中国版“工业4.0”发展可行性分析

□文/寇莹莹

（西安石油大学陕西·西安）

中国版“工业4.0”发展可行性分析

□文/寇莹莹

（西安石油大学陕西·西安）

新常态下的中国，全面深化改革的推进显得格外漫长。经济全球化在激烈的竞争格局中愈演愈烈：以美国为首的资本大国积极扮演全球扩张道路，欧元区经济逐渐恢复元气，新兴市场经济体蓬勃发展承载着全球经济的步伐。中国全面深化改革、中国版“工业4.0”版图规划为经济增长增添动力，走出了一条以信息技术为引导、工业基础为支撑，信息技术服务于工业的新型特色道路。

深化改革；中国版工业4.0；信息技术；工业基础

收录日期：2015年9月30日

一、“工业4.0”基本介绍

2013年4月德国在汉诺威工业博览会上首次公布《实施“工业4.0”战略建议书》，它宣告全球将迎来以信息物理融合系统（CPS）为基础，以生产智能化、网络化、机器组织化为标志的第四次工业革命。

工业4.0不同于蒸汽、电气、信息时代，是以“智能制造”为主导，利用信息物理融合系统（Cyber-Physical System），结合通信技术与网络空间虚拟系统，把信息与实物相关联，将机器融入到统一的智能化网络中，自主调节生产流程，迅速修复故障，以产出最优化的产品，将制造业向智能化转型。

（一）工业革命的历史发展。工业1.0，即蒸汽时代，实现了人力向机械化生产的转变；工业2.0，即电气时代，实现了以电力驱动的流水线上的规模化生产；工业3.0，即信息技术时代，实现了以电子和IT系统驱动的自动化生产；而工业4.0将信息物理系统融入智能生产，把信息科技与工业产品相结合，贯穿整个生产链条，实现物流共通，智能化网控。

（二）工业4.0的特征。工业4.0体系中最基本特征：一是通过价值网络实现横向集成；二是工程端到端数字集成横跨整个价值链；三是垂直集成和网络化的制造系统。要实现工业4.0需要两个基本条件：强大的工业制造水平和完善的互联网网络。前者是硬性基础，后者是服务保障，两者必不可缺。与前三次工业革命不同，工业4.0最显著在于利用互联网来改造传统工业，使工厂设备“能工作，又能思考”。

（三）未来愿景。工业4.0智能化网络中，围绕研发生产设备、机器人、物流输送网络和仓储系统进行，制造者与资源高度协同。传感器的融入，分散安装在生产设备、产品规划、管理系统中，实现了智能化管控与资源额配置；消费产品有独特的身份信息，可明码识别；客户的独特要求融入到设计、计划、订购、生产、输送和售后服务流程；员工可根据实时情况灵活配置制造资源和智能管控生产网络。当然，工业4.0战略的实施，需要完善的物流输送网络，并通过网络服务协议规范服务质量，迅速满足客户个性化需求，较大程度实现利益最大化。这将催生动态的、实时化的、自行组织生产的价值链，并按照客户要求来进行优化配置。但是，这套体系还需要国际统一标准化的分工与合作，统一的监管框架、统一的业务规范。

二、国内外“工业4.0”道路探索

（一）国外工业4.0发展道路。从全球发展来看，发达国家优先利用自身技术、资金优势来研发物联网络，开展智能制造活动。美国制定了“未来制造”计划，旨在建立一套能够引导全球经济的工业制造体系。而德国强大的制造装备工业以及创新技术研究、领域的专业化，提出了工业4.0战略。旨在建立一套智能生产、智能工厂、智能物流网络体系。主要表现在M2M（Machine to Machine，机器对机器）方面，并布局了智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、工业自动化、智能农业和卫生保健解决方案等领域，取得了突飞猛进的效果。

（二）中国版“工业4.0”发展战略。互联网与工业的融合是我国第四次工业革命的核心内容。我国已经是制造业大国，正处于“大而不强”重要的转型阶段。政府相继出台了《中国制造2025》和《互联网+“产业”》的组合规划，在重点工业领域实现信息化驱动管理化、人机合理分工、软硬件一体化，旨在提升制造业数字化、网络化、智能化水平，推动产业链高度协作以及互联网的协同制造创新模式的发展，满足集团化、国际化需要，加快形成制造业智能化的生态体系建设。

