德國工業4.0對中關村搶占智能制造制高點的啟示

◎ 北京市海淀區委常委、副區長 孟景偉

德國工業4.0對中關村搶占智能制造制高點的啟示

◎ 北京市海淀區委常委、副區長 孟景偉

“工業4.0”概念問世于2011年4月漢諾威工業博覽會，成型于2013年4月德國“工業4.0”工作組發表的名為《保障德國制造業的未來：關于實施“工業4.0”戰略的建議》報告。2013年12月由德國電氣電子和信息技術協會細化為“工業4.0”標準化路線圖。目前，“工業4.0”已經上升為德國的國家戰略，被列為德國《高技術戰略2020》中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，使德國成為智能化生產系統領先國家。“工業4.0”是當前全球最具競爭力和創新性的項目之一，預示著未來全球制造業發展的重要方向。先進工業是核心區重點培育的產業方向之一，借鑒德國“工業4.0”戰略的做法，對核心區推動傳統制造業結構調整、搶抓先進制造業發展先機、構建高精尖經濟結構具有重要參考價值。

一、德國“工業4.0”戰略主要內容

從技術和產業層面看，“工業4.0”戰略著眼于打造高度靈活、個性化、數字化的智能生產方式，系統謀劃了德國“工業4.0”時代制造業發展的主要目標及路徑，對德國引領未來制造技術和產業發展起到了戰略導向作用。德國“工業4.0”戰略的主要內容可概括為一個網絡、兩個主題、兩大戰略、三項集成和八項舉措。

建設一個網絡。即信息物理系統網絡。信息物理系統網絡是實現“工業4.0”的基礎，其將通過物理設備與互聯網的連接，使物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而將生產工廠轉變為一個智能環境，最終實現智能制造。建設信息物理系統網絡包括四個環節：通過大量部署各類傳感元件實現信息的大量采集；將智能IT控件嵌入各類制造設備從而實現設備的智能化；依托高速通信技術實現數據的高速、無差錯傳輸；以及通過軟件系統進行數據處理與指令發送，實現生產過程的智能化。

研究兩個主題。即智能工廠和智能生產。智能工廠是未來智能基礎設施的關鍵組成部分，重點研究智能化生產系統及過程以及網絡化分布生產設施的實現。智能生產則側重于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用在整個工業生產過程，形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。

實施兩大戰略。一是領先的供應商戰略。該戰略關注生產領域，要求德國的裝備制造商必須遵循“工業4.0”理念，將先進的技術、完善的解決方案與傳統的生產技術相結合，制造智能生產設備，以實現“德國制造”質的飛躍。二是領先的市場戰略。該戰略強調德國國內制造業市場的有效整合，其將通過構建遍布德國不同地區、涉及所有行業、涵蓋各類大中小企業的高速互聯網絡，幫助德國各類企業實現快速的信息共享、達成有效的分工合作，實現更為專業化的生產，提高德國制造業生產效率。此外，該戰略還將通過企業高速互聯網絡建設進一步促進商業企業與生產單位的無縫銜接，拉近德國制造業企業與國內市場及世界市場之間的距離。

實現三項集成。一是關注產品的生產過程，力求在智能工廠內通過聯網建成生產的縱向集成。二是關注產品整個生命周期的不同階段，包括設計與開發、安排生產計劃、管控生產過程以及產品的售后維護等，實現各個不同階段之間的信息共享，達成工程數字化集成。三是關注全社會價值網絡的實現，從產品的研究、開發與應用拓展至建立標準化策略、提高社會分工合作的有效性、探索新的商業模式以及考慮社會的可持續發展等，從而達成德國制造業的橫向集成。

推出八項舉措。一是建立技術標準化和開放標準的參考體系，實現信息交換共享，并促進企業高速互聯網絡的迅速普及與社會各方的參與。二是建立用于管理復雜系統的模型，為管理日趨復雜的產品與制造系統提供支撐。三是建設一套綜合的工業寬帶基礎設施，保證數據傳輸的高速、穩定、可靠。四是建立安全保障機制，在確保生產設施和產品本身不能對人與環境構成威脅的同時，防止生產設施和產品濫用及未經授權的獲取。五是創新工作的組織和設計方式，探索建立新的生產協作方式，激發企業員工進行“智能生產”的積極性，提高生產效率。六是注重對企業員工的培訓和持續的職業發展，奠定實施“工業4.0”的人力資源基礎。七是完善監管框架，針對“工業4.0”實施過程中面臨的企業數據保護、個人隱私保護、多國貿易規則協調等新問題建立全新的監管機制，確保戰略順利實施。八是建立“效率工廠”及企業關鍵績效指標體系，為企業資源利用效率評估提供參考和量化工具，提升資源利用效率。

第一批被認定的8家智能硬件孵化器

從全球競爭的態勢看，“工業4.0”戰略是德國應對國際金融危機，突破制造業發展瓶頸，實現制造業再升級的重要戰略舉措，對提振德國工業具有重要作用。目前除德國外，美國、英國、法國、日本等世界主要發達經濟體也紛紛出臺了再工業化戰略，意圖提振經濟，擺脫經濟低迷增長態勢。美國為扭轉實體經濟和虛擬經濟失衡，瞄準高端化、智能化、綠色化、服務化的發展趨勢，率先推出再工業化戰略，力圖重振本土先進制造業。奧巴馬政府提出要在全美建設15個先進制造協同創新中心，截至目前已建成3D打印創新中心、數字制造和設計創新中心、輕量制造和當代金屬制造創新中心、下一代電力電子制造創新中心、復合材料制造業創新中心在內的5個協同創新中心，并已啟動第6個制造創新中心，即集成光子制造創新中心建設。歐盟2012年10月發布《指向增長與經濟復蘇的更強大的歐洲工業》，提出要到2020年將工業占歐盟國內生產總值的比重由15.6%提高到20%。英國2011年發表的《強勁、可持續和平衡增長之路》，將高端制造列為六大優先發展行業之首。法國于2012年成立生產振興部，并選取支持34個工業項目以重振法國工業，力保工業強國地位。日本2013年制定“日本再興戰略”，并將產業再興戰略作為未來三大重點戰略之一。美德法日等國家的再工業化戰略充分說明，推動制造業產業結構優化升級，既是實現經濟復蘇的有效手段，更是搶占未來產業競爭制高點的必然選擇。

