德國“工業4.0”的戰略意義與主要啟示

　　德國“工業4.0”的概念最早提出于2011年。此后，由德國相關行業協會牽頭，來自行業協會、企業、政府和研究機構等產官學專家組成“工業4.0”工作組，進一步開展了對“工業4.0”的研究。2013年4月，該工作組向德國聯邦政府提交了最終報告《保障德國制造業的未來：關于實施“工業4.0”戰略的建議》，得到聯邦政府的高度認可。在德國聯邦政府推出的《高技術戰略2020》中，“工業4.0”被列為十大未來項目之一，表明“工業4.0”已經成為德國國家戰略的重要組成部分。

　　概括地說，“工業4.0”是基于對整個工業發展過程重新劃分而提出的一個新穎概念。提出這個概念的德國產業界和學術界人士認為，隨著技術的不斷演進，迄今工業發展已經歷了機械化、電氣化和自動化三個階段，可以將其分別對應于“工業1.0”“工業2.0”和“工業3.0”時代，而未來技術的創新和進步必然推動工業發展進入智能化階段，亦即“工業4.0”時代。智能化階段的核心技術特征是“虛擬—實體系統”（CyberPhysical Systems，或稱為信息—物理系統）。“虛擬—實體系統”是指，在傳統的互聯網、信息系統基礎上，加入物聯網、服務網，使現實世界與信息網絡緊密銜接、融為一體。在工業領域，“虛擬—實體系統”的具體表現形式是“智能工廠”，主要包括智能機器、數據存儲系統，以及能夠實時傳輸信息、進行交互控制的生產設施。“智能工廠”的控制系統連接了原料、制造、物流和消費等各個環節，可以收集各環節傳來的信息，以人工智能加以分析判斷，決定具體的生產方案，并自動完成加工制造。這樣，就形成了精準按需生產、高度個性化制造的模式，達到降低成本、提高附加值的目的。

　　著眼于推動“工業4.0”戰略的有效實施，上述報告提出了八個領域的重點任務。

　　建立標準化的技術體系。在同一價值鏈（價值網）的不同企業，應當加強合作，制定一套公開的技術標準，而后進行智能化軟硬件的建設。

　　掌握復雜系統的管理技術。企業需要建立一套從研發設計一直到客戶服務的“全覆蓋式”系統，并同時管理大量的產品條線。

　　建設工業寬帶網絡基礎設施。企業必須擁有傳輸能力強大、滿足各類通信需求的寬帶網絡，還要能與德國以外的地區高速連通。

　　確保生產安全與信息安全。需要建立整體化的安全保障體系，防止網絡入侵、信息盜用，保證自動化生產設施的安全穩健運行。

　　重新設計工作崗位與內容。機器替代部分人工勞動后，需要對企業的崗位職責進行重新設計，提升勞動的層次，確保員工工作與生活之間的平衡，產生社會效益。

　　持續進行專業技能培訓。由于工作內容的轉變，需要加強在崗培訓，使員工適應以信息技術為操作手段，完成生產制造任務。

　　建立相應的法規和監管機制。在新的生產方式下，需要加強對企業數據、個人數據的保護，并與其他國家協商產品（文件）加密的機制。

　　提高各類資源的運用效率。“工業4.0”的最終目的是提高全要素生產率，節約原材料、能源、人力資源，減少對資金的占用。

　　二、德國為什么將“工業4.0”提升到國家戰略高度

　　從德國工業乃至整個經濟體所面臨的形勢看，布局“工業4.0”的意義包括以下三個方面。

　　較高的人力成本，要求德國工業尋找運用智能技術的新方向，提高生產制造相關環節的自動化程度。以信息技術取代中低端勞動，是提高制造業勞動層次和收入水平的重要手段。德國工業生產的自動化程度相對較高，裝備制造業能夠達到或接近“無人工廠”的狀態，生產一線勞動力的替代空間已經十分有限。要在較高的起點上繼續增加人均收入，就必須將勞動力替代的重點轉向生產加工過程之外。例如，在能源管理、運輸物流、產品測試、市場分析、營銷服務等環節上，還存在勞動力替代的空間。在企業層面，“工業4.0”的主要任務就是在這些領域部署信息系統，運用智能技術，形成一整套解決方案，使企業從“自動生產”逐步過渡到“自動運營”。

