借鑒德國“工業4.0”加快我國制造業轉型升級

/工業和信息化部賽迪研究院 安琳/

借鑒德國“工業4.0”加快我國制造業轉型升級

/工業和信息化部賽迪研究院 安琳/

在發達國家的“再工業化”戰略中，德國“工業4.0”戰略目標明確、措施務實、發展路徑清晰，一經提出便引起了世界的廣泛關注。賽迪智庫軟件與信息服務業研究所認為，“工業4.0”戰略為我國制造業轉型升級提供了很多可資借鑒的思路，受其啟發，我國可從四個方面推動制造業向智能制造轉型升級：面向未來的產業鏈分工擴展轉型范圍；優化產業結構，注重培育戰略性新興產業增長點；鼓勵企業牽頭官產學研一體推進核心技術創新；政府主導，推進智能制造技術標準規劃建設與實施。

當前，“中國制造”正受到雙重挑戰：發達國家紛紛開始“再工業化”運動，東盟、印度和拉美國家則擁有更低的勞動力和資源成本。在這種形勢下，如何在保持增長的同時促進產業轉型升級，就成為我國制造業必須思考的問題。德國正在實施的“工業4．0”戰略，體現了制造業強國對未來產業發展趨勢的評判與布局，為我國制造業發展提供了可資借鑒的思路。

一、德國“工業4.0”戰略的三大要點

“工業4.0”是德國政府《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，在關鍵工業技術中取得國際領先地位，提高德國工業的競爭力。其核心要點包括以下三個方面。

（一）“工業4.0”的概念直指新一輪工業革命

德國“工業4.0”戰略，與國際金融危機之后發達國家紛紛提出的以重振制造業為核心的“再工業化”戰略一脈相承。再工業化并非簡單回歸，而是以信息網絡技術、數字化制造技術應用為重點，旨在依靠科技創新，搶占制造業新的制高點。這股信息技術與制造技術深入融合的浪潮被認為是新一輪工業革命。德國政府發布的《實施“工業4.0”戰略建議書》坦言，已經擁有強大機械和裝備制造業的德國工業，不僅面臨中國等新興國家的競爭威脅，美國等發達國家也在通過各種計劃，促進先進制造業發展。德國希望通過制定“工業4.0”戰略，“確保德國制造的未來”。

德國認為，深度應用的信息通信技術，將推動實體物理世界和虛擬網絡世界的融合，在制造領域形成資源、信息、物品和人相互關聯的“信息物理融合系統（CPS）”，從總體上掌控從消費需求到生產制造的所有過程，由此實現高效生產管理。這可視為繼機械化、電氣化和信息技術之后工業化的第四個階段，即“工業4.0”。

（二）以CPS 技術為基礎塑造制造業核心競爭力

CPS 由智能機器、存儲系統和生產設施三部分組成，是德國“工業4.0”的技術基礎。制造業通過CPS 可以整合制造和物流過程，實現數字化和基于信息技術的端對端集成，建立高度靈活的個性化產品與服務生產模式，實現智能制造。以CPS 為核心的智能制造可以從三個方面提升制造業競爭力。

一是能夠推動實現更高的生產效率和制造靈活性。借助CPS技術和產品，生產模式從“集中型”轉變為“分散智能型”，生產要素可以實時、高度靈活配置，確保僅一次性生產且產量很低時的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。

二是能夠使客戶與業務伙伴廣泛參與到業務過程和價值創造過程，形成新的價值鏈。基于CPS 的生產過程淡化了虛擬世界和物理世界的界限，使物聯網與服務互聯網一體化，催生新的應用和服務模式，傳統的產業鏈分工被重組，客戶和業務伙伴能夠更直接地參與到商業價值的創造過程之中，產生新的價值鏈模式。

