□文/寇瑩瑩

（西安石油大學(xué)陜西·西安）

中國版“工業(yè)4.0”發(fā)展可行性分析

□文/寇瑩瑩

（西安石油大學(xué)陜西·西安）

新常態(tài)下的中國，全面深化改革的推進顯得格外漫長。經(jīng)濟全球化在激烈的競爭格局中愈演愈烈：以美國為首的資本大國積極扮演全球擴張道路，歐元區(qū)經(jīng)濟逐漸恢復(fù)元氣，新興市場經(jīng)濟體蓬勃發(fā)展承載著全球經(jīng)濟的步伐。中國全面深化改革、中國版“工業(yè)4.0”版圖規(guī)劃為經(jīng)濟增長增添動力，走出了一條以信息技術(shù)為引導(dǎo)、工業(yè)基礎(chǔ)為支撐，信息技術(shù)服務(wù)于工業(yè)的新型特色道路。

深化改革；中國版工業(yè)4.0；信息技術(shù)；工業(yè)基礎(chǔ)

收錄日期：2015年9月30日

一、“工業(yè)4.0”基本介紹

2013年4月德國在漢諾威工業(yè)博覽會上首次公布《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》，它宣告全球?qū)⒂瓉硪孕畔⑽锢砣诤舷到y(tǒng)（CPS）為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、機器組織化為標志的第四次工業(yè)革命。

工業(yè)4.0不同于蒸汽、電氣、信息時代，是以“智能制造”為主導(dǎo)，利用信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical System），結(jié)合通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)，把信息與實物相關(guān)聯(lián)，將機器融入到統(tǒng)一的智能化網(wǎng)絡(luò)中，自主調(diào)節(jié)生產(chǎn)流程，迅速修復(fù)故障，以產(chǎn)出最優(yōu)化的產(chǎn)品，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

（一）工業(yè)革命的歷史發(fā)展。工業(yè)1.0，即蒸汽時代，實現(xiàn)了人力向機械化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變；工業(yè)2.0，即電氣時代，實現(xiàn)了以電力驅(qū)動的流水線上的規(guī)?；a(chǎn)；工業(yè)3.0，即信息技術(shù)時代，實現(xiàn)了以電子和IT系統(tǒng)驅(qū)動的自動化生產(chǎn)；而工業(yè)4.0將信息物理系統(tǒng)融入智能生產(chǎn)，把信息科技與工業(yè)產(chǎn)品相結(jié)合，貫穿整個生產(chǎn)鏈條，實現(xiàn)物流共通，智能化網(wǎng)控。

（二）工業(yè)4.0的特征。工業(yè)4.0體系中最基本特征：一是通過價值網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)橫向集成；二是工程端到端數(shù)字集成橫跨整個價值鏈；三是垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)。要實現(xiàn)工業(yè)4.0需要兩個基本條件：強大的工業(yè)制造水平和完善的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。前者是硬性基礎(chǔ)，后者是服務(wù)保障，兩者必不可缺。與前三次工業(yè)革命不同，工業(yè)4.0最顯著在于利用互聯(lián)網(wǎng)來改造傳統(tǒng)工業(yè)，使工廠設(shè)備“能工作，又能思考”。

（三）未來愿景。工業(yè)4.0智能化網(wǎng)絡(luò)中，圍繞研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備、機器人、物流輸送網(wǎng)絡(luò)和倉儲系統(tǒng)進行，制造者與資源高度協(xié)同。傳感器的融入，分散安裝在生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品規(guī)劃、管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)了智能化管控與資源額配置；消費產(chǎn)品有獨特的身份信息，可明碼識別；客戶的獨特要求融入到設(shè)計、計劃、訂購、生產(chǎn)、輸送和售后服務(wù)流程；員工可根據(jù)實時情況靈活配置制造資源和智能管控生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。當然，工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實施，需要完善的物流輸送網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議規(guī)范服務(wù)質(zhì)量，迅速滿足客戶個性化需求，較大程度實現(xiàn)利益最大化。這將催生動態(tài)的、實時化的、自行組織生產(chǎn)的價值鏈，并按照客戶要求來進行優(yōu)化配置。但是，這套體系還需要國際統(tǒng)一標準化的分工與合作，統(tǒng)一的監(jiān)管框架、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)規(guī)范。

