德國新工業革命及其對我國的影響和啟示

李 堅

（中國輕工業機械協會，北京100032）

0 前言

在經歷了2008年全球金融危機之后，不論是發達國家還是新興國家都在逐漸復蘇，盡管復蘇的速度和程度有所不同。可以明顯看到各國復蘇過程的重要環節幾乎都是在調整產業結構上做文章。其共同點集中于借助互聯網的發展和成熟來調整產業結構甚至打造全新的制造業體系。美國、德國、日本在這方面都有較大的舉動，雖然其理念不盡相同，發展道路的選擇也有較大差異，但希望以此來提高國家競爭力的最終目標是相同的。

在工業發達國家中，德國的設想頗為獨到和新穎，對我們的發展具有一定的借鑒意義。可以預見，未來我國的“十三·五”也將會進一步加大推進“兩化融合”的力度，或將智能制造提到議事日程上來。

1 德國是否引領全球第四次工業革命

按照德國人的說法，1784年第一臺蒸汽織機的出現以機械化代表著第一次工業革命，1870年大規模生產流水線以電氣化為代表是第二次工業革命，以第一臺可編程控制器為代表的自動化是全球范圍的第三次工業革命，而德國正在引領世界的第四次工業革命，且以產、官、學、研大范圍組合的研究成果于2013年漢諾威工業博覽會（Hannover Messe 2013）上以工業4.0的名義正式推出。

姑且不論工業4.0是否真的會在未來被歷史認定為世界第四次工業革命，其出現和發展必將對世界各國，對工業特別是制造業體系，對人們的生活、工作產生巨大而且深遠的影響。

2 工業4.0的概念

簡單而言，工業4.0的核心概念就是在當今工業自動化的基礎上實現生產智能化:即造就智能工廠（Smart Factory）。智能工廠是目前已有的智能體系向制造業領域的擴展，例如我們已知的智能儀表、智能電網、智能樓宇、智慧城市、自控物流、智能交通工具（如智能汽車）、智能手機等。

智能工廠的基礎是信息通信技術（Information Communication Technology，ICT）。工廠內部是稱為M2M（Machine to Machine）的機器設備之間的智能協調工作，工廠與外界則通過人們已知的互聯網服務（Internet of Services）和物聯網（Internet of Things）獲得大數據的運用、產品的開發/銷售、供應鏈管理等業務系統的聯動。

通俗來講，智能工廠將由我們熟知的車間內的人-機對話轉化成機-機智能對話與協作；外部則與我們已知的網購和在線支付平臺、自控物流平臺以及遠程控制、產品開發設計平臺等網聯起來，形成智能化制造體系。這是一個始于智能樓宇技術然后又逐步發展到汽車智能制造，而最終將擴展到更為廣泛領域的工業制造體系。

智能工廠將成為一個全自動智能生產的開放性平臺，通過信息通訊接受外部產品制作訂單和指令；所要加工的在制品自身也帶有數字化的信息標識，該標識集成了動態數字存儲器、感知和通信能力，儲存著在其整個供應鏈和生命周期中所需的各種必需的信息；在制品自己也能通過互聯網尋找加工自己的工位，甚至選擇某個工廠和車間；智能工廠會智能排定加工設備和工藝及加工序列；制品制成后通過自控物流發送到客戶手中。

智能工廠到底是什么？它是個幾乎無人的工廠。工廠內的所有機器設備都擁有獨立的“大腦”并全都智能化聯通（M2M），系統能通過在制品的數字化標識了解到制作要求來安排不同加工設備和加工時間。由于帶有“語言”相同的數字化標識，在制品本身也可以自行尋找空閑設備來加工自己。

這個體系的淺顯意義在于：除了批量化生產之外，任何人都可以設計自己需要的個性化產品，通過網絡付款并發送指令到某個智能工廠來生產需要的產品。然而深層面的意義則絕不僅限于此。

3 工業4.0的優勢

3.1 人力成本的降低和結構改變

無人工廠估計除了維修、安保人員（其實安保也可以是監控機器人）之外幾乎就是無人的，當然還絕對要有手工工作以保證系統的靈活性，那么也僅需要保持極少量的工人，這些員工不一定非要在現場而甚至可以在家中遠程操控。員工的總數（尤其是三班倒的一線員工）和管理人員數量均大大減少，同時幾乎沒有了員工餐飲、住宿等后勤壓力，也幾乎杜絕了工傷。

3.2 高速、高效、無誤

智能化的工廠繼承和發揚了當今全自動工廠的核心技術，其機械手、傳送帶、傳感器、智能儀表將比人類的反應速度、搬運速度、操作速度快得多，也準確得多。目前很多現代化工廠就已經做到了這點，比如廣汽菲亞特長沙工廠，250個機器人/手使龐大的組裝車間空無一人。以焊接工位為例，18個焊接機器人要在一個工位、限時49 s內完成車身的所有焊接（包括車身進出工位的時間），這是人類所不能完成的。這樣的系統不可能出現人類因疲勞、失誤等多重因素產生的錯誤。高速、高效意味著規模化效益。