當前，我國步入經濟發展新常態，經濟增速、增長動力、增長模式、經濟結構深度調整；首都城市發展進入新階段，非首都功能疏解和高精尖產業結構構建加快推進。在新時期推動核心區發展再上新臺階，要充分借鑒美德法日等發展的經驗教訓，超前謀劃核心區先進工業發展，為核心區創新驅動發展奠定堅實的實體經濟基礎。

二、對中關村發展先進工業的啟示

以“工業4.0”為代表的全球新一輪工業革命正呈現出四大新趨勢：生產方式上，制造呈現出數字化、網絡化、智能化、個性化、本地化、綠色化等特征；分工方式上，呈現出制造業服務化、專業化、產品鏈一體化、產業鏈分工細分化等特征；產業組織方式上，向網絡化、平臺化、扁平化演變；商業模式上，從以廠商為中心轉向以消費者為中心，體驗和個性成為制造業競爭力的重要體現和利潤的重要來源。把握全球新一代制造技術變革的新趨勢，追趕、引領“工業4.0”時代制造業發展新潮流，核心區要結合首都科技創新中心戰略新定位，構筑科技創新支撐先進工業，先進工業引導科技創新的雙引擎驅動新格局，著力將核心區打造成為先進工業總部聚集中心、研發創新中心、標準創制中心、服務支撐中心以及示范應用中心，避免過早陷入創新與產業脫節化、空心化，厚植區域創新根基。

一是聚焦重點，依托制造業龍頭企業打造先進工業總部聚集中心。發揮核心區駐區央企、軍企和高科技企業聚集優勢，打造先進工業總部聚集中心，增強區域總部經濟實力。結合核心區先進工業發展三年行動計劃、“十三五”規劃和科學城建設，推進先進工業總部基地建設，聚焦新能源汽車、3D打印、新材料、智能硬件等產業領域，吸引駐區制造業龍頭企業、國內及全球相關知名制造業企業聚集，打造高端制造、智能制造、綠色制造為主導的先進工業總部聚集中心。

二是技術主導，著力推進先進工業研發創新中心建設。圍繞智能機器人、軌道交通等核心區優勢制造業領域創新發展的重大共性需求，采取政府、企業、高校院所多方合作的模式，建設一批跨領域、跨地區的制造業創新中心，構筑先進工業創新網絡。深入推進云計算、物聯網、大數據等產業與制造業融合發展，支持建設面向重點行業領域的工業云服務平臺、制造業工程數據中心及智能制造創新設計應用中心，推進軟件服務、制造資源、標準知識、數據資源開放共享，培育社會化、共享式制造新模式。支持一批研發實力強的重點企業著力突破制約先進工業發展的信息技術瓶頸，加快集成電路、高端通用芯片、基礎軟件等核心關鍵技術創新。

三是標準先行，搶占智能制造產業發展制高點。把握智能制造發展的特點和規律，整合區內標準化資源，學習借鑒德國“工業4.0”標準化路線圖，加快建設包括智能制造標準化路線圖、智能工廠及智能產品技術標準、智能化數字化網絡化“三化”融合管理體系等在內的智能制造標準化體系，打造主導智能制造行業標準創制的全球中心，引領全球智能制造產業規范、健康發展。

四是夯實基礎，強化先進工業發展的公共服務支撐。結合“智慧海淀”建設，加快建設支撐先進工業的信息物理系統網絡，推動下一代互聯網與移動互聯網、物聯網、云計算與制造業融合發展，促進數據中心、服務器、感知設施與寬帶網絡的優化匹配和協同發展，奠定先進工業發展的硬件基礎。整合駐區高校、科研機構、龍頭企業及政府公共服務資源，建設面向生產和消費端的先進工業公共服務平臺，加強技術研發和市場應用需求對接，為先進工業發展營造良好的公共服務環境。

五是市場拉動，打造一批示范應用項目促進產業發展。結合全球新一代制造技術發展趨勢及核心區重點產業培育方向，聚焦核心區具有比較優勢和產業基礎的智能硬件、智能機器人、增材制造、復合材料、新能源汽車等產業領域，集聚優勢資源，推進實施一批重大專項，加快實現相關產業的智能生產線、智能工廠核心裝備技術和產品的自主可控，率先打造相關產業的示范智能生產線和智能工廠。圍繞智能工廠和智能制造模式在行業的推廣應用，支持建立網絡化、專業化、社會化的智能制造創新服務組織，開展成果轉化、標準推廣等服務。

六是機制同步，為先進工業發展保駕護航。建立先進工業發展的長效機制，發揮政策引導、推動和規范作用。圍繞智能制造細分領域，創新人才培養機制，實施智能制造高端人才培養計劃，支持建設全球智能制造領軍人才庫，培育適應智能制造體系的新型產業人才隊伍，增強智能制造產業發展的源動力。完善信息安全保障機制，避免信息收集、數據傳輸、數據交換共享等智能生產環節數據泄露，保護工業生產數據安全及隱私信息，確保產業健康發展。