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工业4.0中国的危与机2014 年“双十一电商购物节再次打破了中国电子商务的多项纪录，支付宝全天交易额达到创纪录的 571 亿元人民币。正当电子商务前景看似一片光明之际，却有这样的声音传来：工业 4 . 0 到来， ' 淘宝模式”十年内将被淘汰。“工业 4 . 0 ”是什么，在国际工业制造业领域，工业 4 . 0 被视为“第四次工业革命”。未来，在工业 4 . 0 模式下，人们可以跳过中间的销售环节，直接向智能工厂订购商品，从设计到功能，都可以根据自己的喜好定制，而且价格更低廉。也就是说，工业 4 . 0 时代，将不再需要线上、线下的销售商。因此，说工业 40 将，消灭淘宝” , 并非夸大其词。自人类进入工业社会以来，社会的每一次重大进步，都经历了由新技术引发产业革命，继而引发社会形态和社会治理模式的重大变革这一过程。进入 21 世纪，全球产业结构调整，以工业 4 刃为代表的新技术革命迎来曙光。作为世界第二大经济体和主要制造大国的中国，面对这场新工业革命，将迎来前所未有的机遇和挑战。一、从蒸汽革命到工业 4 . 0历史上，人类社会先后发生过三次工业革命。第一次工业革命发生在 18 世纪至怕世纪，始于英国，以蒸汽机的使用为标志，因此又叫“蒸汽革命”，纺织、冶铁、煤炭等都是这个时代风头最盛的行业。在工业制造业领域，人类实现了机械生产代替手工劳动的重大飞跃。第二次工业革命发生于 19 世纪后半期，电气化是这次革命的主要标志，因此又叫“电力革命，机械、电力是这个时代的“先锋产业”。在工业制造业领域，第二次工业革命推动了工业生产线的形成，零部件生产与产品装配成为彼此独立的环节，这开创了产品批量生产的新模式。第三次工业革命发生于 20 世纪后半期。原子能、电子计算机、空间技术和生物工程都是这次工业革命的主要标志，又被称为信息革命”。这一阶段，信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术等发展迅猛。在工业制造业领域，电子工程和信息技术在这一时期被植入到工业过程中，实现了生产过程的自动化。自此，机械能够逐步替代人类作业。第三次工业革命发生后，特别是近 20 年来，西方发达国家工业制造业占整体经济的比重呈现不断下降的趋势。这一方面是因为发达国家产业结构发生演变，另一方面也受到了 20 世纪 90 年代所谓，知识经济”兴起的影响。由于服务业、金融业异军突起，创造高额利润，非制造产业似乎已经取代制造业，成为最具竞争力的产业。因此，欧美发达国家纷纷出现“制造业空心化” ' ，去工业化”趋势。但在加 08 年金融危机后，金融业、信贷业受到严重打击，促使各国重新反思产业结构问题。曾经一度被边缘化的工业制造业，其战略地位再次得到了重视。无论是欧盟、美国还是日本，都提出了“再工业化”的口号，将工业制造业的复兴作为其经济复苏计划的重要组成部分。在“再工业化”的浪潮中，网络信息技术与工业制造业的融合显现出巨大潜力，使人们看到了新一轮工业革命的曙光。在开拓新型工业化的探索中，德国率先提出了一个崭新的概念：工业 4 . 0 ，并在“汉诺威工业博览会 20 , 3 ”上发布了工业 40 战略最终报告。报告认为，工业 4 . 0 时代将实现由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”，由网络技术决定生产制造过程，并实现实时管理。工业制造业在第一次工业革命中实现了机械化，在第二次工业革命中实现了电气化，在第三次工业革命中实现了自动化，而今，通过工业 4 . 0 ，将步入分散化”的新时代。二、什么是工业 4 . 0 工业 4 . 