借鑒德國工業(yè)4.0，加快建設制造強國

王鵬

借鑒德國工業(yè)4.0，加快建設制造強國

王鵬

任何一次產業(yè)革命都跳脫不了解放生產力、勞動力和占領更廣闊市場的規(guī)律。工業(yè)4.0也不例外，在國際市場競爭異乎尋常激烈的今天，出口依賴性很強的德國和中國經濟，皆需要借助制造業(yè)的力量來增強國力。如此，中國要多向理論提出者德國取取經，結合國內外形勢，促使經濟穩(wěn)步向前發(fā)展，從而早日實現中華民族偉大復興。

從德國工業(yè)4.0看全球工業(yè)發(fā)展新動向

什么是工業(yè)4.0?

“工業(yè)4.0”的概念源于2011年德國漢諾威工業(yè)博覽會，最初的想法是通過應用物聯網等新技術提高德國制造業(yè)水平。在德國學術界和產業(yè)界的大力推動下，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部于2013年將“工業(yè)4.0”項目納入了《高技術戰(zhàn)略2020》的十大未來項目中，并計劃投入2億歐元資金，支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新。

進化：從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0

與美國流行的第三次工業(yè)革命的說法不同，德國將制造業(yè)領域技術的漸進性進步描述為工業(yè)革命的四個階段，即工業(yè)4.0的進化歷程。工業(yè)1.0：18世紀60年代至19世紀中期——通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化——機械生產代替了手工勞動——大規(guī)模集中式生產發(fā)端。工業(yè)2.0：19世紀后半期至20世紀初——采用電力驅動的大規(guī)模生產——零部件生產與產品裝配成功分離——開創(chuàng)了批量生產的新模式。工業(yè)3.0：始于20世紀70年代并一直延續(xù)至今——電子與信息技術的廣泛應用——制造過程不斷實現自動化——從“體力勞動”時代邁向“腦力勞動”時代。工業(yè)4.0：德國學術界和產業(yè)界認為，未來10年，基于信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS）的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命。

工業(yè)4.0的愿景

“工業(yè)4.0”展現了一個全新的工業(yè)藍圖：在一個“智能、網絡化的世界”里，互聯網、物聯網和務聯網（服務互聯網）將滲透到所有的關鍵領域，創(chuàng)造新價值的過程逐步發(fā)生改變，產業(yè)鏈分工將被重組，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并產生各種新的合作形式和活動領域。

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，維持并提升制造業(yè)的競爭力。愿景之一，工業(yè)4.0將使得工業(yè)生產過程更加靈活、自主。動態(tài)的、適時優(yōu)化的、自我組織的價值鏈成為現實，帶來成本、可用性和資源消耗等不同標準的最優(yōu)化選擇，形成全新的循環(huán)網絡、獨特的可識別性、個性化產品定制以及高度靈活的工作環(huán)境。愿景之二，工業(yè)4.0將發(fā)展出全新的商業(yè)模式和合作模式。促進潛在的商業(yè)利潤在整個價值鏈的所有利益相關人之間公平共享。“網絡化制造”、“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，率先滿足動態(tài)的商業(yè)網絡而非單個公司，將帶來商業(yè)模式與合作模式的重大變革。愿景之三，工業(yè)4.0將會帶來工作方式和環(huán)境的全新變化。全新的協作工作方式使得工作可以脫離工廠，通過虛擬的、移動的方式開展。員工將會擁有高度的管理自主權，可以更加積極地投入和調節(jié)自己的工作。同時，隨著工作環(huán)境和工作方式的巨大變化，可以大幅度提升老年人和婦女的就業(yè)比例，確保人口結構的變化不會影響當前的生活水平。愿景之四，工業(yè)4.0將促進形成全新的信息物理系統(tǒng)平臺。全新的信息物理系統(tǒng)平臺能夠聯系到所有參與的人員、物體和系統(tǒng)，將會提供全面、快捷、安全可靠的服務和應用業(yè)務流程，支持移動終端設備和業(yè)務網絡中的協同制造、服務、分析和預測流程等。

德國政府部門、產業(yè)界、學術界、科研院所等各個層面為工業(yè)4.0的愿景制定了詳盡的路線圖。這張路線圖可以簡單概括為建設一個網絡、研究兩大主題、實現三個集成、實施八項計劃。

——建設一個網絡：信息物理系統(tǒng)網絡CPS。信息物理系統(tǒng)，將物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合。

——研究兩大主題：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，重點是智能化生產系統(tǒng)及過程，以及網絡化分布生產設施的實現。“智能生產”側重于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業(yè)生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業(yè)鏈。生產流程智能化是實現工業(yè)4.0的關鍵。

——實現三個集成。實現三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。“工業(yè)4.0”將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。

