“工業4.0”與通州制造業應對

曹榮琪　曹劍

以信息通信技術提升現代制造業為顯著特征的新一輪科技革命和產業革命已經到來。2013年4月，德國政府在漢諾威正式推出“工業4.0”戰略。2014年10月，柏林《中德合作行動綱要》公布“工業4.0”合作四條。筆者經過一段時間關注，深感這項戰略合作對民族工業以及區域經濟影響甚大，對“工業4.0”產生一點膚淺認識，遂對“工業4.0”時代通州制造業前景做了一點粗淺思考。

一、“工業4.0”的理念特征與戰略要素

簡單而言，“工業4.0”就是工業生產數字化，即依托信息技術、互聯網、物聯網，與信息物理系統融合，連接人、原料、設備、終端，按照工藝和標準，實現虛擬工廠向實體工廠輸送生產元素，制造出個性化、數字化、智能化的產品。這是一種生產模式。

“工業X.0”的劃分，基于不同發展階段。“工業1.0”是蒸汽機時代，“工業2.0”是電氣化時代，“工業3.0”是信息化時代，“工業4.0”則是利用信息化技術促進產業變革的時代，亦稱智能化時代。德國學術界和產業界認為，未來10年基于信息物理系統（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革命。“工業4.0”改變了創造新價值的過程，前景廣闊，產品全生命周期和全制造流程的數字化以及基于信息通信技術的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數字化的產品與服務的生產模式。這給工業生產和商品消費帶來的最大變化，就是產品小批量、多品種、生產周期縮短、價格下降、對客戶定制產品的反應更快、產品實現按訂單生產、資源更優化、能源效率提高。

德國“工業4.0”戰略的要點可以概括為：基于一個網絡，形成兩大主題，實現三項集成，實施八項計劃。

基于一個網絡：信息物理系統網絡。信息物理系統就是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。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯系在一起，從而創造物聯網及相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境。這是實現“工業4.0”的基礎。

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，重點研究智能化生產系統、網絡化分布生產設施的實現。“智能生產”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。

實現三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。“工業4.0”將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、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。“橫向集成”是企業之間通過價值鏈以及信息網絡所實現的一種資源整合。“縱向集成”是基于未來智能工廠中網絡化的制造體系，實現個性化定制生產，替代傳統的固定式生產流程（如生產流水線）。“端對端集成”是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成。

實施八項計劃：一是共同標準。需要開發出一套單一的共同標準，不同公司間的網絡連接和集成才會成為可能。二是管理系統。適當的計劃和解釋性模型可以為管理日趨復雜的產品和制造系統提供基礎。三是基礎設施。可靠、全面、高品質的通信網絡是“工業4.0”的一個關鍵要求。四是安全保障。確保生產設施和產品本身不能對人和環境構成威脅，防止生產設施和產品濫用及未經授權的獲取。五是工作的組織和設計。六是技術工人。建立持續職業發展計劃，幫助工人應對來自工作和技能的新要求。七是監管框架。八是資源利用效率。權衡在原材料和能源上的大量消耗給環境和安全供應帶來的諸多風險。

二、通州制造業的底板與短板及其應對

2014年南通市通州區制造業應稅銷售收入超過800億元，規模工業產值達1848億元，制造業擁有總資產923億元。制造業內部結構不斷提升，2014年全區高新產業產值、新興產業產值占規模工業總產值的比重分別達到43.8%和33.2%。南通高新區創成國家級高新區，成立了家紡、現代建筑、船舶海工等三大產業研究院，恒科新材料一期、甬金金屬二期、南通供銷產業園、東源智能電網裝備等一批重大項目相繼建成投產，優華勞斯整車設計、北海生物科技、恒力公務機基地等一批重大項目成功落戶，華電熱電啟動建設，福倫利新材料、東概念新材料、沃太能源、公爵新能源汽車等一批創新項目已取得了較好的產出效益，通州制造業的綜合實力和發展活力明顯增強。但對照“工業4.0”的趨勢和要求，通州制造業仍相對粗放，主要短板有這樣幾塊：一是傳統制造業仍是通州制造業的主體。紡織服裝行業應稅銷售收入占比高達40%。二是企業自主創新能力嚴重不足。2014年全區規模工業企業研發投入18.15億元，占規模工業主營業務收入的比重僅為1%。根據國際標準：研發強度低于1%，企業難以生存，更不具備競爭力；處于中等水平2%～3%，企業只能走模仿創新的道路；達到較高水平4%～5%及以上，企業可以進行自主創新。三是制造業企業對先進信息技術的應用相對落后。電子商務交易不活躍。2014年，全區制造業電子商務交易額在全市排名靠后。這表明通州制造業主對互聯網反應不快，明知趨勢到來卻一味在原模式下固步自封，不愿割舍原有的線下渠道。企業主關注的往往是項目投入、技改投入，而信息化資金投入、部門建制設置、專業人才引進均不夠重視。網絡應用大多只停留在信息的獲取和發布上，用于產品研發、營銷、售后服務及電子商務的比例不高，建立連接上下游企業供應鏈管理系統的企業更是寥寥無幾。

