深入解讀“工業(yè)4.0”概念及其重要意義(圖文版)
●發(fā)布時間：2014-12-1 ●
●信息來源：上海皇龍自動化工程公司 ●作者：站長
非常高興有機會能和大家一起交流對德國工業(yè)4.0的理解和認識。今年10月初，克強總理訪德期間，中德簽署了《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》，提出兩國將開展工業(yè)生產的數(shù)字化（工業(yè)4.0）合作。苗圩部長在講到德國工業(yè)4.0與中國兩化深度融合關系時，用了三個關鍵詞：如出一轍、異曲同工、殊途同歸。
換句話說，對德國工業(yè)4.0理解和認識的深化，也就是對中國兩化深度融合戰(zhàn)略理解和認識的深化。因此有必要對德國工業(yè)4.0提出的時代背景（為什么？）、基本概念（是什么？）、我們的理解認識（如何看？）以及啟示意義（怎么干？）做一些更深入的研究，這些研究將有利進一步加快推進實施中國的兩化深度融合戰(zhàn)略。
今年10初和苗圩部長一起去德國訪問，與德國經濟和能源部，德國工業(yè)4.0發(fā)起協(xié)會德國信息通信與新媒體協(xié)會（BITKOM）、機械設備制造業(yè)聯(lián)合會（VDMA）、電子電氣制造商協(xié)會（ZVEI）以及大眾、博世、SAP、西門子負責人和專家代表進行了座談交流。
結合當前全球信息技術與制造業(yè)融合發(fā)展的趨勢，談談對德國工業(yè)4.0一些認識和感受，概括起來就是四個基本問題，德國工業(yè)4.0：為什么？是什么？如何看？怎么干？這是一個內部的研討會，我談談自己個人的一點學會體會，不代表任何組織，不對之處請大家批評指正。
一、為什么？
2011年德國漢諾威工業(yè)博覽會上，德國相關協(xié)會提出工業(yè)4.0的初步概念，此后德機械設備制造聯(lián)合會等協(xié)會牽頭，來自企業(yè)、政府、研究機構的專家成立了“工業(yè)4.0工作組”進一步加強工業(yè)4.0的研究并向德國政府進行報告，2013年發(fā)表了工業(yè)4.0標準化路線圖，組建設了由協(xié)會和企業(yè)參與的工業(yè)4.0平臺（Platform-i4.0），德國政府也將工業(yè)4.0納入《高技術戰(zhàn)略2020》中，工業(yè)4.0正式成為一項國家戰(zhàn)略。
目前，德國正計劃制訂推進工業(yè)4.0的相關法律，把工業(yè)4.0從一項產業(yè)政策上升為國家法律。德國工業(yè)4.0在很短的時間內得到了來自黨派、政府、企業(yè)、協(xié)會、院所的廣泛認同，并取得一致共識，從一個來自民間的概念迅速演變國家產業(yè)戰(zhàn)略，正從一個產業(yè)政策上升為國家法律。工業(yè)4.0在這么短的時間內在德國得到廣泛認同，有其偶然性也有必然性，這種認識來自于德國長期以來把工業(yè)作為國家經濟的基石，來自于信息通信技術給工業(yè)帶來的革命性影響，也來自于新一輪科技革命中對德國工業(yè)地位擔憂。概括起來，主要是由于三種意識：危機意識、機遇意識和領先意識。
1、危機意識
德國是傳統(tǒng)的科技工業(yè)強國，但是在新一輪產業(yè)技術革命中，傳統(tǒng)的競爭優(yōu)勢受到了來自各方面的挑戰(zhàn)，一部分新興產業(yè)成長乏力，各界對德國未來發(fā)展表現(xiàn)出某種憂慮。
1)是對新興產業(yè)創(chuàng)新能力的憂慮。
信息通信技術是全球新一輪產業(yè)變革中最具活力的技術，德國各界的普及共識是，德國乃至整歐洲喪失了全球信息通信產業(yè)發(fā)展的機遇。在全球產業(yè)創(chuàng)新最活躍的互聯(lián)網領域，全球市值最大20個互聯(lián)網企業(yè)中沒有歐洲企業(yè)，歐洲的互聯(lián)網市場基本被美國企業(yè)壟斷，德國副部理兼經濟和能源部長加布里爾曾說，德國企業(yè)的數(shù)據(jù)由美國硅谷的四大科技把持，這正是他所擔心的。
全球通信產業(yè)蓬勃發(fā)展，但歐洲企業(yè)節(jié)節(jié)敗退，僅有少數(shù)企業(yè)在苦苦支撐。歐洲的集成電路公司紛紛轉型設計企業(yè)，并不斷從消費市場退出。當前，美國的互聯(lián)網以及ICT巨頭與傳統(tǒng)制造業(yè)領導廠商攜手，GE、思科、IBM、AT&T英特爾等80多家企業(yè)成立了工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟，重新定義制造業(yè)的未來，并在技術、標準、產業(yè)化等方面做出一系列前瞻性布局，工業(yè)互聯(lián)網與成為美國先進制造伙伴計劃的重要任務之一。歐洲及德國對新興產業(yè)創(chuàng)新能力及對未來發(fā)展前景表現(xiàn)出了一種深深的憂慮。
