“工業(yè)4.0”與通州制造業(yè)應(yīng)對

曹榮琪　曹劍

以信息通信技術(shù)提升現(xiàn)代制造業(yè)為顯著特征的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命已經(jīng)到來。2013年4月，德國政府在漢諾威正式推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。2014年10月，柏林《中德合作行動綱要》公布“工業(yè)4.0”合作四條。筆者經(jīng)過一段時間關(guān)注，深感這項戰(zhàn)略合作對民族工業(yè)以及區(qū)域經(jīng)濟影響甚大，對“工業(yè)4.0”產(chǎn)生一點膚淺認識，遂對“工業(yè)4.0”時代通州制造業(yè)前景做了一點粗淺思考。

一、“工業(yè)4.0”的理念特征與戰(zhàn)略要素

簡單而言，“工業(yè)4.0”就是工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化，即依托信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，與信息物理系統(tǒng)融合，連接人、原料、設(shè)備、終端，按照工藝和標準，實現(xiàn)虛擬工廠向?qū)嶓w工廠輸送生產(chǎn)元素，制造出個性化、數(shù)字化、智能化的產(chǎn)品。這是一種生產(chǎn)模式。

“工業(yè)X.0”的劃分，基于不同發(fā)展階段?！肮I(yè)1.0”是蒸汽機時代，“工業(yè)2.0”是電氣化時代，“工業(yè)3.0”是信息化時代，“工業(yè)4.0”則是利用信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的時代，亦稱智能化時代。德國學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認為，未來10年基于信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS）的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命?！肮I(yè)4.0”改變了創(chuàng)造新價值的過程，前景廣闊，產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。這給工業(yè)生產(chǎn)和商品消費帶來的最大變化，就是產(chǎn)品小批量、多品種、生產(chǎn)周期縮短、價格下降、對客戶定制產(chǎn)品的反應(yīng)更快、產(chǎn)品實現(xiàn)按訂單生產(chǎn)、資源更優(yōu)化、能源效率提高。

德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的要點可以概括為：基于一個網(wǎng)絡(luò)，形成兩大主題，實現(xiàn)三項集成，實施八項計劃。

基于一個網(wǎng)絡(luò)：信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。信息物理系統(tǒng)就是將物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調(diào)和自治等五大功能，從而實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù)，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€智能環(huán)境。這是實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)。

研究兩大主題：智能工廠和智能生產(chǎn)?！爸悄芄S”是未來智能基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)?！爸悄苌a(chǎn)”的側(cè)重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術(shù)應(yīng)用于整個工業(yè)生產(chǎn)過程，從而形成高度靈活、個性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。

實現(xiàn)三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成?！肮I(yè)4.0”將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。“橫向集成”是企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實現(xiàn)的一種資源整合?！翱v向集成”是基于未來智能工廠中網(wǎng)絡(luò)化的制造體系，實現(xiàn)個性化定制生產(chǎn)，替代傳統(tǒng)的固定式生產(chǎn)流程（如生產(chǎn)流水線）?！岸藢Χ思伞笔侵肛灤┱麄€價值鏈的工程化數(shù)字集成。

實施八項計劃：一是共同標準。需要開發(fā)出一套單一的共同標準，不同公司間的網(wǎng)絡(luò)連接和集成才會成為可能。二是管理系統(tǒng)。適當?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ涂梢詾楣芾砣遮厪?fù)雜的產(chǎn)品和制造系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。三是基礎(chǔ)設(shè)施?？煽俊⑷?、高品質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)是“工業(yè)4.0”的一個關(guān)鍵要求。四是安全保障。確保生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品本身不能對人和環(huán)境構(gòu)成威脅，防止生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品濫用及未經(jīng)授權(quán)的獲取。五是工作的組織和設(shè)計。六是技術(shù)工人。建立持續(xù)職業(yè)發(fā)展計劃，幫助工人應(yīng)對來自工作和技能的新要求。七是監(jiān)管框架。八是資源利用效率。權(quán)衡在原材料和能源上的大量消耗給環(huán)境和安全供應(yīng)帶來的諸多風險。

