那么到底什么是工業(yè)4.0？

簡(jiǎn)單的說(shuō)“工業(yè)4.0”，是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命。

隨著信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的高度融合，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、軟件與自動(dòng)化技術(shù)的深度交織產(chǎn)生新的價(jià)值模型，在制造領(lǐng)域，這種資源、信息、物品和人相互關(guān)聯(lián)的“虛擬網(wǎng)絡(luò)-實(shí)體物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS）”，德國(guó)人稱其為“工業(yè)4.0”。

工業(yè)4.0概念首先由德國(guó)提出。2013年4月德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上首次發(fā)布《實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》，德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)于2013年12月發(fā)布“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。2014年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的主題“融合的工業(yè)——下一步”很好地契合了德國(guó)自2013年以來(lái)力推的創(chuàng)新概念“工業(yè)4.0”。

東方證券對(duì)工業(yè)4.0的定義是：在現(xiàn)代智能機(jī)器人、傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)突破的條件下，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將供應(yīng)鏈、生產(chǎn)過(guò)程和倉(cāng)儲(chǔ)物流智能連接，從而實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)的“四化”：供應(yīng)和倉(cāng)儲(chǔ)成本較小化，生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化，需求相應(yīng)速度較大化和產(chǎn)品個(gè)性化。

工業(yè)4.0的終極目的是使制造業(yè)脫離勞動(dòng)力稟賦的桎梏，將全流程成本降到較低，從而實(shí)現(xiàn)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的較大化。在4.0時(shí)代，不僅制造環(huán)節(jié)的人工將得到節(jié)?。C(jī)器人為主體的自動(dòng)化生產(chǎn)連線），前端供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)計(jì)劃（互聯(lián)網(wǎng)接入，實(shí)施管理訂單）、后端倉(cāng)儲(chǔ)物流管理（WMS+自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)）都將實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，以及較低的渠道庫(kù)存和物流成本。

工業(yè)4.0的特點(diǎn)是什么？

回顧前三次工業(yè)革命，實(shí)際上是應(yīng)用機(jī)械、電氣和信息技術(shù)等越來(lái)越先進(jìn)的工具逐步將人力從生產(chǎn)中解放，從而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的過(guò)程。而對(duì)于即將到來(lái)的工業(yè)革命4.0，一項(xiàng)更為偉大的工具 – 互聯(lián)網(wǎng)將深度參與到生產(chǎn)過(guò)程中去，從而將制造業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的依賴和生產(chǎn)成本的優(yōu)化帶到一個(gè)全新的高度。

中金公司認(rèn)為，與現(xiàn)行的大規(guī)模、批量化生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)，工業(yè)4.0將確保多批次，小產(chǎn)量狀態(tài)下產(chǎn)業(yè)的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。這種生產(chǎn)模式成功后，能夠提供品種更豐富的個(gè)性化、功能更齊全的多樣性、性能更穩(wěn)定的高質(zhì)量、使用更人性化的產(chǎn)品，中國(guó)依靠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的、高性價(jià)比產(chǎn)品的吸引力將會(huì)降低。

東方證券指出，互聯(lián)網(wǎng)讓工廠設(shè)備“能說(shuō)話，會(huì)思考”。

在理想化的智能車間里，所有加工設(shè)備、待加工部件（運(yùn)輸小車）、裝料機(jī)器人都裝有CPS，都具有無(wú)線上網(wǎng)功能。待加工部件不通過(guò)中央控制器，直接與加工設(shè)備聯(lián)系確定，到哪臺(tái)設(shè)備進(jìn)行哪些加工。工件控制工廠負(fù)責(zé)下道工序的加工設(shè)備直接調(diào)用待加工件，獨(dú)立自主的運(yùn)輸小車根據(jù)地下鋪設(shè)的感應(yīng)線路，把工件送給裝料機(jī)器手。所有后續(xù)工序需要的產(chǎn)品信息，包括生產(chǎn)銷售文件都由各工件自己攜帶。如果出現(xiàn)差錯(cuò)，或顧客的特別要求與現(xiàn)有的CAM數(shù)據(jù)不符，研發(fā)部的工程師會(huì)立刻得到報(bào)警。補(bǔ)充改進(jìn)措施會(huì)立刻在一個(gè)虛擬的試驗(yàn)環(huán)境下檢查，然后發(fā)給工件。

