實施工業(yè)4.0對于德國經(jīng)濟的意義及其對中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的啟示

史世偉

2015年是中德“創(chuàng)新合作年”，10月29—30日德國聯(lián)邦總理默克爾第八次訪華，“創(chuàng)新”成為重要的議題。在默克爾訪華前夕，中國國家工信部與德國聯(lián)邦經(jīng)濟與能源部就中國與德國在“工業(yè)4.0”領(lǐng)域的相關(guān)合作達(dá)成協(xié)議。這表明德中兩國將在高科技領(lǐng)域開展更多的合作，把中國的工業(yè)和制造業(yè)提升到一個新的水平。

2013年4月8日，德國政府委托的經(jīng)濟與科學(xué)創(chuàng)新聯(lián)盟聯(lián)合德國三大工業(yè)協(xié)會[1]共同推出了《保障德國制造業(yè)的未來：4.0計劃的實施建議》，標(biāo)志著德國開始正式啟動工業(yè)4.0計劃。在其中，德國科學(xué)界和相關(guān)經(jīng)濟領(lǐng)袖將實現(xiàn)工業(yè)4.0看作是一場新的工業(yè)革命，由此將創(chuàng)造出許多新的市場和就業(yè)機會。德國提出工業(yè)4.0的目的在于在戰(zhàn)略上為德國經(jīng)濟的未來指出方向，如果德國能夠順利實施工業(yè)4.0，不僅能夠繼續(xù)保持其在裝備制造業(yè)的世界領(lǐng)先地位，并且將在制造業(yè)的未來發(fā)展上引領(lǐng)世界。在國際金融危機后世界經(jīng)濟不景氣，亟需新的增長動力的形勢下，德國的這一舉措立刻引起了世界各國和各界的高度重視。作為回應(yīng)，世界另外兩個制造業(yè)大國美國與中國都推出了自己的制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與升級計劃，一場圍繞著制造業(yè)發(fā)展的世界競爭的序幕由此打開。

什么是工業(yè)4.0？

我們知道，從人類走進工業(yè)化社會以來，制造業(yè)經(jīng)歷了三次革命，它們分別是18世紀(jì)末以引入蒸汽機動力為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命，19世紀(jì)末使用電能動力、實現(xiàn)大批量生產(chǎn)的第二次工業(yè)革命，以及20世紀(jì)70年代開始的使用電子和信息技術(shù)，使工業(yè)生產(chǎn)進一步自動化的第三次工業(yè)革命，其影響持續(xù)至今。每一次工業(yè)革命都大大地提高了生產(chǎn)力水平并使社會生活發(fā)生了根本變化。如今工業(yè)生產(chǎn)面臨又一次變革：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，工業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)將進一步深度融合，生產(chǎn)將全面實現(xiàn)數(shù)據(jù)化和智能化。這就是第四次工業(yè)革命，即工業(yè)4.0的愿景。

可以發(fā)現(xiàn)，除工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)越來越精密和復(fù)雜之外，每一次工業(yè)革命都基于一種核心技術(shù)的使用和推廣，在前三次工業(yè)革命依次為蒸汽機、電動機以及邏輯程序控制器。而工業(yè)4.0的核心技術(shù)是信息物理融合系統(tǒng)（Cyber?Physical?System，?CPS）。CPS是一種通過傳感器直接收集生產(chǎn)過程中物質(zhì)對象信息、通過促動器直接對生產(chǎn)過程發(fā)布指令的嵌入系統(tǒng)，這些由智能硬件和軟件操控的生產(chǎn)和提供服務(wù)的過程通過物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)直接的數(shù)字化連接，從而可以在生產(chǎn)過程中使用世界范圍內(nèi)采集的數(shù)據(jù)和服務(wù)，實現(xiàn)多方式的人—機和機—機互動。通過CPS，數(shù)字化的虛擬世界與人類生產(chǎn)及消費所需要的物質(zhì)世界將實現(xiàn)完美的結(jié)合。因此工業(yè)4.0的實現(xiàn)取決于CPS在制造業(yè)的大規(guī)模推廣和運用，而嵌入系統(tǒng)由封閉的系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)直至更高水平的CPS還有一段較長的路要走。工業(yè)4.0不是簡單的互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)，這種模式通過線上客戶反饋和線下按單生產(chǎn)已經(jīng)部分實現(xiàn)（海爾模式），而是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，即通過互聯(lián)網(wǎng)和嵌入系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)過程中全面的人機與機機互動。

