中國期待“智”變

2009-2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺，它增長的動力來自其基礎產業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業(yè)是傳統的經濟增長動力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)經濟增長的不可或缺因素?；谶@一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創(chuàng)新，其關鍵詞是——工業(yè)4.O。

如何縮小差距，逐步向工業(yè)4.O邁進？中國可以借鑒德國經驗，少走彎路，中國的工業(yè)4.O時代指日可待。

德國引領

德國公布的《高科技戰(zhàn)略2020》中，提出了一系列促進制造業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新政策。為使該戰(zhàn)略得到具體落實，2012年德國政府公布題為《十大未來項目》的跨政府部門的聯合行動計劃，并決定在2012-2015年問向十大項目資助84億歐元。被稱為工業(yè)4.0的未來項目，與能源供給結構改革、可持續(xù)發(fā)展等項目同步公布。工業(yè)4.0未來項目，主要是通過深度應用ICT（信息通信技術），總體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。

2013年4月，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上首次發(fā)布《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》，德國電氣電子和信息技術協會于2013年12月發(fā)布“工業(yè)4.0”標準化路線圖。2014年漢諾威工業(yè)博覽會的主題“融合的工業(yè)一一下一步”很好地契合了德國自2013年以來力推的創(chuàng)新概念一一工業(yè)4.0。德國總理默克爾將工業(yè)4.0稱作是“一個里程碑”。

隨著信息技術與工業(yè)技術的高度融合，網絡、計算機技術、信息技術、軟件與自動化技術的深度交織產生新的價值模型，在制造領域，這種資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡一實體物理系統”被德國人稱之為工業(yè)4.0。

智能工廠是實現工業(yè)4.0的關鍵。在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網絡里自然地相互溝通協作；生產出來的智能產品能夠理解自己被制造的細節(jié)以及使用方法。在智能工廠中，機器社區(qū)將自行組織，供應鏈將自動相互協調，未加工的產品將向機器發(fā)送完成其加工所需數據，然后由后者將其變成商品。機器和機器、機器和產品之間的數據傳輸通過使用微處理器、存儲裝置、傳感器和發(fā)送器來實現，這些裝置將被嵌入至幾乎所有可想象的機器、未加工產品、材料、智能工具類型和用于組織數據流的新型軟件。所有這些創(chuàng)新將使產品和機器能夠相互通信并交換數據。換言之，未來工廠可以從很大程度自行優(yōu)化和控制其制造流程，而不是如同現在通過中央控制中心來實現，柔性生產的程度提高。

強者恒強

在生產能力上，與現行的大規(guī)模、批量化生產相對應，工業(yè)4.0將確保多批次、小產量狀態(tài)下產業(yè)的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。這種生產模式成功后，能夠提供品種更豐富、功能更齊全、性能更穩(wěn)定、使用更人性化的產品，中國依靠大規(guī)模工業(yè)化生產的高性價比產品的吸引力將會降低。

在國際分工體系中，德國成為新一代工業(yè)生產技術（即CPs）的供應國和主導市場（標準制定者、領先供應商），從而使德國制造業(yè)在持續(xù)發(fā)展的前提下提升它的全球競爭力。這意味著德國人創(chuàng)建了新的生產環(huán)境，包括新的管理、流程、模型等，還提供新的智能生產裝備和新的技術手段；將推動德國的機器人、制造成套裝備、IT技術、控制技術、信息技術等核心產業(yè)的變革，并加入到工業(yè)4.0體系內；再借助新的工業(yè)體系生產制造出來的產品沖擊世界原有生產體系中的產品，確保了德國制造業(yè)的未來。

中國作為生產世界1/3產品的制造大國，一方面，規(guī)?；a模式生產出來的產品將受到挑戰(zhàn)；另一方面，產業(yè)升級時將被動接受德國的新標準、新設備。

美日積極推進

與德國的工業(yè)4.0相比，其他工業(yè)化國家雖然未普遍使用這一術語，但盡可能降低生產操作成本、提高靈活性和加快創(chuàng)新周期也是這些國家的共同目標。

美國：2009年初，美國開始調整經濟發(fā)展戰(zhàn)略，同年12月，公布《重振美國制造業(yè)框架》，2011年6月和2012年2月，相繼啟動《先進制造業(yè)伙伴計劃》和《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，實施再工業(yè)化，具體包括調整、提升傳統制造業(yè)結構及競爭力和發(fā)展高新技術產業(yè)兩條主線。提出要發(fā)展包括先進生產技術平臺、先進制造工藝及設計與數據基礎設施等先進數字化制造技術。2013年5月，美國政府又宣布成立數字化制造與設計創(chuàng)新研究所，這是奧巴馬政府繼增材制造（3D打?。﹦?chuàng)新研究所后提出設立的第二家創(chuàng)新研究中心，旨在提升數字化設計和制造能力。