德国工业4.0更多表现在装备制造业中高端水平上的纵、横向以及端到端的全方位的整合领域，倾向于公司内部、公司与公司以及公司与客户之间。美国“未来制造”主要集中在高端制造领域和高科技方面，旨在提高全球经济领导地位。而我国的信息化和工业化融合更多的是促进信息技术服务工业应用方面，主要表现在公司内部信息化的管理与应用。中德工业4.0合作战略的落地，丝绸之路的区域合作，进一步把我国与世界经济体紧密联系在一起，携手共进，共建美好家园。

三、中国版“工业4.0”探索

（一）战略构想。“中国制造2025”描绘我国制造业未来10年发展蓝图，大致用30年时间，通过“三步走”战略，实现从制造业大国向制造业强国的转变。我国是信息数据量巨大的国家，有超过6亿的互联网人口。移动互联网、大数据、媒体、云计算与内存数据库技术的融合发展快速推动了实体与虚拟世界的结合，颠覆了传统工业的销售增长方式，提高了产品增值服务与商业模式的创新，开启了智能化工业4.0时代。新一代信息技术与传统工业的深度融合将引领“中国制造”登上工业变革的制高点。

（二）国内制造业现状。改革开放30多年，我国整体制造业迅速发展，呈现“大而不强”局面，企业智能制造水平参差不齐。工业2.0阶段：上、下料靠人工，生产过程靠机器，配备自动的单机设备和生产线，需要用控制器、驱动器和电机共同作业完成。工业3.0阶段：物质层面的信息经过MES系统和ERP系统后，部分信息还在系统内流动，需要通过开放式通讯协议如233传输。工业4.0阶段：生产系统的集成，横向、纵向集成，端到端集成。智能化表现出自适应、自调整、自感知、自组织，从生产型向服务化转型。

事实上，我国具备拓展工业4.0的优势。我国是世界上唯一具有联合国产业分类中工业部门齐全的国家，完整的工业体系依托众多工业企业的集聚效应同时具备了高度灵活性，为实现“工业4.0”提供了硬性基础。

1、低下的制造业水平。工业4.0是建立在强大的制造业基础之上，而我国粗放型工业无论从电气化、自动化、智能化，都远远落后于世界先进水平。大多数的工厂生产线难以满足工业4.0所要求的信息化、智能化，甚至国内有些“工业4.0”企业只是在生产线上局部半自动化或全部用机器人代替工人完成的自动化，仅少数能实现车间级的MES和工厂级的ERP管理功能。

2、软件开发能力的不足。工业4.0的目标是实现工厂智能化生产、物流的一体化。由于硬件和硬件之间不能直接互联，那么机器之间的信息传递与数据分析极为重要。德国霍尔格·伯格丁教授就认为，工业4.0强调信息通信技术即软件是未来开发和生产的核心技术。而软件开发能力恰恰是我国工业的薄弱，我们处于“粗放型硬件时代”，软件始终未能“大跃进”。

3、落后的企业管理水平。工业4.0不是简单地把机器衔接互联网，更不是生产线上流水的智能化，它的根本在于融合系统和理念。在未来工业4.0体系中，随着生产线智能化、管理的信息化，技工会减少，但流动性岗位却会增加。工人反而会在技术专业性和创新研究上发挥更大作用。

（三）中国特色“工业4.0”之路。《中国制造2025》和《国务院关于积极推进互联网+行动的指导意见》是我国传统产业转型升级的重要引擎，一个工业变革的新时代即将来临。

1、开启工业制造强国之路。从农业大国向工业强国的转变需要强劲的政策支持，舒适的投资环境以及各企业找出一条适合自身的道路。粗放型的工业化道路向集约型、高端型的转变需要整合社会有利的资源、兼并重组上下游企业、吸收国外具有竞争力企业，增强国内外市场的竞争力。加快金融行业融资租赁模式的发展，为中小企业提供源源不断的资金流，更好地投资新的生产线以及产品的创新。企业要因地制宜，利用优惠政策，及时更新换代生产设备，同时要加强交流与合作，与当地企业合作、与领域龙头产业深层次合作、与国际市场间的合作，保证产品的质量，提高产品的市场占有率。要提高企业的科研投入，引进先进的管理模式，提高线上与线下的自动化水平，借助“互联网+”的平台，寻求一条便捷工业化与信息化的可持续的发展道路。