2)是對傳統(tǒng)產業(yè)競爭優(yōu)勢的憂慮。
德國傳統(tǒng)工業(yè)在全球的競爭優(yōu)勢仍十分突出，但是在新一代信息技術與工業(yè)加速融合，產品、裝備、工藝、服務智能化步伐不斷加快的背景下，德國能否跟上時代發(fā)展的潮流，德國各界有深刻的危機意識。
德國總理默克爾也指出，目前90%的創(chuàng)新在歐洲之外產生，歐洲不能錯失下一代工業(yè)技術變革。默克爾同時對德國的制造業(yè)能否及時與現(xiàn)代的信息和通訊技術實現(xiàn)對接，保障德國制造業(yè)在世界上的領先地位表示擔憂。德國企業(yè)界對美國再工業(yè)化、中國制造業(yè)發(fā)展給予了充分的關注，2014年6月24日，德國機械協(xié)會（VDMA）主席在日本說，德國和日本攜手應用中國的挑戰(zhàn)。
德國信息技術、通訊、新媒體協(xié)會工業(yè)4.0部部長曾說，不僅僅亞洲對德國工業(yè)構成競爭優(yōu)威脅，美國正通過各種計劃應對“去工業(yè)化”，加快先進制造業(yè)發(fā)展。
3)是對國家產業(yè)戰(zhàn)略方向的憂慮。
2008年國際金融危機后，新一代信息技術的突破擴散及與工業(yè)融合發(fā)展，引發(fā)了國際社會對第三工業(yè)革命、能源互聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網、數(shù)字化制造等一系列發(fā)展理念和發(fā)展模式的廣泛討論和思考。
以美國、歐盟、日本、韓國等紛紛制訂了一系列規(guī)劃和行動計劃，實施制造業(yè)回歸戰(zhàn)略。這既體現(xiàn)了發(fā)達國家對制造業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展理念的深刻反思，也反映了其搶占新一輪國際制高點意圖和決心。德國作為全球制造業(yè)強國，在新一輪技術變革中能不能找到工業(yè)發(fā)展方向并引領全球工業(yè)發(fā)展，是德國各界廣泛關注的問題。2、機遇意識
在與德國工業(yè)4.0參與方交流中，我們能深切體會到，盡管德國各界對有些產業(yè)的發(fā)展的不盡如人意表現(xiàn)出了憂慮，但對德國傳統(tǒng)優(yōu)勢產業(yè)的競爭力還是表現(xiàn)出強烈的自信，認為德國工業(yè)經濟發(fā)展面臨許多機遇。
1)是市場機遇。
信息通信技術與制造業(yè)融合發(fā)展帶來一個重要變革就是智能制造時代的來臨，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器學習等驅動人類智能邁向更高境界，推動著人類各種生產工具的智能化和現(xiàn)代化，在廉價體力勞動不斷被機器替代同時，越來越多的腦力勞動者正在被智能工具所替代，人類正在邁向第二次機器時代，其帶來產業(yè)變革和就業(yè)結構影響將超越過去300年工業(yè)化歷史。
基于新一代智能裝備生產組織方式將廣泛普及，從普及單機智能化到普及智能生產線、智能車間、智能工廠，其背后是龐大的、快速成長的智能裝備市場。德國各界一直在探討以什么樣的方式抓住快速成長的市場。
2)是技術機遇。
智能制造不僅需要單項技術突破，也需要各種技術綜合集成，而這正是德國的優(yōu)勢所在。面對全球新一代信息技術與制造技術融合的趨勢，德國迎來了鞏固和強化技術優(yōu)勢的機遇。
具體來說：
(1)是工業(yè)軟件優(yōu)勢。
工業(yè)軟件是智能裝備的核心和基礎，德國企業(yè)資源管理（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、產品生命周期管理（PLM）、可編程控制器（PLC）等核心工業(yè)軟件在全球都處于領導地位。
(2)是工業(yè)電子優(yōu)勢。
集成了傳感、計算、通信的工業(yè)電子是智能裝備的核心，這也是德國優(yōu)勢領域所在，一批德國企業(yè)在汽車電子、機械電子、機床電子、醫(yī)療電子等領域引領全球發(fā)展。三是制造技術優(yōu)勢。德國工業(yè)的基礎材料、基礎工藝、基礎裝備、基礎元器件核心技術領域一直在全球處于領先地位，機械出口占全球16%，居全球首位，其在創(chuàng)新性制造技術領域的研究、開和生產，以及復雜工業(yè)過程管理領先性無人能比。傳統(tǒng)制造技術與工業(yè)軟件、工業(yè)電子技術的結合，為德國搶占智能裝備競爭制高點帶來了難的機遇。
3)是產業(yè)機遇。
裝備制造業(yè)是德國最具優(yōu)勢的產業(yè)，面對全球智能制造帶來的機遇，德國各界的共識是，要把握信息通信技術與裝備制造業(yè)融合的趨勢，瞄準全球快速成長的智能工廠裝備市場，確保德國企業(yè)成為全球智能制造產業(yè)“領先的供應商”地位。