“工業4.0”應對之一：迅速開展研究。經信委、科技局、發改委等區政府職能部門要組建專門班子，對“工業4.0”學習研究，尤其要結合《中國制造2025》提出的“以推進信息化和工業化深度融合為主線，大力發展智能制造，構建信息化條件下的產業生態體系和新型制造模式”，與德國“工業4.0”著眼高端裝備提出的“建設‘信息物理系統’，積極布局‘智能工廠’，推進‘智能生產’”兩大戰略之間共性和異性的研究。要有針對性地引發全區制造業企業家對科技革命與工業革命的關注，根據“工業4.0”時代的要求，引導企業家追求重知重智，追求技術創新，主動關心與追隨科學技術進步，真正將科技創新與企業發展密切結合起來，針對性地制定相關政策，設立專項資金，推動制造業企業直面“工業4.0”帶來的巨大挑戰。

“工業4.0”應對之二：制訂專項規劃。結合編制通州“十三五”規劃，制訂通州智能產業發展專項規劃。“工業4.0”時代，智能設備和生產手段必將廣泛替代傳統的生產方式，而生產方式的變革必將帶來工業生產能力的重大變革，使智能裝備制造業有了巨大發展空間。要充分利用近幾年通州智能裝備制造業發展成果，大力發展智能裝備制造業，在智能測控、數控機床等產業形成一定的產業體系，同時大膽嘗試涉足機器人、新型傳感器、3D打印等領域，開展智能機器人及智能裝備系統集成、設計、制造、試驗檢測等核心技術研究，力求有所突破。

“工業4.0”應對之三：聚力發展“四基”。“四基”是指關鍵基礎材料、核心基礎零部件（元器件）、先進基礎工藝、產業技術基礎。夯實“四基”，是產業發展的核心，是實施“工業4.0”的基礎。要選擇基礎的、關鍵的、核心的、共性的材料、工藝、技術以及所必要的技術支撐體系，對工業軟件、智能工業設施、數據服務、工業機器人等關鍵部件及裝置，要加強技術研究。排出通州現有企業中符合“四基”類型的工業企業，引導各類要素向這些企業傾斜。落實好工業和信息化部《加快推進工業強基指導意見》，聚集力量，集中要素，完善財政支持政策，利用現有資金渠道持續加大對工業“四基”的支持力度。

“工業4.0”應對之四：培育“種子”企業。在節能環保、風電、海洋工程、工程機械、航天航空、新能源等產業領域，選取優秀企業作為試點示范企業給予扶持，系統進行高精密、大功率傳動裝備的工藝、技術、材料及新產品的聯動研發，進行新型熱處理工藝、新型鑄造工藝、新型表面強化工藝等應用技術的研發，建設智能制造的示范工廠，開展智能工廠應用示范，發揮好示范的“種子”作用，引領全區制造業轉型。鼓勵通州具有一定條件的大企業先行先試，大型企業為主導，中小企業協同跟進。引導大企業充分調動資源，與國內外制造業頂尖頂端企業和技術研發領頭領袖機構開展聯合，進行技術創新和組織創新。

“工業4.0”應對之五：發展新興產業。把資源和精力放到那些已有一定基礎、成長性強、前景廣闊的產業上。智能裝備產業重點發展新型傳感器、智能儀器儀表等高技術、高性能、高附加值產品。航空產業以南通機場為依托，加強與空軍裝備部、中航集團、上海機場及南京航空航天大學等合作，大力發展多門類航空制造業和航空服務業，打造臨空經濟。新材料產業以前沿領域和高端產品為主攻方向，重點發展紡織新材料、金屬新材料、建筑新材料和生物醫用新材料產業。積極培育節能環保、健康產業、軌道交通、核技術應用等新興業態。

“工業4.0”應對之六：加速“兩化融合”。發揮好企業的主體作用，積極推進信息系統覆蓋研發、生產、供應、銷售、服務等全業務鏈條。突出加強紡織服裝、船舶海工、電子信息等支柱產業中的骨干企業內部信息共享、系統集成和產業鏈上下游之間的業務協同，依托骨干企業信息化促進產業鏈上下游企業信息化水平提升。依托信息化推進智能化，建立持續改進、及時響應、全流程創新的產品研發體系。加快建立以數字化車間和智能化工廠為代表的現代生產體系。加強生產過程中數字化控制、制造執行系統、自動化物流、狀態實時檢測等數字化、智能化技術的應用。

“工業4.0”應對之七：做實產學研用。“工業4.0”戰略是由德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等聯合發起的，工作組成員也由產學研用多方代表組成。通州要綜合運用無償資助、貸款貼息、產業投資、補助（引導）資金、保費補貼和創業風險投資等多種方式，對產學研合作項目給予更大支持，鼓勵企業與國內外科研院所、產品應用單位進行產、學、研、用一體化聯合，推動基礎原材料、基礎零部件、基礎工藝技術與整機制造業的戰略合作，建立幾個上下游產業鏈緊密合作、科技研發與應用分工明確、利益共享、風險共擔的一體化產業合作聯合體。

“工業4.0”應對之八：啟動“雙元培訓”。所謂雙元，是指職業培訓要求參加培訓的人員必須經過兩個場所的培訓，一元是指職業學校，其主要職能是傳授與職業有關的專業知識；另一元是企業或公共事業單位等校外實訓場所，主要職能是讓學生在企業里接受職業技能方面的專業培訓。通州政府應鼓勵通州中專、廣播電視大學啟動這種培訓方式。同時，引導企業加強科技人才隊伍建設，通過企校合作、訂單式培養，加強一線創新人才、青年科技人才和高科技人才隊伍建設，依托重點工程項目和重大科技專項，培養符合企業發展要求的技術創新人才和實用型關鍵技術人才，為“工業4.0”時代通州制造業的發展儲備人才能量。

（作者單位：曹榮琪，中共南通市通州區委宣傳部；曹劍，南通市通州區統計局）

責任編輯：彭安玉