為什么要推動(dòng)工業(yè)4.0？

隨著人口紅利的消失，勞動(dòng)力供給減少、人工成本上升和新一代勞動(dòng)力制造業(yè)就業(yè)意愿的下降，對(duì)我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力形成了巨大制約。有數(shù)據(jù)顯示中國(guó)沿海地區(qū)勞動(dòng)力綜合成本已經(jīng)與美國(guó)本土部分地區(qū)接近?？陀^上說(shuō)，推進(jìn)“工業(yè)化和信息化”融合，搶先進(jìn)入“工業(yè)4.0”時(shí)代，以保持第一大支出產(chǎn)業(yè)-制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，是中國(guó)無(wú)法不選擇的一個(gè)命題。

李克強(qiáng)總理2014年10月份訪德期間簽訂“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略合作框架，顯示出高層對(duì)制造業(yè)4.0升級(jí)改造的強(qiáng)力支持，工業(yè)4.0大概率將上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。

工業(yè)4.0在國(guó)際上的發(fā)展情況

中金指出在國(guó)際分工體系中德國(guó)成為市場(chǎng)主導(dǎo)者：

德國(guó)成為新一代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)(即CPS)的供應(yīng)國(guó)和主導(dǎo)市場(chǎng)（標(biāo)準(zhǔn)制定者、領(lǐng)先供應(yīng)商），從而使德國(guó)制造業(yè)在持續(xù)發(fā)展的前提下提升它的全球競(jìng)爭(zhēng)力。意味著德國(guó)人創(chuàng)建了新的生產(chǎn)環(huán)境，包括新的管理、流程、模型等，還提供新的智能生產(chǎn)裝備和新的技術(shù)手段。將推動(dòng)德國(guó)的機(jī)器人、制造成套裝備、IT技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)等核心產(chǎn)業(yè)的變革，并加入到工業(yè)4.0體系內(nèi)，再借助這新的工業(yè)體系生產(chǎn)制造出來(lái)的產(chǎn)品沖擊世界原有生產(chǎn)體系中的產(chǎn)品，“確保了德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”。

德國(guó)的工業(yè)4.0概念是建立在德國(guó)在自動(dòng)化裝備全球領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)地位上，幾乎所有國(guó)內(nèi)的大型自動(dòng)化工業(yè)企業(yè)，以及上千的中小企業(yè)也將加入到這一體系里去。西門子、菲尼克斯電氣、倍福、施耐德電氣、庫(kù)卡等都在朝這一方向努力。

?西門子（Siemens）：憑借全集成自動(dòng)化（TIA）和“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”，西門子長(zhǎng)久以來(lái)占據(jù)著信息技術(shù)集成領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。西門子公司還將與德國(guó)弗勞恩霍夫研究院以及大眾汽車公司，通過(guò)利用產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）進(jìn)行虛擬生產(chǎn)規(guī)劃，可降低生產(chǎn)線上機(jī)器人的能耗高達(dá)50%。

?菲尼克斯電氣（Phoenix Contact）：全面投入Profinet工業(yè)以太網(wǎng)的開(kāi)發(fā)，目前形成了全面的基于Profinet工業(yè)以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

?倍福（Beckhoff）：與傳感器、視覺(jué)系統(tǒng)及機(jī)械廠商一起參與“科技自動(dòng)化-系統(tǒng)化工程”與“極速控制-標(biāo)準(zhǔn)加工設(shè)備能效提升”兩個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施。

?施耐德電氣（Schneider Electric）：推出的EcoStruxure能效管理平臺(tái)，除了實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力、工業(yè)、建筑樓宇、數(shù)據(jù)中心和安防5大領(lǐng)域的技術(shù)和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的整合，EcoStruxure與其子系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)軟件帶來(lái)的靈活性。