二、國內(nèi)外“工業(yè)4.0”道路探索

（一）國外工業(yè)4.0發(fā)展道路。從全球發(fā)展來看，發(fā)達國家優(yōu)先利用自身技術(shù)、資金優(yōu)勢來研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，開展智能制造活動。美國制定了“未來制造”計劃，旨在建立一套能夠引導(dǎo)全球經(jīng)濟的工業(yè)制造體系。而德國強大的制造裝備工業(yè)以及創(chuàng)新技術(shù)研究、領(lǐng)域的專業(yè)化，提出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略。旨在建立一套智能生產(chǎn)、智能工廠、智能物流網(wǎng)絡(luò)體系。主要表現(xiàn)在M2M（Machine to Machine，機器對機器）方面，并布局了智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、工業(yè)自動化、智能農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生保健解決方案等領(lǐng)域，取得了突飛猛進的效果。

（二）中國版“工業(yè)4.0”發(fā)展戰(zhàn)略?；ヂ?lián)網(wǎng)與工業(yè)的融合是我國第四次工業(yè)革命的核心內(nèi)容。我國已經(jīng)是制造業(yè)大國，正處于“大而不強”重要的轉(zhuǎn)型階段。政府相繼出臺了《中國制造2025》和《互聯(lián)網(wǎng)+“產(chǎn)業(yè)”》的組合規(guī)劃，在重點工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化驅(qū)動管理化、人機合理分工、軟硬件一體化，旨在提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，推動產(chǎn)業(yè)鏈高度協(xié)作以及互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同制造創(chuàng)新模式的發(fā)展，滿足集團化、國際化需要，加快形成制造業(yè)智能化的生態(tài)體系建設(shè)。

德國工業(yè)4.0更多表現(xiàn)在裝備制造業(yè)中高端水平上的縱、橫向以及端到端的全方位的整合領(lǐng)域，傾向于公司內(nèi)部、公司與公司以及公司與客戶之間。美國“未來制造”主要集中在高端制造領(lǐng)域和高科技方面，旨在提高全球經(jīng)濟領(lǐng)導(dǎo)地位。而我國的信息化和工業(yè)化融合更多的是促進信息技術(shù)服務(wù)工業(yè)應(yīng)用方面，主要表現(xiàn)在公司內(nèi)部信息化的管理與應(yīng)用。中德工業(yè)4.0合作戰(zhàn)略的落地，絲綢之路的區(qū)域合作，進一步把我國與世界經(jīng)濟體緊密聯(lián)系在一起，攜手共進，共建美好家園。

三、中國版“工業(yè)4.0”探索

（一）戰(zhàn)略構(gòu)想?！爸袊圃?025”描繪我國制造業(yè)未來10年發(fā)展藍圖，大致用30年時間，通過“三步走”戰(zhàn)略，實現(xiàn)從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。我國是信息數(shù)據(jù)量巨大的國家，有超過6億的互聯(lián)網(wǎng)人口。移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、媒體、云計算與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)的融合發(fā)展快速推動了實體與虛擬世界的結(jié)合，顛覆了傳統(tǒng)工業(yè)的銷售增長方式，提高了產(chǎn)品增值服務(wù)與商業(yè)模式的創(chuàng)新，開啟了智能化工業(yè)4.0時代。新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)的深度融合將引領(lǐng)“中國制造”登上工業(yè)變革的制高點。

（二）國內(nèi)制造業(yè)現(xiàn)狀。改革開放30多年，我國整體制造業(yè)迅速發(fā)展，呈現(xiàn)“大而不強”局面，企業(yè)智能制造水平參差不齊。工業(yè)2.0階段：上、下料靠人工，生產(chǎn)過程靠機器，配備自動的單機設(shè)備和生產(chǎn)線，需要用控制器、驅(qū)動器和電機共同作業(yè)完成。工業(yè)3.0階段：物質(zhì)層面的信息經(jīng)過MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)后，部分信息還在系統(tǒng)內(nèi)流動，需要通過開放式通訊協(xié)議如233傳輸。工業(yè)4.0階段：生產(chǎn)系統(tǒng)的集成，橫向、縱向集成，端到端集成。智能化表現(xiàn)出自適應(yīng)、自調(diào)整、自感知、自組織，從生產(chǎn)型向服務(wù)化轉(zhuǎn)型。

事實上，我國具備拓展工業(yè)4.0的優(yōu)勢。我國是世界上唯一具有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中工業(yè)部門齊全的國家，完整的工業(yè)體系依托眾多工業(yè)企業(yè)的集聚效應(yīng)同時具備了高度靈活性，為實現(xiàn)“工業(yè)4.0”提供了硬性基礎(chǔ)。