同時，美國通用公司提出的工業(yè)互聯網與德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略有異曲同工之妙。工業(yè)互聯網將智能設備、人和數據連接起來，并以智能的方式利用這些交換的數據。AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾已經在美國波士頓宣布成立工業(yè)互聯網聯盟，以期打破技術壁壘，促進物理世界和數字世界的融合。

日本：一是采用小生產線的企業(yè)增多，本田公司通過采取新技術減少噴漆次數、減少熱處理工序等措施把生產線縮短了40%，并通過改變車身結構設計把焊接生產線由18道工序減為9道，建成了世界最短的高端車型生產線。二是采用小型設備的企業(yè)增多，日本電裝公司對鋁壓鑄件的生產設備、工藝進行改革，使得鑄造線生產成本降低了30%，設備面積減少80%，能源消費量降低50%。三是通過機器人、無人搬運機、無人工廠、細胞生產方式等突破成本瓶頸，佳能公司從細胞生產方式到機械細胞方式，再到世界首個數碼照相機無人工廠，大幅度提高了成本競爭力。此外，政府也加大了開發(fā)力度，加大對3D打印機等尖端技術的財政投入。2014年，經濟產業(yè)省繼續(xù)把3D打印機列為政策優(yōu)先扶持對象，計劃當年投資45億日元，實施名為“以3D造型技術為核心的產品制造革命”的大規(guī)模研究開發(fā)項目，開發(fā)世界最高水平的金屬粉末造型用3D打印機。

向“中國智造”前進

作為世界最具競爭力的制造工業(yè)之一，盡管德國的工業(yè)4.0規(guī)劃已得到不少企業(yè)的認同和響應，但總體來說還處于概念階段，其內涵還沒有成形，要真正實現工業(yè)4.0還需要10～15年，預計到2030年部分企業(yè)可以實現。

反觀中國制造業(yè)現狀，則面臨著勞動力、土地成本等要素成本快速上升，自主創(chuàng)新能力不足，資源利用效率偏低，產業(yè)結構不盡合理，低成本優(yōu)勢漸失，缺乏自主品牌等挑戰(zhàn)。

《從中國制造走向中國智造》白皮書指出，當前中國的制造企業(yè)，或通過配套加工、外包等方式，或憑借價廉、優(yōu)質的產品，通過跨國零售企業(yè)的全球采購體系進入全球產業(yè)鏈。

“中國智造”的核心，則是在中國自主研發(fā)能力不強卻擁有廣闊市場的情況下，通過與國際接軌整合產業(yè)鏈的方式，活躍和提升中國企業(yè)在全球商業(yè)體系鏈條中的角色。

作為全球最大的制造中心，中國制造如何轉向“中國智造”，值得深入思考。

工業(yè)4.0有很多要求，包括生產流程的信息化管理，個性化產品定制，以及全新的商業(yè)模式和合作模式等?！爸袊窃臁币鉀Q的核心問題在于，不斷提升先進制造業(yè)和高新技術產業(yè)在工業(yè)品中的比重，不斷提升中國工業(yè)創(chuàng)造占中國制造的比重。在產業(yè)轉型升級過程中，研發(fā)水平需達到一定高度，提升專利數量和質量。要為制造企業(yè)創(chuàng)造良好環(huán)境，提供好機制、好平臺、好融資、低門檻，一些有能力的大型企業(yè)可自主進行產品研發(fā)，能力不足的企業(yè)則可將研發(fā)環(huán)節(jié)延伸到大學和科研機構中，讓研發(fā)過程自然融入到產品的轉化過程中。與此同時，必須尊重知識產權，激發(fā)研發(fā)人員積極性，實現可持續(xù)發(fā)展。

中國版4.0實踐

老話講“飯要一口口吃，路要一步步走”。從古今中外的歷史發(fā)展來看，人類的進化及演變是一步一個腳印才走到今天的。當然，工業(yè)體系的發(fā)展也必然遵循這樣一個規(guī)律，即通過新技術、新材料和創(chuàng)新可以把某個生產過程縮短，但要實現現代工業(yè)體系的跨越式發(fā)展則需要有充分的前提條件。

