工業(yè)4.0是德國政府提出的一個(gè)高科技戰略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠(chǎng)，在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶(hù)及商業(yè)伙伴。其技術(shù)基礎是網(wǎng)絡(luò )實(shí)體系統及物聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)4.0已經(jīng)進(jìn)入中德合作新時(shí)代，中德雙方簽署的《中德合作行動(dòng)綱要》中，有關(guān)工業(yè)4.0合作的內容共有4條，第一條就明確提出工業(yè)生產(chǎn)的數字化就是“工業(yè)4.0”對于未來(lái)中德經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。雙方認為，兩國政府應為企業(yè)參與該進(jìn)程提供政策支持。

1.背景

“工業(yè)4.0” 研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì )、西門(mén)子公司等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成，并已上升為國家級戰略。德國聯(lián)邦政府投入達2億歐元。

德國政府提出“工業(yè)4.0”戰略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上正式推出，其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機。 該戰略已經(jīng)得到德國科研機構和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認同，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì )將在其下屬6－7個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的研究所引入工業(yè)4.0概念，西門(mén)子公司已經(jīng)開(kāi)始將這一概念引入其工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)控制系統。

2.內涵

“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統的行業(yè)界限將消失，并會(huì )產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng )造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認為，“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰略旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )空間虛擬系統—信息物理系統（Cyber-Physical System) 相結合的手段，將制造業(yè)向智能化轉型。

“工業(yè)4.0”項目主要分為三大主題：

一是“智能工廠(chǎng)”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò )化分布式生產(chǎn)設施的實(shí)現；

二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng )造者和供應者；

三是“智能物流”，主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

3.目標

德國制造業(yè)是世界上最具競爭力的制造業(yè)之一，在全球制造裝備領(lǐng)域擁有領(lǐng)頭羊的地位。這在很大程度上源于德國專(zhuān)注于創(chuàng )新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開(kāi)發(fā)，以及對復雜工業(yè)過(guò)程的管理。德國擁有強大的設備和車(chē)間制造工業(yè)，在世界信息技術(shù)領(lǐng)域擁有很高的能力水平，在嵌入式系統和自動(dòng)化工程方面也有很專(zhuān)業(yè)的技術(shù)，這些因素共同奠定了德國在制造工程工業(yè)上的領(lǐng)軍地位。通過(guò)工業(yè)4.0戰略的實(shí)施，將使德國成為新一代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)（即信息物理系統）的供應國和主導市場(chǎng)，會(huì )使德國在繼續保持國內制造業(yè)發(fā)展的前提下再次提升它的全球競爭力。

4.面臨的挑戰

     缺乏足夠的技能來(lái)加快第四次工業(yè)革命的進(jìn)程

     企業(yè)的IT部門(mén)有冗余的威脅

     利益相關(guān)者普遍不愿意改變

5.關(guān)鍵點(diǎn)

工業(yè)4.0有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就是“原材料(物質(zhì))”=“信息”。具體來(lái)講，就是工廠(chǎng)內采購來(lái)的原材料，被“貼上”一個(gè)標簽：這是給A客戶(hù)生產(chǎn)的XX產(chǎn)品，XX項工藝中的原材料。準確來(lái)說(shuō)，是智能工廠(chǎng)中使用了含有信息的“原材料”，實(shí)現了“原材料(物質(zhì))”=“信息”，制造業(yè)終將成為信息產(chǎn)業(yè)的一部分，所以工業(yè)4.0將成為最后一次工業(yè)革命。

6.商業(yè)模式

商業(yè)模式對制造業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。那么，在工業(yè)4.0時(shí)代，未來(lái)制造業(yè)的商業(yè)模式是什么?就是以解決顧客問(wèn)題為主。所以說(shuō)，未來(lái)制造企業(yè)將不僅僅進(jìn)行硬件的銷(xiāo)售，而是通過(guò)提供售后服務(wù)和其他后續服務(wù)，來(lái)獲取更多的附加價(jià)值，這就是軟性制造。而帶有“信息”功能的系統成為硬件產(chǎn)品新的核心，意味著(zhù)個(gè)性化需求、批量定制制造將成為潮流。制造業(yè)的企業(yè)家們要在制造過(guò)程中盡可能多的增加產(chǎn)品附加價(jià)值，拓展更多、更豐富的服務(wù)，提出更好、更完善的解決方案，滿(mǎn)足消費者的個(gè)性化需求，走軟性制造+個(gè)性化定制道路。