對于德國而言，這個市場是潛在的、也是現(xiàn)實的，沒有哪個國家比德國更有條件和優(yōu)勢發(fā)展智能制造。德國相關協(xié)會調查表明，60%的德國機械設備制造商確信他們的技術和產品競爭優(yōu)勢在未來五年會得到提高。正如德國所說，歐洲、德國失去了互聯(lián)網的機遇，但不能失去物聯(lián)網的機遇，物聯(lián)網應用的主戰(zhàn)場是工業(yè)領域，德國不僅可以而且能夠在物聯(lián)網的技術變革中抓住機遇引領潮流。
3、領先意識
在新一輪技術革命和產業(yè)變革中，德國人有危機感，也看到新機遇，并試圖在工業(yè)領域繼續(xù)保持全球領先的地位，基本途徑就是，在向工業(yè)化4.0邁進的過程中先發(fā)制人，與世界制造強國爭奪新科技產業(yè)革命的話語權，搶占產業(yè)發(fā)展的制高點。具體來講，就是要實現(xiàn)五個領先：
1)是理念領先。
信息技術領域從來不缺乏新概念和新理念，但真正能夠被各界廣泛認可并快速傳播的發(fā)展理念屈指可數(shù)。物聯(lián)網、移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術廣泛普及并推進生產方式變革，當各國紛紛提出數(shù)字化制造、工業(yè)互聯(lián)網、能源互聯(lián)網等制造業(yè)發(fā)展新理念時候，德國作為歐洲傳統(tǒng)的工業(yè)強國，需要一個既能繼承傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展思想、又能啟發(fā)未來工業(yè)趨勢的新理念，搶占發(fā)展理念的制高點，并引領德國工業(yè)繼續(xù)保持全球領導地位。
正是在這一背景下，德國工業(yè)4.0的概念出現(xiàn)了，這一概念最大的成功在于它把幾百年工業(yè)發(fā)展的歷史與現(xiàn)代信息技術趨勢進行了完美的集成，它是繼承性與創(chuàng)新性的統(tǒng)一、理論性與通俗化的統(tǒng)一、嚴肅性與時尚性的統(tǒng)一，其傳播的速度、廣度、深度也超過了德國人的預期。
2)是技術領先。
當前，信息技術創(chuàng)新步伐不斷加快，正步入泛在、智能、集成的新階段。從計算、傳輸?shù)教幚恚瑥母兄鞲械街悄埽涸谶B接和普適計算已無所不在，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器學習等驅動人類智能邁向更高境界，虛擬化技術、3D打印、工業(yè)互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等技術將重構制造業(yè)技術體系。
德國提出“工業(yè)4.0”，其宗旨也是支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新，大力推動物聯(lián)網和服務互聯(lián)網技術在制造業(yè)領域的應用，從而應對新一輪科技革命帶來的挑戰(zhàn)，以此搶占信息技術與工業(yè)融合發(fā)展中技術的制高點。3)是產業(yè)領先。
在新一輪科技革命的影響下，全球新的產業(yè)分工體系和分工格局正在形成，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能工廠和智能制造模式正在引領制造方式的變革，全球研發(fā)設計、生產制造、服務交易等資源配置體系加速重組，網絡眾包、異地協(xié)同設計、大規(guī)模個性化定制、精準供應鏈管理等正在構建企業(yè)新的競爭優(yōu)勢，全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網金融、電子商務等加速重構產業(yè)價值鏈新體系。
德國提出“工業(yè)4.0”，在智能生產體系的支撐下，重構全球的生產方式。德國信息技術、通訊、新媒體協(xié)會工業(yè)4.0部部長說，德國傳統(tǒng)工業(yè)的核心架構以及它在國際上的卓越地位，能夠與ICT技術結合并改革德國的傳統(tǒng)工業(yè)，德國希望在新一輪產業(yè)技術革命浪潮中扮演主要角色。
3)是標準領先。
產品的智能化、裝備的智能化、生產的智能化、管理的智能化以及服務的智能化，迫切要求裝備、產品之間，裝備和人之間，以及企業(yè)、產品、用戶之間全流程、全方位、實時的互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時、準確交換、識別、處理、維護，研發(fā)、生產、管理、服務的高度協(xié)同對智能制造的標準化提出了新的要求，這就必須通過制定和執(zhí)行許許多多的技術標準、服務標準、管理標準和安全標準，智能制造的標準體系是全球產業(yè)競爭的一個制高點，德國已搶先一步，制定了《“工業(yè)4.0”標準路線圖》，，以此搶占“工業(yè)4.0”標準化領域的制高點。
