网络和信信息安全全等工作作中加强强前瞻部部署和应应用推广广。另一一方面，可借鉴鉴美国组组建“国国家制造造创新网网络中心心”的做做法，组组建一批批国家信信息物理

31、理系统网网络平台台，负责责承担基基础理论论研究，组织力力量研发发突破CCPS软软件、传传感器、移动终终端设备备等工具具和装备备，推动动重点行行业企业业的开发发应用。2、启动动国家智智能制造造重大专专项工程程。智能能制造已已成为全全球制造造业发展展的新趋趋势，智智能设备备和生产产手段在在未来必必将广泛泛替代传传统的生生产方式式。当前前，我国国在智能能测控、数控机机床、机机器人、新型传传感器、3D打打印等领领域，初初步形成成完整的的产业体体系。但但总体看看，我国国制造业业发展仍仍然以简简单地扩扩大再生生产为主主要途径径，通过过智能产产品、技技术、装装备和理理念改造造提升传传统制造造业的任任务艰巨巨

32、而迫切切。建议议从国家家层面启启动实施施智能制制造专项项工程，加强技技术攻关关，开展展应用示示范，推推动制造造业向智智能化发发展转型型。一是是重点突突破智能能机器人人。开展智能能机器人人及智能能装备系系统集成成、设计计、制造造、试验验检测等等核心技技术研究究，攻克克精密减减速器、伺服驱驱动器、传感器器等关键键零部件件。二是是开展数数字工厂厂应用示示范。在在全国范范围内分分行业分分区域选选取试点点示范企企业，给给予扶持持，建设设数字制制造的示示范工厂厂，发挥挥其“种种子”作作用。三三是推动动制造业业大数据据应用。以行业业龙头企企业为先先导，鼓鼓励其应应用大数数据技术术提升生生产制造造、供应应链管

33、理理、产品品营销及及服务等等环节的的智能决决策水平平和经营营效率。3、用标标准引领领信息网网络技术术与工业业融合。工业440战战略的关关键是建建立一个个人、机机器、资资源互联联互通的的网络化化社会，各种终终端设备备、应用用软件之之间的数数据信息息交换、识别、处理、维护等等必须基基于一套套标准化化的体系系。为了了保障工工业40的顺顺利实现现，德国国把标准准化排在在八项行行动中的的第一位位，同时时建议在在工业440平平台下成成立一个个工作小小组，专专门处理理标准化化和参考考架构的的问题。我们在在推进信信息网络络技术与与工业企企业深度度融合的的具体实实践中，也应高高度重视视发挥标标准化工工作在产产业

34、发展展中的引引领作用用，及时时制定出出台“两两化深度度融合”标准化化路线图图，引导导企业推推进信息息化建设设。同时时，还要要着力实实现标准准的国际际化，使使得中国国制定的的标准得得到国际际上的广广泛采用用，以夺夺取未来来产业竞竞争的制制高点和和话语权权。4、构建建有利于于工业转转型升级级的制度度保障体体系。德德国工业业400战略十十分重视视产业创创新、组组织创新新与现有有制度相相冲突的的问题。工业440一一方面增增加了管管控的复复杂性，技术标标准的制制定需要要符合相相应的法法律法规规；另一一方面也也需要制制定相应应的规章章制度促促进技术术创新。工业440采采取了一一系列措措施以加加强制度度保障

35、，比如设设立处理理各类问问题的专专职工作作组，制制定和实实施安全全性支撑撑行动，建立培培训和再再教育制制度等。我国在在推动工工业转型型升级的的问题上上，也同同样面临临制度保保障方面面的相关关问题。因此，非常有有必要建建立和完完善有利利于工业业转型升升级的长长效机制制，比如如知识产产权保护护制度，节能环环保、质质量安全全等重点点领域的的法律法法规，人人才培养养和激励励机制等等，从而而形成推推动工业业转型升升级的制制度保障障。5、产学学研用联联合推动动制造业业创新发发展。德德国工业业400是由德德国工程程院、弗弗劳恩霍霍夫协会会、西门门子公司司等联合合发起的的，工作作组成员员也是由由产学研研用多方

