中國版“工業4.0”發展可行性分析

□文/寇瑩瑩

（西安石油大學陜西·西安）

中國版“工業4.0”發展可行性分析

□文/寇瑩瑩

（西安石油大學陜西·西安）

新常態下的中國，全面深化改革的推進顯得格外漫長。經濟全球化在激烈的競爭格局中愈演愈烈：以美國為首的資本大國積極扮演全球擴張道路，歐元區經濟逐漸恢復元氣，新興市場經濟體蓬勃發展承載著全球經濟的步伐。中國全面深化改革、中國版“工業4.0”版圖規劃為經濟增長增添動力，走出了一條以信息技術為引導、工業基礎為支撐，信息技術服務于工業的新型特色道路。

深化改革；中國版工業4.0；信息技術；工業基礎

收錄日期：2015年9月30日

一、“工業4.0”基本介紹

2013年4月德國在漢諾威工業博覽會上首次公布《實施“工業4.0”戰略建議書》，它宣告全球將迎來以信息物理融合系統（CPS）為基礎，以生產智能化、網絡化、機器組織化為標志的第四次工業革命。

工業4.0不同于蒸汽、電氣、信息時代，是以“智能制造”為主導，利用信息物理融合系統（Cyber-Physical System），結合通信技術與網絡空間虛擬系統，把信息與實物相關聯，將機器融入到統一的智能化網絡中，自主調節生產流程，迅速修復故障，以產出最優化的產品，將制造業向智能化轉型。

（一）工業革命的歷史發展。工業1.0，即蒸汽時代，實現了人力向機械化生產的轉變；工業2.0，即電氣時代，實現了以電力驅動的流水線上的規模化生產；工業3.0，即信息技術時代，實現了以電子和IT系統驅動的自動化生產；而工業4.0將信息物理系統融入智能生產，把信息科技與工業產品相結合，貫穿整個生產鏈條，實現物流共通，智能化網控。

（二）工業4.0的特征。工業4.0體系中最基本特征：一是通過價值網絡實現橫向集成；二是工程端到端數字集成橫跨整個價值鏈；三是垂直集成和網絡化的制造系統。要實現工業4.0需要兩個基本條件：強大的工業制造水平和完善的互聯網網絡。前者是硬性基礎，后者是服務保障，兩者必不可缺。與前三次工業革命不同，工業4.0最顯著在于利用互聯網來改造傳統工業，使工廠設備“能工作，又能思考”。

（三）未來愿景。工業4.0智能化網絡中，圍繞研發生產設備、機器人、物流輸送網絡和倉儲系統進行，制造者與資源高度協同。傳感器的融入，分散安裝在生產設備、產品規劃、管理系統中，實現了智能化管控與資源額配置；消費產品有獨特的身份信息，可明碼識別；客戶的獨特要求融入到設計、計劃、訂購、生產、輸送和售后服務流程；員工可根據實時情況靈活配置制造資源和智能管控生產網絡。當然，工業4.0戰略的實施，需要完善的物流輸送網絡，并通過網絡服務協議規范服務質量，迅速滿足客戶個性化需求，較大程度實現利益最大化。這將催生動態的、實時化的、自行組織生產的價值鏈，并按照客戶要求來進行優化配置。但是，這套體系還需要國際統一標準化的分工與合作，統一的監管框架、統一的業務規范。

二、國內外“工業4.0”道路探索

（一）國外工業4.0發展道路。從全球發展來看，發達國家優先利用自身技術、資金優勢來研發物聯網絡，開展智能制造活動。美國制定了“未來制造”計劃，旨在建立一套能夠引導全球經濟的工業制造體系。而德國強大的制造裝備工業以及創新技術研究、領域的專業化，提出了工業4.0戰略。旨在建立一套智能生產、智能工廠、智能物流網絡體系。主要表現在M2M（Machine to Machine，機器對機器）方面，并布局了智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、工業自動化、智能農業和衛生保健解決方案等領域，取得了突飛猛進的效果。

（二）中國版“工業4.0”發展戰略。互聯網與工業的融合是我國第四次工業革命的核心內容。我國已經是制造業大國，正處于“大而不強”重要的轉型階段。政府相繼出臺了《中國制造2025》和《互聯網+“產業”》的組合規劃，在重點工業領域實現信息化驅動管理化、人機合理分工、軟硬件一體化，旨在提升制造業數字化、網絡化、智能化水平，推動產業鏈高度協作以及互聯網的協同制造創新模式的發展，滿足集團化、國際化需要，加快形成制造業智能化的生態體系建設。