4)是市場領先。
鞏固并不斷擴大全球市場的優(yōu)勢是德國工業(yè)4.0的根本出發(fā)點，也是各界的共識。在“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中，德國采用了“領先的供應商戰(zhàn)略”與“領先的市場戰(zhàn)略”的雙重戰(zhàn)略來釋放市場潛力。
“領先的供應商戰(zhàn)略”強調德國裝備制造供應商要通過技術創(chuàng)新和集成，不斷提供世界領先的技術解決方案，并藉此成為“工業(yè)4.0”產品的全球領先的開發(fā)商、生廠商；“領先的市場戰(zhàn)略”強調將德國國內制造業(yè)作為主導市場加以培育，率先在德國國內制造企業(yè)加快推行“工業(yè)4.0”與部署信息物理網絡系統(tǒng)（CPS），進一步壯大德國裝備制造業(yè)。
二、是什么？
與國際社會關于第三次工業(yè)革命的說法不同，德國學術界和產業(yè)界認為，前三次工業(yè)革命的發(fā)生，分別源于機械化、電力和信息技術。
他們將18世紀引入機械制造設備定義為工業(yè)1.0，20世紀初的電氣化為2.0，始于20世紀70年代的生產工藝自動化定義為3.0，而物聯(lián)網和制造業(yè)服務化迎來了以智能制造為主導第四次工業(yè)革命，或革命性的生產方法，即“工業(yè)4.0”。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術和信息物理系統(tǒng)（CPS）相結合的手段，推動制造業(yè)向智能化轉型。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、工業(yè)4.0是互聯(lián)
西門子、博世和蒂森克虜伯的專家在交流時都提到，工業(yè)4.0的核心是連接，要把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。“工業(yè)4.0”適應了萬物互聯(lián)的發(fā)展趨勢，將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過信息物理系統(tǒng)（CPS）形成一個智能網絡，使得產品與生產設備之間、不同的生產設備之間以及數(shù)字世界和物理世界之間能夠互聯(lián)，使得機器、工作部件、系統(tǒng)以及人類會通過網絡持續(xù)地保持數(shù)字信息的交流。
1)生產設備之間的互聯(lián)。
從工業(yè)2.0到工業(yè)3.0時代的重要標志是，單機智能設備的廣泛普及。工業(yè)4.0工作組把1969年第一個可編程邏輯控制器Modicon084的使用作為工業(yè)3.0的起點，其核心是各種數(shù)控機床、工業(yè)機器人自動化設備在生產環(huán)節(jié)的推廣，我們可以把它理解為單機設備智能化水平不斷提升并廣泛普及推廣。
工業(yè)4.0的核心是單機智能設備的互聯(lián)，不同類型和功能的智能單機設備的互聯(lián)組成智能生產線，不同的智能生產線間的互聯(lián)組成智能車間，智能車間的互聯(lián)組成智能工廠，不同地域、行業(yè)、企業(yè)的智能工廠的互聯(lián)組成一個制造能力無所不在的智能制造系統(tǒng)，這些單機智能設備、智能生產線、智能車間及智能工廠可以自由的、動態(tài)的組合，以滿足不斷變化的制造需求，這是工業(yè)4.0區(qū)別與工業(yè)3.0的重要特征。
2)設備和產品的互聯(lián)。
正如德國總理默克爾在2014年漢諾威工博會上所講的，工業(yè)4.0的意味著智能工廠能夠自行運轉，零件與機器可以進行交流。由于產品和生產設備之間能夠通信，使得產品能理解制造的細節(jié)以及自己將被如何使用。同時，它們能協(xié)助生產過程，回答諸如“我是什么時候被制造的”、“哪組參數(shù)應該被用來處理我”、“我應該被傳送到哪”等等問題。
3)虛擬和現(xiàn)實的互聯(lián)。
信息物理系統(tǒng)（CPS）是工業(yè)4.0的核心，它通過將物理設備連接到互聯(lián)網上，讓物理設備具有計算、通信、控制、遠程協(xié)調和自治等五大功能，從而實現(xiàn)虛擬網絡世界與現(xiàn)實物理世界的融合。信息物理系統(tǒng)（CPS）可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網及相關服務，并將生產工廠轉變?yōu)橐粋�智能環(huán)境，是實現(xiàn)設備、產品、人協(xié)調互動的基礎。智能制造的核心在于實現(xiàn)機器智能和人類智能協(xié)，實現(xiàn)生產過程的自感知、自適應、自診斷、自決策、自修復。
