德国是全球重要工业国之一，其工业尤其是制造业拥有全球领先的地位和优势。例如，在机械制造业31个部门中，德国有17个占据全球领先地位。德国的工业产品以品质精良著称，“德国制造”已经成为质量和信誉的代名词。

　　从3.0到4.0

　　即便如此，德国工业发展也面临着挑战。特别是全球一体化进程的加速，给工业产品的竞争力、创新性、服务性以及产业的持续发展都提出了更高的要求。如何确保并增强德国工业的竞争优势？从2006年开始，德国政府、产业界和科研机构开始研究这一重要问题。

　　德国政府于2006年发布《高技术战略2006》。2009年确认要继续推进高技术战略。2010年，德国教育科研部向联邦政府提交“高技术战略2020”并得到政府确认。2010年7月，德国政府颁布《思想·创新·增长——德国2020高技术战略》，将“工业4.0（industry4.0）”确定为十大“未来项目”之一。2011年在德国举行的汉诺威工业博览会上，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈·瓦尔斯特尔在开幕式中提出“工业4.0”的大体概念，指出要通过物联网等媒介推动第四次工业革命，提高制造业水平。随后在2012年3月，政府批准“高技术战略2020”的Action Plan，正式确认十大未来项目。

　　2012年10月，“工业4.0研究小组”向德国联邦教研部和联邦经济技术部提交了《未来项目“工业4.0”落实建议》（简称《落实建议》），全面描绘了“工业4.0”的新型工业化模式远景，指出“工业4.0”的目标、意义以及重点任务，项目获批2亿欧元。2013年4月，在汉诺威工业博览会上，工作小组发表了最终报告《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》。2013年12月19日，德国电气电子和信息技术协会发布德国“工业4.0”标准化路线图。

　　“工业4.0”的含义就是人类历史上的第四次工业革命。

　　“工业4.0”研究报告认为，第四次工业革命的重大技术基础是信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）。在制造业领域，信息物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。具体体现在，CPS将推动生产对象直接或借助互联网通过M2M（Machineto Machine，机器对机器）通信自主实现信息交换、运转和互相操控。因此，以CPS为核心的智能制造能够建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，并会产生各种新的活动领域和合作形式，改变创造新价值的过程，重组产业链分工。通过实施工业4.0战略，将实现小批量定制化生产，提高生产率、降低资源消耗量、提高设计和决策能力、弥补劳动力高成本劣势。而德国也将实现双重战略目标：成为现今工业生产技术的供应国和主导市场。

　　聚焦两大主题

　　“工业4.0”提出的重大任务聚焦于“智能工厂”和“智能生产”两大主题。在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作，智能工厂能够管理复杂的事物，不容易受到干扰，能够更有效地制造产品；智能生产主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

　　之所以选择这两个主题，主要在于推进工厂智能化，不仅能够创造前所未有的产品、大幅提高生产效率，还能够解决当前社会面临的许多问题，如能源消耗、工作生活平衡等。举例来说，现在工厂工人的工作模式是到工厂上班，现场操作机械设备等，到了下班时间下班回家，如果能实现机械设备的远程操作，就不需要在工厂和住所之间奔波，可以在安全的场所舒服地工作，有利于提高工人的生活质量。

　　此外，德国“工业4.0”还提出了八大关键领域，即标准化和参考架构、管理复杂系统、为工业建立全面宽频的基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的职业发展、规章制度、资源利用效率等。

　　值得注意的是，为了落实“工业4.0”的规划，德国特别注重顶层设计和制度保障。在设立专职推进工作组，实施安全性支撑行动，加强人才的培训和再教育以及构建法律框架方面都有周全的考虑。

　　举例来说，依托德国三大工业协会——德国信息技术、通讯和新媒体协会（BITKOM），德国机械设备制造业联合会（VDMA）以及德国电子电气制造商协会（ZVEI）三个专业协会共同牵头建立了“工业4.0平台”，并由协会的企业成员组成指导委员会，各大联合会以及组织组成主题工作小组，共同推动“工业4.0”战略的发展。

　　专职处理标准化和参考体系结构的工作组主要形成对“工业4.0”项目的目标、利益、潜力、风险、实施策略与内容的理解共识，形成联合行动参与方之间的互相信任；梳理调整相关专业术语，形成“工业4.0术语汇编”；绘制自下而上、由细节到整体的标准化委员会地图和既有成果地图；制订兼顾成本收益和时限、自上而下的工作路线图；开发由不同公司共建的“工业4.0示范社区”。

　　复杂系统操控建模工作组主要是进行典型性调查、最佳实践案例分享；为工具使用者、制造商以及培训人员搭建公共平台；制订适宜的行动方针和行动建议；在建模和系统工程领域开展培训和再教育活动。