7.工業(yè)4.0聯(lián)盟

2014年11月李克強總理訪(fǎng)問(wèn)德國期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng )新》，宣布兩國將開(kāi)展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向。而借鑒德國工業(yè)4.0計劃，是“中國制造2025”的既定方略。

由德國“工業(yè)4.0”研究機構、中國相關(guān)院所和中德兩國企業(yè)組成的青島中德“工業(yè)4.0”推動(dòng)聯(lián)盟，2月9日在中國第十一個(gè)國家級經(jīng)濟新區——青島西海岸新區成立，成為中國首個(gè)“工業(yè)4.0”聯(lián)盟。

2014年11月4日，中國首套工業(yè)4.0流水線(xiàn)在第十六屆中國國際工業(yè)博覽會(huì )上亮相。

青島中德生態(tài)園管委主任趙士玉介紹說(shuō)，青島中德生態(tài)園作為中德兩國共同建設的生態(tài)型、智能型、開(kāi)放型利益共同體，中德“工業(yè)4.0”推動(dòng)聯(lián)盟在這里成立十分有意義。“工業(yè)4.0”是大數據革命、云計算、移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代背景下，對企業(yè)進(jìn)行智能化、工業(yè)化相結合的改進(jìn)升級，是中國企業(yè)更好的提升和發(fā)展的一條重要途徑。中德“工業(yè)4.0”聯(lián)盟成立后，青島西海岸新區將投入1億元人民幣對區域內部分企業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)，未來(lái)將逐步實(shí)現企業(yè)“工業(yè)4.0”升級。 

8.發(fā)展現狀

工業(yè)自動(dòng)化是德國得以啟動(dòng)工業(yè)4.0的重要前提之一，主要是在機械制造和電氣工程領(lǐng)域。目前在德國和國際制造業(yè)中廣泛采用的“嵌入式系統”，正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內部，是一種特定應用設計的專(zhuān)用計算機系統。數據顯示，這種“嵌入式系統”每年獲得的市場(chǎng)效益高達200億歐元，而這個(gè)數字到2020年將提升至400億歐元。

有專(zhuān)家預計，不斷推廣的工業(yè)4.0將為德國的西門(mén)子、ABB、通快（Trumpf）等機械和電氣設備生產(chǎn)商，以及菲尼克斯電氣（Phoenix Contact）、浩亭（Harting）以及魏德米勒（Weidmuller）等中小企業(yè)帶來(lái)大量訂單。

德國聯(lián)邦貿易與投資署專(zhuān)家Jerome Hull在接受時(shí)代周報記者專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)表示，工業(yè)4.0是運用智能去創(chuàng )建更靈活的生產(chǎn)程序、支持制造業(yè)的革新以及更好地服務(wù)消費者，它代表著(zhù)集中生產(chǎn)模式的轉變。

Jerome Hull介紹：所謂的系統應用、智能生產(chǎn)工藝和工業(yè)制造，并不是簡(jiǎn)單的一種生產(chǎn)過(guò)程，而是產(chǎn)品和機器的溝通交流，產(chǎn)品來(lái)告訴機器該怎么做。生產(chǎn)智能化在未來(lái)是可行的， 將工廠(chǎng)、產(chǎn)品和智能服務(wù)通聯(lián)起來(lái)，將是全球在新的制造業(yè)時(shí)代一件非常正常的事情。

工業(yè)4.0是涉及諸多不同企業(yè)、部門(mén)和領(lǐng)域，以不同速度發(fā)展的漸進(jìn)性過(guò)程，跨行業(yè)、跨部門(mén)的協(xié)作成為必然。同樣是在2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上，由德國機械設備制造業(yè)聯(lián)合會(huì )（VDMA）、德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(huì )（ZVEI）以及德國信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會(huì )（BITKOM）三個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì )共同建立的工業(yè)4.0平臺正式成立。

