德國(guó)工業(yè)4.0面面觀

“工業(yè)4.0”研究項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手自助，在德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門子公司等德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成，并已上升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分兩大主題。一是“智能工廠”重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參加，力求使中小企業(yè)成為新一代智能生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。

德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將更具靈活性、更加強(qiáng)勁，在工程、規(guī)劃、制造、運(yùn)營(yíng)和物流流程中實(shí)施最高標(biāo)準(zhǔn)。這將催生動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)優(yōu)化、自我組織的價(jià)值鏈，并可通過一系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)然還需要適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管框架、標(biāo)準(zhǔn)化接口和統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程。其愿景，一是它的最大特點(diǎn)是制造業(yè)中所有參與者及資源的高度社會(huì)技術(shù)互動(dòng)。二是它的職能產(chǎn)品可明確識(shí)別，并有可能隨處可見。三是它的戰(zhàn)略實(shí)施后，將有可能把個(gè)人客戶和產(chǎn)品的獨(dú)特性融入到設(shè)計(jì)、配置、訂購(gòu)、計(jì)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)和回收階段。四是它的實(shí)施，將使員工能根據(jù)具體情況進(jìn)行控制、監(jiān)管和配置智能制造資源網(wǎng)絡(luò)和制造步驟。五是它的實(shí)施需要進(jìn)一步擴(kuò)展相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并通過服務(wù)水平協(xié)議進(jìn)一步規(guī)范網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。德國(guó)人特有的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度描述了他們眼中的“工業(yè)4.0”，不同的專業(yè)、不同的角度，可以幫助我們?nèi)娴乩斫狻肮I(yè)4.0”。

一、從知識(shí)創(chuàng)新和數(shù)據(jù)角度分析“工業(yè)4.0”

從知識(shí)創(chuàng)造的角度認(rèn)識(shí)工業(yè)4.0，是一個(gè)新的視角。知識(shí)化被認(rèn)為是創(chuàng)造新知識(shí)，通過新知識(shí)創(chuàng)造帶來新的價(jià)值，產(chǎn)生新的業(yè)態(tài)。與信息化不同的地方在于，知識(shí)創(chuàng)造不是存量提升，而是增量創(chuàng)造的過程，是帶來新價(jià)值的過程。工業(yè)4.0在三個(gè)方面體現(xiàn)知識(shí)自動(dòng)化的含義：一是“工業(yè)4.0”借助物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集功能，大數(shù)據(jù)的規(guī)律發(fā)展功能，云和端的互動(dòng)功能，使知識(shí)創(chuàng)造有了新的工具和載體，促進(jìn)了暗默知識(shí)的顯性化、云端化，加速了知識(shí)創(chuàng)造的過程。二是“工業(yè)4.0”提到橫向集成、縱向集成、端到端集成，實(shí)際是借助互聯(lián)網(wǎng)和平臺(tái)經(jīng)濟(jì)打破企業(yè)內(nèi)部門間或者不同企業(yè)之間的知識(shí)邊界，使暗默的知識(shí)表出化、集成化，通過知識(shí)整合創(chuàng)造新的知識(shí)。三是CPS和MBD是指基于模型的制造，目前應(yīng)用最多的是在航空產(chǎn)業(yè)，汽車制造也開始有這樣的應(yīng)用。CPS和MBD使虛擬的模型具有自主學(xué)習(xí)的能力，加速了離散知識(shí)的系統(tǒng)化和自動(dòng)化。

知識(shí)創(chuàng)造可以加速企業(yè)異質(zhì)化資源的形成，并成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心資源。知識(shí)創(chuàng)造擴(kuò)大全社會(huì)價(jià)值的空間，成為全球范圍內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。美國(guó)的再工業(yè)化不是傳統(tǒng)制造業(yè)的回流，而是要?jiǎng)?chuàng)造新的價(jià)值空間?？康氖鞘裁?？靠的是新知識(shí)的創(chuàng)造能力，未來企業(yè)價(jià)值的大小將主要體現(xiàn)在知識(shí)創(chuàng)造的動(dòng)態(tài)能力上。未來的產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)將是網(wǎng)絡(luò)化的，所有企業(yè)都是網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)，只不過有些企業(yè)是平臺(tái)型的，有些企業(yè)是單點(diǎn)型的，這主要取決于不同行業(yè)知識(shí)創(chuàng)造的最佳組織形式，以及不同企業(yè)知識(shí)創(chuàng)造的組織能力。

