战略愿景与要点

　　与美国流行的第三次工业革命的说法不同，德国将制造业领域技术的渐进性进步描述为 工业革命的四个阶段，即工业４。０的进化历程。

　　工业１.０。１８世纪６０年代至１９世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化 可称为工业１.０。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、 手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。

　　工业２.０。１９世纪后半期至２０世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的 大规模生产可称为工业２。０。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开 创了产品批量生产的新模式。

　　工业３.０。始于２０世纪７０年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用， 使得制造过程不断实现自动化，可称为工业３.０。自此，机器能够逐步替代人类作业，不 仅接管了相当比例的“体力劳动”，还接管了一些“脑力劳动”。

　　工业４.０。德国学术界和产业界认为，未来１０年，基于信息物理系统（Ｃｙｂｅｒ －Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ，ＣＰＳ）的智能化，将使人类步入以智能制造为主导 的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集 成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。

　　工业４.０为我们展现了一幅全新的工业蓝图：在一个“智能、网络化的世界”里，物 联网和务联网（服务互联网技术）将渗透到所有的关键领域，创造新价值的过程逐步发生改 变，产业链分工将重组，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。

　　首先，工业４.０将使得工业生产过程更加灵活、坚强。这将使得动态的、适时优化的 和自我组织的价值链成为现实，并带来诸如成本、可利用性和资源消耗等不同标准的最优化 选择。包括在制造领域的所有因素和资源间形成全新的循环网络、智能产品独特的可识别性 、个性化产品定制以及高度灵活的工作环境等。

　　其次，工业４.０将发展出全新的商业模式和合作模式。这些模式将力争确保潜在的商 业利润在整个价值链所有利益相关人之间公平地共享，包括那些新进入的利益相关人。同时 ，工业４.０“网络化制造”、“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等 特征，也使得它追求新的商业模式以率先满足动态的商业网络而非单个公司，这将引发一系 列诸如融资、发展、可靠性、风险、责任和知识产权以及技术安全等问题。

　　再次，工业４.０将带来工作方式和环境的全新变化。全新的协作工作方式使得工作可 以脱离工厂，通过虚拟的、移动的方式开展。员工将拥有高度的管理自主权，可以更加积极 地投入和调节自己的工作。同时，随着工作环境和工作方式的巨大改变，可以大幅度提升老 年人和妇女的就业比例，确保人口结构的变化不会影响当前的生活水平。

　　最后，工业４.０将促进形成全新的信息物理系统平台。全新的信息物理系统平台能够 联系到所有参与的人员、物体和系统，将提供全面、快捷、安全可靠的服务和应用业务流程 ，支持移动终端设备和业务网络中的协同制造、服务、分析和预测流程等。

　　德国工业４.０战略的要点可以概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成 、实施八项计划。

　　建设一个网络：信息物理系统网络。信息物理系统就是将物理设备连接到互联网上，让 物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界 与现实物理世界的融合。ＣＰＳ可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造 物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业４.０的基础。

　　研究两大主题：智能工厂和智能生产。“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部 分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。“智能生产”的侧重 点在于将人机互动、智能物流管理、３Ｄ打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形 成高度灵活、个性化、网络化的产业链。生产流程智能化是实现工业４.０的关键。

　　实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业４.０将无处不在的传感器 、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过ＣＰＳ形成一个智能网络，使人与人、人 与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集 成。横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，是为了实现各企 业间的无缝合作，提供实时产品与服务；纵向集成是基于未来智能工厂中网络化的制造体系 ，实现个性化定制生产，替代传统的固定式生产流程（如生产流水线）；端对端集成是指贯 穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公 司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。

　　实施八项计划：工业４。０得以实现的基本保障。一是标准化和参考架构。需要开发出 一套单一的共同标准，不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。二是管理复杂系统。适 当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。三是一套综合的工 业宽带基础设施。可靠、全面、高品质的通信网络是工业４.０的一个关键要求。四是安全 和保障。在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时，要防止生产设施和产 品滥用及未经授权的获取。五是工作的组织和设计。随着工作内容、流程和环境的变化，对 管理工作提出了新的要求。六是培训和持续的职业发展。有必要通过建立终身学习和持续职 业发展计划，帮助工人应对来自工作和技能的新要求。七是监管框架。创新带来的诸如企业 数据、责任、个人数据以及贸易限制等新问题，需要包括准则、示范合同、协议、审计等适 当手段加以监管。八是资源利用效率。需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境 和安全供应带来的诸多风险。

　　总的来看，工业４.０战略的核心就是通过ＣＰＳ网络实现人、设备与产品的实时连通 、相互识别和有效交流，从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在这种 模式下，生产由集中向分散转变，规模效应不再是工业生产的关键因素；产品由趋同向个性 转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下将成为自动化、个性化的单件 制造；用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时 参与生产和价值创造的全过程。