0 ，用一句话来概括，就是以智能制造为主导的生产方法。它通过信息物理系统构建标准化的智能工厂，采用动态配置的方式实现智能生产。我们可以通过以下这些关键词，初步了解工业 4 . 0 的基本概念。 1 工业 4 . 0 的本质 智能工厂智能工厂是工业 4 . 0 的本质。对于智能产品和智能服务，现代人并不陌生。无论是日常使用的智能手机，还是建设中的智慧城市、智能电网，都给人们带来了前所未有的便利。而工业 4 . 0 则是要实现工厂本身的智能化。在未来的智能工厂中，人类、机器和资源能够互相通信，就像社交网络中一样自然。智能产品知道”它们如何被制造出来的细节，也知道它们的用途。它们将主动地与制造流程“交谈” , 回答诸如“我是什么时候被制造的”“对我进行处理应该使用哪种参数” ' 我应该被传送到何处”等问题。在智能工厂中，产品从设计到制造，整个过程中产生的数据源源不断地汇总成一个即时更新的产品数据库”，让厂商能够对生产流程的每一个细节实现动态化、精细化掌控，并根据生产需要及时做出相应改变。即使在生产过程中出现问题和故障，也可以灵活应对，优化决策。世界上最先进的数字化工厂已经开始进行智能工厂的探索。例如西门子公司位于德国安贝格市的电子制造工厂中，真实工厂与虚拟工厂同步运行，真实工厂生产时的数据参数、生产环境信息都会反映到虚拟工厂平台，人则通过虚拟工厂对真实工厂进行把控。工厂超过 3 亿个元器件都拥有自己的“身份信息”，它们来自哪条生产线、是由何种材质制造的、当时使用了哪些工艺和配件、加工时的参数是多少，都被一一录入。当一个元件进入某道工序时，机器就可以根据这些身份信息”，灵活调整生产参数，以达到精密加工、减少出错、节约能耗的目的。 2 工业4.0的原理：信息物理系统信息物理系统是实现智能工厂的前提。信息物理系统是指通过传感网紧密连接网络与现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中。它的原理并不复杂，即依靠信息技术、物联网技术，通过传感技术实时感知数据。通俗地说，就是把生产过程的每一个细节，都变成可以采集、分析的数据。在生产制造过程中，生产线、生产设备各流程都将配备传感器，设计、开发、生产有关的所有数据都将通过这些传感器进行采集，与企业信息系统融合，并传到云计算数据中心进行存储、分析，形成可自律操作的智能生产系统。比如，在设备运行过程中，不可避免会发生自然磨损，从而导致产品的品质发生一定的变化，而传统生产线很难实时针对这种磨损进行调整。有了信息物理系统，就可以实时监测到生产过程中出现哪些故障，哪里需要配件，生产过程中的种种因素可以最大限度地精确控制。 3 工业 4D 的核心：动态配置的生产方式动态配置的生产方式是工业 4 . 0 的核心。它主要是指从事作业的机器人（工作站）能够通过网络实时访问所有与生产相关的信息，并根据信息内容，自主切换生产方式、更换生产材料，将生产作业调整到最匹配模式。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品制定不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送方案，杜绝整个链条中的浪费环节。在生产之前或生产过程中，都能够随时变更最初的设计方案。例如，过去想要推出一款新车，可能需要设计人员设计 3 年、生产模具，年、建设工厂 4 年，总共至少需要 8 年的时间。而在实现动态配置的智能工厂生产线中，固定的生产线概念消失了，就像在一些科幻电影中那样，正在进行装配的汽车能够自主地在生产模块间穿梭，接受所需的装配作业，一条生产线能同时生产多个车型。在这种具有高度灵活性的生产条件下，客户可以根据个人喜好选择车型、车辆配置，甚至可以实现当月定制，下个月就生产出来。 