德國的工業4.0之路

德國擁有強大的機械和裝備制造業、全球領先的信息技術能力以及嵌入式系統和自動化工程方面的頂尖技術，將有潛力引領新一輪工業革命：工業4.0。

德國工業4.0體系

2008年金融危機之后，西方國家開始正視工業增加值問題，自此啟動了再工業化進程。幾乎所有國家都意識到制造業對國民經濟的價值，但各個國家面臨不同的挑戰與機遇。德國雖然在2008年金融危機中受損不大，但由于中國制造業的崛起，其世界領先供應商的地位在發生改變。因此，德國信息技術、電信和新媒體協會（BITKOM），德國機械設備制造業聯合會（VDMA）和德國電氣和電子制造商協會（ZVEI）等幾大協會在德國國家科學與工程院（Acatech）等國家機構支持下，率先提出了面向未來制造業的“工業4.0”概念，并進一步上升到了國家制造業戰略的高度，目的是推動德國制造業在未來繼續領先。

對于工業4.0的定義，工業4.0研究院提出從三個高度來概括，即高度自動化、高度信息化（數字化）、高度網絡化。如果說自動化和信息化是工業2.0和工業3.0主要的工作，那么網絡化就是工業4.0獨特的要素，德國甚至把工業4.0稱為網絡制造業（Networked Manufacturing）。

工業4.0的高度網絡化如何實現呢？它的核心技術是信息物理系統（Cyber-Physical Systems，CPS）。CPS是由美國最先提出的，但德國的CPS體系更符合未來制造業的應用，特別是符合德國在嵌入式系統上的領先地位，這也是為什么美國基于自己傳統制造業的特點提出先進制造伙伴計劃（Advanced Manufacturing Partnership,AMP），而不是采用類似德國的以傳統工業升級轉型為主的工業4.0概念的原因。

德國工業4.0有三種模式（集成）：橫向集成、端到端集成、縱向集成。橫向集成是跨越產業鏈的，就如同中國互聯網領域最愛談的“跨界”。橫向集成可以產生新工業價值生態，但困難很大，標準不同，價值分配更不統一（因為涉及多條價值鏈），這些都是不容忽視的問題。端到端集成就是一個產業鏈的集成，目標是為了提供更好的產品或體驗，最典型的是蘋果、小米之類的公司，它們是最佳實踐者。縱向集成不是產業鏈的集成，不要誤認為是上下游企業的集成，實際上這個集成發生在企業邊界內。簡而言之，縱向集成主要是數字化工廠，或者智能工廠、智慧工廠。目前，號稱提供工業4.0解決方案的公司，大部分是做縱向集成，也就是提供產品生命周期管理（PLM）、制造執行系統（MES）、數據采集與監視控制系統（SCADA）等系統的集成。工業4.0研究院認為，縱向集成是工業4.0的基礎，沒有數字化工廠，談端到端集成或者橫向集成，是不現實的。需要注意的是，數字化工廠不一定要供應商親自去做，可以讓其他供應商來做，在它們的基礎上做更高層的集成。這三個集成是有順序的，分別是從未來到現在，從復雜到簡單，從生態到企業。

由此可見，德國工業4.0是一個體系完備的概念，具有相應的技術基礎和商業模式，還有相應的管理理念，不能單獨解讀。不過，中國制造企業可以在理解德國工業4.0體系的基礎上，結合自己的實際，選擇恰當的戰略定位，并設計適當的商業模式，找到自己在工業4.0時代的位置。

工業4.0三部曲

為了保障德國制造業的未來，并促進德國經濟增長，德國依托工業4.0和智能服務兩大未來項目，構建了完整的面向未來的工業4.0概念和體系。

2013年，德國正式發布《德國工業4.0未來項目實施建議》，明確了德國制造業對未來工業的概念和愿景，是德國工業4.0體系的奠基之作，與2015年先后發布的《德國智能服務世界未來項目實施建議》和《德國工業4.0實施戰略報告》結合在一起，形成了德國工業4.0體系的核心報告，工業4.0研究院把這三份報告稱為“工業4.0三部曲”。

“工業4.0三部曲”是德國各界專家進行討論的一個框架和結果，實現了在抽象層面（科學層面）與潛在企業及用戶討論工業4.0未來項目的目的，這是“中國制造2025”所缺乏的一個視角。國內一直強調的試點示范雖然對中國制造業有價值，但實際上缺乏科學理論層面的抽象，難以進行體系的進一步發展和優化，對處于探索階段的中國制造業牽引作用不夠突出，特別是對于參與未來工業革命的公司，可能會導致一定的誤解。