對于人類社會發(fā)展來說，工業(yè)4.0的未來運用具有巨大的潛力：第一，它可以使生產(chǎn)柔性化和智能化。目前，大批量生產(chǎn)導(dǎo)致產(chǎn)品過剩，而消費者的需求越來越向個性化和定制化方向發(fā)展。工業(yè)4.0通過大數(shù)據(jù)和云計算實現(xiàn)各種設(shè)計和仿真模型（3D）任何時間、任何地點的搜集，客戶、服務(wù)商、供應(yīng)商和生產(chǎn)商跨邊界的信息交流以及在生產(chǎn)系統(tǒng)中人與嵌入式的機器以及機器與模塊化產(chǎn)品部件之間的智能互動，最大地滿足消費者個性化的需求，創(chuàng)造出新的商業(yè)模式，甚至創(chuàng)造一個新的市場。第二，通過對生產(chǎn)過程的智能控制可以實現(xiàn)生產(chǎn)的最優(yōu)決策和成本的最小化，提高資源和能源的生產(chǎn)率，實現(xiàn)清潔、可持續(xù)的綠色生產(chǎn)。第三，工業(yè)4.0將使生產(chǎn)與生活的組織方式發(fā)生變革。它能通過智能化的輔助系統(tǒng)，使人類的勞動生命延長。將來的智能工廠和生產(chǎn)是分散化的，大都位于城市生活區(qū)內(nèi)，虛擬對象的增加使許多崗位只要聯(lián)網(wǎng)即可以在家里執(zhí)行，人們不再需要因為工作而集中到城市外圍的工業(yè)園區(qū)。智能生產(chǎn)模式創(chuàng)造出一種新的工作與生活結(jié)合的方式，可以更好地應(yīng)對人口老齡化帶來的挑戰(zhàn)。

工業(yè)4.0計劃符合

德國經(jīng)濟的比較優(yōu)勢

德國是世界上名副其實的制造業(yè)強國。德國經(jīng)濟的創(chuàng)新核心是19世紀(jì)晚期在機械制造、電子技術(shù)工業(yè)或化工業(yè)領(lǐng)域形成的多樣化優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，它的實質(zhì)在于利用經(jīng)濟與科學(xué)的新型共生關(guān)系實現(xiàn)無形價值的創(chuàng)造，這種價值創(chuàng)造只是在邊緣上來自與傳統(tǒng)工業(yè)一致的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。它更多地依賴于對市場需求、研發(fā)問題和關(guān)于生產(chǎn)程序、應(yīng)用程序的整體解決方案，以及有利于產(chǎn)品適時供給、融資和確保其他質(zhì)性特點的整合型服務(wù)?？梢钥闯觯@正是實現(xiàn)工業(yè)4.0計劃近乎完美的前提條件。當(dāng)今，德國不僅有很強創(chuàng)新能力的高端生產(chǎn)技術(shù)制造商（如蒂森克虜伯）、提供世界先進水平嵌入式系統(tǒng)（如西門子）和企業(yè)管理軟件（如SAP）的大型企業(yè)，還擁有一大批被企業(yè)戰(zhàn)略專家西蒙稱為“隱形冠軍”的中型企業(yè)，即在某一個細(xì)分的工業(yè)領(lǐng)域排全球前三名，在所在地區(qū)排第一名的企業(yè)。根據(jù)德國管理專家西蒙2014年的最新統(tǒng)計，在全球2764家中型領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)中，德國占了1307家（47%），美國僅占366家，中國為68家。[2]在工業(yè)3.0，即生產(chǎn)自動化和程序化方面，德國就處于世界領(lǐng)先地位。在智能化和數(shù)字化方面，德國企業(yè)也發(fā)展較快。根據(jù)畢馬威咨詢公司（KPMG）和德國信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會的調(diào)查，受訪的德國403家企業(yè)2011年至2013年使用云計算的比例分別為28%、37%和40%，且呈不斷上升趨勢。[3]

在《德國高科技戰(zhàn)略2020》的六大未來課題中，工業(yè)4.0占有突出的地位。《德國高科技戰(zhàn)略2020》指出，今天生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新的80%來自于生產(chǎn)與通訊信息技術(shù)的結(jié)合。根據(jù)高科技戰(zhàn)略負(fù)責(zé)部門德國聯(lián)邦教育與研究部的表述，工業(yè)4.0是開辟德國未來經(jīng)濟、技術(shù)與社會政策區(qū)位的重大舉措，將德國廣泛運用在汽車和機械制造領(lǐng)域、已經(jīng)取得世界領(lǐng)先地位的嵌入系統(tǒng)與通訊信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，不僅能夠進一步強化生產(chǎn)自動化、開辟新的商業(yè)模式以及生產(chǎn)與物流方面的優(yōu)化潛力，而且還能夠創(chuàng)造出應(yīng)用于高科技戰(zhàn)略中氣候和能源、健康和食品、交通工具等廣泛領(lǐng)域的新服務(wù)部門。[4]