36、方代表组组成的。因此，工业440战战略一经经提出，很快得得到了学学术界、产业界界的积极极响应。事实上上，政府府支持产产学研合合作的动动机不单单纯来自自于市场场考量，通过产产学研合合作创新新促进竞竞争往往往成为发发达国家家重要的的战略意意图。我我国应该该充分吸吸收和借借鉴发达达国家产产学研用用联合模模式，一一方面，针对不不同类型型自发的的产学研研合作网网络或产产业研发发联盟，政府要要通过引引导和支支持的方方式促进进其发展展；另一一方面，选择几几个重点点行业和和关键技技术领域域进行试试点，以以行业骨骨干企业业为龙头头，联合合科研实实力雄厚厚的大学学和科研研机构，组建多多种形式式的产学学研研发发联盟

37、，充分调调动各方方资源和和力量，共同推推进技术术研发和和应用推推广。智能制造造装备的的发展现现状与趋趋势近日，浙浙江大学学机械工工程系教教授、博博士生导导师傅建建中发表表了一篇篇题为智能制制造装备备的发展展现状与与趋势的论文文，文章章在综述述了智能能制造装装备国内内外现状状的基础础上，重重点论述述了智能能制造装装备的内内涵及其其发展重重点，作作者认为为德国的的“工业44.0”和美国国的工业业互联网网装备将将是智能能制造装装备未来来的发展展方向。把握德国国制造业业的未来来实施“工工业4.0”攻略的的建议工业4.0工作作组德国联邦邦教育研研究部20133年9月月【编者按按】为了在新新一轮工工业革命

38、命中占领领先机，在德国国工程院院、弗劳劳恩霍夫夫协会、西门子子公司等等德国学学术界和和产业界界的建议议和推动动下，“工业44.0”项目在在20113年44月的汉汉诺威工工业博览览会上被被正式推推出。这这一研究究项目是是20110年77月德国国政府高技术术战略220200确定定的十大大未来项项目之一一旨在在支持工工业领域域新一代代革命性性技术的的研发与与创新。康金城目录【编者按按】.I执行摘摘要.11引言.52愿景景：工业业4.00作为智智能、网网络化世世界的一一部分.122.1塑塑造工业业4.00愿景.132.22在工业业4.00下未来来会是什什么样子子？.152.33新型的的商业机机会和模模

39、式.172.44工作场场所的全全新社会会基础设设施.192.55全新的的基于服服务和实实时保障障的CPPS平台台.202.66工业44.0之之路.223双重战战略：成成为领先先的市场场和供应应商.273.1领先的的供应商商策略.273.2主导市市场策略略.283.33双重战战略及其其关键特特征.293.3.1价值网网络下的的横向集集成.303.33.2全价值值链的端端到端工工程.303.33.3纵向集集成和网网络化制制造系统统.3114需求求研究.355优先行行动领域域.395.1标标准化和和开放标标准的一一个参考考体系.395.22管理复复杂的系系统.445.33为工业业提供一一个全面面宽频

40、的的基础设设施.485.44安保是是工业44.0成成功至关关重要的的因素.495.55数字化化工业时时代工作作的组织织和设计计.585.66培训和和持续的的职业发发展.625.77规章制制度.675.88资源效效率.736德国国如何与与世界其其它国家家竞争？.807展望.91背景资资料：.92工业4.0战略略计划.92工业44.0平平台.94执行摘要要德国是全全球制造造业中最最具竞争争力的国国家之一一，其装装备制造造行业全全球领先先。这是是由于德德国在创创新制造造技术方方面的研研究、开开发和生生产，以以及在复复杂工业业过程管管理方面面高度专专业化使使然。德德国拥有有强大的的机械和和装备制制造业