4)萬物互聯(lián)（IOE，InternetofEverything）。
信息技術發(fā)展的終極目標是實現(xiàn)無所不在的連接，所有產品都將成為一個網絡終端。萬物互聯(lián)就是人、物、數(shù)據(jù)和程序通過互聯(lián)網聯(lián)接在一起，實現(xiàn)人類社會所有人和人、人和物以及物和物之間的互聯(lián)，重構整個社會的生產工具、生產方式和生活場景。人們能夠以多種方式通過社交網絡聯(lián)接到互聯(lián)網，基于感知、傳輸、處理的各類人造物將成為網絡的終端，人、物、數(shù)據(jù)在網絡環(huán)境下進行流程再造，基于物理世界感知和人群交互的在線化、實時化的數(shù)據(jù)與智能處理改變著我們對外部世界的響應模式。
2、工業(yè)4.0是集成
“工業(yè)4.0”將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。集成是德國工業(yè)4.0的關鍵詞，也是長期以來中國推動兩化融合的關鍵詞。
在兩化融合評估體系中，將兩化融合分為起步階段、單項應用階段、綜合集成階段、協(xié)同創(chuàng)新階段等四個階段，綜合集成是信息化和工業(yè)化融合走向縱向重要標志，中國兩化融合主要強調了企業(yè)間的橫向集成和企業(yè)內部的縱向集成，而德國工業(yè)4.0增加了端到端的集成。1)縱向集成。
縱向集成不是一個新話題，伴隨著信息技術與工業(yè)融合發(fā)展常講常新，換句話說，企業(yè)信息化在各個部門發(fā)展階段的里程碑，就是企業(yè)內部信息流、資金流和物流的集成，是在哪一個層次、哪一個環(huán)節(jié)、哪一個水平上，是生產環(huán)節(jié)上的集成（如研發(fā)設計內部信息集成），還是跨環(huán)節(jié)的集成（如研發(fā)設計與制造環(huán)節(jié)的集成），還是產品全生命周期的（如產品研發(fā)、設計、計劃、工藝到生產、服務的全生命周期的信息集成）。工業(yè)4.0所要追求的就是在企業(yè)內部實現(xiàn)所有環(huán)節(jié)信息無縫鏈接，這是所有智能化的基礎。
2)橫向集成。
在市場競爭牽引和信息技術創(chuàng)新驅動下，每一個企業(yè)都是在追求生產過中的信息流、資金流、物流無縫鏈接與有機協(xié)同，在過去這一目標主要集中在企業(yè)內部，但現(xiàn)在這一遠遠不夠了，企業(yè)要實現(xiàn)新的目標：從企業(yè)內部的信息集成向產業(yè)鏈信息集成，從企業(yè)內部協(xié)同研發(fā)體系到企業(yè)間的研發(fā)網絡，從企業(yè)內部的供應鏈管理與企業(yè)間的協(xié)同供應鏈管理，從企業(yè)內部的價值鏈重構向企業(yè)間的價值鏈重構。
橫向集成是企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網絡所實現(xiàn)的一種資源整合，為實現(xiàn)各企業(yè)間的無縫合作，提供實時產品與服務，推動企業(yè)間研產供銷、經營管理與生產控制、業(yè)務與財務全流程的無縫銜接和綜合集成，實現(xiàn)產品開發(fā)、生產制造、經營管理等在不同的企業(yè)間的信息共享和業(yè)務協(xié)同。
3)端到端集成。
從某種意義上來講，端到端的集成是一個新理念，各界對于端到端集成有不同的理解。所謂端到端就是圍繞產品全生命周期的價值鏈創(chuàng)造，通過價值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實現(xiàn)從產品設計、生產制造、物流配送、使用維護的產品全生命周期的管理和服務，它以產品價值鏈創(chuàng)造集成供應商（一級、二級、三級……）、制造商（研發(fā)、設計、加工、配送）、分銷商（一級、二級、三級……）以及客戶信息流、物流和資金流，在為客戶提供更有價值的產品和服務同時，重構產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的價值體系。
3、工業(yè)4.0是數(shù)據(jù)
德國機械設備制造業(yè)協(xié)會及SAP的專家在交流時都提出，工業(yè)4.0的核心就是數(shù)據(jù)。SAP高級副總裁柯曼說，企業(yè)數(shù)據(jù)分析就像汽車的后視鏡，開車沒有后視鏡就沒有安全感，但更重要的是車的前檔風玻璃——對實時數(shù)據(jù)的精準分析。
從工業(yè)1.0、2.0、3.0演進的角度來看，這一認識不無道理，數(shù)據(jù)是區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產體系的本質特征。在“工業(yè)4.0”時代，制造企業(yè)的數(shù)據(jù)將會呈現(xiàn)爆炸式增長態(tài)勢。
