德國(guó)的工業(yè)4.0之路

德國(guó)擁有強(qiáng)大的機(jī)械和裝備制造業(yè)、全球領(lǐng)先的信息技術(shù)能力以及嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程方面的頂尖技術(shù)，將有潛力引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命：工業(yè)4.0。

德國(guó)工業(yè)4.0體系

2008年金融危機(jī)之后，西方國(guó)家開(kāi)始正視工業(yè)增加值問(wèn)題，自此啟動(dòng)了再工業(yè)化進(jìn)程。幾乎所有國(guó)家都意識(shí)到制造業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的價(jià)值，但各個(gè)國(guó)家面臨不同的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。德國(guó)雖然在2008年金融危機(jī)中受損不大，但由于中國(guó)制造業(yè)的崛起，其世界領(lǐng)先供應(yīng)商的地位在發(fā)生改變。因此，德國(guó)信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會(huì)（BITKOM），德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)（VDMA）和德國(guó)電氣和電子制造商協(xié)會(huì)（ZVEI）等幾大協(xié)會(huì)在德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院（Acatech）等國(guó)家機(jī)構(gòu)支持下，率先提出了面向未來(lái)制造業(yè)的“工業(yè)4.0”概念，并進(jìn)一步上升到了國(guó)家制造業(yè)戰(zhàn)略的高度，目的是推動(dòng)德國(guó)制造業(yè)在未來(lái)繼續(xù)領(lǐng)先。

對(duì)于工業(yè)4.0的定義，工業(yè)4.0研究院提出從三個(gè)高度來(lái)概括，即高度自動(dòng)化、高度信息化（數(shù)字化）、高度網(wǎng)絡(luò)化。如果說(shuō)自動(dòng)化和信息化是工業(yè)2.0和工業(yè)3.0主要的工作，那么網(wǎng)絡(luò)化就是工業(yè)4.0獨(dú)特的要素，德國(guó)甚至把工業(yè)4.0稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)制造業(yè)（Networked Manufacturing）。

工業(yè)4.0的高度網(wǎng)絡(luò)化如何實(shí)現(xiàn)呢？它的核心技術(shù)是信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems，CPS）。CPS是由美國(guó)最先提出的，但德國(guó)的CPS體系更符合未來(lái)制造業(yè)的應(yīng)用，特別是符合德國(guó)在嵌入式系統(tǒng)上的領(lǐng)先地位，這也是為什么美國(guó)基于自己傳統(tǒng)制造業(yè)的特點(diǎn)提出先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃（Advanced Manufacturing Partnership,AMP），而不是采用類(lèi)似德國(guó)的以傳統(tǒng)工業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型為主的工業(yè)4.0概念的原因。

德國(guó)工業(yè)4.0有三種模式（集成）：橫向集成、端到端集成、縱向集成。橫向集成是跨越產(chǎn)業(yè)鏈的，就如同中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最?lèi)?ài)談的“跨界”。橫向集成可以產(chǎn)生新工業(yè)價(jià)值生態(tài)，但困難很大，標(biāo)準(zhǔn)不同，價(jià)值分配更不統(tǒng)一（因?yàn)樯婕岸鄺l價(jià)值鏈），這些都是不容忽視的問(wèn)題。端到端集成就是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的集成，目標(biāo)是為了提供更好的產(chǎn)品或體驗(yàn)，最典型的是蘋(píng)果、小米之類(lèi)的公司，它們是最佳實(shí)踐者?？v向集成不是產(chǎn)業(yè)鏈的集成，不要誤認(rèn)為是上下游企業(yè)的集成，實(shí)際上這個(gè)集成發(fā)生在企業(yè)邊界內(nèi)。簡(jiǎn)而言之，縱向集成主要是數(shù)字化工廠，或者智能工廠、智慧工廠。目前，號(hào)稱(chēng)提供工業(yè)4.0解決方案的公司，大部分是做縱向集成，也就是提供產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）等系統(tǒng)的集成。工業(yè)4.0研究院認(rèn)為，縱向集成是工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，沒(méi)有數(shù)字化工廠，談端到端集成或者橫向集成，是不現(xiàn)實(shí)的。需要注意的是，數(shù)字化工廠不一定要供應(yīng)商親自去做，可以讓其他供應(yīng)商來(lái)做，在它們的基礎(chǔ)上做更高層的集成。這三個(gè)集成是有順序的，分別是從未來(lái)到現(xiàn)在，從復(fù)雜到簡(jiǎn)單，從生態(tài)到企業(yè)。