3.3 節約能源以進一步降低成本

智能工廠合理、迅速地能源配置會將無效能源消耗降至最低。智能配置可以根據設備的開工狀況調整能源的使用，同時還可以應用錯峰電價以降低成本。

3.4 產品的靈活性和多樣性

智能工廠應對定制、量產制品的生產任務是非常容易完成的，這與現今業已存在的自動化工廠差異不大。而對于單件、小批量的個性化產品，目前的自動化工廠則難以與未來的智能化工廠競爭。

從理論上來說，未來產品的生產批量不是越來越大，而是越來越小，每一件產品都將按照個性的意愿進行生產，在極端情況下，將會是自動化的、個性單件制造。就像目前寶馬（BMW）旗下著名的Mini Cooper在英國的工廠一樣，其每一輛車都可以是個性化訂制的：在組裝流水線上，每一個工位向車架上（車架也可以是不同的）組裝的零部件都可以按照訂單客戶的個性化要求選裝，比如僅僅是后門就可以掀背、對開門、上/側單開門等形式；再如輪胎，可以是標準輪胎、寬胎、越野胎等；外殼、內飾的變化可以更多；車身顏色的變化理論上幾乎可以無限選擇。

按照當前商品網絡銷售的增長勢頭來看，通過網絡體系的個性化訂單數量增長可能是驚人的，最終有可能超過傳統商業模式下的銷售量。實際上，我們所熟知的網購平臺就是商品分類的個性化購物平臺，只不過其個性化的選擇目前還受制于已有制式產品的限制而已。

至于智能工廠的靈活多樣性，德國凱澤斯勞滕的樣板“智能工廠”很能夠說明問題。他們選擇了皂液作為示范產品，原料為紅、黃、藍3原色的皂液原料，通過改變不同顏色原料的配比可以制造無數種顏色成品皂液；通過選擇黑、白、灰3種不同顏色的瓶蓋，再加上不同圖案的瓶標，最終瓶裝產品在所示范的僅有幾組參數的排列組合條件下也有無數組選擇。

3.5 提高員工的生活品質

工廠智能化能解決工作、生活矛盾問題。傳統的模式是，工人到工廠上班，現場操作機械設備，到了下班時間回家。但是，通過ICT實現機械設備的遠程操作，就不需要在工廠和家之間奔波，可以在安全的場所舒適地工作，有利于提高工人的生活品質。在操作層面，人類還將繼續發揮核心作用，但是將不再從事體力勞動，而主要從事創新設計、控制和監測等工作。

4 工業4.0的創新點

4.1 思想創新

德國對于工業4.0的推動是站在了戰略制高點上的思考。德國是高度工業化的、以制造業為導向的出口型經濟技術強國。面對后發國家激烈的尤其是在價格方面的競爭，他們不是以比拼價格、犧牲盈利作為競爭手段，而是另辟蹊徑，使對手不能處于同一競爭的層面上。用德國工業研究院院長Henning Kagermann的話說就是，“現代經濟政策的核心在于創新政策，其應促使我們國家成為發展的推動力量，而不是被推著走的力量”。德國的“高度現代化的制造業、全球主導的自動化行業以及IT產業的優勢”是其作為競爭對手的后發國家們所不具備的，所以利用這些優勢打造一個極具創新意義的競爭平臺會使對手處于被“推著走”地位。

4.2 認識創新

當大多數后發國家還在每一個領域努力趕上發達國家、以期在技術上追趕處于行業的先進點、然后再準備進一步提升的時候，德國人則認為，最大的創新動力不再來自各個科研領域和行業的核心，而是其交叉點。這種認識頗具參考價值，可以認為網絡與傳統自動化工廠的智能結合就是這類交叉點之一。

4.3 機制創新

工業4.0這樣一個如此大的戰略動作，得到了德國經濟界、政界、企業界、工會、行業協會、科學界甚至新聞界近乎一致的支持。支持者中包括多年的合作伙伴德國機械制造商協會（VDMA）、德國電子電器協會（ZVEI）等。這不禁使我們聯想到在諸多問題上本應自然存在的對立：由于勞、資雙方而可能存在的企業和工會的對立、由于稅收而可能存在的企業和政府的對立、政界因不同黨派而可能存在的無原則對立等。可以設想，如果單憑政府“拍腦門”制定出這么如此宏大的經濟戰略變革，就算其非常正確、完美，在實施時也不可能得到產、官、學、研及全社會的一致認同和支撐。耗時兩年由各個方面參與的戰略、戰術研究機制值得后發國家借鑒。