1、低下的制造業(yè)水平。工業(yè)4.0是建立在強大的制造業(yè)基礎(chǔ)之上，而我國粗放型工業(yè)無論從電氣化、自動化、智能化，都遠遠落后于世界先進水平。大多數(shù)的工廠生產(chǎn)線難以滿足工業(yè)4.0所要求的信息化、智能化，甚至國內(nèi)有些“工業(yè)4.0”企業(yè)只是在生產(chǎn)線上局部半自動化或全部用機器人代替工人完成的自動化，僅少數(shù)能實現(xiàn)車間級的MES和工廠級的ERP管理功能。

2、軟件開發(fā)能力的不足。工業(yè)4.0的目標是實現(xiàn)工廠智能化生產(chǎn)、物流的一體化。由于硬件和硬件之間不能直接互聯(lián)，那么機器之間的信息傳遞與數(shù)據(jù)分析極為重要。德國霍爾格·伯格丁教授就認為，工業(yè)4.0強調(diào)信息通信技術(shù)即軟件是未來開發(fā)和生產(chǎn)的核心技術(shù)。而軟件開發(fā)能力恰恰是我國工業(yè)的薄弱，我們處于“粗放型硬件時代”，軟件始終未能“大躍進”。

3、落后的企業(yè)管理水平。工業(yè)4.0不是簡單地把機器銜接互聯(lián)網(wǎng)，更不是生產(chǎn)線上流水的智能化，它的根本在于融合系統(tǒng)和理念。在未來工業(yè)4.0體系中，隨著生產(chǎn)線智能化、管理的信息化，技工會減少，但流動性崗位卻會增加。工人反而會在技術(shù)專業(yè)性和創(chuàng)新研究上發(fā)揮更大作用。

（三）中國特色“工業(yè)4.0”之路?！吨袊圃?025》和《國務(wù)院關(guān)于積極推進互聯(lián)網(wǎng)+行動的指導(dǎo)意見》是我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要引擎，一個工業(yè)變革的新時代即將來臨。

1、開啟工業(yè)制造強國之路。從農(nóng)業(yè)大國向工業(yè)強國的轉(zhuǎn)變需要強勁的政策支持，舒適的投資環(huán)境以及各企業(yè)找出一條適合自身的道路。粗放型的工業(yè)化道路向集約型、高端型的轉(zhuǎn)變需要整合社會有利的資源、兼并重組上下游企業(yè)、吸收國外具有競爭力企業(yè)，增強國內(nèi)外市場的競爭力。加快金融行業(yè)融資租賃模式的發(fā)展，為中小企業(yè)提供源源不斷的資金流，更好地投資新的生產(chǎn)線以及產(chǎn)品的創(chuàng)新。企業(yè)要因地制宜，利用優(yōu)惠政策，及時更新?lián)Q代生產(chǎn)設(shè)備，同時要加強交流與合作，與當?shù)仄髽I(yè)合作、與領(lǐng)域龍頭產(chǎn)業(yè)深層次合作、與國際市場間的合作，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的市場占有率。要提高企業(yè)的科研投入，引進先進的管理模式，提高線上與線下的自動化水平，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”的平臺，尋求一條便捷工業(yè)化與信息化的可持續(xù)的發(fā)展道路。

2、加快物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)在各領(lǐng)域的布局。物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、制造業(yè)相互融合便組成了一套由智能機器、倉儲系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備組成的信息物理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能讓生產(chǎn)靈活配置，也能夠充分為差異化管理和流程控制提供的機會。從阿里巴巴戰(zhàn)略布局菜鳥網(wǎng)、順豐布局黑客網(wǎng)絡(luò)、國務(wù)院促進大數(shù)據(jù)發(fā)展綱要、云計算提上日程開始，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合能夠更好地服務(wù)實體、服務(wù)民眾，已成為拉動經(jīng)濟的一個重要引擎。我國是個消費大國，其中互聯(lián)網(wǎng)用戶高達6億多，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)與我國的制造業(yè)深度結(jié)合，我國在制造業(yè)裝備領(lǐng)域未來必然會實現(xiàn)工業(yè)強國。

3、加快工業(yè)技術(shù)與信息技術(shù)深度融合發(fā)展。工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)的資源整合將加快新技術(shù)的出現(xiàn)和創(chuàng)新科技的發(fā)展。汽車制造技術(shù)和電子技術(shù)的整合，衍生出汽車電子技術(shù)以及一體化工業(yè)控制技術(shù)；傳統(tǒng)機床和數(shù)控系統(tǒng)的融合，出現(xiàn)了數(shù)控機床；智能技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)家電開發(fā)領(lǐng)域產(chǎn)生了智能家電；信息技術(shù)的應(yīng)用提高生產(chǎn)的自動化、智能化和企業(yè)生產(chǎn)效率水平，很大程度提高衍生品的附加值以及創(chuàng)新模式的出現(xiàn)。