由此可見(jiàn)，德國(guó)工業(yè)4.0是一個(gè)體系完備的概念，具有相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)和商業(yè)模式，還有相應(yīng)的管理理念，不能單獨(dú)解讀。不過(guò)，中國(guó)制造企業(yè)可以在理解德國(guó)工業(yè)4.0體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的實(shí)際，選擇恰當(dāng)?shù)膽?zhàn)略定位，并設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)模式，找到自己在工業(yè)4.0時(shí)代的位置。

工業(yè)4.0三部曲

為了保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)，并促進(jìn)德國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，德國(guó)依托工業(yè)4.0和智能服務(wù)兩大未來(lái)項(xiàng)目，構(gòu)建了完整的面向未來(lái)的工業(yè)4.0概念和體系。

2013年，德國(guó)正式發(fā)布《德國(guó)工業(yè)4.0未來(lái)項(xiàng)目實(shí)施建議》，明確了德國(guó)制造業(yè)對(duì)未來(lái)工業(yè)的概念和愿景，是德國(guó)工業(yè)4.0體系的奠基之作，與2015年先后發(fā)布的《德國(guó)智能服務(wù)世界未來(lái)項(xiàng)目實(shí)施建議》和《德國(guó)工業(yè)4.0實(shí)施戰(zhàn)略報(bào)告》結(jié)合在一起，形成了德國(guó)工業(yè)4.0體系的核心報(bào)告，工業(yè)4.0研究院把這三份報(bào)告稱(chēng)為“工業(yè)4.0三部曲”。

“工業(yè)4.0三部曲”是德國(guó)各界專(zhuān)家進(jìn)行討論的一個(gè)框架和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了在抽象層面（科學(xué)層面）與潛在企業(yè)及用戶(hù)討論工業(yè)4.0未來(lái)項(xiàng)目的目的，這是“中國(guó)制造2025”所缺乏的一個(gè)視角。國(guó)內(nèi)一直強(qiáng)調(diào)的試點(diǎn)示范雖然對(duì)中國(guó)制造業(yè)有價(jià)值，但實(shí)際上缺乏科學(xué)理論層面的抽象，難以進(jìn)行體系的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化，對(duì)處于探索階段的中國(guó)制造業(yè)牽引作用不夠突出，特別是對(duì)于參與未來(lái)工業(yè)革命的公司，可能會(huì)導(dǎo)致一定的誤解。

德國(guó)工業(yè)4.0工作小組在2013年推出“工業(yè)4.0三部曲”之一“未來(lái)項(xiàng)目”的時(shí)候，主要明確了工業(yè)4.0的愿景就是“智能化”和“網(wǎng)絡(luò)化”，并且為德國(guó)明確了工業(yè)4.0的雙領(lǐng)先策略。所謂雙領(lǐng)先策略，是指領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略和領(lǐng)先的市場(chǎng)戰(zhàn)略。領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略，是指要做最具競(jìng)爭(zhēng)力的裝備制造業(yè)，例如中國(guó)很多領(lǐng)域都在用西門(mén)子、博世等德國(guó)供應(yīng)商提供的裝備（設(shè)備）。而領(lǐng)先的市場(chǎng)戰(zhàn)略是針對(duì)德國(guó)的供應(yīng)商市場(chǎng)來(lái)講的，也就是要在德國(guó)形成一個(gè)供應(yīng)商生態(tài)，以大型企業(yè)為核心，讓德國(guó)的中小企業(yè)加入這個(gè)生態(tài)，從而讓德國(guó)的供應(yīng)商戰(zhàn)略得以實(shí)現(xiàn)。德國(guó)的雙領(lǐng)先戰(zhàn)略旨在建立一個(gè)以德國(guó)企業(yè)為主的領(lǐng)先供應(yīng)商生態(tài)，這樣才可以有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的接口、統(tǒng)一的管理以及統(tǒng)一的戰(zhàn)略，為全球的制造業(yè)提供真正的網(wǎng)絡(luò)制造（或者智能制造）所需要的解決方案。

