德国新工业革命及其对我国的影响和启示

2014-01-31李坚

中国塑料 2014年7期

李坚

（中国轻工业机械协会，北京100032）

0 前言

在经历了2008年全球金融危机之后，不论是发达国家还是新兴国家都在逐渐复苏，尽管复苏的速度和程度有所不同。可以明显看到各国复苏过程的重要环节几乎都是在调整产业结构上做文章。其共同点集中于借助互联网的发展和成熟来调整产业结构甚至打造全新的制造业体系。美国、德国、日本在这方面都有较大的举动，虽然其理念不尽相同，发展道路的选择也有较大差异，但希望以此来提高国家竞争力的最终目标是相同的。

在工业发达国家中，德国的设想颇为独到和新颖，对我们的发展具有一定的借鉴意义。可以预见，未来我国的“十三·五”也将会进一步加大推进“两化融合”的力度，或将智能制造提到议事日程上来。

1 德国是否引领全球第四次工业革命

按照德国人的说法，1784年第一台蒸汽织机的出现以机械化代表着第一次工业革命，1870年大规模生产流水线以电气化为代表是第二次工业革命，以第一台可编程控制器为代表的自动化是全球范围的第三次工业革命，而德国正在引领世界的第四次工业革命，且以产、官、学、研大范围组合的研究成果于2013年汉诺威工业博览会（Hannover Messe 2013）上以工业4.0的名义正式推出。

姑且不论工业4.0是否真的会在未来被历史认定为世界第四次工业革命，其出现和发展必将对世界各国，对工业特别是制造业体系，对人们的生活、工作产生巨大而且深远的影响。

2 工业4.0的概念

简单而言，工业4.0的核心概念就是在当今工业自动化的基础上实现生产智能化:即造就智能工厂（Smart Factory）。智能工厂是目前已有的智能体系向制造业领域的扩展，例如我们已知的智能仪表、智能电网、智能楼宇、智慧城市、自控物流、智能交通工具（如智能汽车）、智能手机等。

智能工厂的基础是信息通信技术（Information Communication Technology，ICT）。工厂内部是称为M2M（Machine to Machine）的机器设备之间的智能协调工作，工厂与外界则通过人们已知的互联网服务（Internet of Services）和物联网（Internet of Things）获得大数据的运用、产品的开发/销售、供应链管理等业务系统的联动。

通俗来讲，智能工厂将由我们熟知的车间内的人-机对话转化成机-机智能对话与协作；外部则与我们已知的网购和在线支付平台、自控物流平台以及远程控制、产品开发设计平台等网联起来，形成智能化制造体系。这是一个始于智能楼宇技术然后又逐步发展到汽车智能制造，而最终将扩展到更为广泛领域的工业制造体系。

智能工厂将成为一个全自动智能生产的开放性平台，通过信息通讯接受外部产品制作订单和指令；所要加工的在制品自身也带有数字化的信息标识，该标识集成了动态数字存储器、感知和通信能力，储存着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需的信息；在制品自己也能通过互联网寻找加工自己的工位，甚至选择某个工厂和车间；智能工厂会智能排定加工设备和工艺及加工序列；制品制成后通过自控物流发送到客户手中。

智能工厂到底是什么？它是个几乎无人的工厂。工厂内的所有机器设备都拥有独立的“大脑”并全都智能化联通（M2M），系统能通过在制品的数字化标识了解到制作要求来安排不同加工设备和加工时间。由于带有“语言”相同的数字化标识，在制品本身也可以自行寻找空闲设备来加工自己。

这个体系的浅显意义在于：除了批量化生产之外，任何人都可以设计自己需要的个性化产品，通过网络付款并发送指令到某个智能工厂来生产需要的产品。然而深层面的意义则绝不仅限于此。

3 工业4.0的优势

3.1 人力成本的降低和结构改变

无人工厂估计除了维修、安保人员（其实安保也可以是监控机器人）之外几乎就是无人的，当然还绝对要有手工工作以保证系统的灵活性，那么也仅需要保持极少量的工人，这些员工不一定非要在现场而甚至可以在家中远程操控。员工的总数（尤其是三班倒的一线员工）和管理人员数量均大大减少，同时几乎没有了员工餐饮、住宿等后勤压力，也几乎杜绝了工伤。