4 工业 4D 的最终目标：工厂标准化标准化是工业生产中的一个重要概念。以高精尖制造业闻名的德国工业之所以在世界上具有重要影响力，其中一个主要因素就是现行很多工业技术国际标准都诞生于德国。但在过去，我们常常听到的都是产品的“标准化”，而工业 4 . 0 将推行工厂的标准化”。在工业 40 变革中，标准化主要是指围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制。为此，需要制定一揽子共同标准，并通过在生产过程中推行一系列具体标准（如成本、资源消耗等）对生产流程进行优化。如果说智能工厂代表了工业 4 . 0 的生产样式，那么工厂标准化则是制定工业 4 . 0 时代的工业制造业“游戏规则”。如果一个国家或经济体能将自身的工业 4 . 0 标准推广到国际市场，那么就将在未来的工业制造业竞争中处于极为有利的领先地位。 5 工业 4 习的愿景：解放生产力，推动社会进步工业 4 . 0 之所以被人们寄予厚望，是因为它具备解放生产力的巨大潜力。其一，它能够满足用户的个性化需求。过去，定制产品成本高昂，而通过工业 4 . 0 动态配置的生产方式，即使生产一次性项目、只生产一件产品，成本也不会比批量生产高太多。其二，它具有很高的灵活性，能够根据产品设计、零部件库存、能源供应等情况调整制造流程。其三，它能够优化决策。由于生产过程中不断提供数据反馈，工业 4 . 0 最大限度地实现了生产全程的透明化，可以及时验证产品设计、生产流程是否合理，并且及时纠错。从创新的角度来看，工业 4 . 0 的出现，将开发出前所未有的创造价值的新方法和商业模式。尤其是对新创业公司和小企业来说，这将是它们的巨大机遇。从社会发展的角度来看，工业 4 . 0 还有助于解决资源利用效率、人口老龄化等全世界面临的现实问题。比如，在当前的工业生产模式下，工厂即使在生产间歇时，为了确保生产设备处于随时可以运转状态，依然需要消耗大量能源。以一条使用激光焊接技术的车辆组装线为例，它全部能源消耗的 12 都是在生产间歇期间发生的。虽然这个复杂的机器在周末不工作，但仍要保持电源开启状态，以便在周末结束后能够立即投入生产。而在工业 4 . 0 模式下，工厂可以根据实际作业情况，实时对能源供给进行调整，可以减少生产间歇期 90 的能源消耗。再比如，现在的工人需要每天到工厂上班，在车间操作机械设备，体力劳动繁重。在工业 4 . 0 变革后，很多工厂将实现远程操作机械设备，工人将从手工劳动、体力劳动中解放出来，工作场所更加安全舒适，可以灵活掌握工作时间，也更有机会延长职业生涯。三、中国制造面临挑战智能工厂、智能制造工业 4 . 0 为人们展现出一副，看上去很美”的图景。但即便在科技和制造水平都很高的美、德等国，想要实现工业 4 . 0 ，依然有很长的路要走。作为当今世界第二大经济体，中国有着庞大的工业制造业体系，但目前制造业发展仍然以简单地扩大再生产为主要途径，近年来面临高端制造业总体水平不足、科技成果转化不充分、低端产能过剩等影响工业制造业转型的瓶颈问题。能否通过这场工业革命实现制造业转型升级，是一项事关重大的挑战。 1 全球制造业竞争加剧新一轮工业革命不仅开启了工业制造业的转型升级，也为国家与国家未来的竞争角力设定了新起点。从本质上来说，能否在这一轮工业革命中占据先机，将在很大程度上决定一个国家未来在国际经济体系中的实力地位和话语权，乃至决定其综合国力水平。因此，无论是以美国、德国等为代表的西方发达经济体，还是印度、巴西这样的新兴国家，都在大力推动先进制造业发展，积极抢占未来先进制造业的巨大市场。未来一个时期，在工业制造业领域，国际上围绕市场、技术、资本和产业转移的竞争将更加激烈。