三是能夠實現自組織生產，促使人的角色發生轉變。CPS 能夠獨立自動交換信息、觸發動作和控制，實現“產品驅動機械”的自組織生產，將人從操作性任務中解放出來，使之專注于創新設計、控制等高附加值的工作，保證德國制造業在高人力成本約束下仍然具有強大的產業競爭力。

（三）圍繞CPS 技術創新和市場培育推進“工業4.0”戰略

德國“工業4.0”的發展路徑十分清晰：一是積極推進CPS 技術研究，成為CPS技術的全球領導性供應商；二是加快為CPS技術和產品培育新的市場，讓CPS 成為全球先進制造業主流技術。

在技術研究方面，按兩大主題展開：一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程控制技術，以及網絡化分布式生產設施的實現。二是“智能生產”模式，重點研究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。

在項目實施方面，聚合官產學研，由政府出資，學術界和產業界共同推動，特別強調中小企業既是智能化生產技術的使用者和受益者，也是先進工業生產技術的創造者和供應者。為了協調創新進程，確保未來生產要素、技術和產業能夠互聯集成，德國電氣電子和信息技術協會編纂了《“工業4.0”標準化路線圖》作為規劃基礎。在市場推廣方面，德國政府重視借助西門子等超大型德國企業的技術和市場實力，在全球高調宣傳“工業4.0”理念和CPS技術，形成大企業投入資源開拓市場，帶動中小企業跟進的良性循環。

二、德國“工業4.0”對我國制造業轉型的啟示

德國“工業4.0”戰略，是制造業強國對于先進制造業發展方向和升級路徑的決策，目標明確、措施務實、發展路徑清晰，對我國制造業轉型升級有一定的啟示和借鑒意義。

（一）給我國工業化和城鎮化發展帶來新思路

“工業4.0”強調利用信息技術和制造技術的融合，來改變當前的工業生產與服務模式，既能使生產和交付更加靈活，同時又致力于解決能源利用效率、人才結構等挑戰，對我國的產業發展有重要的借鑒意義。一是智能工廠使客戶的個性化定制需求得以滿足，同時發掘出創造價值的新方法和商業模型，給初創公司和小型企業帶來發展機會，下游服務也能從中受益。二是CPS 使從原材料變為產品的過程更加多產和高效，企業能源利用效率得到極大改善。三是智能制造更注重工人的設計管理能力和數字化專業技能，靈活的生產組織方式可延長工人的職業生涯并使其工作和生活更加平衡。“工業4.0”從產業結構、能源利用、人才結構三方面同步優化，為我國工業化和城鎮化發展提供了新思路。

（二）給我國制造業轉型升級帶來新動力

“工業4.0”倡導圍繞CPS 開展技術創新，利用智能制造提升產業競爭力，帶動制造服務業、生產性服務業以及一批新興戰略產業的發展，這種思路可給我國制造業轉型升級帶來新動力。一是以CPS 為基礎的智能數字生產，可大幅縮短產品從設計到上市的時間周期，降低綜合成本并快速響應市場變化，有利于我國制造企業在激烈的市場競爭中走出差異化的自主創新之路，避免與東盟、印度、拉美國家長時間在產業鏈低端血拼勞動力和資源成本。二是“工業4.0”消除傳統行業界限，重組產業鏈功能，可以促進我國部分上下游企業加快向制造服務業轉型升級。三是CPS技術發展將會帶動一批戰略性新興產業的發展，如工業機器人、3D 打印機等新興制造系統和生產設備產業等，以及信息產業、新材料產業以及工業設計等生產性服務業的增長。

（三）應重視核心技術和大企業對產業轉型升級的帶動作用

德國“工業4.0”戰略旨在通過發展現代裝備制造業，主導新技術產品的供應，控制產業制高點，強化其在高端技術服務業的領先優勢。它表明核心技術仍然是塑造產業競爭力的關鍵；圍繞核心技術的創新，以點帶面，促進產業全面發展升級。