順便提一下，2013年9月22日德國大選結束之后，由于德國基本法給予政黨在組閣時以很大的自由，經過長達86 d的激烈爭執、談判、妥協、讓步，基民盟/基社盟和社民黨才最終于2013年12月17日組成新一屆聯合執政政府。而新的大聯合使得議會的反對黨勢力弱之又弱，以致執政黨聯盟甚至考慮如何增強反對黨的權力以平衡自身的強勢。簡而言之，德國組成了一個強大而意見統一的“和諧”政府。除聯邦總理Angela Merkel是基民盟主席之外，14位內閣部長中，原反對黨社民黨占了6位，基社盟僅占3席。從各位部長的簡歷來看都是專家，還包括了土耳其裔的女國務部長，彰顯了用人為賢的基調。再考慮到聯合政府協議中確定的作法：放寬雙重國籍限制、退休年齡提前（這與大多數國家的作法相反）和法定最低工資標準全覆蓋（8.50歐元/h，折合月薪12000元人民幣以上），以吸納全球精英、優化全民生活品質、幫助弱勢群體，足以使人能感受這屆政府的“正能量”。恰如其聯合執政宣言所言：“基民盟/基社盟與社民黨的執政聯盟愿意努力保證并擴建我們富裕和團結的基礎。我們希望，德國所有人不論男女老幼，不論東部西部，都能夠過上好的生活，希望我們的國家在良好發展的道路上繼續前進”。我們可以設想一下，如此政府機制對推動工業4.0會起到什么樣的作用。

5 工業4.0對全球的影響

5.1 無人工廠不僅僅是造成傳統員工的失業

智能工廠是無人工廠。人力在生產與價值創造中所占有的份額越低:不論是腦力還是簡單的體力，經濟結構的權柄就越向資本的占有者傾斜。也就是說，這種高科技無人工廠的投資方是最大的受益者。如果沒有國家或社會保障強有力而合理的制度保證，員工工資和資本收益的剪刀差將越來越大。

科技的發展是無法阻擋的。這一發展的果實如何分配，我們能否利用其建設一個更美好、更公正、更宜居的社會，還是任憑權利和金錢更加集中于少數人手里，這是我們這個時代的核心問題。放任自流，寄希望于市場來解決問題將是輕率和錯誤的，會帶來丑陋的噩夢。

關于這一點美國人也有同感。麻省理工學院（MIT）的Erik Brynjolfsson和Andrew Mc Afee合作新著《The Second Machine Age》預言：我們將經歷“人類歷史上2個最神奇的事件:創造真正的機器智能和全人類通過一個共同的數字網絡連結在一起而改變這個星球的經濟。很多日常的腦力勞動將被電腦化，就像現在書寫技能遭遇的變化那樣。中等收入的就業機會被進一步掏空。結局可能是收入更為兩極分化：頂層有一小批贏家，下面則是苦苦掙扎的大眾。以2012年的情況為例，美國1%最高收入的人，占國民收入的22%，這一數字比他們在20世紀80年代占的份額高出1倍多。中間收入會停滯不前，勞動收入差異和勞動收入與資本收入之間的不平等將會增大失業人數。

人們有充分理由對此感到不安。首先，底層人群的生活可能會變得更加艱辛；第二，如果收入變得太過不均，年輕人的機會將會減少；第三，富人會變得對其余人群的命運漠不關心；最后，會出現權力的極大不對等，使得民主公民權的原則成為笑料。

看來這是全世界人民特別是各國政府需要解決的大問題，要通過“頂層設計”而不是聽任市場去解決。而德國人認為，隨著工業4.0的推進，他們能依靠其制度解決這一問題。

5.2 什么人會失業

狹義來看，智能工廠會使得原來流水線上的員工不得不離去。而面對由數字化、網絡化、信息傳遞和數據處理加速、廣泛的自動化和越來越“聰明”的算法帶來的技術巨變面前，會有很多意想不到的局面出現。

銀行職員:現階段穩定而高薪的職業，隨著人們習慣了不斷改進而安全在線銀行業務，銀行員工數量必然會減少；銀行信貸，通過輸入客戶情況和財務歷史的數百種因素和數據點的統計學算法，會使得銀行信貸主管的直覺和經驗逐漸被軟件所替代，極易出現人為失誤的這個崗位就變得沒有意義了。

經驗、知識和直覺可以被軟件模仿，統計、優化和概率計算可以替代容易含混和受影響的人類決斷。憑借知識面的寬廣和經驗為企業出謀劃策的企業咨詢師將會面臨算法軟件的挑戰。

航空、餐飲、酒店等行業所使用的 ideaS收益控制軟件就使管理層感到定量描述比直覺和經驗所推定的定性描述前景要好很多。

5.3 工資成本降低意味著什么

一個產品，其人力成本比重越低，在“產地”的選擇上其他影響因素就越顯得重要，比如運輸成本、高素質勞動力、環境因素、工業基礎設施、電網、稅負、法規因素及政治穩定性等。因此，資本的流向會向上述因素較為優良的地區流動。德國認為這是“制造業重回歐洲的偉大機遇”。而對其他國家和地區來講這則是一場寂靜而嚴酷的戰爭。