根據(jù)《工業(yè)4.0實施建議》，德國在實施工業(yè)4.0計劃中實行雙元戰(zhàn)略，一是繼續(xù)貫徹將IT技術(shù)與傳統(tǒng)高生產(chǎn)技術(shù)深度結(jié)合的路徑，保持德國裝備制造業(yè)全球領(lǐng)先的地位;二是裝備制造業(yè)著力對CPS主導(dǎo)市場的研發(fā)與開拓，這主要包括：對不同層面生產(chǎn)系統(tǒng)的縱向集成;對價值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成;整個價值鏈上工程技術(shù)的數(shù)據(jù)化貫通。

在新的價值網(wǎng)絡(luò)中，縱向集成主要是指企業(yè)內(nèi)部的融合，從產(chǎn)品研發(fā)、規(guī)劃到生產(chǎn)、銷售、物流以及售后服務(wù)，也就是所謂的“智能工廠”。而橫向集成指供應(yīng)商、企業(yè)和消費者之間的網(wǎng)絡(luò)，從供應(yīng)商提供原材料，到企業(yè)設(shè)計、制造，再到最后的消費者，產(chǎn)品的生產(chǎn)在高度動態(tài)的橫向商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中進行。在過去的程序控制系統(tǒng)中，硬件和軟件并沒有太多的聯(lián)系，生產(chǎn)模式分散，而在工業(yè)4.0下，從產(chǎn)品開發(fā)到工程技術(shù)再到生產(chǎn)和售后服務(wù)都由CPS技術(shù)相聯(lián)系，形成新的連續(xù)的工程技術(shù)工具鏈，用戶的要求能夠貫穿產(chǎn)品設(shè)計到制造整個流程，工程師可以對整個流程進行實時監(jiān)控。這種網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)實現(xiàn)了智能化的全價值鏈融合。

另外，工業(yè)4.0計劃的實施是一個龐大的系統(tǒng)工程，它不僅是對CPS的研究與開發(fā)，還包括下述行動領(lǐng)域：標(biāo)準(zhǔn)化與參考架構(gòu);管理復(fù)雜系統(tǒng);建立全面寬頻的設(shè)施基礎(chǔ);安全和保障;工作的組織與設(shè)計;培訓(xùn)和持續(xù)的專業(yè)發(fā)展;監(jiān)管框架;資源利用效率。

工業(yè)4.0十分依賴系統(tǒng)集成和大企業(yè)與中小企業(yè)間的協(xié)作，而這正是德國經(jīng)濟的強項。德國國家創(chuàng)新系統(tǒng)有政府、經(jīng)濟界與科學(xué)教育界長期協(xié)商和合作的傳統(tǒng)。這一方面體現(xiàn)在德國科研機構(gòu)和高校在研發(fā)方面分工明確，另一方面則是大學(xué)、職業(yè)學(xué)校與企業(yè)在技術(shù)轉(zhuǎn)化和“二元制”職業(yè)培訓(xùn)體系方面的合作機制。這種體制十分有利于高端技術(shù)的擴散以及高素質(zhì)技工的培養(yǎng)和職業(yè)穩(wěn)定。德國經(jīng)濟和科技體制的這種組織與制度安排有利于持續(xù)、漸進性創(chuàng)新以及集成創(chuàng)新。工業(yè)4.0計劃誕生的過程就是德國“協(xié)調(diào)式市場經(jīng)濟”體制的最好體現(xiàn)。工業(yè)4.0的概念和內(nèi)容主要由政府委托的德國科學(xué)和經(jīng)濟界著名專家組成的“經(jīng)濟與科學(xué)創(chuàng)新聯(lián)盟”4.0工業(yè)組提出，而實施則由德國三大產(chǎn)業(yè)協(xié)會專門成立的“工業(yè)4.0工作平臺”來負(fù)責(zé)。聯(lián)邦政府僅扮演了發(fā)起者的角色。