　　专职处理资源生产力和效率问题的工作组主要示范生产中通过提高资源利用率从而节约资源的做法；计算和预估通过CPS部署并投入智慧工厂的额外资源以及可以取得的资源节约潜力；重视各类资源效率相关的指标和KPI（关键绩效指标）等。

　　此外，为了确保IT安全，并保证德国“工业4.0”的顺利实施和可持续发展，规划特别提出建立标准化的过程模型，迅速、廉价、务实地落实个性化安全解决方案；构建法律框架，包括责任问题、版权问题、产品剽窃、IP保护、与垄断相关的法律问题和数据保护等。

　　欧洲力推

　　德国电子电气工业协会预测：“工业4.0”的推出将使德国工业生产效率提高30%。弗劳恩霍夫协会已在其下属多个研究所引入“工业4.0”概念。西门子公司也已经将该概念引入其工业软件开发和生产控制系统。

　　实际上，2005年以来，西门子已经投入巨资收购相关软件公司，以开发构建CPS所需要的创新技术。在此基础上，西门子根据离散制造业和流程制造业的不同需求，在五大制造环节推出了4.0产品与服务包，包括14万项产品组合。

　　不仅是德国，在整个欧洲，“工业4.0”也被积极推进，个中原因也不难理解。工业在欧盟经济中起核心作用，占增加值的15％，并提供了80%的创新和75%的出口。作为传统工业经济体的一部分，西欧已经失去10%以上的制造业增加值，份额由36%降至25%。德国等传统工业化国家在去工业化过程中，无法独自通过专注于高附加值的服务活动而成为工业强国。欧洲必须加强和发展所有成员国的工业。若推进“工业4.0”，把握好再工业化的重大机遇，欧洲可以将工业增加值占比由现在的15%提高到20%。

　　除了西门子之外，一些知名的欧洲企业正在大步迈向“工业4.0”体系。世界激光系统的市场领导者、德国工具制造商TRUMPF（通快），它的第一台“社交机器”已经开始工作。这台机器的每个部件都是智能的，能够知道有哪些工作正在进行。因为机器知道能力利用率，并且能与其他设备通讯，生产选择就能自动优化。客户可以在生产过程中实时接收到图片，并有机会及早提供反馈，这有助于制造更好的机器。

　　劳斯莱斯正在加紧利用3D打印技术为喷气发动机制造零件。因为模具制造花费较长时间，有的零件甚至花费18个月才能完工交付。3D打印能够极大地缩短这一周期，同时可以减轻零部件重量。

　　法国软件供应商达索系统正在推动产品开发和生产的整合。这个计划的核心是为公司设计一个类似普通工作环境的3D平台，设计师和工程师可以实时共同模拟新产品，相互连接的3D环境也能通过云计算使用。

　　启示

　　从本质来说，从“工业3.0”迈向“工业4.0”，就是扩大工业制造领域的ICT技术应用对象，从两化融合迈向两化深度融合。德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造行业全球领先。它率先推进“工业4.0”在于德国确立了其在制造工程行业中的领导地位，因此，德国才能够凭借其独特的优势开拓新型工业化的潜力。

　　德国“工业4.0”战略，是制造业强国对于先进制造业发展方向和升级路径的决策，目标明确、措施务实、发展路径清晰，可以看作与我国两化深度融合异曲同工。同时，德国“工业4.0”战略提出了具体明确的工作内容和推进步骤，为我国制造业转型升级和信息技术发展与应用带来重要启示和借鉴。从产业结构、能源利用、人才结构三方面同步优化，也为我国工业化和城镇化发展提供了新思路。

　　对于中国来说，倡导围绕CPS开展技术创新，利用智能制造提升产业竞争力，带动制造服务业、生产性服务业以及一批新兴战略产业的发展，将为我国制造业转型升级注入新动力。

　　不可否认，智能制造的核心技术仍然是塑造产业竞争力的关键。要加快布局和突破工业软件、工业控制系统、物联网、云计算、大数据、移动互联网在内的多种新型信息技术的攻关和应用，将智能机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络-实体物理系统，实现相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。

　　打造智能工厂，建立新的协作和创造价值的模式，在需求多变、库存多变等情况下，通过分布式生产制造出多样化、个性化的产品。

　　由于智能制造是信息网络与制造业的深度融合，因此加快安全规范和技术标准的制定，加强管理者、操作者在日常工作中的安全管理制度，并进一步完善相关法律十分必要。

　　此外，还要围绕产业转型升级和新工业革命的重大需求，制定相关领域的培训课程，组织开展人员培训，提高制造业中各类人员知识水平，特别是信息技术的应用能力。

　　作者单位：赛迪工业和信息化研究院