德国工业4.0对中关村抢占智能制造制高点的启示

◎ 北京市海淀区委常委、副区长 孟景伟

德国工业4.0对中关村抢占智能制造制高点的启示

◎ 北京市海淀区委常委、副区长 孟景伟

“工业4.0”概念问世于2011年4月汉诺威工业博览会，成型于2013年4月德国“工业4.0”工作组发表的名为《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》报告。2013年12月由德国电气电子和信息技术协会细化为“工业4.0”标准化路线图。目前，“工业4.0”已经上升为德国的国家战略，被列为德国《高技术战略2020》中的十大未来项目之一，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，使德国成为智能化生产系统领先国家。“工业4.0”是当前全球最具竞争力和创新性的项目之一，预示着未来全球制造业发展的重要方向。先进工业是核心区重点培育的产业方向之一，借鉴德国“工业4.0”战略的做法，对核心区推动传统制造业结构调整、抢抓先进制造业发展先机、构建高精尖经济结构具有重要参考价值。

一、德国“工业4.0”战略主要内容

从技术和产业层面看，“工业4.0”战略着眼于打造高度灵活、个性化、数字化的智能生产方式，系统谋划了德国“工业4.0”时代制造业发展的主要目标及路径，对德国引领未来制造技术和产业发展起到了战略导向作用。德国“工业4.0”战略的主要内容可概括为一个网络、两个主题、两大战略、三项集成和八项举措。

建设一个网络。即信息物理系统网络。信息物理系统网络是实现“工业4.0”的基础，其将通过物理设备与互联网的连接，使物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而将生产工厂转变为一个智能环境，最终实现智能制造。建设信息物理系统网络包括四个环节：通过大量部署各类传感元件实现信息的大量采集；将智能IT控件嵌入各类制造设备从而实现设备的智能化；依托高速通信技术实现数据的高速、无差错传输；以及通过软件系统进行数据处理与指令发送，实现生产过程的智能化。

研究两个主题。即智能工厂和智能生产。智能工厂是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。智能生产则侧重于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用在整个工业生产过程，形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。

实施两大战略。一是领先的供应商战略。该战略关注生产领域，要求德国的装备制造商必须遵循“工业4.0”理念，将先进的技术、完善的解决方案与传统的生产技术相结合，制造智能生产设备，以实现“德国制造”质的飞跃。二是领先的市场战略。该战略强调德国国内制造业市场的有效整合，其将通过构建遍布德国不同地区、涉及所有行业、涵盖各类大中小企业的高速互联网络，帮助德国各类企业实现快速的信息共享、达成有效的分工合作，实现更为专业化的生产，提高德国制造业生产效率。此外，该战略还将通过企业高速互联网络建设进一步促进商业企业与生产单位的无缝衔接，拉近德国制造业企业与国内市场及世界市场之间的距离。

实现三项集成。一是关注产品的生产过程，力求在智能工厂内通过联网建成生产的纵向集成。二是关注产品整个生命周期的不同阶段，包括设计与开发、安排生产计划、管控生产过程以及产品的售后维护等，实现各个不同阶段之间的信息共享，达成工程数字化集成。三是关注全社会价值网络的实现，从产品的研究、开发与应用拓展至建立标准化策略、提高社会分工合作的有效性、探索新的商业模式以及考虑社会的可持续发展等，从而达成德国制造业的横向集成。

推出八项举措。一是建立技术标准化和开放标准的参考体系，实现信息交换共享，并促进企业高速互联网络的迅速普及与社会各方的参与。二是建立用于管理复杂系统的模型，为管理日趋复杂的产品与制造系统提供支撑。三是建设一套综合的工业宽带基础设施，保证数据传输的高速、稳定、可靠。四是建立安全保障机制，在确保生产设施和产品本身不能对人与环境构成威胁的同时，防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。五是创新工作的组织和设计方式，探索建立新的生产协作方式，激发企业员工进行“智能生产”的积极性，提高生产效率。六是注重对企业员工的培训和持续的职业发展，奠定实施“工业4.0”的人力资源基础。七是完善监管框架，针对“工业4.0”实施过程中面临的企业数据保护、个人隐私保护、多国贸易规则协调等新问题建立全新的监管机制，确保战略顺利实施。八是建立“效率工厂”及企业关键绩效指标体系，为企业资源利用效率评估提供参考和量化工具，提升资源利用效率。

第一批被认定的8家智能硬件孵化器

从全球竞争的态势看，“工业4.0”战略是德国应对国际金融危机，突破制造业发展瓶颈，实现制造业再升级的重要战略举措，对提振德国工业具有重要作用。目前除德国外，美国、英国、法国、日本等世界主要发达经济体也纷纷出台了再工业化战略，意图提振经济，摆脱经济低迷增长态势。美国为扭转实体经济和虚拟经济失衡，瞄准高端化、智能化、绿色化、服务化的发展趋势，率先推出再工业化战略，力图重振本土先进制造业。奥巴马政府提出要在全美建设15个先进制造协同创新中心，截至目前已建成3D打印创新中心、数字制造和设计创新中心、轻量制造和当代金属制造创新中心、下一代电力电子制造创新中心、复合材料制造业创新中心在内的5个协同创新中心，并已启动第6个制造创新中心，即集成光子制造创新中心建设。欧盟2012年10月发布《指向增长与经济复苏的更强大的欧洲工业》，提出要到2020年将工业占欧盟国内生产总值的比重由15.6%提高到20%。英国2011年发表的《强劲、可持续和平衡增长之路》，将高端制造列为六大优先发展行业之首。法国于2012年成立生产振兴部，并选取支持34个工业项目以重振法国工业，力保工业强国地位。日本2013年制定“日本再兴战略”，并将产业再兴战略作为未来三大重点战略之一。美德法日等国家的再工业化战略充分说明，推动制造业产业结构优化升级，既是实现经济复苏的有效手段，更是抢占未来产业竞争制高点的必然选择。