5.4 教育體系面臨的挑戰

德國在推行工業4.0的進程中有4大問題需要解決，其中之一就是員工的終身學習機制。德國的科研和職業教育并重的教育體制為此打下了良好的基礎。終身學習機制將解決上文所述“什么人會失業”的社會問題，德國人認為他們能創造出更多的工作機會。

5.5 人們的日常生活習慣可能出現較大改變

一旦智能工廠成功鋪開，將與現時的網購一道，聯手對傳統的商品購買模式如店鋪、超市等形成更大的沖擊，可能會在很大程度上改變人們的生活習性。

6 工業4.0對我國的影響和啟示

6.1 對我國的影響

目前，我國是世界最大的制造業大國之一，產品出口亦是我國經濟發展的支柱之一。我國同時也是塑料制品和塑料機械生產大國。我國雖然是世界第一大塑料制品生產國，但制品自主設計創新的比例不高，高端產品多來自外來訂單，內銷產品大多是通用型產品。我們的比較優勢基本上還是依賴于勞動力成本較低，產品競爭還是以價格競爭為主。

根據前面的描述，我們可以很容易地感覺到：傳統人力資源需求的減少、資本的遷移、“制造業重回歐洲”、我國以研究為主的教育體系等都會感受到工業4.0的沖擊。目前勞動力相對密集的塑料加工業將可能會受到比較大的影響，這些影響歸根結底可以歸結為：一旦工業4.0推行成功，產品成本會大大降低，生產速度、效率會大大提升，會對我們現在的價格比較優勢形成沖擊，尤其是高端產品。而在中低端產品區域，價格競爭空間也會被壓縮。

再通俗一點說就是，在產品更新快、個性化強以及技術、品質以外，德國同行還可以有很大的空間和我們拼價格，而我們現在的利潤空間已經沒有多少余地可以被擠壓了。而由此導致資本和產地的遷出會對我國某些制造業領域和就業造成威脅。

如果工業4.0真的形成世界范圍的第四次工業革命，在大多數發達國家中以不同的面目出現，包括我國也跟進了這一波潮流。所產生目前已不甚樂觀的收入差異問題在我國則更難以解決。僅就基尼系數而言，根據國家統計局公布的數據，我國近10余年均在0.47以上。2014年1月20日國家統計局發布的數據顯示，2013年全國居民收入基尼系數為0.473，為近12年間最低值。聯合國有關組織通常把0.4作為收入分配差距的警戒線，超過這條警戒線時，貧富兩極的分化較易引起社會階層的對立，從而導致社會動蕩。

6.2 給我國的啟示

（1）是否還沿襲引進、消化、吸收路徑，力圖在各個行業、學科和領域追趕先進作為創新動力，還是巧妙地發現交叉點，走出自主的發展路經，可能是我們能感受到的啟示之一。

我們認為，調結構首先要調整觀念、調整戰略。當我們還沿襲在每個行業、學科領域去追趕世界先進，而人家卻另辟蹊徑把節點作為創新動力，試圖利用急轉彎來甩掉我們。

作為塑機行業，塑料機械就不一定去追求單機本身世界最高的參數、指標，而要在與各個不同應用領域的交叉點上大做文章，以近乎完美的解決方案服務于不同的前方應用領域，這也是我們“十二·五”以來不厭其煩地鼓吹要“變生產型制造為服務型制造”的核心觀念。

塑料制品加工行業亦如此。發現和滿足最終用戶的需求，特別是“潛在”需求，為其設計、提供市場尚未出現的產品，這應該是比較好的節點。

（2）不要被人推著走而做到真正意義的創新，這是給我們的啟示之二。

德國在推進工業4.0，日本、美國也在類似的領域有他們自己的發展戰略和思路。我國是否也跟著走，或者引領一個不同的發展方向，或是像我國領導人訪問德國時提及的在智能制造方面的合作共贏。這都是我們塑料行業需要關注的動向。

無論如何，上述發達國家調整戰略的核心都基于互聯網的發展和成熟。可以預見，互聯網及其衍生出來的物聯網等將會對傳統工業進程形成新一輪難以估量的影響和沖擊，我國塑料行業企業對此尚缺乏深刻地認識和警覺。筆者認為，所謂居安思危，這一點則是我們行業發展的最“危”之處。

我們行業要具有超前一步的創新思維:思考如何發現新的發展方式，不要被動地被人推著走，這一點對我們這樣的塑料制品和塑料機械制造世界第一大國來說尤為重要。