在“工業4.0”戰略的推進過程中，德國政府特別注意利用西門子等超大型德國企業的技術實力和市場影響力，加快推動CPS技術產品成為未來制造業的“事實標準”。大企業調動資源推動市場培育和開拓，中小企業和科研機構就更有動力參與到技術創新的隊伍中來，政府負責把握頂層規劃和方向。這種用市場主導推動新戰略和新技術標準實施的方法，值得我們認真參考。

（四）應重視適應技術產業發展趨勢的制造業人才培育

德國“工業4.0”戰略的核心在于人機關系的深刻變化。CPS用機器取代人執行操作性的勞動，使勞動者的主要精力轉向具有更高附加值的方面，大大增加了對勞動者知識和技能的要求。這提醒我們，在人才培育和儲備方面，應重視與智能制造相適應的知識和技能的積累與培育，要注意引導我國人才結構與時俱進，向高端發展，進一步構建知識型和專業技能型人力資源競爭力。

三、相關建議

加快轉型升級走向產業鏈高端，是“中國制造”的必然選擇。我們可借鑒德國“工業4.0”戰略，把握住產業革命帶來的技術和市場機遇，用更有競爭力的產品促進產業增長，同時依靠創新形成獨特的制造技術和制造業升級路徑，實現產業提升的跨越式發展。

（一）面向未來的產業鏈分工擴展轉型范圍

未來的生產形態，不同于傳統流水線或集中化機器大生產，設備的智能化和自組織將導致生產要素、生產組織模式乃至市場供給與需求都出現重大變化。這要求我們在發展集約式經濟的基礎上，要特別注意將轉型范圍從生產要素結構進一步擴展至供給結構、需求結構等領域。以調整經濟結構為發展戰略，更強調國民經濟與自然環境的協調發展，平衡個人、城鄉、區域間的利益分配，推動經濟發展方式加快轉變，實現國民經濟長期可持續發展。

（二）優化產業結構，注重培育戰略性新興產業增長點

發達國家的再工業化，特別強調在發展先進制造業的基礎上，同步推進制造業與服務業的融合發展，進一步提升服務業整體發展水平。我國在推動產業結構調整轉型的進程中，可借鑒發達國家“再工業化”發展戰略中具有前瞻性、符合技術發展趨勢和市場規律的政策措施，結合我國不同行業的實際情況，有重點、分層次地推進產業結構優化升級，著力突破設計研發、品牌營銷和供應鏈管理等制約產業結構升級的關鍵環節，提升制造業發展水平。與此同時，制造業轉型可能催生一批新興產業快速發展。我國應以此為契機，圍繞制造業數字化、智能化、網絡化關鍵技術，注意發現和培育新的產業增長點。

（三）鼓勵企業牽頭官產學研聯合推動技術創新和市場拓展

我國有著龐大的制造業基礎，潛在市場大，應充分調動科研院所和企業的積極性，結合我國制造產業的現狀和需求，加快針對工業軟件、生產過程控制與管理系統、智能工業設施、工業互聯網等領域的關鍵技術研究和產業化，注重培育適應產業發展需要的智能制造人才，避免我國淪為發達國家裝備制造技術和產品的傾銷市場。大型企業尤其應發揮市場和資源優勢，加大投入，牽頭官產學研聯合進行技術創新，努力探索制造業升級路徑，形成差異化的制造技術優勢。只有讓大型企業推動技術創新和市場開拓，才能吸引中小企業跟進，充分發揮市場調配資源的作用。

（四）政府主導，推進智能制造技術標準規劃建設與實施

我國制造業信息化和自動化程度參差不齊，工業軟件被生產設施綁架，互不兼容，彼此難以集成。一些企業和行業聯盟曾嘗試提出多套技術標準，但均因缺乏足夠的技術和市場號召力，未被市場廣泛認可。這就需要政府發揮更大的主導作用，牽動大型企業聯合制定和推廣與智能制造相關的技術標準規劃，激活市場需求，吸引社會多方力量積極推進技術創新。