41、、占据全全球信息息技术能能力的显显著地位位,在嵌嵌入式系系统和自自动化工工程领域域具有很很高的技技术水平平，这些些都意味味着德国国确立了了其在制制造工程程行业中中的领导导地位。因此，德国以以其独特特的优势势开拓新新型工业业化的潜潜力：工工业4.0。前三次工工业革命命源于机机械化、电力和和信息技技术。现现在，将将物联网网和服务务应用到到制造业业正在引引发第四四次工业业革命。将来，企业将将建立全全球网络络，把它它们的机机器、存存储系统统和生产产设施融融入到虚虚拟网络络实体物物理系统统（CPPS）中中。在制制造系统统中，这这些虚拟拟网络实体物物理系统统包括智智能机器器、存储储系统和和生产设设施，能能

42、够相互互独立地地自动交交换信息息、触发发动作和和控制。这有利利于从根根本上改改善包括括制造、工程、材料使使用、供供应链和和生命周周期管理理的工业业过程。正在兴兴起的智智能工厂厂采用了了一种全全新的生生产方法法。智能能产品通通过独特特的形式式加以识识别、可可以在任任何时候候被定位位、并能能知道它它们自己己的历史史、当前前状态和和为了实实现其目目标状态态的替代代路线。嵌入式式制造系系统在工工厂和企企业之间间的业务务流程上上实现纵纵向网络络连接，在分散散的价值值网络上上实现横横向连接接，并可可进行实实时管理理从下订订单开始始，直到到外运物物流。此此外，他他们形成成的且要要求的端端到端工工程贯穿穿整个

43、价价值链。工业4.0拥有有巨大的的潜力。智能工工厂使个个体顾客客的需求求得到满满足，这这意味着着即使是是生产一一次性的的产品也也能获利利。在工工业4.0中，动态业业务和工工程流程程使得生生产在最最后时刻刻也可以以变化，也可能能为供应应商对生生产过程程中的干干扰与失失灵作出出灵活反反应。制制造过程程中提供供的端到到端的透透明度有有利于优优化决策策。工业业4.00也将带带来创造造价值的的新方式式和新的的商业模模式。特特别是，它将为为初创企企业和小小企业提提供发展展良机，并提供供下游服服务。此外，工工业4.0将应应对并解解决当今今世界所所面临的的一些挑挑战，如如资源和和能源利利用效率率，城市市生产和

44、和人口结结构变化化等。工工业4.0使资资源生产产率和效效率增益益不间断断地贯穿穿于整个个价值网网络。它它使工作作的组织织考虑到到人口结结构变化化和社会会因素。智能辅辅助系统统将工人人从执行行例行任任务中解解放出来来，使他他们能够够专注于于创新、增值的的活动。鉴于即即将发生生的技术术工人短短缺问题题，这将将允许年年长的工工人延长长其工龄龄，保持持更长的的生产力力。灵活活的工作作组织使使得工人人能够将将他们的的工作和和私人生生活相结结合，并并且继续续进行更更加高效效的专业业发展，在工作作和生活活之间实实现更好好的平衡衡。在制造工工程领域域，全球球竞争愈愈演愈烈烈，德国国不是唯唯一已经经认识到到要在

45、制制造行业业引入物物联网和和服务的的国家。再者，不仅仅仅亚洲对对德国工工业构成成竞争威威胁，美美国也正正在采取取措施，通过各各种计划划来应对对去工业业化，促促进“先进制制造业”的发展展。为了将工工业生产产转变到到工业44.0，德国需需要采取取双重战战略。德德国的装装备制造造业应不不断地将将信息和和通信技技术集成成到传统统的高技技术战略略来维持持其全球球市场领领导地位位，以便便成为智智能制造造技术的的主要供供应商。与此同同时，有有必要为为CPSS技术和和产品建建立和培培育新的的主导市市场。为为了实现现这一双双重的CCPS战战略目标标，应将将工业44.0的的下列特特性加以以落实：通过过价值网网络实