盡管如此，德國政府在其創(chuàng)新政策框架內(nèi)也對工業(yè)4.0進行支持。2009年，在聯(lián)邦政府的倡議下，有關(guān)專家提交了“發(fā)展嵌入系統(tǒng)的國家路線圖”，與此同時，德國政府對“智能工廠”、“智能生產(chǎn)”、“物聯(lián)網(wǎng)”以及“3D打印”等研發(fā)項目提供了資助。2012年1月，在聯(lián)邦政府主持的“尖端集群競賽”中，東威斯特法倫地區(qū)利珀市（Lippe）的“智能技術(shù)系統(tǒng)”集群脫穎而出。工業(yè)4.0計劃正式提出之后，德國聯(lián)邦政府將一共投入2億歐元的資金進行資助[5]。目前，德國在智能工廠、智能生產(chǎn)，即工業(yè)4.0計劃的縱向集成方面已經(jīng)取得了突破性進展，但在橫向集成和全價值鏈工程技術(shù)數(shù)據(jù)化貫通方面還需要繼續(xù)探索、努力?？梢哉f，德國制造業(yè)目前已經(jīng)處于工業(yè)3.5的階段，工業(yè)4.0已經(jīng)不是遙不可及。近年來，由于新興工業(yè)化國家的崛起，高收入經(jīng)合組織國家制造業(yè)增加值占世界總值的比重從2002年的73.87%下降到2011年的54.41%，而金磚五國的比重上升超過了一倍，中國的比重更是從約8%上升到超過20%[6]。與其他主要工業(yè)國家相比，德國下降的幅度不是很大（比重由7.10%下降至6.58%）。而在制造業(yè)中技術(shù)含量高的裝備制造業(yè)，德國以12%的世界市場份額處于龍頭老大的地位（美國為10%，中國為8%）。

當(dāng)然，德國在實施工業(yè)4.0方面還存在一些困難。首先，德國在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面相對比較落后，缺少像谷歌、亞馬遜這樣的大公司，美國為重振制造業(yè)提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，力圖用其互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢奪取新一輪制造業(yè)變革的先機。因此，德國在實施工業(yè)4.0中面臨著來自美國的巨大挑戰(zhàn)。美國乃至中國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展主要得益于其在商業(yè)上的運用，中美都有巨大的國內(nèi)市場，而這是德國所缺乏的。根據(jù)德國中小企業(yè)經(jīng)濟協(xié)會的調(diào)查，2013年德國40%的中小企業(yè)尚未觸網(wǎng)[7]。另外，相對于強大的制造業(yè)，德國在軟件方面略顯薄弱。其次，對于工業(yè)4.0究竟會給企業(yè)帶來多少好處，許多德國企業(yè)，特別是一些中小企業(yè)并不很清楚，且擔(dān)心數(shù)據(jù)安全問題，參與熱情不高[8]。因此，工業(yè)4.0的實施需要得到全社會的廣泛認(rèn)同，它是一個漸進的過程，不可能一蹴而就。

德國工業(yè)4.0對中國實施

“中國制造2025”計劃的啟示

在德國工業(yè)4.0的啟發(fā)下，中國國家工信部和中國工程院牽頭推出了《中國制造2025》，規(guī)劃經(jīng)李克強總理簽批，由國務(wù)院于2015年5月8日公布。目前，從規(guī)模上中國已經(jīng)是世界制造業(yè)第一大國，具有部類齊全、獨立完整的制造業(yè)體系，但是中國制造業(yè)大而不強，缺乏自主創(chuàng)新能力，在關(guān)鍵核心技術(shù)與高端制造設(shè)備方面高度依賴國外資源。因此，中國迫切需要抓住新工業(yè)革命的契機，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，變中國制造為中國創(chuàng)造?！吨袊圃?025》制定了實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的“三步走”戰(zhàn)略，是一個頂層設(shè)計的中國制造業(yè)十年發(fā)展規(guī)劃。

中國政府毫不回避《中國制造2025》與德國工業(yè)4.0的關(guān)聯(lián)，國家工信部部長苗圩在不同場合表示，《中國制造2025》始終貫穿一個主題，就是加快新一代信息通信技術(shù)與制造業(yè)的深度融合。在這一點上德國工業(yè)4.0與《中國制造2025》目標(biāo)方面高度一致。但是我們與德國處于工業(yè)發(fā)展的不同時期，與德國在工業(yè)3.0基礎(chǔ)上邁向4.0不同，中國制造業(yè)還有相當(dāng)一部分停留在3.0甚至2.0。但后發(fā)優(yōu)勢理論表明，如果我們能夠很好地貫徹執(zhí)行《中國制造2025》規(guī)劃，實現(xiàn)“彎道超車”不是沒有可能。由于中國在建設(shè)制造業(yè)強國路徑上采納了德國標(biāo)準(zhǔn)，在執(zhí)行《中國制造2025》過程中與德國合作以及借鑒德國經(jīng)驗就顯得具有十分重要的意義。