隨著信息物理系統(tǒng)（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產裝備、感知設備、聯(lián)網終端，包括生產者本身都在源源不斷地產生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會滲透到企業(yè)運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期，是工業(yè)4.0和制造革命的基石。
1)產品數(shù)據(jù)。
包括設計、建模、工藝、加工、測試、維護、產品結構、零部件配置關系、變更記錄等數(shù)據(jù)。產品的各種數(shù)據(jù)被記錄、傳輸、處理和加工，使得產品全生命周期管理成為可能，也為滿足個性化的產品需求提供了條件。首先，外部設備將不再是記錄產品數(shù)據(jù)的主要手段，內嵌在產品中的傳感器將會獲取更多的、實時的產品數(shù)據(jù)，使得產品管理能夠貫穿需求、設計、生產、銷售、售后到淘汰報廢的全部生命歷程。其次，企業(yè)與消費者之間的交互和交易行為也將產生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些數(shù)據(jù)，能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計、柔性加工等創(chuàng)新活動中。
2)運營數(shù)據(jù)。
包括組織結構、業(yè)務管理、生產設備、市場營銷、質量控制、生產、采購、庫存、目標計劃、電子商務等數(shù)據(jù)。工業(yè)生產過程的無所不在的傳感、連接，帶來了無所不在的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會創(chuàng)新企業(yè)的研發(fā)、生產、運營、營銷和管理方式。首先，生產線、生產設備的數(shù)據(jù)可以用于對設備本身進行實時監(jiān)控，同時生產所產生的數(shù)據(jù)反饋至生產過程中，使得工業(yè)控制和管理最優(yōu)化。其次，通過對采購、倉儲、銷售、配送等供應鏈環(huán)節(jié)上的數(shù)據(jù)采集和分析，將帶來效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫存，改進和優(yōu)化供應鏈。再次，利用銷售數(shù)據(jù)、供應商數(shù)據(jù)的變化，可以動態(tài)調整優(yōu)化生產、庫存的節(jié)奏和規(guī)模。此外，基于實時感知的能源管理系統(tǒng)，能夠在生產過程中不斷實時優(yōu)化能源效率。
3)價值鏈數(shù)據(jù)。
包括客戶、供應商、合作伙伴等數(shù)據(jù)。企業(yè)在當前全球化的經濟環(huán)境中參與競爭，需要全面地了解技術開發(fā)、生產作業(yè)、采購銷售、服務、內外部后勤等環(huán)節(jié)的競爭力要素。
大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展和應用，使得價值鏈上各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業(yè)管理者和參與者提供看待價值鏈的全新視角，使得企業(yè)有機會把價值鏈上更多的環(huán)節(jié)轉化為企業(yè)的戰(zhàn)略優(yōu)勢。例如，汽車公司大數(shù)據(jù)提前預測到哪些人會購買特定型號的汽車，從而實現(xiàn)目標客戶的響應率提高了15%至20%，客戶忠誠度提高7%。
4)外部數(shù)據(jù)。
包括經濟運行、行業(yè)、市場、競爭對手等數(shù)據(jù)。為了應對外部環(huán)境變化所帶來的風險，企業(yè)必須充分掌握外部環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀以增強自身的應變能力。大數(shù)據(jù)分析技術在宏觀經濟分析、行業(yè)市場調研中得到了越來越廣泛的應用，已經成為企業(yè)提升管理決策和市場應變能力的重要手段。少數(shù)領先的企業(yè)已經通過為包括從高管到營銷甚至車間工人在內的員工提供信息、技能和工具，引導員工更好、更及時地在“影響點”做出決策。
4、工業(yè)4.0是創(chuàng)新
“工業(yè)4.0”的實施過程實際上就是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程，制造技術、產品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新將會層出不窮。