——實施八項計劃：保障“工業(yè)4.0”得以實現。1.標準化和參考架構：共同標準使不同公司間的網絡連接和集成成為可能；2.管理復雜系統(tǒng)：為管理日趨復雜的產品和制造系統(tǒng)提供基礎；3.工業(yè)寬帶基礎設施：可靠、全面、高品質的通信網絡4.安全和保障。在確保生產設施和產品本身不能對人和環(huán)境構成威脅的同時，防止生產設施和產品濫用和未經授權的獲取；5.工作的組織和設計；6.培訓和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展：終身學習和持續(xù)職業(yè)發(fā)展計劃，幫助工人應對來自工作和技能的新要求；7.監(jiān)管框架。創(chuàng)新帶來的諸如企業(yè)數據、責任、個人數據以及貿易限制等新問題，需要包括準則、示范合同、協議、審計等適當手段加以監(jiān)管；8.資源利用效率：關注資源能源大量消耗給環(huán)境和安全供應帶來的風險。

德國繪制工業(yè)4.0路線圖的戰(zhàn)略意圖非常明顯，就是為了積極應對新一輪科技革命和產業(yè)革命，爭奪國際產業(yè)競爭的話語權；順應全球制造業(yè)發(fā)展新趨勢，發(fā)展智能制造新模式的客觀要求。不僅向全球提供利用智能制造系統(tǒng)生產的工業(yè)產品，也力圖成為先進智能制造技術的創(chuàng)造者和供應者，由此促進德國制造業(yè)智能化、服務化。

我國工業(yè)發(fā)展面臨的新形勢新問題

分析德國工業(yè)4.0最終目的是將理念消化吸收，使中國的工業(yè)借德國“工業(yè)4.0”的“東風”，長出本地化的“累累碩果”。明確了這一點后，那我們就要挖掘出國內工業(yè)出現的新情況新問題。針對問題，對癥下藥，找尋解決問題的方式和方法。

從外部環(huán)境來看，全球新一輪科技革命與產業(yè)變革方興未艾，各國經濟產業(yè)競爭和地緣政治博弈日趨激烈。

學術界對新一輪科技革命展開了激烈的討論，比如一些經濟學界的學者——杰里米.里夫金、安德森、瓦德瓦對新一輪科技革命和產業(yè)革命有獨到的見解。杰里米·里夫金認為“新能源+互聯網”將催生第三次工業(yè)革命。安德森指出互聯網和制造業(yè)結合實現的“創(chuàng)客運動”“創(chuàng)客”是指不以贏利為目標，努力把各種創(chuàng)意轉變?yōu)楝F實的人。瓦德瓦說指數方式增長的三種技術。三種以指數方式飛速發(fā)展的技術：人工智能、機器人和數字制造，將使制造業(yè)更具創(chuàng)造性、更加本地化和個性化，還會降低成本，這將帶來一場制造業(yè)革命。

發(fā)達國家“再工業(yè)化”，制造業(yè)回流，新興經濟體之間的競爭日益加劇。TPP（泛太平洋戰(zhàn)略經濟伙伴關系協定）和TTIP（跨大西洋貿易與投資伙伴協定），美國意圖重構國際貿易和投資規(guī)則。亞洲地區(qū)，美國加快實施重返亞洲的大戰(zhàn)略，挑起了日本修憲、釣魚島爭端、南海爭端、朝韓局勢、香港占中等一系列事件。歐洲地區(qū)，美國挾連歐盟，大力打壓俄羅斯，借烏克蘭內戰(zhàn)事件，與俄羅斯搞對峙。中東地區(qū)，美國對敘利亞內戰(zhàn)上綱上線，借美國核心國家利益對敘利亞反政府武裝進行支持，造就了伊斯蘭國崛起。

從內部環(huán)境來看，國內經濟有三“新”，工業(yè)化新階段、經濟新常態(tài)、改革新起點。

工業(yè)化新階段。從統(tǒng)計部門了解到，2013年，我國人均GDP已經達到6767美元；2012年，非農產業(yè)增加值比重為89.9%，非農產業(yè)就業(yè)人員比重是66.4%，城市化率為53.73%。按照現行國際標準，我國總體上已進入工業(yè)化的中后期。

經濟新常態(tài)。從“高速增長”“中高速增長”。從投資看，高強度的工業(yè)投資難以為繼。從出口看，外部需求不足抑制出口回暖；從消費看，中短期內難以出現較快提升；從主導產業(yè)看，重化工產業(yè)進入平臺期；從增長動力看，傳統(tǒng)的增長動力日漸式微；從潛在增長率看，我國經濟增速整體進入下行通道。我國規(guī)模以上工業(yè)增加值增速整體下降。總體來看，1999年以來我國規(guī)模以上工業(yè)增加值增速呈先升后降走勢，增速自2010年起逐年下滑，2012年降至10%，2013年繼續(xù)回落至9.7%，2014年一季度同比增長8.7%。

改革新起點。伴隨經濟進入新常態(tài)，我國經濟面臨著四大挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)之一，面臨經濟增長困難，內生動力不足，國際環(huán)境趨緊。挑戰(zhàn)之二：面臨結構調整壓力，產業(yè)結構、區(qū)域結構、投資結構亟需調整升級。挑戰(zhàn)之三：面臨國際環(huán)境演化的環(huán)境，國際科技革命與產業(yè)變革、各國的戰(zhàn)略博弈。挑戰(zhàn)之四：面臨改革進入深水區(qū)的陣痛，利率和匯率、價格、國有企業(yè)、財稅體制、政府管理方式等領域，進入改革的深水區(qū)和攻堅期。