二、通州制造業(yè)的底板與短板及其應(yīng)對

2014年南通市通州區(qū)制造業(yè)應(yīng)稅銷售收入超過800億元，規(guī)模工業(yè)產(chǎn)值達1848億元，制造業(yè)擁有總資產(chǎn)923億元。制造業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷提升，2014年全區(qū)高新產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占規(guī)模工業(yè)總產(chǎn)值的比重分別達到43.8%和33.2%。南通高新區(qū)創(chuàng)成國家級高新區(qū)，成立了家紡、現(xiàn)代建筑、船舶海工等三大產(chǎn)業(yè)研究院，恒科新材料一期、甬金金屬二期、南通供銷產(chǎn)業(yè)園、東源智能電網(wǎng)裝備等一批重大項目相繼建成投產(chǎn)，優(yōu)華勞斯整車設(shè)計、北海生物科技、恒力公務(wù)機基地等一批重大項目成功落戶，華電熱電啟動建設(shè)，福倫利新材料、東概念新材料、沃太能源、公爵新能源汽車等一批創(chuàng)新項目已取得了較好的產(chǎn)出效益，通州制造業(yè)的綜合實力和發(fā)展活力明顯增強。但對照“工業(yè)4.0”的趨勢和要求，通州制造業(yè)仍相對粗放，主要短板有這樣幾塊：一是傳統(tǒng)制造業(yè)仍是通州制造業(yè)的主體。紡織服裝行業(yè)應(yīng)稅銷售收入占比高達40%。二是企業(yè)自主創(chuàng)新能力嚴重不足。2014年全區(qū)規(guī)模工業(yè)企業(yè)研發(fā)投入18.15億元，占規(guī)模工業(yè)主營業(yè)務(wù)收入的比重僅為1%。根據(jù)國際標準：研發(fā)強度低于1%，企業(yè)難以生存，更不具備競爭力；處于中等水平2%～3%，企業(yè)只能走模仿創(chuàng)新的道路；達到較高水平4%～5%及以上，企業(yè)可以進行自主創(chuàng)新。三是制造業(yè)企業(yè)對先進信息技術(shù)的應(yīng)用相對落后。電子商務(wù)交易不活躍。2014年，全區(qū)制造業(yè)電子商務(wù)交易額在全市排名靠后。這表明通州制造業(yè)主對互聯(lián)網(wǎng)反應(yīng)不快，明知趨勢到來卻一味在原模式下固步自封，不愿割舍原有的線下渠道。企業(yè)主關(guān)注的往往是項目投入、技改投入，而信息化資金投入、部門建制設(shè)置、專業(yè)人才引進均不夠重視。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用大多只停留在信息的獲取和發(fā)布上，用于產(chǎn)品研發(fā)、營銷、售后服務(wù)及電子商務(wù)的比例不高，建立連接上下游企業(yè)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的企業(yè)更是寥寥無幾。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之一：迅速開展研究。經(jīng)信委、科技局、發(fā)改委等區(qū)政府職能部門要組建專門班子，對“工業(yè)4.0”學習研究，尤其要結(jié)合《中國制造2025》提出的“以推進信息化和工業(yè)化深度融合為主線，大力發(fā)展智能制造，構(gòu)建信息化條件下的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系和新型制造模式”，與德國“工業(yè)4.0”著眼高端裝備提出的“建設(shè)‘信息物理系統(tǒng)’，積極布局‘智能工廠’，推進‘智能生產(chǎn)’”兩大戰(zhàn)略之間共性和異性的研究。要有針對性地引發(fā)全區(qū)制造業(yè)企業(yè)家對科技革命與工業(yè)革命的關(guān)注，根據(jù)“工業(yè)4.0”時代的要求，引導企業(yè)家追求重知重智，追求技術(shù)創(chuàng)新，主動關(guān)心與追隨科學技術(shù)進步，真正將科技創(chuàng)新與企業(yè)發(fā)展密切結(jié)合起來，針對性地制定相關(guān)政策，設(shè)立專項資金，推動制造業(yè)企業(yè)直面“工業(yè)4.0”帶來的巨大挑戰(zhàn)。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之二：制訂專項規(guī)劃。結(jié)合編制通州“十三五”規(guī)劃，制訂通州智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃?！肮I(yè)4.0”時代，智能設(shè)備和生產(chǎn)手段必將廣泛替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，而生產(chǎn)方式的變革必將帶來工業(yè)生產(chǎn)能力的重大變革，使智能裝備制造業(yè)有了巨大發(fā)展空間。要充分利用近幾年通州智能裝備制造業(yè)發(fā)展成果，大力發(fā)展智能裝備制造業(yè)，在智能測控、數(shù)控機床等產(chǎn)業(yè)形成一定的產(chǎn)業(yè)體系，同時大膽嘗試涉足機器人、新型傳感器、3D打印等領(lǐng)域，開展智能機器人及智能裝備系統(tǒng)集成、設(shè)計、制造、試驗檢測等核心技術(shù)研究，力求有所突破。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之三：聚力發(fā)展“四基”?！八幕笔侵戈P(guān)鍵基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件（元器件）、先進基礎(chǔ)工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。夯實“四基”，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，是實施“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)。要選擇基礎(chǔ)的、關(guān)鍵的、核心的、共性的材料、工藝、技術(shù)以及所必要的技術(shù)支撐體系，對工業(yè)軟件、智能工業(yè)設(shè)施、數(shù)據(jù)服務(wù)、工業(yè)機器人等關(guān)鍵部件及裝置，要加強技術(shù)研究。