3.2 高速、高效、无误

智能化的工厂继承和发扬了当今全自动工厂的核心技术，其机械手、传送带、传感器、智能仪表将比人类的反应速度、搬运速度、操作速度快得多，也准确得多。目前很多现代化工厂就已经做到了这点，比如广汽菲亚特长沙工厂，250个机器人/手使庞大的组装车间空无一人。以焊接工位为例，18个焊接机器人要在一个工位、限时49 s内完成车身的所有焊接（包括车身进出工位的时间），这是人类所不能完成的。这样的系统不可能出现人类因疲劳、失误等多重因素产生的错误。高速、高效意味着规模化效益。

3.3 节约能源以进一步降低成本

智能工厂合理、迅速地能源配置会将无效能源消耗降至最低。智能配置可以根据设备的开工状况调整能源的使用，同时还可以应用错峰电价以降低成本。

3.4 产品的灵活性和多样性

智能工厂应对定制、量产制品的生产任务是非常容易完成的，这与现今业已存在的自动化工厂差异不大。而对于单件、小批量的个性化产品，目前的自动化工厂则难以与未来的智能化工厂竞争。

从理论上来说，未来产品的生产批量不是越来越大，而是越来越小，每一件产品都将按照个性的意愿进行生产，在极端情况下，将会是自动化的、个性单件制造。就像目前宝马（BMW）旗下著名的Mini Cooper在英国的工厂一样，其每一辆车都可以是个性化订制的：在组装流水线上，每一个工位向车架上（车架也可以是不同的）组装的零部件都可以按照订单客户的个性化要求选装，比如仅仅是后门就可以掀背、对开门、上/侧单开门等形式；再如轮胎，可以是标准轮胎、宽胎、越野胎等；外壳、内饰的变化可以更多；车身颜色的变化理论上几乎可以无限选择。

按照当前商品网络销售的增长势头来看，通过网络体系的个性化订单数量增长可能是惊人的，最终有可能超过传统商业模式下的销售量。实际上，我们所熟知的网购平台就是商品分类的个性化购物平台，只不过其个性化的选择目前还受制于已有制式产品的限制而已。

至于智能工厂的灵活多样性，德国凯泽斯劳滕的样板“智能工厂”很能够说明问题。他们选择了皂液作为示范产品，原料为红、黄、蓝3原色的皂液原料，通过改变不同颜色原料的配比可以制造无数种颜色成品皂液；通过选择黑、白、灰3种不同颜色的瓶盖，再加上不同图案的瓶标，最终瓶装产品在所示范的仅有几组参数的排列组合条件下也有无数组选择。

3.5 提高员工的生活品质

工厂智能化能解决工作、生活矛盾问题。传统的模式是，工人到工厂上班，现场操作机械设备，到了下班时间回家。但是，通过ICT实现机械设备的远程操作，就不需要在工厂和家之间奔波，可以在安全的场所舒适地工作，有利于提高工人的生活品质。在操作层面，人类还将继续发挥核心作用，但是将不再从事体力劳动，而主要从事创新设计、控制和监测等工作。

4 工业4.0的创新点

4.1 思想创新

德国对于工业4.0的推动是站在了战略制高点上的思考。德国是高度工业化的、以制造业为导向的出口型经济技术强国。面对后发国家激烈的尤其是在价格方面的竞争，他们不是以比拼价格、牺牲盈利作为竞争手段，而是另辟蹊径，使对手不能处于同一竞争的层面上。用德国工业研究院院长Henning Kagermann的话说就是，“现代经济政策的核心在于创新政策，其应促使我们国家成为发展的推动力量，而不是被推着走的力量”。德国的“高度现代化的制造业、全球主导的自动化行业以及IT产业的优势”是其作为竞争对手的后发国家们所不具备的，所以利用这些优势打造一个极具创新意义的竞争平台会使对手处于被“推着走”地位。

4.2 认识创新

当大多数后发国家还在每一个领域努力赶上发达国家、以期在技术上追赶处于行业的先进点、然后再准备进一步提升的时候，德国人则认为，最大的创新动力不再来自各个科研领域和行业的核心，而是其交叉点。这种认识颇具参考价值，可以认为网络与传统自动化工厂的智能结合就是这类交叉点之一。

