德國工業4.0戰略透視
發布時間：2015-03-11工業4.0項目是全球制造業最具競爭力的國家之一――德國于2013年4月在漢諾威工業博覽會上正式推出的項目，是2010年7月德國政府在《高技術戰略2020》確定的十大未來項目之一，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。中國首套工業4.0流水線也已經亮相第十六屆中國工業博覽會，工業4.0業已進入中德合作新時代，中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中也存在有關工業4.0合作的內容。
以智能制造為主導的
第四次工業革命
“工業4.0”是以智能制造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法，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，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式，旨在通過充分利用信息通信技術和網絡空間虛擬系統――信息物理系統（CPS)相結合的手段，將制造業向智能化轉型。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。
“工業4.0”項目主要分為三大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。三是“智能物流”，主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發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匹配，得到物流支持。
多管齊下解決
“德國制造”危機
德國工業4.0戰略的要點可以概括為：建設一個網絡、研究兩大主題、實現三項集成、實施八項計劃。
建設一個網絡：信息物理系統網絡。信息物理系統就是將物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯系在一起，從而創造物聯網及相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境。這是實現工業4.0的基礎。
研究兩大主題：智能工廠和智能生產。“智能工廠”是未來智能基礎設施的關鍵組成部分，重點研究智能化生產系統及過程以及網絡化分布生產設施的實現。“智能生產”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。生產流程智能化是實現工業4.0的關鍵。
實現三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、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，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。
實施八項計劃：工業4.0得以實現的基本保障。一是標準化和參考架構。需要開發出一套單一的共同標準，不同公司間的網絡連接和集成才會成為可能。二是管理復雜系統。適當的計劃和解釋性模型可以為管理日趨復雜的產品與制造系統提供基礎。三是一套綜合的工業寬帶基礎設施。可靠、全面、高品質的通信網絡是工業4.0的一個關鍵要求。四是安全和保障。在確保生產設施和產品本身不能對人與環境構成威脅的同時，要防止生產設施和產品濫用及未經授權的獲取。五是工作的組織和設計。隨著工作內容、流程和環境的變化，對管理工作提出了新的要求。六是培訓和持續的職業發展。有必要通過建立終身學習和持續職業發展計劃，幫助工人應對來自工作和技能的新要求。七是監管框架。創新帶來的諸如企業數據、責任、個人數據以及貿易限制等新問題，需要包括準則、示范合同、協議、審計等適當手段加以監管。八是資源利用效率。需要考慮和權衡在原材料與能源上的大量消耗給環境及安全供應帶來的諸多風險。
實際上，工業4.0體現出德國對美國的危機感和極高的競爭意識。CPU、操作系統、軟件以及云計算等網絡平臺幾乎都由美國掌控。近兩年來，谷歌開始進軍機器人領域，研發自動駕駛汽車；亞馬遜進入手機終端業務，開始實施無人駕駛飛機配送商品……美國互聯網巨頭正在從“信息”領域加速進入“物理”業務領域。顯而易見，這一趨勢對制造業的破壞性影響只是時間問題，因此，德國產生了前所未有的危機感。
近年來，從中國機械產業的高速增長中，德國看到的更多是“德國制造”自身的危機。數據顯示，德國以16%的份額占據2013年全球機械出口首位，中國以11%的份額，略低于美國位于全球第三。同時，在全球設備制造業的32個子行業中，中國已經在7個子行業中取得了領先地位。更有甚者，美國波士頓咨詢公司的一篇相關分析報告曾提出警告：“歐洲機械制造商必須意識到，競爭環境已經改變，必須對越發明顯的威脅做出反應，否則他們將被來自中國的咄咄逼人的挑戰者打倒。”由此，德國《世界報》網站在去年3月27日報道稱“中國機械制造業嚴重威脅德國”！由此看來，德國對中國制造業的防備之心已顯而易見。
工業4.0與“兩化深度融合”
異曲同工
工業 4.0 的核心需求是提升現有的通信網絡， 以提供保證的延遲時間、可靠性、服務質量和通用帶寬。為與國家IT峰會在《2011 年的數字基礎設施年鑒》中提出的建議一致，需要在德國和其制造伙伴國家之間大規模地擴大寬帶互聯網基礎設施建設。高運行可靠性和數據鏈路可用性是機械工程及自動化工程應用的關鍵。保證的延遲時間和穩定的連接是關鍵，因為這直接影響應用程序的性能。網絡運營商應該多做些工作，以滿足企業的意愿。
德國工業4.0戰略與我國提出的兩化深度融合有很多相通之處。在某種程度上，兩化融合可稱為我國工業的3.0，兩化深度融合可以說是我國工業的4.0。在新的發展背景下，只有將信息化的時代特征與我國工業化歷史進程緊密結合起來，把兩化深度融合作為主線，才能為推動工業轉型升級注入新的動力，也才能在向工業化邁進的過程中占得先機。
超前部署建設國家信息物理系統網絡平臺。美、德等世界工業強國都高度重視信息物理空間構建，加強戰略前瞻部署，并取得積極研究進展。中國要決勝未來的競爭，必須在構建信息物理系統網絡平臺上先行一步。一方面，在國家新的信息化發展戰略中加強對CPS的總體布局，研究制定CPS建設的戰略目標、重點任務、發展路徑和政策舉措。同時，在制造業發展、智慧城市建設、國家網絡和信息安全等工作中加強前瞻部署與應用推廣。另一方面，可借鑒美國組建“國家制造創新網絡中心”的做法，組建一批國家信息物理系統網絡平臺，負責承擔基礎理論研究，組織力量研發突破CPS軟件、傳感器、移動終端設備等工具和裝備，推動重點行業企業的開發應用。
用標準引領信息網絡技術與工業融合。工業4.0戰略的關鍵是建立一個人、機器、資源互聯互通的網絡化社會，各種終端設備、應用軟件之間的數據信息交換、識別、處理、維護等必須基于一套標準化的體系。為了保障工業4.0的順利實現，德國把標準化排在八項行動中的第一位，同時建議在工業4.0平臺下成立一個工作小組，專門處理標準化和參考架構的問題。我們在推進信息網絡技術與工業企業深度融合的具體實踐中，也應高度重視發揮標準化工作在產業發展中的引領作用，及時制定出臺“兩化深度融合”標準化路線圖，引導企業推進信息化建設。同時，還要著力實現標準的國際化，使得中國制定的標準得到國際上的廣泛采用，以奪取未來產業競爭的制高點和話語權。