　　受制于經濟規模，德國在互聯網商業化進程中明顯落后于美國，必須以新技術、新業態，爭奪“互聯網經濟”的話語權。20世紀90年代以來，搜索引擎、電子商務、互聯網金融、社交網絡與社會化媒體等一系列完全基于互聯網的商業模式創新，都在美國首先取得成功。“互聯網經濟”的規模效應強、壁壘作用弱，造成“大國通吃，先者恒強”的局面，致使德國屈居從屬地位。德國要扭轉這種局面，唯有另辟蹊徑，發揮德國制造業的技術優勢，加強智能裝備的研發和運用，重點發展工業互聯網、家居物聯網等“線上離不開線下”的信息技術；在消費品的生產和銷售上，則力圖跨越電子商務第三方平臺，形成“工廠直接面對客戶”的大批量定制生產方式。這樣，德國將有可能找到“互聯網經濟”的新突破口，重新站在全球信息技術創新、互聯網商業模式創新的前沿。

　　在制造業整體供過于求的環境下，僅依靠核心技術優勢，難以主導整個產業鏈。這要求德國加快制造業的“升級換代”，增強全球影響力。2008年金融危機以來，全球制造業整體上供過于求。在需求側，發達國家的市場需求受到抑制，而歐洲市場的形勢尤為困難，只有“金磚國家”還有大量的基礎設施建設需求，工業產品需求在全球所占份額不斷提升；在供給側，中國等新興經濟體的制造業產能充足，技術也在進步，占據產業鏈的環節不斷增加。一些中國企業憑借靠近主要市場、生產能力完備的優勢，可以與掌握少數核心技術的德國企業平等對話，甚至可以依靠規模優勢進行并購。在這樣的情況下，德國企業要保持對產業鏈的主導權，就需要依靠智能化技術，形成新的研發設計平臺、質量管理體系，將“德國制造”的“內核”升級換代。在此基礎上，積極對外輸出，幫助國外合作伙伴建設“德國式工廠”，增強德國品牌的全球影響力。
三、德國“工業4.0”的全球影響和前景展望

　　德國“工業4.0”計劃提出以來，引起了全球的廣泛關注。從德國的技術條件、經濟形勢、政策環境等方面綜合判斷，推動實施“工業4.0”的基本條件已具備，未來發展路徑明確，可以產生經濟效益，形成市場化的自我驅動機制。但從歐洲、全球的角度看，德國能否借助“工業4.0”實現既定的戰略目標，也存在諸多不確定因素。

　　就德國而言，以“工業智能化”帶動“社會智能化”，是“工業4.0”最重要的經濟效益。德國已經進入“后工業化”階段，經濟發展的主要目標是“提質”而非“增量”。在未來相當長一段時間，德國國民勞動層次和生活質量的提升，主要依靠服務業的智能化，特別是社會公共服務的智能化。例如，在交通運輸、資源循環利用、醫療保健、城市和社區公共管理服務等領域，德國有望率先普及智能化技術。因此，即使“工業4.0”無法改變制造業向低成本國家轉移的大趨勢，德國也能在“社會智能化”方面取得顯著收益。“工業4.0”將為“社會智能化”提供新一代網絡基礎設施、先進通信技術、智能控制系統設計、“大數據”分析方法等各類軟硬件支持。成熟的“工業解決方案”，可能很快遷移轉化為“社會服務解決方案”，在不同的地區、不同的領域得到應用，產生難以估量的經濟價值。

　　在歐洲大陸，“工業4.0”需要在企業自發聯合的基礎上，逐步擴大版圖，形成規模效應。2008年金融危機后，歐洲經濟復蘇的整體形勢不容樂觀。歐洲南部國家經濟低迷，甚至反覆陷入衰退。東歐國家在技術水平、管理理念上還達不到“工業4.0”的要求。北歐國家盡管有較好的創新環境，但經濟體量難以支撐一個完整產業體系的技術研發。總之，在“工業4.0”領域有可能與德國相呼應的，只剩下法國、瑞士、荷蘭、奧地利等幾個國家。如不能形成歐洲共識，則難以獲得各國政府在產業、科技政策上的協調配合。因此，“工業4.0”要走出德國、輻射歐洲，就只有依靠企業之間的自發聯合。在西門子等德國企業推進“工業4.0”之時，ABB、施耐德、飛利浦等企業需要著眼歐洲全局、摒棄國家界限、主動謀求聯合，在工業解決方案領域打造“空中客車模式”，才能在全球競爭中立于不敗之地。