?羅克韋爾自動(dòng)化（Rockwell Automation）：通過(guò)與思科密切合作，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)EtherNet/IP快速發(fā)展。Ethernet/IP是未經(jīng)修改的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以和現(xiàn)在所有的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備透明銜接，使得產(chǎn)業(yè)融合成為可能。值得關(guān)注的是：2014年4月全球最大的工業(yè)展會(huì)“漢諾威工業(yè)博覽會(huì)”上，西門子展示的新一代汽車生產(chǎn)線吸引了很多人。從表面來(lái)看只是機(jī)器人對(duì)生產(chǎn)線上的車體進(jìn)行組裝，任何一個(gè)汽車工廠都有這樣的組裝線。不過(guò)，制造的思路卻完全不同。在該生產(chǎn)線上，車體與機(jī)器人一邊“對(duì)話”一邊進(jìn)行組裝。其工作原理為在車體內(nèi)嵌入IC標(biāo)簽，記錄汽車型號(hào)、必要零部件以及組裝順序等信息。車體接近機(jī)器人時(shí)會(huì)發(fā)出“需要5扇門”等指示。機(jī)器人會(huì)按照指示進(jìn)行作業(yè)。

其他工業(yè)化先進(jìn)國(guó)家也在積極推進(jìn)“新工業(yè)戰(zhàn)略”

與德國(guó)的工業(yè)4.0相比，其他工業(yè)化國(guó)家雖然未普遍使用這一術(shù)語(yǔ)，但盡可能降低生產(chǎn)操作成本、提高靈活性和加快創(chuàng)新周期也是這些國(guó)家的共同目標(biāo)。

?美國(guó)：在美國(guó)，GE主導(dǎo)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”革命同樣如火如荼，已經(jīng)成為美國(guó)“制造業(yè)回歸”的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

與工業(yè)4.0的基本理念相似，它同樣倡導(dǎo)將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來(lái)，形成開(kāi)放而全球化的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，但其內(nèi)涵已經(jīng)超越制造過(guò)程以及制造業(yè)本身，跨越產(chǎn)品生命周期的整個(gè)價(jià)值鏈，涵蓋航空、能源、交通、醫(yī)療等更多工業(yè)領(lǐng)域（九大平臺(tái)）。

相比于西門子的“工業(yè)4.0”，GE的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”方案更加注重軟件、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的服務(wù)方式的顛覆—— 與德國(guó)強(qiáng)調(diào)的“硬”制造不同，“軟”服務(wù)恰恰是軟件和互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的美國(guó)經(jīng)濟(jì)較為擅長(zhǎng)的。

根據(jù)GE的預(yù)測(cè)，在美國(guó)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使生產(chǎn)率每年提高1%-1.5%，那么未來(lái)20年，它將使美國(guó)人的平均收入比當(dāng)前水平提高25%-40%；如果世界其他地區(qū)能確保實(shí)現(xiàn)美國(guó)生產(chǎn)率增長(zhǎng)的一半，那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在此期間會(huì)為全球GDP增加10萬(wàn)億-15萬(wàn)億美元—— 相當(dāng)于再創(chuàng)一個(gè)美國(guó)經(jīng)濟(jì)。

?日本：一是采用“小生產(chǎn)線”的企業(yè)增多，本田公司通過(guò)采取新技術(shù)減少噴漆次數(shù)、減少熱處理工序等措施把生產(chǎn)線縮短了40%，并通過(guò)改變車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)把焊接生產(chǎn)線由18道工序減少為9道，建成了世界最短的高端車型生產(chǎn)線。二是采用小型設(shè)備的企業(yè)增多，日本電裝公司對(duì)鋁壓鑄件的生產(chǎn)設(shè)備、工藝進(jìn)行改革，使得鑄造線生產(chǎn)成本降低了30%，設(shè)備面積減少80%，能源消費(fèi)量降低50%。三是通過(guò)機(jī)器人、無(wú)人搬運(yùn)機(jī)、無(wú)人工廠、“細(xì)胞生產(chǎn)方式”等突破成本瓶頸，佳能公司從“細(xì)胞生產(chǎn)方式”到“機(jī)械細(xì)胞方式”，再到世界首個(gè)數(shù)碼照相機(jī)無(wú)人工廠，大幅度地提高了成本競(jìng)爭(zhēng)力。