從以上對德國工業(yè)4.0計劃的研究中至少能夠總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗：一是正確處理國家與市場的關(guān)系。在德國，實施工業(yè)4.0主要是企業(yè)的事，其成敗取決于企業(yè)家的眼光、才能和冒險精神。政府主要職責(zé)在于把握宏觀方向及提供研發(fā)補貼等必要的公共產(chǎn)品與服務(wù)。中國政府以往習(xí)慣于對產(chǎn)業(yè)發(fā)展進行直接干預(yù)，大包大攬，一方面抹殺了企業(yè)家精神，助長“搭便車”行為，另一方面，政府過多地介入微觀事務(wù)，分散了從事宏觀層面規(guī)劃和指導(dǎo)的精力?！吨袊圃?025》規(guī)劃確定了“企業(yè)主導(dǎo)，政府引導(dǎo)”的基本原則，使這一原則能夠得到認(rèn)真地貫徹執(zhí)行，以盡快消除不利于市場經(jīng)濟發(fā)展的體制和制度障礙。二是充分發(fā)揮自身經(jīng)濟與制度的比較優(yōu)勢，既兼顧當(dāng)前，又考慮長遠(yuǎn)，在競爭與合作中逐步實現(xiàn)宏偉目標(biāo)。中國制造業(yè)雖然在總體上創(chuàng)新能力不強，但航空航天、大型計算機、信息通訊設(shè)備以及軌道技術(shù)等領(lǐng)域已經(jīng)處于世界前列，所以要發(fā)揮我們已有的優(yōu)勢，首先在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化和數(shù)字化，帶動其他領(lǐng)域發(fā)展。中國體制制度上的優(yōu)勢是集中力量辦大事，中央政府的執(zhí)行力是我們趕超先進國家的基礎(chǔ)。要防止地方與部門利益削弱整體利益、政出多門等弊端。在保證企業(yè)自主權(quán)和創(chuàng)新活力的同時，保證中央政府一些重大項目和舉措的實現(xiàn)。三是在總體目標(biāo)和規(guī)劃確定后，政府要制定和實施一系列科技與創(chuàng)新政策，為企業(yè)與科研機構(gòu)相應(yīng)的研究活動、成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)開發(fā)提供激勵。對于政府的研發(fā)補貼、稅收減免以及其他促進措施要進行很好的設(shè)計和策劃，對于其成效需進行科學(xué)評估，要雪中送炭，而不是錦上添花，好鋼要使在刀刃上。

【本文受到教育部人文社會科學(xué)重點研究基地重大項目“中國與歐盟的國家與地區(qū)創(chuàng)新體系比較研究”

（中國人民大學(xué)歐洲問題研究中心

項目號：11JJD810016）的資助】

（作者系對外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)教授，

國別與區(qū)域研究所歐洲中心主任）

（責(zé)任編輯：徐海娜）

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[1]?德國信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會（BITKOM）、德國機械及制造商協(xié)會（VDMA）以及德國電氣和電子制造商協(xié)會（ZVEI）。

[2]?“郝倩：為什么德國企業(yè)不創(chuàng)新會死”新浪財經(jīng)，2015-01-14，http：//test.jwxlschool.com/finance.sina.cn/zl/2015-01-14/zl-icczmvun4977013.d.html？vt=4&cid=79615.

[3]?Statista，?“Nutzung?von?Cloud?Computing?in?Unternehmen?in?Deutschland?in?den?Jahren?2011?bis?2013”，?http：//de.statista.com/statistik/daten/studie/177484/umfrage/einsatz-von-cloud-computing-in-deutschen-unternehmen-2011/.

[4]?“Zukunftsprojekt?Industrie?4.0”，?http：//www.bmbf.de/de/9072.php.

[5]?同上。

[6]?The?World?Bank，“Manufacturing，valueadded?（%?of?GDP）”，http：//data.worldbank.org/indicator/NV.IND.MANF.ZS.

[7]?http：//www.derwesten.de/wirtschaft/viele-mittelstaendler-verschlafen-auftritte-im-internet-id7663175.html.

[8]?https：//www.telekom.com/medien/loesungen-fuer-unternehmen/247970.