当前，我国步入经济发展新常态，经济增速、增长动力、增长模式、经济结构深度调整；首都城市发展进入新阶段，非首都功能疏解和高精尖产业结构构建加快推进。在新时期推动核心区发展再上新台阶，要充分借鉴美德法日等发展的经验教训，超前谋划核心区先进工业发展，为核心区创新驱动发展奠定坚实的实体经济基础。

二、对中关村发展先进工业的启示

以“工业4.0”为代表的全球新一轮工业革命正呈现出四大新趋势：生产方式上，制造呈现出数字化、网络化、智能化、个性化、本地化、绿色化等特征；分工方式上，呈现出制造业服务化、专业化、产品链一体化、产业链分工细分化等特征；产业组织方式上，向网络化、平台化、扁平化演变；商业模式上，从以厂商为中心转向以消费者为中心，体验和个性成为制造业竞争力的重要体现和利润的重要来源。把握全球新一代制造技术变革的新趋势，追赶、引领“工业4.0”时代制造业发展新潮流，核心区要结合首都科技创新中心战略新定位，构筑科技创新支撑先进工业，先进工业引导科技创新的双引擎驱动新格局，着力将核心区打造成为先进工业总部聚集中心、研发创新中心、标准创制中心、服务支撑中心以及示范应用中心，避免过早陷入创新与产业脱节化、空心化，厚植区域创新根基。

一是聚焦重点，依托制造业龙头企业打造先进工业总部聚集中心。发挥核心区驻区央企、军企和高科技企业聚集优势，打造先进工业总部聚集中心，增强区域总部经济实力。结合核心区先进工业发展三年行动计划、“十三五”规划和科学城建设，推进先进工业总部基地建设，聚焦新能源汽车、3D打印、新材料、智能硬件等产业领域，吸引驻区制造业龙头企业、国内及全球相关知名制造业企业聚集，打造高端制造、智能制造、绿色制造为主导的先进工业总部聚集中心。

二是技术主导，着力推进先进工业研发创新中心建设。围绕智能机器人、轨道交通等核心区优势制造业领域创新发展的重大共性需求，采取政府、企业、高校院所多方合作的模式，建设一批跨领域、跨地区的制造业创新中心，构筑先进工业创新网络。深入推进云计算、物联网、大数据等产业与制造业融合发展，支持建设面向重点行业领域的工业云服务平台、制造业工程数据中心及智能制造创新设计应用中心，推进软件服务、制造资源、标准知识、数据资源开放共享，培育社会化、共享式制造新模式。支持一批研发实力强的重点企业着力突破制约先进工业发展的信息技术瓶颈，加快集成电路、高端通用芯片、基础软件等核心关键技术创新。

三是标准先行，抢占智能制造产业发展制高点。把握智能制造发展的特点和规律，整合区内标准化资源，学习借鉴德国“工业4.0”标准化路线图，加快建设包括智能制造标准化路线图、智能工厂及智能产品技术标准、智能化数字化网络化“三化”融合管理体系等在内的智能制造标准化体系，打造主导智能制造行业标准创制的全球中心，引领全球智能制造产业规范、健康发展。

四是夯实基础，强化先进工业发展的公共服务支撑。结合“智慧海淀”建设，加快建设支撑先进工业的信息物理系统网络，推动下一代互联网与移动互联网、物联网、云计算与制造业融合发展，促进数据中心、服务器、感知设施与宽带网络的优化匹配和协同发展，奠定先进工业发展的硬件基础。整合驻区高校、科研机构、龙头企业及政府公共服务资源，建设面向生产和消费端的先进工业公共服务平台，加强技术研发和市场应用需求对接，为先进工业发展营造良好的公共服务环境。

五是市场拉动，打造一批示范应用项目促进产业发展。结合全球新一代制造技术发展趋势及核心区重点产业培育方向，聚焦核心区具有比较优势和产业基础的智能硬件、智能机器人、增材制造、复合材料、新能源汽车等产业领域，集聚优势资源，推进实施一批重大专项，加快实现相关产业的智能生产线、智能工厂核心装备技术和产品的自主可控，率先打造相关产业的示范智能生产线和智能工厂。围绕智能工厂和智能制造模式在行业的推广应用，支持建立网络化、专业化、社会化的智能制造创新服务组织，开展成果转化、标准推广等服务。

六是机制同步，为先进工业发展保驾护航。建立先进工业发展的长效机制，发挥政策引导、推动和规范作用。围绕智能制造细分领域，创新人才培养机制，实施智能制造高端人才培养计划，支持建设全球智能制造领军人才库，培育适应智能制造体系的新型产业人才队伍，增强智能制造产业发展的源动力。完善信息安全保障机制，避免信息收集、数据传输、数据交换共享等智能生产环节数据泄露，保护工业生产数据安全及隐私信息，确保产业健康发展。