知識(shí)創(chuàng)造的再組織是工業(yè)4.0成功的關(guān)鍵。這里有兩個(gè)層次，一是基礎(chǔ)學(xué)科打破學(xué)科界限，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉和融合；另一個(gè)是打破企業(yè)組織的界限，實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)知識(shí)的整合和再創(chuàng)造。有一種觀點(diǎn)：從組織變革上推進(jìn)知識(shí)創(chuàng)造，是工業(yè)4.0能否取得成功的關(guān)鍵。從發(fā)展演化來看，知識(shí)化要依賴于信息化，依賴于大數(shù)據(jù)的采集，是由數(shù)據(jù)到信息到知識(shí)的過程，而不是說知識(shí)沒有基礎(chǔ)，憑空產(chǎn)生的知識(shí)。

從智慧數(shù)據(jù)角度去理解“工業(yè)4.0”，是一種現(xiàn)實(shí)的態(tài)度。因?yàn)閿?shù)據(jù)已經(jīng)成為21世紀(jì)最重要的“原材料”之一。有研究預(yù)測(cè)，全球大數(shù)據(jù)的市場(chǎng)規(guī)模將蓬勃增長(zhǎng)，2016年，全球大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的銷售額將達(dá)到150億歐元以上，其中德國(guó)將達(dá)到16億歐元。在大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展的背景下，德國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源部為更好開發(fā)德國(guó)大數(shù)據(jù)的未來市場(chǎng)，支持大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，啟動(dòng)了“智慧數(shù)據(jù)—來自數(shù)據(jù)的創(chuàng) 新”項(xiàng)目。德國(guó)的IT企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的企業(yè)都摩拳擦掌、躍躍欲試，力促德國(guó)發(fā)展成為數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)領(lǐng)在大數(shù)據(jù)迅速發(fā)展的背景下，德國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源部為更好開發(fā)德國(guó)大數(shù)據(jù)的未來市場(chǎng)，支持大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，啟動(dòng)了“智慧數(shù)據(jù)—來自數(shù)據(jù)的創(chuàng) 新”項(xiàng)目。德國(guó)的IT企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的企業(yè)都摩拳擦掌、躍躍欲試，力促德國(guó)發(fā)展成為數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。

德國(guó)“智慧數(shù)據(jù)”技術(shù)項(xiàng)目緊緊圍繞其ICT戰(zhàn)略“數(shù)碼德國(guó)2015”所設(shè)定的目標(biāo)展開，同時(shí)以《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》中提出的“以互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)促經(jīng)濟(jì)發(fā)展”為依據(jù)，在聯(lián)邦范圍內(nèi)受到高度關(guān)注。該項(xiàng)目涵蓋并串聯(lián)了重要的基礎(chǔ)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，為大數(shù)據(jù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，如德國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源部發(fā)起的“THESEUS”、“可信任的云”、工業(yè)4.0、電動(dòng)汽車、E-Energy 等項(xiàng)目。

“智慧數(shù)據(jù)”還將與德國(guó)教育與研究部支持的“大數(shù)據(jù)管理與分析”項(xiàng)目產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

二、從國(guó)家戰(zhàn)略角度分析“工業(yè)4.0”

德國(guó)的戰(zhàn)略角度：面對(duì)美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的“再工業(yè)化”帶來的刺激，以及以中國(guó)為首的新興國(guó)家制造業(yè)的“底層翻身”，德國(guó)只能從自己的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域開始革命，先發(fā)制人提出工業(yè)4.0戰(zhàn)略。基于德國(guó)工業(yè)的優(yōu)勢(shì)與弱勢(shì)，其4.0戰(zhàn)略路徑必定是傳統(tǒng)工業(yè)向信息技術(shù)化發(fā)展的“自下而上”路徑。簡(jiǎn)單說來就是傳統(tǒng)工業(yè)制造的智能革命，借助信息產(chǎn)業(yè)將其原有的工業(yè)模式智能化和虛擬化，定義智能工廠和智慧生產(chǎn)，搶先建立“游戲規(guī)則”。