无论是德国的工业 4 . 0 ，还是美国的“先进制造业”，都是西方发达国家提出的战略理念。对我们来说，这些理念具有很高的参考惜鉴价值，它们的根本出发点在于力求提高其本国的工业竞争力，争夺国际市场话语权。因此，我们一方面应当对我国当前工业制造业存在的瓶颈有更加清晰和清醒的认识，深入研究、参考借鉴工业发达国家的先进经验和理念，紧跟趋势，在这场全球制造业变革中搭上便车。另一方面，也不能盲从西方标准，满足于充当发达国家的代工厂，必须结合中国的实际情况，在这场新工业革命中谋求自身战略利益。 2 转型升级迫在眉睫改革开放以来，经过 30 多年的高速发展，我国已成为工业制造业大国。但在工业产品方面，我国制造业竞争力比较强的产品，主要是纺织品、服装、鞋类、玩具以及家电、电器元件、机电产品等，都属于低附加值产品，个别高新技术产品也主要是来料加工或来件组装产品。在很长一段时间里，“中国制造”在国际市场上成为廉价货”的代名词。在技术方面，我国大量企业以引进技术、组装生产为主，技术对外依存度高达 50 以上。其中 95 的高档数控系统， 80 的芯片，几乎全部高档液压件、密封件和发动机要依靠进口。在合资企业中，外商掌控着核心技术和销售渠道，我们用低廉的劳动力制造外国品牌的产品，换来的是微薄的利润。由于缺乏技术上的自主创新，我国作为制造大国，实际上更多的是充当“世界加工厂，的角色。在工业制造业企业方面，我国企业在世界 500 强中占据的席位越来越多，但与发达国家相比，我国大型工业制造业企业创新能力及核心竞争力不足，距离成为世界经济舞台上具有国际竞争力的大企业还有一定差距。在创新研发方面，我国企业资金投入明显不足。 2012 年，三星公司在研发投入上达 83 亿欧元，微软达 79 亿欧元，而同年我国电子信息百强企业全部研发经费总共才 100 多亿欧元。森劣屏右才卜讨失我国在工业制浩业发展上主要依靠规模扩张、投资驱动、外资导向等模式，依靠相对廉价的劳动力成本进行大批量生产，以价格优势争夺市场。时至今日，长期以来形成的“唯 GDP 论”观念，导致很多地方政府迷信“规模优先 , 的发展思路，盲目的大规模批量生产造成了严重产能过剩，环境污染、资源消耗等问题日益凸显。同时，随着我国经济高速发展，劳动力成本不断上升，大量劳动密集型企业转移到成本更加低廉的东南亚、非洲等地区。种种现象都表明，过去的发展模式已经难以为继，工业制造业的转型升级迫在眉睫。 3 亚需解决四大难题想要实现未来制造业的突破，我国工业制造业当前仍存在着标准化、复杂系统管理、通信基础设施建设、网络安全保障等四大主要难题。第一是标准化。标准先行是工业 4 . 0 战略的突出特点。工业 4 . 0 战略的关键是建立一个生产设备、生产资源、生产管理系统互联互通的网络系统。各种终端设备、应用软件之间的数据信息处理必须基于统一的标准，否则就会造成信息处理的混乱。我国在产品设计和生产流程控制上一直是弱项，缺乏标准化，更缺乏国际标准化的思维。第二是复杂系统管理。未来的工业制造业，生产过程将与各种业务管理系统深度融合，系统整体更加复杂化。只有对复杂系统实施精确、高超的管理，才能最大限度地发挥智能工厂的作用。我国企业普遍重视技术，但不重视流程管控，尤其是在技术研发方面，需要充分借鉴西方发达国家工业企业的生产管理模式。第三是通信基础设施建设。这里所说的通信基础设施，不是指我们日常所用的民用通信，而是指适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施。未来制造业发展的方向是各个生产环节充分地与互联网融合，形成工业互联网，因此，必须加快建设通信基础设施。第四是网络安全保障。随着工业与信息化的深度融合，网络安全问题的隐忧将进一步凸显，迫切需要建立一套完善的工业互联网信息安全认证体系。