德國工業4.0更多表現在裝備制造業中高端水平上的縱、橫向以及端到端的全方位的整合領域，傾向于公司內部、公司與公司以及公司與客戶之間。美國“未來制造”主要集中在高端制造領域和高科技方面，旨在提高全球經濟領導地位。而我國的信息化和工業化融合更多的是促進信息技術服務工業應用方面，主要表現在公司內部信息化的管理與應用。中德工業4.0合作戰略的落地，絲綢之路的區域合作，進一步把我國與世界經濟體緊密聯系在一起，攜手共進，共建美好家園。

三、中國版“工業4.0”探索

（一）戰略構想。“中國制造2025”描繪我國制造業未來10年發展藍圖，大致用30年時間，通過“三步走”戰略，實現從制造業大國向制造業強國的轉變。我國是信息數據量巨大的國家，有超過6億的互聯網人口。移動互聯網、大數據、媒體、云計算與內存數據庫技術的融合發展快速推動了實體與虛擬世界的結合，顛覆了傳統工業的銷售增長方式，提高了產品增值服務與商業模式的創新，開啟了智能化工業4.0時代。新一代信息技術與傳統工業的深度融合將引領“中國制造”登上工業變革的制高點。

（二）國內制造業現狀。改革開放30多年，我國整體制造業迅速發展，呈現“大而不強”局面，企業智能制造水平參差不齊。工業2.0階段：上、下料靠人工，生產過程靠機器，配備自動的單機設備和生產線，需要用控制器、驅動器和電機共同作業完成。工業3.0階段：物質層面的信息經過MES系統和ERP系統后，部分信息還在系統內流動，需要通過開放式通訊協議如233傳輸。工業4.0階段：生產系統的集成，橫向、縱向集成，端到端集成。智能化表現出自適應、自調整、自感知、自組織，從生產型向服務化轉型。

事實上，我國具備拓展工業4.0的優勢。我國是世界上唯一具有聯合國產業分類中工業部門齊全的國家，完整的工業體系依托眾多工業企業的集聚效應同時具備了高度靈活性，為實現“工業4.0”提供了硬性基礎。

1、低下的制造業水平。工業4.0是建立在強大的制造業基礎之上，而我國粗放型工業無論從電氣化、自動化、智能化，都遠遠落后于世界先進水平。大多數的工廠生產線難以滿足工業4.0所要求的信息化、智能化，甚至國內有些“工業4.0”企業只是在生產線上局部半自動化或全部用機器人代替工人完成的自動化，僅少數能實現車間級的MES和工廠級的ERP管理功能。

2、軟件開發能力的不足。工業4.0的目標是實現工廠智能化生產、物流的一體化。由于硬件和硬件之間不能直接互聯，那么機器之間的信息傳遞與數據分析極為重要。德國霍爾格·伯格丁教授就認為，工業4.0強調信息通信技術即軟件是未來開發和生產的核心技術。而軟件開發能力恰恰是我國工業的薄弱，我們處于“粗放型硬件時代”，軟件始終未能“大躍進”。

3、落后的企業管理水平。工業4.0不是簡單地把機器銜接互聯網，更不是生產線上流水的智能化，它的根本在于融合系統和理念。在未來工業4.0體系中，隨著生產線智能化、管理的信息化，技工會減少，但流動性崗位卻會增加。工人反而會在技術專業性和創新研究上發揮更大作用。

（三）中國特色“工業4.0”之路。《中國制造2025》和《國務院關于積極推進互聯網+行動的指導意見》是我國傳統產業轉型升級的重要引擎，一個工業變革的新時代即將來臨。

1、開啟工業制造強國之路。從農業大國向工業強國的轉變需要強勁的政策支持，舒適的投資環境以及各企業找出一條適合自身的道路。粗放型的工業化道路向集約型、高端型的轉變需要整合社會有利的資源、兼并重組上下游企業、吸收國外具有競爭力企業，增強國內外市場的競爭力。加快金融行業融資租賃模式的發展，為中小企業提供源源不斷的資金流，更好地投資新的生產線以及產品的創新。企業要因地制宜，利用優惠政策，及時更新換代生產設備，同時要加強交流與合作，與當地企業合作、與領域龍頭產業深層次合作、與國際市場間的合作，保證產品的質量，提高產品的市場占有率。要提高企業的科研投入，引進先進的管理模式，提高線上與線下的自動化水平，借助“互聯網+”的平臺，尋求一條便捷工業化與信息化的可持續的發展道路。