排出通州現(xiàn)有企業(yè)中符合“四基”類型的工業(yè)企業(yè)，引導各類要素向這些企業(yè)傾斜。落實好工業(yè)和信息化部《加快推進工業(yè)強基指導意見》，聚集力量，集中要素，完善財政支持政策，利用現(xiàn)有資金渠道持續(xù)加大對工業(yè)“四基”的支持力度。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之四：培育“種子”企業(yè)。在節(jié)能環(huán)保、風電、海洋工程、工程機械、航天航空、新能源等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，選取優(yōu)秀企業(yè)作為試點示范企業(yè)給予扶持，系統(tǒng)進行高精密、大功率傳動裝備的工藝、技術(shù)、材料及新產(chǎn)品的聯(lián)動研發(fā)，進行新型熱處理工藝、新型鑄造工藝、新型表面強化工藝等應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，建設(shè)智能制造的示范工廠，開展智能工廠應(yīng)用示范，發(fā)揮好示范的“種子”作用，引領(lǐng)全區(qū)制造業(yè)轉(zhuǎn)型。鼓勵通州具有一定條件的大企業(yè)先行先試，大型企業(yè)為主導，中小企業(yè)協(xié)同跟進。引導大企業(yè)充分調(diào)動資源，與國內(nèi)外制造業(yè)頂尖頂端企業(yè)和技術(shù)研發(fā)領(lǐng)頭領(lǐng)袖機構(gòu)開展聯(lián)合，進行技術(shù)創(chuàng)新和組織創(chuàng)新。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之五：發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)。把資源和精力放到那些已有一定基礎(chǔ)、成長性強、前景廣闊的產(chǎn)業(yè)上。智能裝備產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展新型傳感器、智能儀器儀表等高技術(shù)、高性能、高附加值產(chǎn)品。航空產(chǎn)業(yè)以南通機場為依托，加強與空軍裝備部、中航集團、上海機場及南京航空航天大學等合作，大力發(fā)展多門類航空制造業(yè)和航空服務(wù)業(yè)，打造臨空經(jīng)濟。新材料產(chǎn)業(yè)以前沿領(lǐng)域和高端產(chǎn)品為主攻方向，重點發(fā)展紡織新材料、金屬新材料、建筑新材料和生物醫(yī)用新材料產(chǎn)業(yè)。積極培育節(jié)能環(huán)保、健康產(chǎn)業(yè)、軌道交通、核技術(shù)應(yīng)用等新興業(yè)態(tài)。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之六：加速“兩化融合”。發(fā)揮好企業(yè)的主體作用，積極推進信息系統(tǒng)覆蓋研發(fā)、生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、服務(wù)等全業(yè)務(wù)鏈條。突出加強紡織服裝、船舶海工、電子信息等支柱產(chǎn)業(yè)中的骨干企業(yè)內(nèi)部信息共享、系統(tǒng)集成和產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的業(yè)務(wù)協(xié)同，依托骨干企業(yè)信息化促進產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)信息化水平提升。依托信息化推進智能化，建立持續(xù)改進、及時響應(yīng)、全流程創(chuàng)新的產(chǎn)品研發(fā)體系。加快建立以數(shù)字化車間和智能化工廠為代表的現(xiàn)代生產(chǎn)體系。加強生產(chǎn)過程中數(shù)字化控制、制造執(zhí)行系統(tǒng)、自動化物流、狀態(tài)實時檢測等數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之七：做實產(chǎn)學研用?！肮I(yè)4.0”戰(zhàn)略是由德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等聯(lián)合發(fā)起的，工作組成員也由產(chǎn)學研用多方代表組成。通州要綜合運用無償資助、貸款貼息、產(chǎn)業(yè)投資、補助（引導）資金、保費補貼和創(chuàng)業(yè)風險投資等多種方式，對產(chǎn)學研合作項目給予更大支持，鼓勵企業(yè)與國內(nèi)外科研院所、產(chǎn)品應(yīng)用單位進行產(chǎn)、學、研、用一體化聯(lián)合，推動基礎(chǔ)原材料、基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)工藝技術(shù)與整機制造業(yè)的戰(zhàn)略合作，建立幾個上下游產(chǎn)業(yè)鏈緊密合作、科技研發(fā)與應(yīng)用分工明確、利益共享、風險共擔的一體化產(chǎn)業(yè)合作聯(lián)合體。

“工業(yè)4.0”應(yīng)對之八：啟動“雙元培訓”。所謂雙元，是指職業(yè)培訓要求參加培訓的人員必須經(jīng)過兩個場所的培訓，一元是指職業(yè)學校，其主要職能是傳授與職業(yè)有關(guān)的專業(yè)知識；另一元是企業(yè)或公共事業(yè)單位等校外實訓場所，主要職能是讓學生在企業(yè)里接受職業(yè)技能方面的專業(yè)培訓。通州政府應(yīng)鼓勵通州中專、廣播電視大學啟動這種培訓方式。同時，引導企業(yè)加強科技人才隊伍建設(shè)，通過企校合作、訂單式培養(yǎng)，加強一線創(chuàng)新人才、青年科技人才和高科技人才隊伍建設(shè)，依托重點工程項目和重大科技專項，培養(yǎng)符合企業(yè)發(fā)展要求的技術(shù)創(chuàng)新人才和實用型關(guān)鍵技術(shù)人才，為“工業(yè)4.0”時代通州制造業(yè)的發(fā)展儲備人才能量。

（作者單位：曹榮琪，中共南通市通州區(qū)委宣傳部；曹劍，南通市通州區(qū)統(tǒng)計局）

責任編輯：彭安玉