1)技術創(chuàng)新。
未來工業(yè)4.0的技術創(chuàng)新在三條軌道上進行，一是新型傳感器、集成電路、人工智能、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)在信息技術創(chuàng)新體系中不斷演進，并為新技術在其它行業(yè)的不斷融合滲透奠定技術基礎。二是傳統(tǒng)工業(yè)在信息化創(chuàng)新環(huán)境中，不斷優(yōu)化創(chuàng)新流程、創(chuàng)新手段和創(chuàng)新模式，在既有的技術路線上不斷演進。三是傳統(tǒng)工業(yè)與信息技術的融合發(fā)展，它既包括信息物理空間（CPS）、智能工廠整體解決方案等一系綜合集成技術，也包括集成工業(yè)軟硬件的各種嵌入式系統(tǒng)、虛擬制造、工業(yè)應用電子等單項技術突破。
2)產品創(chuàng)新。
信息通信技術不斷融入工業(yè)裝備中，推動著工業(yè)產品向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，使產品結構不斷優(yōu)化升級。一方面，傳統(tǒng)的汽車、船舶、家居的智能化創(chuàng)新步伐加快，如汽車正進入“全面感知+可靠通信+智能駕駛”的新時代，萬物互聯(lián)（IOE）時代正在到來。另一方面，制造裝備從單機智能化向智能生產線、智能車間到智能工廠演進，提供工廠級的系統(tǒng)化、集成化、成套化的生產裝備成為產品創(chuàng)新的重要方向。
3)模式創(chuàng)新。
“工業(yè)4.0”將發(fā)展出全新的生產模式、商業(yè)模式。首先在生產模式層面，“工業(yè)4.0”對傳統(tǒng)工業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，要求從過去的“人腦分析判斷+機器生產制造”的方式轉變?yōu)?ldquo;機器分析判斷+機器生產制造”的方式，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能工廠和智能制造模式正在引領制造方式的變革。
其次在商業(yè)模式層面，“工業(yè)4.0”的“網絡化制造”、“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，也使得它追求新的商業(yè)模式以率先滿足動態(tài)的商業(yè)網絡而非單個公司，網絡眾包、異地協(xié)同設計、大規(guī)模個性化定制、精準供應鏈管理等新型智能制造模式將加速構建產業(yè)競爭新優(yōu)勢。4)業(yè)態(tài)創(chuàng)新。
伴隨信息等技術升級應用，從現(xiàn)有產業(yè)領域中衍生疊加出的新環(huán)節(jié)新活動，將會發(fā)展成為新的業(yè)態(tài)，進一步來講在新市場需求的拉動下，將會形成引發(fā)產業(yè)體系重大變革的產業(yè)。就目前來看，工業(yè)云服務、工業(yè)大數(shù)據(jù)應用、物聯(lián)網應用都有可能成為或者催生出一些新的產業(yè)和新的經濟增長點。制造與服務融合的趨勢，使得全生命周期管理、總集成總承包、互聯(lián)網金融、電子商務等加速重構產業(yè)價值鏈新體系。
5)組織創(chuàng)新。
在工業(yè)4.0時代，很多企業(yè)將會利用信息技術手段和現(xiàn)代管理理念，進行業(yè)務流程重組和企業(yè)組織再造，現(xiàn)有的組織體系將會被改變，符合智能制造要求的組織模式將會出現(xiàn)。基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的智能工廠將會加快普及，進一步推動企業(yè)業(yè)務流程的優(yōu)化和再造。
企業(yè)組織管理創(chuàng)新，也是兩化融管理體系標準的重要內容，在兩化融合管理體系的九大原則、四大核心要素、四個管理域中都涉及到，如何圍繞企業(yè)獲取可續(xù)的競爭優(yōu)勢，不斷優(yōu)化企業(yè)的業(yè)務流程和組織架構。
從實踐的角度來看，國內企業(yè)在組織創(chuàng)新方面做了很多積極的探索，海爾張瑞敏提出企業(yè)無邊界、組織無領導、供應鏈無中心等新的管理理念。華為任正非提出讓聽見炮火的人指揮戰(zhàn)斗，作戰(zhàn)的基本單元要從師一級縮小到旅、團、營、連，一直到班，以后的戰(zhàn)爭是“班長的戰(zhàn)爭”。
5、工業(yè)4.0是轉型
在“工業(yè)4.0”時代，物聯(lián)網和（服）務聯(lián)網將滲透到工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，形成高度靈活、個性化、智能化的產品與服務的生產模式，推動生產方式向大規(guī)模定制、服務型制造、創(chuàng)新驅動轉變。