4.3 机制创新

工业4.0这样一个如此大的战略动作，得到了德国经济界、政界、企业界、工会、行业协会、科学界甚至新闻界近乎一致的支持。支持者中包括多年的合作伙伴德国机械制造商协会（VDMA）、德国电子电器协会（ZVEI）等。这不禁使我们联想到在诸多问题上本应自然存在的对立：由于劳、资双方而可能存在的企业和工会的对立、由于税收而可能存在的企业和政府的对立、政界因不同党派而可能存在的无原则对立等。可以设想，如果单凭政府“拍脑门”制定出这么如此宏大的经济战略变革，就算其非常正确、完美，在实施时也不可能得到产、官、学、研及全社会的一致认同和支撑。耗时两年由各个方面参与的战略、战术研究机制值得后发国家借鉴。

顺便提一下，2013年9月22日德国大选结束之后，由于德国基本法给予政党在组阁时以很大的自由，经过长达86 d的激烈争执、谈判、妥协、让步，基民盟/基社盟和社民党才最终于2013年12月17日组成新一届联合执政政府。而新的大联合使得议会的反对党势力弱之又弱，以致执政党联盟甚至考虑如何增强反对党的权力以平衡自身的强势。简而言之，德国组成了一个强大而意见统一的“和谐”政府。除联邦总理Angela Merkel是基民盟主席之外，14位内阁部长中，原反对党社民党占了6位，基社盟仅占3席。从各位部长的简历来看都是专家，还包括了土耳其裔的女国务部长，彰显了用人为贤的基调。再考虑到联合政府协议中确定的作法：放宽双重国籍限制、退休年龄提前（这与大多数国家的作法相反）和法定最低工资标准全覆盖（8.50欧元/h，折合月薪12000元人民币以上），以吸纳全球精英、优化全民生活品质、帮助弱势群体，足以使人能感受这届政府的“正能量”。恰如其联合执政宣言所言：“基民盟/基社盟与社民党的执政联盟愿意努力保证并扩建我们富裕和团结的基础。我们希望，德国所有人不论男女老幼，不论东部西部，都能够过上好的生活，希望我们的国家在良好发展的道路上继续前进”。我们可以设想一下，如此政府机制对推动工业4.0会起到什么样的作用。

5 工业4.0对全球的影响

5.1 无人工厂不仅仅是造成传统员工的失业

智能工厂是无人工厂。人力在生产与价值创造中所占有的份额越低:不论是脑力还是简单的体力，经济结构的权柄就越向资本的占有者倾斜。也就是说，这种高科技无人工厂的投资方是最大的受益者。如果没有国家或社会保障强有力而合理的制度保证，员工工资和资本收益的剪刀差将越来越大。

科技的发展是无法阻挡的。这一发展的果实如何分配，我们能否利用其建设一个更美好、更公正、更宜居的社会，还是任凭权利和金钱更加集中于少数人手里，这是我们这个时代的核心问题。放任自流，寄希望于市场来解决问题将是轻率和错误的，会带来丑陋的噩梦。

关于这一点美国人也有同感。麻省理工学院（MIT）的Erik Brynjolfsson和Andrew Mc Afee合作新著《The Second Machine Age》预言：我们将经历“人类历史上2个最神奇的事件:创造真正的机器智能和全人类通过一个共同的数字网络连结在一起而改变这个星球的经济。很多日常的脑力劳动将被电脑化，就像现在书写技能遭遇的变化那样。中等收入的就业机会被进一步掏空。结局可能是收入更为两极分化：顶层有一小批赢家，下面则是苦苦挣扎的大众。以2012年的情况为例，美国1%最高收入的人，占国民收入的22%，这一数字比他们在20世纪80年代占的份额高出1倍多。中间收入会停滞不前，劳动收入差异和劳动收入与资本收入之间的不平等将会增大失业人数。

人们有充分理由对此感到不安。首先，底层人群的生活可能会变得更加艰辛；第二，如果收入变得太过不均，年轻人的机会将会减少；第三，富人会变得对其余人群的命运漠不关心；最后，会出现权力的极大不对等，使得民主公民权的原则成为笑料。