從動力看，新增長動力就是智能制造

新常態(tài)下面臨各種挑戰(zhàn)的形勢下，通過學術界和產業(yè)界的分析，可以得出我國新增長動力就是智能制造。

智能制造整合了新一代信息技術、機器人、先進制造、新材料等新興產業(yè)和技術，是其交叉融合協同發(fā)揮作用的結果，對整個國民經濟的輻射帶動效應突出，對產業(yè)結構升級和發(fā)展方式轉變的作用大。

美國布魯金斯學會最近發(fā)表的《美國制造業(yè)的過去和潛在未來》一文中，將自動化和機器人技術排在應重點關注的變革性技術的第一位。德國政府發(fā)布工業(yè)4.0戰(zhàn)略，核心是智能生產和智能工廠，根本上講也是智能制造。所以，智能制造在之后的一段時期內必將成為趨勢，我國需要結合中國國情，提出制造業(yè)強國切實可行的路線圖。

推進制造強國建設的思路舉措

中國是一個工業(yè)大國嗎？

2011年，美國著名經濟咨詢機構環(huán)球通視公司（IHS Global Insight）的報告指出，2010年中國制造業(yè)占全球制造業(yè)的比重達到19.8%，高于美國的19.4%，位列世界第一，并稱中國已經恢復了曾經占據的制造業(yè)第一大國的地位。但中國制造業(yè)大國的位置并不穩(wěn)固，并且中國制造業(yè)呈現大而不強的現象。

怎樣才算工業(yè)強國？

從英、美、德、日等世界主要發(fā)達國家的歷史看，工業(yè)強則國家強，當今世界強國無一不是工業(yè)強國或制造業(yè)強國。

衡量一個國家是否為工業(yè)強國的四個標準，技術強、企業(yè)強、產品強、軟實力強。技術強，能夠把握住重大產業(yè)和技術變革機遇。企業(yè)強，擁有一批在世界范圍內領先的大企業(yè)和知名品牌。產品強，工業(yè)產品具有很高的國際市場占有率。軟實力強，具有強大的工業(yè)人才隊伍和鮮明的工業(yè)文明特征。

我國離工業(yè)強國的目標還有多遠？

2013年，中國工程院組織50多位院士和100多位專家開展了“制造強國戰(zhàn)略研究”，全面系統(tǒng)分析了中國制造業(yè)的差距和成為制造強國的目標、時間表等。從我國工業(yè)發(fā)展現狀和工業(yè)強國的特征來看，我國工業(yè)存在“大而不強”的問題，在創(chuàng)新能力、產品質量、資源利用、產業(yè)結構、領軍企業(yè)、信息化水平等方面與美國、德國、日本等工業(yè)強國還存在很大的差距。主要表現在六個方面，一是自主創(chuàng)新能力不強，二是產品質量問題突出，三是資源利用效率偏低，四是產業(yè)結構不盡合理，五是行業(yè)領軍企業(yè)較少，六是信息化水平不高。

“三步走”的戰(zhàn)略目標

中國工程院通過開展制造強國研究，提出實現制造強國三步走的戰(zhàn)略步驟。第一步，到2020年，中國制造業(yè)進入世界第二方陣，邁入制造強國行列。第二步，到2035年，中國制造業(yè)將居第二方陣前列，成為名副其實的制造強國，第三步，到2050年，中國制造業(yè)可望進入第一方陣，成為具有全球引領影響力的制造強國。

主動對接新時期制造業(yè)發(fā)展國家戰(zhàn)略

一是完善制造業(yè)創(chuàng)新體系，重點要建設一批“國家制造業(yè)創(chuàng)新中心”。二是推進制造業(yè)數字化網絡化智能化，重點是推進“智能制造”。三是夯實制造業(yè)發(fā)展基礎，重點是推進“工業(yè)強基”工程。四是積極推進制造業(yè)服務化，協調發(fā)展“服務型制造”和“生產性服務業(yè)”。五是大力發(fā)展綠色、優(yōu)質、品牌制造。六是努力實現制造業(yè)結構調整，積極發(fā)展高端裝備產業(yè)，優(yōu)化生產力空間布局，支持中小企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，推進一批技術改造項目。七是擴大制造業(yè)對外開放，推進產業(yè)有序轉移，加快裝備走出去發(fā)展，培育具有國際影響力的大企業(yè)。

“工業(yè)4.0”展現了一個全新的工業(yè)藍圖：在一個“智能、網絡化的世界”里，互聯網、物聯網和務聯網（服務互聯網）將滲透到所有的關鍵領域，創(chuàng)造新價值的過程逐步發(fā)生改變，產業(yè)鏈分工將被重組，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并產生各種新的合作形式和活動領域

作者單位：工業(yè)和信息化部賽迪研究院