此外政府加大了開(kāi)發(fā)力度，加大對(duì)3D打印機(jī)等尖端技術(shù)的財(cái)政投入。2014年，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省繼續(xù)把3D打印機(jī)列為優(yōu)先政策扶持對(duì)象，計(jì)劃當(dāng)年投資45億日元，實(shí)施名為“以3D造型技術(shù)為核心的產(chǎn)品制造革命”的大規(guī)模研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)世界最高水平的金屬粉末造型用3D打印機(jī)。

中國(guó)面臨什么樣的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

東方證券指出，美德等發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)革命信號(hào)給我國(guó)制造業(yè)敲響了警鐘。歐洲計(jì)劃到2030年將其制造業(yè)占GDP的份額提高5個(gè)百分點(diǎn)，而競(jìng)爭(zhēng)的矛頭即直指世界第一制造業(yè)大國(guó)——中國(guó)。

反觀我國(guó)，隨著人口紅利的消失，勞動(dòng)力供給減少、人工成本上升和新一代勞動(dòng)力制造業(yè)就業(yè)意愿的下降，對(duì)我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力形成了巨大制約。根據(jù)美國(guó)某咨詢機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)沿海地區(qū)勞動(dòng)力單位綜合成本已經(jīng)與美國(guó)本土部分地區(qū)接近。

客觀上說(shuō)，搶先進(jìn)入“工業(yè)4.0”時(shí)代、保持第一大支出產(chǎn)業(yè)-制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，是中國(guó)無(wú)法不選擇的一個(gè)命題。

中國(guó)作為生產(chǎn)1/3世界的制造大國(guó)如果不積極應(yīng)對(duì)，一方面，規(guī)?；a(chǎn)模式生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品將受到挑戰(zhàn)；另一方面，產(chǎn)業(yè)升級(jí)時(shí)將被動(dòng)接受德國(guó)的新標(biāo)準(zhǔn)、新設(shè)備。

近幾年來(lái)，國(guó)家及各級(jí)政府不斷推出支持工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的政策，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。例如上海 、昆山、徐州、蕪湖等多地規(guī)劃了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園，推出政府引導(dǎo)資金、所得稅優(yōu)惠等多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)扶持政策。2013年11月，浙江省提出在未來(lái)五年年均實(shí)施“機(jī)器換人”項(xiàng)目5000項(xiàng)、完成技術(shù)改造投入5000億元。

2014年10月，李克強(qiáng)總理訪問(wèn)德國(guó)期間，在第三輪中德政府磋商后發(fā)表的《中德合作行動(dòng)綱要》中宣布，兩國(guó)將開(kāi)展“工業(yè)4.0”合作，該領(lǐng)域合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向。

中國(guó)社會(huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所黃群慧等認(rèn)為，“工業(yè)4.0”不僅會(huì)削弱中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家的低成本比較優(yōu)勢(shì)，而且有利于發(fā)達(dá)國(guó)家形成新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)發(fā)展現(xiàn)代裝備制造業(yè)控制產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家可以運(yùn)用現(xiàn)代制造技術(shù)和制造系統(tǒng)裝備傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)來(lái)提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，通過(guò)裝備新興產(chǎn)業(yè)來(lái)強(qiáng)化新興技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化能力。同時(shí)，其在高端服務(wù)業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)也可能被進(jìn)一步強(qiáng)化。

因此，后發(fā)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)趕超將面臨來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家的全方位抑制。“第三次工業(yè)革命”本質(zhì)是人機(jī)關(guān)系的深刻變化，這種變化大大增加了對(duì)知識(shí)和技能的需求。而與先進(jìn)制造技術(shù)相適應(yīng)的知識(shí)和技能的形成和積累，恰恰是中國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家遇到的最大挑戰(zhàn)。

工業(yè)4.0離真正的產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。中金公司在報(bào)告中指出：提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品能效以及自動(dòng)化整體水平，降低生產(chǎn)能耗是我國(guó)當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型的第一步。目前我國(guó)已經(jīng)在兩化深度融合、智能制造裝備重大專項(xiàng)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)等方面有了諸多布局。中央和各地方政府也在紛紛支持工業(yè)機(jī)器人、3D打印等新型智能制造項(xiàng)目的發(fā)展。