看来这是全世界人民特别是各国政府需要解决的大问题，要通过“顶层设计”而不是听任市场去解决。而德国人认为，随着工业4.0的推进，他们能依靠其制度解决这一问题。

5.2 什么人会失业

狭义来看，智能工厂会使得原来流水线上的员工不得不离去。而面对由数字化、网络化、信息传递和数据处理加速、广泛的自动化和越来越“聪明”的算法带来的技术巨变面前，会有很多意想不到的局面出现。

银行职员:现阶段稳定而高薪的职业，随着人们习惯了不断改进而安全在线银行业务，银行员工数量必然会减少；银行信贷，通过输入客户情况和财务历史的数百种因素和数据点的统计学算法，会使得银行信贷主管的直觉和经验逐渐被软件所替代，极易出现人为失误的这个岗位就变得没有意义了。

经验、知识和直觉可以被软件模仿，统计、优化和概率计算可以替代容易含混和受影响的人类决断。凭借知识面的宽广和经验为企业出谋划策的企业咨询师将会面临算法软件的挑战。

航空、餐饮、酒店等行业所使用的 ideaS收益控制软件就使管理层感到定量描述比直觉和经验所推定的定性描述前景要好很多。

5.3 工资成本降低意味着什么

一个产品，其人力成本比重越低，在“产地”的选择上其他影响因素就越显得重要，比如运输成本、高素质劳动力、环境因素、工业基础设施、电网、税负、法规因素及政治稳定性等。因此，资本的流向会向上述因素较为优良的地区流动。德国认为这是“制造业重回欧洲的伟大机遇”。而对其他国家和地区来讲这则是一场寂静而严酷的战争。

5.4 教育体系面临的挑战

德国在推行工业4.0的进程中有4大问题需要解决，其中之一就是员工的终身学习机制。德国的科研和职业教育并重的教育体制为此打下了良好的基础。终身学习机制将解决上文所述“什么人会失业”的社会问题，德国人认为他们能创造出更多的工作机会。

5.5 人们的日常生活习惯可能出现较大改变

一旦智能工厂成功铺开，将与现时的网购一道，联手对传统的商品购买模式如店铺、超市等形成更大的冲击，可能会在很大程度上改变人们的生活习性。

6 工业4.0对我国的影响和启示

6.1 对我国的影响

目前，我国是世界最大的制造业大国之一，产品出口亦是我国经济发展的支柱之一。我国同时也是塑料制品和塑料机械生产大国。我国虽然是世界第一大塑料制品生产国，但制品自主设计创新的比例不高，高端产品多来自外来订单，内销产品大多是通用型产品。我们的比较优势基本上还是依赖于劳动力成本较低，产品竞争还是以价格竞争为主。

根据前面的描述，我们可以很容易地感觉到：传统人力资源需求的减少、资本的迁移、“制造业重回欧洲”、我国以研究为主的教育体系等都会感受到工业4.0的冲击。目前劳动力相对密集的塑料加工业将可能会受到比较大的影响，这些影响归根结底可以归结为：一旦工业4.0推行成功，产品成本会大大降低，生产速度、效率会大大提升，会对我们现在的价格比较优势形成冲击，尤其是高端产品。而在中低端产品区域，价格竞争空间也会被压缩。

再通俗一点说就是，在产品更新快、个性化强以及技术、品质以外，德国同行还可以有很大的空间和我们拼价格，而我们现在的利润空间已经没有多少余地可以被挤压了。而由此导致资本和产地的迁出会对我国某些制造业领域和就业造成威胁。

如果工业4.0真的形成世界范围的第四次工业革命，在大多数发达国家中以不同的面目出现，包括我国也跟进了这一波潮流。所产生目前已不甚乐观的收入差异问题在我国则更难以解决。仅就基尼系数而言，根据国家统计局公布的数据，我国近10余年均在0.47以上。2014年1月20日国家统计局发布的数据显示，2013年全国居民收入基尼系数为0.473，为近12年间最低值。联合国有关组织通常把0.4作为收入分配差距的警戒线，超过这条警戒线时，贫富两极的分化较易引起社会阶层的对立，从而导致社会动荡。