1)從大規(guī)模生產向個性化定制轉型。
“工業(yè)4.0”給生產過程帶來了極大的自由度與靈活性，通過在設計、供應鏈、制造、物流、服務等各個環(huán)節(jié)植入用戶參與界面，新的生產體系能夠實現(xiàn)每個客戶、每個產品進行不同設計、零部件采購、安排生產計劃、實施制造加工、物流配送，極端情況下可以實現(xiàn)個性化的單件制造，問題的關鍵是，設計、制造、配送單件產品是盈利的。
在這一過程中，用戶由部分參與向全程參與轉變，用戶不僅出現(xiàn)在生產流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產和價值創(chuàng)造的全過程。實現(xiàn)真正的個性化定制將是一個漫長而艱辛的過程，這一進程只有起點沒有終點。這次去德國考察工業(yè)4.0，德國相關機構提供了幾個可供參觀的工業(yè)4.0典型企業(yè)，其中一家企業(yè)的材料給我留下了深刻的影響，它介紹說工業(yè)4.0幫助企業(yè)建立了極多品種的極少量生產模式，這是我們后來考慮去這家企業(yè)參觀學習的重要原因。
2)從生產型制造向服務型制造轉型。
服務型制造是工業(yè)4.0理念中工業(yè)未來轉型的重要方向，越來越多的制造型企業(yè)圍繞產品全生命周期的各個環(huán)節(jié)不斷融入能夠帶來市場價值的增值服務，以此實現(xiàn)從傳統(tǒng)的提供制造業(yè)產品向提供融入了大量服務要素的產品與服務組合轉變。事實上，在德國工業(yè)4.0概念提出之前，服務型制造的理念已得到廣泛認同。
關于制造業(yè)服務化，我之前曾出版了一本專著《制造業(yè)服務路線圖：機理、模式與選擇》，提出服務型制造的四種基本模式。圍繞增強產品效能，拓展在線維護、個性化設計等服務，圍繞提高產品交易便捷性，拓展融資租賃、現(xiàn)代物流和電子商務等服務，圍繞提高產品線效能，提供專業(yè)化產品集成服務，圍繞客戶全方位需求，實現(xiàn)從基于產品的服務到基于需求的服務。
在與德國三個大協(xié)會以及西門子、博世、蒂森克虜伯等企業(yè)交流時，他們都從不同角度提出，推動制造業(yè)服務化轉型是工業(yè)4.0的核心理念。
3)從要素驅動向創(chuàng)新驅動轉型。
以廉價勞動力、大規(guī)模資本投入的傳統(tǒng)要素驅動發(fā)展模式將難以為繼，移動互聯(lián)網、云計算、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術在制造業(yè)的集成應用，帶來產業(yè)鏈協(xié)同開放創(chuàng)新，帶來了用戶參與式創(chuàng)新，帶來了制造業(yè)技術、產品、工藝、服務的全方位創(chuàng)新，不斷催生和孕育出新技術、新業(yè)態(tài)和新模式，從而激發(fā)整個社會的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)激情，加快從傳統(tǒng)的要素驅動向創(chuàng)新驅動轉型。
小結：工業(yè)4.0的本質是提升企業(yè)、行業(yè)、國家的競爭優(yōu)勢
最后，如果要對工業(yè)4.0是什么做一個小結的話，我想說，工業(yè)4.0是的一個發(fā)展的概念、是一個動態(tài)的概念，工業(yè)4.0是一個理解未來信息技術與工業(yè)融合發(fā)展的多棱鏡，站在不同的角度會有不同的理解，工業(yè)4.0是互聯(lián)，是集成，是數(shù)據(jù)，是創(chuàng)新，是服務，是轉型；工業(yè)4.0是是CPS，是智能工廠，是智能制造；工業(yè)4.0是國家戰(zhàn)略，是企業(yè)行為。
但從根本上來講，“工業(yè)4.0”是一種在信息技術發(fā)展到新階段產生的新的工業(yè)發(fā)展模式。從終極目標來看，工業(yè)4.0不能為技術而技術，核心在于提高企業(yè)、行業(yè)乃至國家的整體競爭力。
從企業(yè)來看，通過“工業(yè)4.0”可以實現(xiàn)勞動生產率大幅提高，產品創(chuàng)新速度加快，滿足個性化需求，減少能耗，提高產品質量和附加值大幅，增強企業(yè)核心競爭力顯著；從行業(yè)來看，通過“工業(yè)4.0”可以建立起高度協(xié)作的創(chuàng)新服務體系，提高整個行業(yè)的資源配置和運行效率；從政府來看，通過“工業(yè)4.0”進一步鞏固德國制造業(yè)優(yōu)勢，搶占新一輪產業(yè)競爭的制高點。
來源：OFweek
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