　　对我国工业转型升级的启示

　　把两化深度融合作为主要着力点。德国工业４.０战略与我国提出的两化深度融合有很 多相通之处。在某种程度上，两化融合可称为我国工业的３。０，两化深度融合可以说是我 国工业的４.０。在新的发展背景下，只有将信息化的时代特征与我国工业化历史进程紧密 结合起来，把两化深度融合作为主线，才能为推动工业转型升级注入新的动力，也才能在向 工业化迈进的过程中占得先机。

　　超前部署建设国家信息物理系统网络平台。美、德等世界工业强国都高度重视信息物理 空间构建，加强战略前瞻部署，并取得积极研究进展。中国要决胜未来的竞争，必须在构建 信息物理系统网络平台上先行一步。一方面，在国家新的信息化发展战略中加强对ＣＰＳ的 总体布局，研究制定ＣＰＳ建设的战略目标、重点任务、发展路径和政策举措。同时，在制 造业发展、智慧城市建设、国家网络和信息安全等工作中加强前瞻部署和应用推广。另一方 面，可借鉴美国组建“国家制造创新网络中心”的做法，组建一批国家信息物理系统网络平 台，负责承担基础理论研究，组织力量研发突破ＣＰＳ软件、传感器、移动终端设备等工具 和装备，推动重点行业企业的开发应用。

　　启动国家智能制造重大专项工程。智能制造已成为全球制造业发展的新趋势，智能设备 和生产手段在未来必将广泛替代传统的生产方式。当前，我国在智能测控、数控机床、机器 人、新型传感器、３Ｄ打印等领域，初步形成完整的产业体系。但总体看，我国制造业发展 仍然以简单地扩大再生产为主要途径，通过智能产品、技术、装备和理念改造提升传统制造 业的任务艰巨而迫切。建议从国家层面启动实施智能制造专项工程，加强技术攻关，开展应 用示范，推动制造业向智能化发展转型。一是重点突破智能机器人。开展智能机器人及智能 装备系统集成、设计、制造、试验检测等核心技术研究，攻克精密减速器、伺服驱动器、传 感器等关键零部件。二是开展数字工厂应用示范。在全国范围内分行业分区域选取试点示范 企业，给予扶持，建设数字制造的示范工厂，发挥其“种子”作用。三是推动制造业大数据 应用。以行业龙头企业为先导，鼓励其应用大数据技术提升生产制造、供应链管理、产品营 销及服务等环节的智能决策水平和经营效率。

　　用标准引领信息网络技术与工业融合。工业４.０战略的关键是建立一个人、机器、资 源互联互通的网络化社会，各种终端设备、应用软件之间的数据信息交换、识别、处理、维 护等必须基于一套标准化的体系。为了保障工业４。０的顺利实现，德国把标准化排在八项 行动中的第一位，同时建议在工业４.０平台下成立一个工作小组，专门处理标准化和参考 架构的问题。我们在推进信息网络技术与工业企业深度融合的具体实践中，也应高度重视发 挥标准化工作在产业发展中的引领作用，及时制定出台“两化深度融合”标准化路线图，引 导企业推进信息化建设。同时，还要着力实现标准的国际化，使得中国制定的标准得到国际 上的广泛采用，以夺取未来产业竞争的制高点和话语权。

　　构建有利于工业转型升级的制度保障体系。德国工业４.０战略十分重视产业创新、组 织创新与现有制度相冲突的问题。工业４.０一方面增加了管控的复杂性，技术标准的制定 需要符合相应的法律法规；另一方面也需要制定相应的规章制度促进技术创新。工业４.０ 采取了一系列措施以加强制度保障，比如设立处理各类问题的专职工作组，制定和实施安全 性支撑行动，建立培训和再教育制度等。我国在推动工业转型升级的问题上，也同样面临制 度保障方面的相关问题。因此，非常有必要建立和完善有利于工业转型升级的长效机制，比 如知识产权保护制度，节能环保、质量安全等重点领域的法律法规，人才培养和激励机制等 ，从而形成推动工业转型升级的制度保障。

　　产学研用联合推动制造业创新发展。德国工业４.０是由德国工程院、弗劳恩霍夫协会 、西门子公司等联合发起的，工作组成员也是由产学研用多方代表组成的。因此，工业４. ０战略一经提出，很快得到了学术界、产业界的积极响应。事实上，政府支持产学研合作的 动机不单纯来自于市场考量，通过产学研合作创新促进竞争往往成为发达国家重要的战略意 图。我国应该充分吸收和借鉴发达国家产学研用联合模式，一方面，针对不同类型自发的产 学研合作网络或产业研发联盟，政府要通过引导和支持的方式促进其发展；另一方面，选择 几个重点行业和关键技术领域进行试点，以行业骨干企业为龙头，联合科研实力雄厚的大学 和科研机构，组建多种形式的产学研研发联盟，充分调动各方资源和力量，共同推进技术研 发和应用推广。（罗文 作者系中国电子信息产业发展研究院院长）