2、加快物联网与互联网在各领域的布局。物联网、互联网、制造业相互融合便组成了一套由智能机器、仓储系统、生产设备组成的信息物理系统。该系统不仅能让生产灵活配置，也能够充分为差异化管理和流程控制提供的机会。从阿里巴巴战略布局菜鸟网、顺丰布局黑客网络、国务院促进大数据发展纲要、云计算提上日程开始，物联网与互联网的结合能够更好地服务实体、服务民众，已成为拉动经济的一个重要引擎。我国是个消费大国，其中互联网用户高达6亿多，物联网、云计算、大数据、移动互联网与我国的制造业深度结合，我国在制造业装备领域未来必然会实现工业强国。

3、加快工业技术与信息技术深度融合发展。工业技术和信息技术的资源整合将加快新技术的出现和创新科技的发展。汽车制造技术和电子技术的整合，衍生出汽车电子技术以及一体化工业控制技术；传统机床和数控系统的融合，出现了数控机床；智能技术应用到传统家电开发领域产生了智能家电；信息技术的应用提高生产的自动化、智能化和企业生产效率水平，很大程度提高衍生品的附加值以及创新模式的出现。

信息技术的应用既涉足大数据、互联网，又涉足网络安全。在信息量强大的基础上建立起大数据平台，不仅能提高生产线信息的梳理能力，更表现在企业信息系统上数据的消化能力，从而实现对企业的产品、运营、销售、客户数据的实时有效分析，更合理管控未来产品的研发、生产、销售和服务。这将使企业有效实现按需生产并维持高效、低成本管控，从而实现生产的最大化和企业效益率。

4、研发和完善国内企业标准化生产价值链。中国版工业4.0根本在于信息技术在工业应用上的融合。如果单方面改造升级符合工业4.0体系硬件标准的智能化生产线，但由于存在着管理制度不完善，能力不协调，导致它不具备整合产业链的能力，无法达到节能、高效的目的。

（1）优化复杂系统的管理。面对生产、制造的日益复杂化，管理层应该及时开发3D模型与之研究方法，适当的计划和解释性模型能为管理这些复杂的系统提供方便。

（2）建立一套完善的工业宽带基础设施。高质量的通讯网络是工业4.0的关键要求。无论是在国内，还是与其他伙伴国之间，宽带网络基础设施是合作与交流的基础环节。

（3）加强对安全和安保方面的监管。安全和安保对智能制造系统的成功至关重要。确保生产设备和产品本身不对人或者环境产生危险，同时要保护产品所包含的数据和信息，防止被滥用和未经授权的访问，造成数据流失甚至计划泄密。

（4）积极实施工作的组织和设计。在智能工厂链条中，对越来越多的工人实施导向控制，改变工作内容、流程、环境。工作组织以一种社会技术方法出现，安排合作的工作计划、培训学习、团队建设等措施，让员工更快实现自我价值，提升公司整体社会影响力。

（5）实施标准化监管体制。在工业4.0下建立新的制造流程和横向业务网络架构时，必须遵守法律。现有的规范制度必须与创新产品、项目同步一致。监管体制不仅仅对保护企业数据、责任问题和权限限制，更重要的是它将作为一个管理工具而存在，在指导方针、合同范本和公司集体协议，或者自我监管上发挥更大作用。

四、结论

以万众创业为起点，中小创新企业团团紧抱工业4.0的大潮，我们要全面地了解企业技术研发、生产作业、采购销售、售后服务到内外部后勤等一系列环节，协同供应链整合上下游产业资源，运用物联网、互联网信息技术、大数据在制造业领域消费洞察、客户互动、智能生产等发挥独特空间，动态调整优化生产、库存节奏、产业规模等，使企业在价值链上的更多环节转化为战略优势，进一步提高企业竞争力，拓宽智慧家居、智慧工业、智慧交通、智慧城市等领域发展，为未来我国工业转型中增添美丽风景。

［1］国务院.国务院关于印发《中国制造2025》的通知［EB/OL］.http：//www.gov.cn/zhengce/contennt/2015-05/19/content.

［2］信息化司.工业和信息化部关于印发信息化和工业化深度融合专项行动计划（2013-2018年）的通知［EB/OL］.http：//www.miit.gov. cn/n11293832/n11293907/.

［3］罗文.德国工业4.0战略对我国推进工业转型升级的启示［J］.工业经济论坛，2014.7.

［4］智能制造目标实现需加紧发展新兴装备工业［J］.2014.2.

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