信息技術(shù)的應(yīng)用既涉足大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)，又涉足網(wǎng)絡(luò)安全。在信息量強大的基礎(chǔ)上建立起大數(shù)據(jù)平臺，不僅能提高生產(chǎn)線信息的梳理能力，更表現(xiàn)在企業(yè)信息系統(tǒng)上數(shù)據(jù)的消化能力，從而實現(xiàn)對企業(yè)的產(chǎn)品、運營、銷售、客戶數(shù)據(jù)的實時有效分析，更合理管控未來產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)。這將使企業(yè)有效實現(xiàn)按需生產(chǎn)并維持高效、低成本管控，從而實現(xiàn)生產(chǎn)的最大化和企業(yè)效益率。

4、研發(fā)和完善國內(nèi)企業(yè)標準化生產(chǎn)價值鏈。中國版工業(yè)4.0根本在于信息技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上的融合。如果單方面改造升級符合工業(yè)4.0體系硬件標準的智能化生產(chǎn)線，但由于存在著管理制度不完善，能力不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致它不具備整合產(chǎn)業(yè)鏈的能力，無法達到節(jié)能、高效的目的。

（1）優(yōu)化復(fù)雜系統(tǒng)的管理。面對生產(chǎn)、制造的日益復(fù)雜化，管理層應(yīng)該及時開發(fā)3D模型與之研究方法，適當?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ湍転楣芾磉@些復(fù)雜的系統(tǒng)提供方便。

（2）建立一套完善的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施。高質(zhì)量的通訊網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0的關(guān)鍵要求。無論是在國內(nèi)，還是與其他伙伴國之間，寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是合作與交流的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

（3）加強對安全和安保方面的監(jiān)管。安全和安保對智能制造系統(tǒng)的成功至關(guān)重要。確保生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品本身不對人或者環(huán)境產(chǎn)生危險，同時要保護產(chǎn)品所包含的數(shù)據(jù)和信息，防止被濫用和未經(jīng)授權(quán)的訪問，造成數(shù)據(jù)流失甚至計劃泄密。

（4）積極實施工作的組織和設(shè)計。在智能工廠鏈條中，對越來越多的工人實施導(dǎo)向控制，改變工作內(nèi)容、流程、環(huán)境。工作組織以一種社會技術(shù)方法出現(xiàn)，安排合作的工作計劃、培訓(xùn)學(xué)習(xí)、團隊建設(shè)等措施，讓員工更快實現(xiàn)自我價值，提升公司整體社會影響力。

（5）實施標準化監(jiān)管體制。在工業(yè)4.0下建立新的制造流程和橫向業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時，必須遵守法律?，F(xiàn)有的規(guī)范制度必須與創(chuàng)新產(chǎn)品、項目同步一致。監(jiān)管體制不僅僅對保護企業(yè)數(shù)據(jù)、責(zé)任問題和權(quán)限限制，更重要的是它將作為一個管理工具而存在，在指導(dǎo)方針、合同范本和公司集體協(xié)議，或者自我監(jiān)管上發(fā)揮更大作用。

四、結(jié)論

以萬眾創(chuàng)業(yè)為起點，中小創(chuàng)新企業(yè)團團緊抱工業(yè)4.0的大潮，我們要全面地了解企業(yè)技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)作業(yè)、采購銷售、售后服務(wù)到內(nèi)外部后勤等一系列環(huán)節(jié)，協(xié)同供應(yīng)鏈整合上下游產(chǎn)業(yè)資源，運用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)在制造業(yè)領(lǐng)域消費洞察、客戶互動、智能生產(chǎn)等發(fā)揮獨特空間，動態(tài)調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)、庫存節(jié)奏、產(chǎn)業(yè)規(guī)模等，使企業(yè)在價值鏈上的更多環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)略優(yōu)勢，進一步提高企業(yè)競爭力，拓寬智慧家居、智慧工業(yè)、智慧交通、智慧城市等領(lǐng)域發(fā)展，為未來我國工業(yè)轉(zhuǎn)型中增添美麗風(fēng)景。

［1］國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知［EB/OL］.http：//www.gov.cn/zhengce/contennt/2015-05/19/content.

［2］信息化司.工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)信息化和工業(yè)化深度融合專項行動計劃（2013-2018年）的通知［EB/OL］.http：//www.miit.gov. cn/n11293832/n11293907/.

［3］羅文.德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略對我國推進工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的啟示［J］.工業(yè)經(jīng)濟論壇，2014.7.

［4］智能制造目標實現(xiàn)需加緊發(fā)展新興裝備工業(yè)［J］.2014.2.

F4

A