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    一、国际上有关工业4.0的提法 copyright dedecms

    “工业4.0”，是一个内涵丰富、动态变化的概念，又是一个演化、渐进式创新的过程。该概念由德国率先提出，是德国政府的一项“战略计划”。该计划2011年1月由产学研联盟通信促进小组（FU）发起，2011年11月被纳入“德国2020高科技战略行动计划”。在德国国家科学与工程院（acatech）的协调下，由德国信息技术、通讯与新媒体协会（BITKOM）、德国机械及制造商协会（VDMA）、德国电子电气制造商协会（ZVEI）等三个专业协会组建的工业4.0工作组在2012年1月-10月期间提出了初步实施建议，并于2012年10月2日在产学研联盟的实施论坛上将这些建议以报告的形式提交给了德国政府（即《确保德国制造业的未来——对实施“工业4.0”战略计划的建议》）。未来工业4.0的实施措施将通过工业4.0平台下的众多子工作组来推进。工业4.0得到了德国各党派、政府、企业、协会、院所的广泛认同，并取得共识，从一个来自民间的建议迅速演变国家产业战略，并迅速引发了包括中国在内的全球广泛关注和深入学习浪潮。 本文来自织梦

    德国工业4.0的核心理念是，深度应用信息通信技术，推动实体物理世界和虚拟网络世界的融合，在制造领域形成资源、信息、物品和人相互关联的“信息物理融合系统（CPS）”，从总体上掌控从消费需求到生产制造的所有过程，实现互联的工业和高效的生产管理。工业4.0是继机械化、电气化和信息技术之后工业化的第四个阶段，如图2-1所示。这场革命不仅推动工业技术的革新，还会对现存的业务流程产生革命性影响，并产生新的商业模式。德国政府希望，通过工业4.0，进一步强化和优化德国制造业整体竞争优势。 织梦好，好织梦

图1 工业革命的四个阶段

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资料来源：DFKI，2011年 内容来自dedecms

    相比较德国的工业4.0，美国作为全球互联网大国和制造强国，其国内的全球领先企业如通用电气（GE）提出了与工业4.0相类似的工业互联网概念。通用电气2012年发布了《产业互联网：推进思维与机器的边界》，提出“创新与变革的第一波是工业革命，第二波是互联网革命，第三波是产业互联网”。【1】通用电气（GE）2014年发布的《未来智造》白皮书，揭示了由工业互联网、先进制造和新商业模式所催生的新一轮工业变革前景，创新将显著提高生产率，加快经济增长，释放人们无限的创造力和创业精神。工业互联网强调对传统工业、交通运输、能源、医疗等物联网化，注重标准、大数据和云计算。对大数据进行智能分析与智能管理，关注设备互联、数据分析、以及数据基础上对业务的洞察。工业互联网是一个庞大的物理世界，能够在更深层次将机器、设备、集群与网络进行连接和进行大数据分析。【2】 内容来自dedecms

    经济合作与发展组织提出了下一代生产革命概念（OECD，2016），认为“大数据与数据分析、机器人、生物技术、3D打印、纳米、云计算等下一代生产技术将对生产力、就业和财富带来巨大影响”。 本文来自织梦

    还有一些代表性企业和机构也对工业4.0提出看法。西门子认为，“工业4.0是定义2020的革命，它将改变所有的商业模式和全球工业领域”。罗兰贝格提出新工业4.0的概念，强调系统的数字化思维，将所有生产单位链接在一起，主要通过信息物理系统（CPS）、智能机器人、大数据、数据信息连通、分布式能源、虚拟工厂、工厂4.0等工业4.0技术，使得企业生产个性化、本地化和大规模定制化，生产过程网络化和动态集群化，实现商业模式创新和竞争领域的融合。麦肯锡定义工业4.0为“制造部门数字化的下一个阶段，它由急剧增长的数据容量、计算力、连接；商业智能能力；新形式人机交互；先进机器人、3D打印等四个颠覆性领域驱动”。世界经济论坛（Klaus Schwab，2016）认为“第四次工业革命并不仅仅是智慧和连接的机器与系统，它的范围还包括像基因测序、纳米技术、量子计算等领域的突破与应用”。【3】 织梦好，好织梦

    二、工业4.0发生的国际背景 织梦内容管理系统

    如果说第一次工业革命，让蒸汽机为人类提供机器动力，可以比喻为解放了人类的双手；那么第二次工业革命，让电力实现动力的远程传输，则可以比喻为解放人类的双腿；而最近一次完成的第三次工业革命，让电子技术实现了生产自动化，可以比喻为解放了人类的神经。经过这三次工业革命，整个社会已经基本进入到一个衣食无忧、产能过剩的阶段，为什么在这个时点，德国还要提出可以比喻为解放人类大脑的第四次工业革命（SAP，2015）？这有其深层次原因。工业4.0的发生，主要受到以下一些重大因素影响：

    1、科学技术的重大突破 copyright dedecms

    科技进步及其广泛应用为工业4.0奠定了基础。如图2-2所示2016年新兴技术成熟度曲线，机器学习、区块链、自动驾驶汽车、物联网、智能机器人等技术已经受到高度关注，且正在走向成熟。互联网、物联网、大数据、机器人以及云计算等数字技术为制造业全面提升生产效率、降低成本、变革组织奠定了技术基础。 dedecms.com

图2 2016年新兴技术成熟度曲线

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资料来源：Gartner，2016 dedecms.com