46、现现横向集集成贯穿穿整个价价值链的的端到端端工程数数字化集集成纵向向集成和和网络化化制造系系统迈向工业业4.00需要德德国投入入大量的的研发精精力。为为了实施施双重战战略，需需要研究究制造系系统的横横、纵向向集成，以及工工程端到到端集成成。此外外，应重重视由于于工业44.0系系统所建建立的工工作场所所新的社社会基础础设施，并要继继续发展展CPSS技术。如果工业业4.00能够成成功实施施，那么么研发活活动将需需要恰当当的产业业和产业业政策决决策与之之伴随。工业44.0工工作组认认为需要要在以下下八个关关键领域域采取行行动：标准准化和参参考架构构：贯穿穿整个价价值网络络，工业业4.00将涉及及一些

47、不不同公司司的网络络连接与与集成。只有开开发出一一套单一一的共同同标准，这种合合作伙伴伴关系才才可能形形成。需需要一个个参考架架构为这这些标准准提供技技术说明明，并促促使其执执行。管理理复杂系系统：产产品和制制造系统统日趋复复杂。适适当的计计划和解解释性模模型可以以为管理理这些日日益复杂杂性提供供基础。因此，工程师师们要配配备为开开发这些些模型所所需的方方法和工工具。为工工业建立立全面宽宽频的基基础设施施：可靠靠、全面面和高质质量的通通信网络络是工业业4.00的一个个关键要要求。因因此，不不论是德德国内部部，还是是德国与与其伙伴伴国家之之间，宽宽带互联联网基础础设施需需要进行行大规模模扩展。安

48、全全和保障障：安全全和保障障两个方方面对于于智能制制造系统统成功是是至关重重要的。重要的的是要确确保生产产设施和和产品本本身不能能对人和和环境构构成威胁胁。与此此同时，生产设设施和产产品，尤尤其是它它们包含含的数据据和信息息，需要要加以保保护，防防止滥用用和未经经授权的的获取。比如，这将要要求部署署统一的的安全保保障架构构和独特特的标识识符，还还要相应应地加强强培训以以及增加加持续的的专业发发展内容容。工作作的组织织和设计计：在智智能工厂厂，员工工的角色色将发生生显著变变化。工工作中的的实时控控制将越越来越多多，这将将改变工工作内容容、作流流程和工工作环境境。在工工作组织织中应用用社会技技术方

49、法法将使工工人有机机会承担担更大责责任，同同时促进进他们个个人的发发展。若若使其成成为可能能，有必必要设置置针对员员工的参参与性工工作设计计和终身身学习方方案，并并启动模模型参考考项目。培训训和持续续的专业业发展：工业44.0将将极大改改变工人人的工作作和技能能。因此此，有必必要通过过促进学学习、使使终身学学习和以以工作场场所为基基础的持持续专业业发展的的计划，实施适适当的培培训策略略和组织织工作。为了实实现这一一目标，应推动动示范项项目和“最佳实实践网络络”，以及及研究数数字学习习技术。监管管框架：虽然在在工业44.0中中新的制制造工艺艺和横向向业务网网络需要要遵守法法律，但但是考虑虑到新的

50、的创新，也需要要调整现现行的法法规。这这些挑战战包括保保护企业业数据、责任问问题、处处理个人人数据以以及贸易易限制。这将不不仅需要要立法，而且也也需要代代表企业业的其他他类型的的行动需要大大量适当当手段，包括准准则、示示范合同同和公司司协议,或如审审计这样样的自我我监管措措施。资源源利用效效率：即即使抛开开高成本本不谈，制造业业消耗大大量的原原材料和和能源，这也对对环境和和安全供供给带来来了若干干威胁。工业44.0将将提高资资源的生生产率与与利用效效率。这这就有必必要计算算在智能能工厂中中投入的的额外资资源与产产生的节节约潜力力之间的的平衡。迈向工工业4.0将是是一个渐渐进的过过程。目目前基本