　　在全球范圍內，工業的智能化已成為主要工業國家的共識，誰將取得這一進程的主導權，取決于國際市場。在德國提出“工業4.0”的同時，美國積極推進“再制造化”，發展“工業互聯網”。中國則堅持“兩化融合”戰略，穩步推進制造業信息化。日本也提出了類似的“工業智能化”戰略，重點發展人工智能、服務機器人等產業。從概念上看，德國“工業4.0”的理論較為新穎，涵蓋的范圍更加廣泛；其他國家的類似戰略，也充分考慮了各自的發展現狀、比較優勢。可以預料，在相近的戰略思維指導下，這一領域將醞釀激烈的國際競爭。各國將積極謀求對技術和產業的主導權，發展出不同的技術體系、網絡平臺，爭取將其他國家的工業網絡納入其中。目前，全球主要的工業解決方案供應商，已開始在國外投資，率先建成符合智能化理念的“示范工程”，顯示技術實力，并且改進已有的“工業3.0”服務，及早鎖定未來的“工業4.0”客戶群體。

　　四、德國“工業4.0”對我國的主要啟示

　　面對“工業4.0”帶來的工業新思維、新模式，我國應積極借鑒、冷靜思考，堅持從我國工業發展的實際需要出發，走具有中國特色的工業信息化、智能化道路。

　　在緊盯技術和產業前沿的同時，更加重視“工業2.0”“工業3.0”的廣泛普及、鞏固提高。在我國中西部地區，工業化進程的起步較晚，基礎設施條件薄弱，很多企業還處于粗放生產的階段，需要對“工業2.0”進行補課。在長三角、珠三角等工業發達地區，裝備制造業較為密集，數控化加工已經成為主要的生產方式，但還未完全達到發達國家“工業3.0”的標準。主要表現為，企業生產管理體系的自我更新能力普遍較弱，國產數控化裝備的加工精度、質量穩定性與國外先進水平仍有差距。未來，我國除了需要關注“工業4.0”的前沿、選準發展方向，還需要打好基礎，完整走過“工業2.0”“工業3.0”的發展階段，彌補一部分技術短板，爭取盡快實現“工業3.0”的高水平全面普及。

　　發揮我國比較優勢，開展中德、中歐合作，促進“互聯網經濟”多極化。在“工業4.0”發展進程中，我國的比較優勢是市場空間大，新技術、新產品容易較快產生經濟回報；信息和制造技術人才充足，硬件加工制造和軟件開發成本低。這些優勢如能與德國先進的工業設計理念、嚴密的生產管理方式以及制造、傳感、通信等領域的一些核心技術相結合，則有望形成一個具有國際競爭力的“工業4.0”解決方案產業鏈。面對美強歐弱的經濟格局，我國應立足經濟安全、信息安全的需要，加強與德國在工業信息化、智能化方面的合作。在我國能夠獨立自主研發并且取得市場競爭力的領域，堅持以我為主；在基礎條件不足、發展相對滯后的領域，積極支持德國或歐洲的“第二套方案”，防止出現一家獨大的局面。

　　加快發展智能裝備產業，牢固占據產業鏈的重要環節。智能裝備是“工業4.0”的物理載體。工業的智能化、社會的智能化，都需要以相應的智能裝備（元器件、設施）為基本單元。我國目前已在智能加工裝備、智能工程機械、智能交通工具、智能家用電器、可穿戴醫療保健設備等領域，取得了豐富的產業化成果，但其中核心技術的自主研發比例仍然較低。為此，應將智能裝備產業細分為若干環節，例如新材料、傳感器芯片、人機交互界面、控制算法與系統、數據分析方法與專家知識庫等。在其中的關鍵環節，尤其是我國的薄弱環節，加大自主研發的投入力度，爭取在一部分環節有所突破，達到國際領先水平，從而在未來的國際競爭中占據一席之地。

　　龍頭企業和中小企業并重，形成良性互動的產業生態環境。我國發展“工業4.0”的應用，一方面需要大企業，特別是航天軍工、電子電氣設備領域的中央企業，堅持基礎研發的大投入，攻克一批共性技術，引領行業標準的制定；另一方面又需要中小企業，發展生產性服務業，深入挖掘客戶需求，在標準化產品基礎上進行定制開發，為客戶提供個性化的解決方案。各行業、不同規模的企業，在“工業4.0”的機遇面前，應找到各自在智能化領域中的合適定位，在細分環節上形成核心競爭力，謀求合作共贏。同時，地方政府應理性認識本地區的要素優勢，遵循市場競爭規律，合理布局相關的產業園區、示范基地，制定可持續的、有利于企業創新的扶持政策，逐步形成特色鮮明的產業集群。