搭上新工业革命的“头班车”从蒸汽时代到工业 4 . 0 ，科技手段发生了翻天覆地的变化，但工业生产的战略目标始终不变，即：用定量的资源实现最高的产量（资源生产率），用最少的资源实现特定的产量（资源效率）。今天，我国正加紧步伐，从战略高度谋划先进制造业发展，推动工业制造业繁荣发展。 2002 年，党的十六大提出了工业化与信息化“两化融合”战略。两化融合”中的两化”即工业化与信息化，是指通过信息化的融合与渗透，对传统制造业产生革命性影响。这与“工业 4 . 0 " ' 再工业化”中提出的以信息技术引领工业制造业转型升级的理念不谋而合。为了积极应对新兴产业革命带来的挑战，我国”十二五规划”中进一步明确提出做强做大高技术产业、促进新兴科技与新兴产业深度融合，并将新一代信息技术、高端装备制造、新能源、节能环保等列为重点发展的七大战略性新兴产业。“十二五”期间，全国研发领域经费占 GDP 的比重突破 2 % ，超过了英国、加拿大等国。政策和资金的投入，带来了显著的成果。数据显示， 2013 年全球机械出口中，中国的份额占 11 % ，仅次于德国和美国，位列全球第三。在全球设备制造业的 32 个子行业中，中国已经在 7 个子行业中取得了领先地位。在自动化产品制造方面，中国占据全球总额的 30 % ，也是仅次于德国的世界第二大自动化产品和系统出口国。尽管在工业制造业创新方面取得了优异成绩，但在以工业 4 . 0 为代表的全球新一轮工业革命来袭之际，我国依然迫切需要通过智能生产、智能设备和先进理念来改造和提升传统制造业。为此，我国一方面积极寻求对外合作，加强对西方发达国家先进制造业的学习借鉴，另一方面，在战略、产业、技术和人才层面上，做出重要部署，全面推动工业制造业转型升级。在对外合作方面，我国与德国就工业 4 . 0 计划展开合作。 2014 年 10 月，第三次中德政府磋商发布了 中德合作行动纲领 。（纲领 指出，工业 4 . 0 将纳入中德标准化合作委员会的工作议题；中国工业和信息化部、科技部与德国联邦经济和能源部、联邦教研部将创建工业 4 . 0 对话。 2013 年 9 月，西门子公司在德国之外的首家数字化企业，即西门子工业自动化产品成都生产和研发基地在成都落成。未来在机械、化工、汽车制造等领域，中德合作将为中国引进更多高精尖技术，帮助中国制造业早日接近国际标准，并将在互联网、物联网、云计算、大数据等领域为中国高新技术企业带来发展机遇。在国内政策方面，首先，在战略层面上，制定先进制造业发展战略，完善国家政策支撑体系。以德国工业 4 . 0 战略为参照，我国正规划未来 10 年制造业发展的重要纲领性文件 中国制造 2025 ，为我国的现代化工业强国描绘出清晰的路线图。 中国制造 2025 将弱化以往规划中“五年”的时间限制，规划年限扩展到 2025 年，更注重中长期规划，主要围绕我国工业有待加强的领域进行强化；其次，在产业层面上，推动制造业模式和业态实现四大革新，即从大规模批量生产变为大规模定制生产的革新、从生产型制造变为服务型制造的革新、从集团式全能型生产变为网络式协同制造的革新、从两化融合变为工业互联网的革新；第三，在技术层面上，积极研究部署信息物理系统平台，实现“智能工厂”的智能制造 , ; 最后，在人才层面上，既要加快培养创新人才，建立企业、高校、科研院所相融合的人才培养模式，也要加大对职业教育和技能培训的重视，大力培养掌握先进制造技术的劳动者。发展先进制造业是加快工业转型升级、打造中国经济升级版的必然要求。通过合理的战略规划和具体行动计划，中国有信心、也有能力搭上新一轮工业革命的快车，实现在 2025 年从工业大国转型为工业强国的重大目标。（作者为工业和信息化部国际经济技术合作中心电子商务研究所所长）