德國工業4.0工作小組在2013年推出“工業4.0三部曲”之一“未來項目”的時候，主要明確了工業4.0的愿景就是“智能化”和“網絡化”，并且為德國明確了工業4.0的雙領先策略。所謂雙領先策略，是指領先的供應商戰略和領先的市場戰略。領先的供應商戰略，是指要做最具競爭力的裝備制造業，例如中國很多領域都在用西門子、博世等德國供應商提供的裝備（設備）。而領先的市場戰略是針對德國的供應商市場來講的，也就是要在德國形成一個供應商生態，以大型企業為核心，讓德國的中小企業加入這個生態，從而讓德國的供應商戰略得以實現。德國的雙領先戰略旨在建立一個以德國企業為主的領先供應商生態，這樣才可以有統一的標準、統一的接口、統一的管理以及統一的戰略，為全球的制造業提供真正的網絡制造（或者智能制造）所需要的解決方案。

2015年3月，德國國家科學與工程院發布了《德國智能服務世界未來項目實施建議》，明確了德國的互聯網戰略。德國提出的智能服務戰略，本質上是追求大數據驅動的商業模式變革。智能服務的名稱來自德國經濟科學研究聯盟的未來項目“促進經濟發展的基于互聯網的服務”，該項目投資了5 000萬歐元。產品與服務的集成是全球趨勢，德國期望用智能服務的概念，形成差異化的優勢。德國智能服務戰略的制定，主要仰仗諸如西門子、SAP等德國企業的探索實踐。西門子公司主要基于Vision 2020推動其數字化轉型，從目前的業績報告來看，數字化服務已經占8%的業務收入，已到了進一步夯實核心競爭力的階段。SAP公司也意識到了制造業發生的改變，以及智能服務可以給公司帶來的發展機會，努力發揮自己在軟件上的專長，突出其ERP市場份額較高的優勢，基于HANA云平臺，逐步提供諸如智能物流中心、預測性維護等智能服務。

利用智能服務數字化平臺，可以實現面向未來的生產方式，大大提高生產力。現在，物理和數字價值鏈各個環節都出現了信息封閉的情況，制造企業自己管理自己的設備，維修服務是被動的，發生故障才開始尋找服務，生產操作數據沒有被充分利用。未來，利用智能服務數字化平臺，信息的封鎖將被打破，并與生產鏈各個環節聯系起來。這樣可以加入新的合作伙伴，從而實現更高的資源利用率，更重要的是，可以通過數字化平臺實現知識交流和各種協作。

德國堅守制造業立國，結合嵌入式系統優勢，提出了工業4.0

德國的國際化戰略

進入第四次工業革命時期，世界各國開始思考并構建有利于自己的國家戰略。德國明確提出了“工業4.0”概念和體系，美國針對需求提出了“先進制造”概念和體系，中國也基于發展新需要，提出了“中國制造2025”的愿景。在這樣的大背景下，各國之間的概念和體系需要融合。

2015年，德國工業4.0平臺就開始頻繁跟美國工業互聯網聯盟以及中國智能制造標準制定機構聯系合作，期望推動全球化的制造業標準體系。2016年肇始，德國工業4.0平臺和美國工業互聯網聯盟簽訂合作協議，明確兩者進行融合的方式和方法，主要融合點在標準體系上。

德國工業4.0平臺的核心利益訴求點在制造業領域，而美國工業互聯網聯盟的核心利益訴求點在網絡化連接方面，這可以推動雙方進行相關合作。美國工業互聯網聯盟涉及的行業包括健康、制造業、公共服務、交通運輸等領域。因此，美國工業互聯網聯盟更是一種跨領域的基于工業物聯網的架構，而德國工業4.0平臺專注制造業的深入價值鏈構建，這是一個值得大家關注的焦點。

目前，德國工業4.0平臺也在跟中國相關機構溝通，期望構建類似的合作關系。但是，從工業4.0研究院分析來看，由于中國工業種類齊全，涉及的行業領域眾多，市場跟美國以及歐洲幾乎相當，要讓中國類似德國工業4.0平臺放棄跨領域的標準構建，似乎不太可能。唯一可能的是，雙方盡量在標準上進行協調，通過類似國際電信聯盟（ITU）、國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）等國際標準組織來制定真正的國際標準。當然，工業4.0研究院更相信，通過未來5～10年的制造業實踐，可能會涌現一些事實性的標準，但網絡化在TCP/IP體系外構建一套全新標準的可能性比較小。工業領域的工業云或工業大數據有構建全新標準的可能，但這個工程巨大，需要真正的舉國之力。