2015年3月，德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院發(fā)布了《德國(guó)智能服務(wù)世界未來(lái)項(xiàng)目實(shí)施建議》，明確了德國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。德國(guó)提出的智能服務(wù)戰(zhàn)略，本質(zhì)上是追求大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的商業(yè)模式變革。智能服務(wù)的名稱(chēng)來(lái)自德國(guó)經(jīng)濟(jì)科學(xué)研究聯(lián)盟的未來(lái)項(xiàng)目“促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)”，該項(xiàng)目投資了5 000萬(wàn)歐元。產(chǎn)品與服務(wù)的集成是全球趨勢(shì)，德國(guó)期望用智能服務(wù)的概念，形成差異化的優(yōu)勢(shì)。德國(guó)智能服務(wù)戰(zhàn)略的制定，主要仰仗諸如西門(mén)子、SAP等德國(guó)企業(yè)的探索實(shí)踐。西門(mén)子公司主要基于Vision 2020推動(dòng)其數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從目前的業(yè)績(jī)報(bào)告來(lái)看，數(shù)字化服務(wù)已經(jīng)占8%的業(yè)務(wù)收入，已到了進(jìn)一步夯實(shí)核心競(jìng)爭(zhēng)力的階段。SAP公司也意識(shí)到了制造業(yè)發(fā)生的改變，以及智能服務(wù)可以給公司帶來(lái)的發(fā)展機(jī)會(huì)，努力發(fā)揮自己在軟件上的專(zhuān)長(zhǎng)，突出其ERP市場(chǎng)份額較高的優(yōu)勢(shì)，基于HANA云平臺(tái)，逐步提供諸如智能物流中心、預(yù)測(cè)性維護(hù)等智能服務(wù)。

利用智能服務(wù)數(shù)字化平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)面向未來(lái)的生產(chǎn)方式，大大提高生產(chǎn)力?，F(xiàn)在，物理和數(shù)字價(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)都出現(xiàn)了信息封閉的情況，制造企業(yè)自己管理自己的設(shè)備，維修服務(wù)是被動(dòng)的，發(fā)生故障才開(kāi)始尋找服務(wù)，生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)沒(méi)有被充分利用。未來(lái)，利用智能服務(wù)數(shù)字化平臺(tái)，信息的封鎖將被打破，并與生產(chǎn)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)系起來(lái)。這樣可以加入新的合作伙伴，從而實(shí)現(xiàn)更高的資源利用率，更重要的是，可以通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)交流和各種協(xié)作。

德國(guó)堅(jiān)守制造業(yè)立國(guó)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，提出了工業(yè)4.0

德國(guó)的國(guó)際化戰(zhàn)略

進(jìn)入第四次工業(yè)革命時(shí)期，世界各國(guó)開(kāi)始思考并構(gòu)建有利于自己的國(guó)家戰(zhàn)略。德國(guó)明確提出了“工業(yè)4.0”概念和體系，美國(guó)針對(duì)需求提出了“先進(jìn)制造”概念和體系，中國(guó)也基于發(fā)展新需要，提出了“中國(guó)制造2025”的愿景。在這樣的大背景下，各國(guó)之間的概念和體系需要融合。

2015年，德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)就開(kāi)始頻繁跟美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟以及中國(guó)智能制造標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)聯(lián)系合作，期望推動(dòng)全球化的制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。2016年肇始，德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)和美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟簽訂合作協(xié)議，明確兩者進(jìn)行融合的方式和方法，主要融合點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)體系上。

德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)的核心利益訴求點(diǎn)在制造業(yè)領(lǐng)域，而美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的核心利益訴求點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)化連接方面，這可以推動(dòng)雙方進(jìn)行相關(guān)合作。美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟涉及的行業(yè)包括健康、制造業(yè)、公共服務(wù)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。因此，美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟更是一種跨領(lǐng)域的基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，而德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)專(zhuān)注制造業(yè)的深入價(jià)值鏈構(gòu)建，這是一個(gè)值得大家關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前，德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)也在跟中國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)溝通，期望構(gòu)建類(lèi)似的合作關(guān)系。但是，從工業(yè)4.0研究院分析來(lái)看，由于中國(guó)工業(yè)種類(lèi)齊全，涉及的行業(yè)領(lǐng)域眾多，市場(chǎng)跟美國(guó)以及歐洲幾乎相當(dāng)，要讓中國(guó)類(lèi)似德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)放棄跨領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，似乎不太可能。唯一可能的是，雙方盡量在標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行協(xié)調(diào)，通過(guò)類(lèi)似國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織來(lái)制定真正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，工業(yè)4.0研究院更相信，通過(guò)未來(lái)5～10年的制造業(yè)實(shí)踐，可能會(huì)涌現(xiàn)一些事實(shí)性的標(biāo)準(zhǔn)，但網(wǎng)絡(luò)化在TCP/IP體系外構(gòu)建一套全新標(biāo)準(zhǔn)的可能性比較小。工業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)云或工業(yè)大數(shù)據(jù)有構(gòu)建全新標(biāo)準(zhǔn)的可能，但這個(gè)工程巨大，需要真正的舉國(guó)之力。