51、本的技术术和经验验需要调调整从而而适应制制造工程程的具体体要求；同时应应探讨为为开发新新地点和和新市场场制定创创新型解解决方案案。如果果这样做做成功的的话，工工业4.0将使使德国提提升全球球竞争力力，并保保护其国国内制造造业。1引言言确保德国国制造业业的未来来德国是世世界上制制造业最最具竞争争力的国国家之一一。因为为它具备备管理复复杂工业业流程的的能力，使不同同的任务务可由不不同地理理位置的的不同合合作伙伴伴来执行行。几十十年来，它已经经成功地地应用信信息和通通信技术术（ICCT）做做到了这这一点。当今，ICTT大约支支撑了990%的的工业制制造过程程。在过过去的330年左左右的时时间里，IT

52、革革命给我我们生活活和工作作带来了了根本性性变革，其影响响不亚于于第一次次和第二二次工业业革命中中机械化化和电气气化所带带来的影影响。从从个人电电脑到智智能设备备的演进进伴随着着这样的的趋势，越来越越多的IIT基础础设施和和服务将将通过智智能网络络（云计计算）提提供。比比以往任任何时候候都更加加小型化化的设备备与势不不可挡的的互联网网相结合合，使无无处不在在的计算算成为现现实。功能强大大的、自自主的微微型计算算机（嵌嵌入式系系统）正正越来越越多地相相互间或或与互联联网以无无线方式式互联。这正在在导致引引起实体体物理世世界与虚虚拟网络络世界（cybbersspacce）以以虚拟网网络实体物物理系

53、统统（CPPS）的的方式相相融合。继20012年年推出新新的互联联网协议议IPvv6，现现在已有有足够的的地址使使智能对对象间通通过互联联网大范范围直接接互联。这意味着着有史以以来第一一次，有有可能将将资源、信息、物品和和人进行行互联，从而造造就物联联网和服服务。这这种现象象的影响响也将反反映到工工业领域域。在制制造领域域，这种种技术的的渐进性性进步可可以被描描述为工工业化的的第四个个阶段，即工业业4.00（图11）。工业化始始于188世纪末末机械制制造设备备的引进进，那时时像纺织织机这样样的机器器彻底改改变了货货物的生生产方式式。继第第一次工工业革命命后的第第二次工工业革命命大约开开始于22

54、0世纪纪之交，在劳动动分工的的基础上上，采用用电力驱驱动产品品的大规规模生产产。200世纪770年代代初，第第三次工工业革命命又取代代了第二二次工业业革命，并一直直延续到到现在。第三次次工业革革命引入入了电子子与信息息技术（IT），从而而使制造造过程不不断实现现自动化化，机器器不仅接接管了相相当比例例的“体力劳劳动”，而且且还接管管了一些些“脑力劳劳动”。图1工工业革命命的四个个阶段德国需要要借鉴其其作为世世界领先先的制造造设备供供应商以以及在嵌嵌入式系系统领域域的长处处，广泛泛地将物物联网和和服务应应用于制制造领域域，这样样它就可可以在第第四次工工业革命命的道路路上起到到引领作作用。推出工业

55、业4.00不仅能能巩固德德国的竞竞争地位位，而且且也可推推动解决决全球性性挑战（如资源源和能源源利用效效率）和和国家所所面临的的挑战（如应对对人口变变化）。然而，关键是是要考虑虑在社会会文化背背景下的的技术创创新，因因为文化化和社会会的改变变本身也也是创新新的主要要驱动力力。例如如，人口口的变化化有可能能会改变变社会中中的所有有关键领领域，如如学习方方式的组组织、伴伴随着寿寿命延长长工作和和健康的的性质、以及当当地社区区基础设设施建设设等等。这将反反过来显显著影响响德国的的生产率率。通过过优化技技术创新新和社会会创新之之间的关关系，我我们将为为德国经经济的竞竞争力和和生产率率作出重重要贡献献。