    2、制造强国希望继续保持全球竞争优势 织梦好，好织梦

    制造业的全球竞争越发激烈。美国、德国、日本、中国和新兴经济体的制造业正在不同空间、不同层次、不同环节展开激烈的竞争。从很大程度上讲，工业4.0将重构全球制造的竞争格局。

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    作为工业4.0倡导国的德国，尽管其工业产品以品质优良、技术领先、做工精细在世界享有盛誉，但德国已经明显感受到亚洲竞争对手的威胁，也感受到美国“先进制造伙伴计划”的高水平竞争压力。同时，德国制造业在追求创新与质量的时候遭遇到互联网时代的挑战，生产效率、研发速度与生产制造的灵活性成为了其面临的最大难题。新的竞争形势下，德国需要发扬其作为世界领先的制造设备供应商以及在嵌入式系统领域的长处，同时广泛地将物联网和服务应用于制造领域，以实现在第四次工业革命的道路上起到引领作用的目标，希望通过技术和经济融合占领工程高地。 dedecms.com

    美国曾是全球第一制造大国与强国，20世纪70年代以来，一直保持全球制造业出口强国前5的地位，但自2000年以来，美国制造业迅速下滑。目前美国产业优势主要在“高科技、互联网、航天航空、半导体、页岩气、软件、智能化增值服务、硅谷创新精神、可持续人才资源等方面”。美国提出的工业互联网、先进制造伙伴计划等，目的是利用互联网优势向制造业进军，重新让美国制造业成全球价值链的主导者和创新引领者，推动美国的再工业化。美国政府近些年在制造业领域推出的一系列的先进工程以及革命性的技术进步，正着力将美国打造成为全球技术以及工程枢纽，重振制造业。为推进智能制造，在美国，设有数字制造和设计中心研究所、高级复合材料研究所、集成光电子协会等9大关键组织，未来10年，美国还要成立45个相关研究所【4】。

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    3、工业4.0有着巨大经济潜力 织梦内容管理系统

    随着经济社会发展，消费结构不断升级，产品的开发和制造所必需的程序复杂性在不断增加。传统的方法、手段和结构不足以稳定地控制这种复杂性。但工业4.0可以有效应对这种复杂性。例如，智能工厂能够满足单个客户的要求，这意味着即便是一次性制造项目也有利可图。比方说，在工业4.0时代，动态的业务和工程程序使最后一分钟改变生产成为可能，并使供应商能够灵活应对干扰和故障。在制造过程中可以实现端到端的透明化，从而促进决策优化。工业4.0也将带来价值创造的新方式和新颖的业务模式。特别是，工业4.0将给初创企业和小型企业带来发展并提供下游服务的机会。这在很大程度上能够解释工业4.0概念在德国的提出并非偶然。

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    美国通用电气（GE）发布的工业互联网报告，提出工业互联网对全球经济产生巨大影响。如图3所示。

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图3 工业互联网对全球经济影响 织梦内容管理系统

资料来源：World Bank 2011 and GE 本文来自织梦

    在传统产业中，运用数字化、网络化、智能化制造技术，可以提高自动化程度，实现个性化定制与规模经济的有机结合，降低能源消耗和环境污染，提升制造业的竞争力。如互联网在工业、交通运输和医疗领域的深度应用，将使46%的全球经济受益。近年来蓬勃兴起的电子商务，以及大数据、云计算等技术，使得传统产业的生产模式正在发生根本性改变。围绕客户需求，制造业与服务业将融为一体，制造业服务化趋势突出。 内容来自dedecms

    根据麦肯锡的报告，到2025年移动互联网、移动互联网、高级机器人、无人驾驶汽车、下一代基因组学、能源存储、3D打印、新材料、先进油气勘探和开采技术、可再生能源等12项颠覆性技术有望对全球经济产生14-33万亿美元的影响。如图4所示。 copyright dedecms

图4 颠覆性技术对全球经济影响【5】

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资料来源：麦肯锡全球研究院，2013

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    波士顿咨询（BCG，2016）的研究显示，德国能过工业4.0可在未来10年贡献德国GDP的1%，创造39万个工作岗位，增加投资额达2，500亿欧元（相当于制造业总收入的1%-1.5%）。尽管向工业4.0的完全转型还需要20年时间，但在未来的5到10年，一些关键的优势将会逐渐确立。

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    4、工业4.0是应对一些全球性挑战的关键 织梦内容管理系统

    工业4.0将应对并解决当今世界所面临的一些挑战，如资源和能源利用效率，城市生产和人口结构变化等。现在很多国家老龄化问题严重，特别是技术工人越来越少。机械工程师、数字工程师承担着应对挑战的重要角色，不仅在物理世界，而且在数字模拟世界，在虚拟世界，在传感、控制以及数据分析等方面，都有赖于技术进步，也有赖于专业能力的提升。又如，工业4.0使资源生产率和效率增长不间断地贯穿于整个价值网络。它使工作的组织考虑到人口结构变化和社会因素。智能辅助系统将工人从执行例行任务中解放出来，使他们能够专注于创新、增值的活动。鉴于即将发生的技术工人短缺问题，这将允许年长的工人延长其工龄，保持更长的生产力。灵活的工作组织使得工人能够将他们的工作和私人生活相结合，并且进行更加高效的专业发展，在工作和生活之间实现更好的平衡【6】。

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