2、加快物聯網與互聯網在各領域的布局。物聯網、互聯網、制造業相互融合便組成了一套由智能機器、倉儲系統、生產設備組成的信息物理系統。該系統不僅能讓生產靈活配置，也能夠充分為差異化管理和流程控制提供的機會。從阿里巴巴戰略布局菜鳥網、順豐布局黑客網絡、國務院促進大數據發展綱要、云計算提上日程開始，物聯網與互聯網的結合能夠更好地服務實體、服務民眾，已成為拉動經濟的一個重要引擎。我國是個消費大國，其中互聯網用戶高達6億多，物聯網、云計算、大數據、移動互聯網與我國的制造業深度結合，我國在制造業裝備領域未來必然會實現工業強國。

3、加快工業技術與信息技術深度融合發展。工業技術和信息技術的資源整合將加快新技術的出現和創新科技的發展。汽車制造技術和電子技術的整合，衍生出汽車電子技術以及一體化工業控制技術；傳統機床和數控系統的融合，出現了數控機床；智能技術應用到傳統家電開發領域產生了智能家電；信息技術的應用提高生產的自動化、智能化和企業生產效率水平，很大程度提高衍生品的附加值以及創新模式的出現。

信息技術的應用既涉足大數據、互聯網，又涉足網絡安全。在信息量強大的基礎上建立起大數據平臺，不僅能提高生產線信息的梳理能力，更表現在企業信息系統上數據的消化能力，從而實現對企業的產品、運營、銷售、客戶數據的實時有效分析，更合理管控未來產品的研發、生產、銷售和服務。這將使企業有效實現按需生產并維持高效、低成本管控，從而實現生產的最大化和企業效益率。

4、研發和完善國內企業標準化生產價值鏈。中國版工業4.0根本在于信息技術在工業應用上的融合。如果單方面改造升級符合工業4.0體系硬件標準的智能化生產線，但由于存在著管理制度不完善，能力不協調，導致它不具備整合產業鏈的能力，無法達到節能、高效的目的。

（1）優化復雜系統的管理。面對生產、制造的日益復雜化，管理層應該及時開發3D模型與之研究方法，適當的計劃和解釋性模型能為管理這些復雜的系統提供方便。

（2）建立一套完善的工業寬帶基礎設施。高質量的通訊網絡是工業4.0的關鍵要求。無論是在國內，還是與其他伙伴國之間，寬帶網絡基礎設施是合作與交流的基礎環節。

（3）加強對安全和安保方面的監管。安全和安保對智能制造系統的成功至關重要。確保生產設備和產品本身不對人或者環境產生危險，同時要保護產品所包含的數據和信息，防止被濫用和未經授權的訪問，造成數據流失甚至計劃泄密。

（4）積極實施工作的組織和設計。在智能工廠鏈條中，對越來越多的工人實施導向控制，改變工作內容、流程、環境。工作組織以一種社會技術方法出現，安排合作的工作計劃、培訓學習、團隊建設等措施，讓員工更快實現自我價值，提升公司整體社會影響力。

（5）實施標準化監管體制。在工業4.0下建立新的制造流程和橫向業務網絡架構時，必須遵守法律。現有的規范制度必須與創新產品、項目同步一致。監管體制不僅僅對保護企業數據、責任問題和權限限制，更重要的是它將作為一個管理工具而存在，在指導方針、合同范本和公司集體協議，或者自我監管上發揮更大作用。

四、結論

以萬眾創業為起點，中小創新企業團團緊抱工業4.0的大潮，我們要全面地了解企業技術研發、生產作業、采購銷售、售后服務到內外部后勤等一系列環節，協同供應鏈整合上下游產業資源，運用物聯網、互聯網信息技術、大數據在制造業領域消費洞察、客戶互動、智能生產等發揮獨特空間，動態調整優化生產、庫存節奏、產業規模等，使企業在價值鏈上的更多環節轉化為戰略優勢，進一步提高企業競爭力，拓寬智慧家居、智慧工業、智慧交通、智慧城市等領域發展，為未來我國工業轉型中增添美麗風景。

［1］國務院.國務院關于印發《中國制造2025》的通知［EB/OL］.http：//www.gov.cn/zhengce/contennt/2015-05/19/content.

［2］信息化司.工業和信息化部關于印發信息化和工業化深度融合專項行動計劃（2013-2018年）的通知［EB/OL］.http：//www.miit.gov. cn/n11293832/n11293907/.

［3］羅文.德國工業4.0戰略對我國推進工業轉型升級的啟示［J］.工業經濟論壇，2014.7.

［4］智能制造目標實現需加緊發展新興裝備工業［J］.2014.2.

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