56、在制造业业中采用用物联网网和服务务物联网和和服务使使得有可可能创建建网络整整合整个个制造过过程，将将工厂转转变为一一个智能能环境。虚拟网网络实体物物理生产产系统包包括智能能机器、储存系系统和生生产设施施，从入入厂物流流到生产产、销售售、出厂厂物流和和服务，实现数数字化和和基于信信息通信信技术的的端对端端的集成成。这样样不仅可可以更加加灵活地地配置生生产，而而且还可可以通过过提供更更加差异异化的管管理和控控制过程程来拓展展机会。除了优化化现有的的基于IIT的过过程，工工业4.0也将将有可能能在全球球范围内内释放潜潜力，对对详细过过程和整整体效果果进行更更具差异异化的跟跟踪，而而这在以以前是不不可

57、能记记录的。它还将将使业务务合作伙伙伴（如如供应商商和客户户）间、雇员间间更加紧紧密合作作，提供供新的共共赢机会会。作为世界界领先的的制造设设备供应应商，德德国具有有独特的的地位挖挖掘这种种新型工工业化的的潜力。德国的的全球市市场领导导者包括括许多“隐形冠冠军”，他们们提供专专门的解解决方案案德国国最顶级级的1000家中中小型企企业（SSMEss）中的的22家家是机械械和设备备制造商商，其中中3家居居于前十十名。的的确，许许多机械械和设备备制造业业领军人人物认为为他们的的主要竞竞争对手手在国内内。机械械和设备备与汽车车和化学学品一样样，也列列为德国国主要出出口的商商品之一一。此外外，德国国的机

58、械械和设备备制造商商期望在在未来仍仍然保持持自己的的领先地地位。他他们之中中有600%的人人相信在在未来五五年里，他们的的技术竞竞争优势势将进一一步增强强，而只只有不到到40%的人希希望保持持目前的的地位。尽管如如此，在在制造工工程领域域的全球球性竞争争将越来来越激烈烈。不仅仅是亚洲洲竞争对对手对德德国工业业构成威威胁，而而且美国国也正在在采取措措施促进进“先进制制造”，应对对去工业业化。此此外，制制造业一一直以来来不断变变化，并并且愈加加复杂。例如，先进的的激光烧烧结技术术意味着着现在有有可能在在数小时时内高质质量地“打印”出复杂杂的三维维结构。这正在在带来全全新的商商业模式式和服务务，使得

59、得终端客客户可以以更密切切地参与与用户户可以创创建他们们自己的的设计，用电子子邮件将将他们发发送到“影印店店”，或者者他们可可以扫描描和“复制”物体。在工业科科研联盟盟的倡议议下，在在工业44.0平平台上的的合作伙伙伴们已已经为自自己确立立目标，贯彻德德国政府府的战略略举措，以确保保德国工工业的竞竞争力。物联网和和服务将将应用于于制造行行业：从本质上上讲，工工业4.0包括括将虚拟拟网络实体物物理系统统技术一一体化应应用于制制造业和和物流行行业，以以及在工工业生产产过程中中使用物物联网和和服务技技术。这这将对价价值创造造、商业业模式、下游服服务和工工作组织织产生影影响。工业4.0计划划具有巨巨大

60、潜力力满足足用户个个性化需需求工业4.0允许许在设计计、配置置、订购购、规划划、制造造和运作作等环节节能够考考虑到个个体和客客户特殊殊需求，而且即即使在最最后阶段段仍能变变动。在在工业44.0中中，有可可能在一一次性生生产且产产量很低低（1批量）的情况况下仍能能获利。灵活活性基于CPPS的自自组织网网络可以以根据业业务过程程的不同同方面，如质量量、时间间、风险险、鲁棒棒性、价价格和生生态友好好性等，进行动动态配置置。这有有利于原原料和供供应链的的连续“微调”。也意意味着工工程流程程可以更更加灵活活，制造造工艺可可以被改改变，暂暂时短缺缺（例如如供应问问题）可可以得到到补偿，输出的的大量增增加可