9.標準制定

根據德國DE雜志對該問(wèn)題的解釋?zhuān)?/span>“安全”在這里有兩層含義：一方面，人們所獲取的數據必須可信的，另一方面他們必須具有安全防盜功能，可以免遭外部的竊取或損害，如黑客攻擊、間諜。

“誰(shuí)來(lái)保證安全的數據轉換，這是主要的問(wèn)題。包括政府、研究人員和企業(yè)在內的所有人員都同意，我們需要有新的標準來(lái)實(shí)際有效地執行新的解決方案。”Jerome Hull對時(shí)代周報記者說(shuō)。

標準化的缺失實(shí)際上是德國工業(yè)4.0項目推行過(guò)程中所遭遇的另一個(gè)困難。設備不僅必須會(huì )說(shuō)話(huà)，而且必須講同一種語(yǔ)言，即通向數據終端的“接口”。

德國正致力成為這個(gè)標準的制定者和推廣者。德國總理默克爾認為，德國可成為工業(yè)4.0標準的推動(dòng)者，并在歐洲甚至全球推行這些標準。

德國官方并沒(méi)有透露這些標準的相關(guān)內容，但據悉，標準的制定工作正在緊鑼密鼓地進(jìn)行當中。近日，工業(yè)4.0平臺剛剛發(fā)布了一個(gè)工業(yè)數據空間，訪(fǎng)問(wèn)者可以通過(guò)該空間獲取世界上所有工業(yè)的信息。這個(gè)空間有著(zhù)統一的“接口”標準，并且允許所有人對其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

探索標準化的還有他人。事實(shí)是，為了應對去工業(yè)化、將物聯(lián)網(wǎng)和智能服務(wù)引入制造業(yè)的國家并不止德國一個(gè)。盡管提法不同，但內容卻類(lèi)似，如美國的“先進(jìn)制造業(yè)國家戰略計劃”、日本的“科技工業(yè)聯(lián)盟”、英國的“工業(yè)2050戰略”等。而中國制造業(yè)頂層設計—“中國制造2025”也有望在今年上半年推出。

2014年11月李克強總理訪(fǎng)問(wèn)德國期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng )新》，宣布兩國將開(kāi)展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向。而借鑒德國工業(yè)4.0計劃，是“中國制造2025”的既定方略。

德國聯(lián)邦貿易與投資署中國事務(wù)專(zhuān)家Christina Otte在接受時(shí)代周報記者書(shū)面采訪(fǎng)時(shí)認為，中國工業(yè)轉型在中國轉變經(jīng)濟增長(cháng)模式的過(guò)程中扮演著(zhù)重要角色。中國政府試圖重新去平衡經(jīng)濟發(fā)展，即減少以投資和出口為基礎的增長(cháng)，尋求更多的來(lái)自?xún)刃栩寗?dòng)的增長(cháng)。為了實(shí)現這一目標，中國需要實(shí)現工業(yè)現代化。為了保持GDP在一個(gè)穩定的增長(cháng)水平上，它需要從勞動(dòng)密集型生產(chǎn)模式切換至高效的高科技生產(chǎn)模式。勞動(dòng)力成本急劇上漲，并且在將來(lái)仍會(huì )繼續擴大。中國將在不久的將來(lái)面臨合格人才的短缺。從長(cháng)期來(lái)看，只有那些進(jìn)入高端制造業(yè)的企業(yè)才有機會(huì )留在市場(chǎng)里。這種由現代化所帶來(lái)的壓力將影響到中國幾乎所有的行業(yè)，而工業(yè)自動(dòng)化和新一代信息技術(shù)的集成是關(guān)鍵。

“德國的工業(yè)4.0可以為中國提供一種未來(lái)工業(yè)發(fā)展的模式，幫助中國解決眼下所面臨的一些挑戰，如資源和能源效益、城市生產(chǎn)和人口變化等。”Christina Otte說(shuō)。

隨著(zhù)中國的加入，德國對工業(yè)4.0標準的制定或將加速。