比如：智能工廠，可以從一個(gè)部件生產(chǎn)車間里看到它樣貌。在流水線上，每一個(gè)裝有原材料的盒子上都貼有射頻碼，也就是這盒零部件的“身份證”。這張身份證可以在不同場(chǎng)景下進(jìn)行不同的“對(duì)話”：與機(jī)器對(duì)話，在流水線生產(chǎn)中，告訴機(jī)器下一步應(yīng)該做什么；與倉(cāng)庫(kù)對(duì)話，盒中的零部件用完后，在特定環(huán)節(jié)通過盒子上的射頻碼識(shí)別進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，自動(dòng)向供應(yīng)商提出新的訂貨要求……這種高自動(dòng)化原材料輸送系統(tǒng)，是龐大的智能工廠中的一小部分，它可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程可視化監(jiān)管，從而減少庫(kù)存，降低消耗，提高效率。

美國(guó)的戰(zhàn)略角度： “工業(yè)4.0”的美國(guó)版稱為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，顧名思義，美國(guó)希望在各種工業(yè)環(huán)境下建立互聯(lián)性，充分利用它強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)能力，帶動(dòng)工業(yè)的發(fā)展。比如：“特斯拉”的例子，它的安全極速可達(dá)每小時(shí)297.7公里，百公里加速只需3.2秒，續(xù)航480公里。然而這樣一款酷炫的車型其實(shí)是“拼湊”出來的，它的材料和零部件分別來自14個(gè)國(guó)家的不同供應(yīng)商。不同于德國(guó)努力打造智能工廠，優(yōu)化制造流程，美國(guó)卻把自己的制造業(yè)外包出去，它通過“互聯(lián)網(wǎng)”建立中樞系統(tǒng)，支配其他國(guó)家為其供給“血液”和“營(yíng)養(yǎng)”。這就需要一個(gè)IT技術(shù)極為成熟的國(guó)際網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)管理系統(tǒng)來支持全球化的生產(chǎn)，通過大量的數(shù)據(jù)收集和分析，保證所有生產(chǎn)線持續(xù)不斷的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

日本戰(zhàn)略角度：延續(xù)德國(guó)模式，加大社會(huì)創(chuàng)新力度，在美德兩國(guó)火拼下，日本制造業(yè)也不再低調(diào)。實(shí)際上，日本的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力一直居于世界前列，甚至一度趕超德國(guó)和美國(guó)。聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織發(fā)布的《2012-2013年世界制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)》報(bào)告表明，日本以0.5409的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)排第一，德國(guó)和美國(guó)分別排第二和第三。這和上世紀(jì)六七十年代日本在發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)選擇重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)制造，而非重點(diǎn)發(fā)展IT產(chǎn)業(yè)的決定有關(guān)。面對(duì)工業(yè)4.0的壓力，日本重新將IT、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)在制造業(yè)中的作用寫進(jìn)了《日本2015版制造業(yè)白皮書》。

三、結(jié)束語

今年是“中德創(chuàng)新合作年”。德國(guó)工業(yè)4.0和“中國(guó)制造2025”是落實(shí)中德創(chuàng)新合作重點(diǎn)之一。中德兩國(guó)都希望通過部署各自的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，在新一輪全球制造業(yè)的分工和競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，搶占先機(jī)，尋求更廣闊的發(fā)揮空間。作為兩個(gè)制造業(yè)大國(guó)，雙方致力于將“中國(guó)制造2025”與德國(guó)工業(yè)4.0進(jìn)行對(duì)接，中德企業(yè)要從中尋找雙方可能的合作點(diǎn)，讓兩個(gè)戰(zhàn)略成為促進(jìn)兩國(guó)產(chǎn)業(yè)合作的強(qiáng)大力量。