2014年3月，國家主席習近平訪問德國，在《法蘭克福匯報》發(fā)表的署名文章中重點提到德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略。中德合作將會有更多契合點，中德關系也將在現有高水平的基礎上，進入一個精確磨合和深度對接的新階段，這被市場一致認為是中國正式提出加速制造業(yè)發(fā)展的關鍵一步。

2014年10月，李克強總理訪問德國，發(fā)表《中德合作行動綱要》，宣布了中德兩國將開展工業(yè)4.0合作，這對于中國企業(yè)而言意味著巨大的轉型契機，該領域合作有望成為中德未來產業(yè)合作的新方向。

2014年10月28日，我國同濟大學與德國菲尼克斯電氣歷時1年共同建成了國內首個工業(yè)4.0——智能工廠實驗室。未來該實驗室將從概念走向工程實踐，走向國內工程教育第一線，進一步推動我國工業(yè)4.0進程。

2014年11月4日，第16屆中國國際工業(yè)博覽會（簡稱工博會）在上海開幕，工信部部長苗圩在開幕詞中指出，就工業(yè)整體而言，要更加注重推進信息化和工業(yè)化的深度融合，把智能制造作為主攻方向和重點內容。推進信息技術的集成、綜合應用和融合創(chuàng)新，促進制造業(yè)的數字化、智能化和網絡化發(fā)展，全面加快工業(yè)的轉型升級，推動工業(yè)由大變強。

在工博會上，來自國內外的廠家向參會人員展示了工業(yè)4.0產業(yè)線的相關設備，體現了工業(yè)4.0的兩大特點：一是多批次小批量，定制生產滿足個性化需求；二是智能化。如果你想要一支黑色的鉛筆，在網上下單，指令第一時間傳到生產鉛筆的機器上，不需要任何中間流程。這臺機器同時能生產5種顏色的鉛筆，但接到指令，它只“蹦”出黑色的來。

工業(yè)4.0：啟示

人工智能的介入、機器人的大量使用會讓設計的智能化、工藝的智能化、試驗仿真的智能化、生產過程的智能化、保障的智能化成為現實。這就是工業(yè)4.0的未來發(fā)展。 在德國工業(yè)4.0的戰(zhàn)略中，他們提出不僅要重視發(fā)揮大企業(yè)的龍頭作用，更高度強調如何使中小企業(yè)能夠應用工業(yè)4.0的成果來解決“產、學、研、用”互相結合和促進的問題。德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略不僅有傳統的大公司西門子、博世、庫卡積極參與，也特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能制造技術的使用者和受益者，同時也成為先進制造技術的創(chuàng)造者和供應者。

可以說，從技術發(fā)展、創(chuàng)新生態(tài)到社會融合，工業(yè)4.0特別注重“工業(yè)系統的整體躍遷”的實現路徑與配套體系建設。我們在實施兩化深度融合戰(zhàn)略中，不但要重視大企業(yè)的龍頭作用，還應充分吸收中小企業(yè)參與，以推動跨學科、跨行業(yè)的創(chuàng)新生態(tài)系統的建設。同時，如何為工業(yè)提供綜合的寬帶互聯網基礎設施、如何開發(fā)和管理工業(yè)大數據、如何保證工業(yè)IT系統與工業(yè)控制系統的安全，這些課題都值得我們在實施工業(yè)轉型升級規(guī)劃時重點考慮。尤其重要的是，我們應把推進工業(yè)大數據產業(yè)的發(fā)展置于搶占新一輪技術與產業(yè)革命的制高點加以推進，不僅應加強工業(yè)大數據的應用研究，更要加強工業(yè)大數據分析和處理技術的開發(fā)。

盡管前路漫漫，作為“世界工廠”，我們也擁有很多機遇，比如良好的政策環(huán)境、互聯網時代眾多的弄潮兒、足夠堅實的創(chuàng)新底蘊等。在這個狹路相逢勇者勝的大時代，我們相信，只要腳踏實地，勇于開拓，命運就永遠操控在自己手里。

后記：任何一次工業(yè)革命，實現生產力跨越的目的毫無疑問都是為了更大程度地解放勞動力，獲取更廣闊的市場。工業(yè)4.0也不例外，相對于傳統制造工業(yè)，以智能工廠為代表的未來智能制造業(yè)是一種理想的生產系統，能夠智能編輯產品特性、成本、物流管理、安全、信賴性、時間以及可持續(xù)性等要素，從而為各個顧客進行最優(yōu)化的產品制造。這樣一種“自下而上”型的生產模式革命，不但能節(jié)約創(chuàng)新技術、成本與時間，還擁有培育新市場機會的網絡容量。這正是工業(yè)4.0的魅力所在。