工业4.0,研究报告

篇一：工业4.0主题研究报告广圣投资发展（上海）有限公司主制人：郭磊广研发[2015] 008号2015年03月06日工业4.0主题研究报告一、名字解释及含义1、如果有人说“工厂会解决当前全球面临的问题”，您可能会觉得这是在说大话。

但现在真有一个国家正在努力实现这一宏伟概念，这个国家就是德国。

现在，德国政府提出了高技术战略“工业4.0”（industry 4.0），并开始推进这个产官学一体项目。

工业4.0如果用一个词来概括这个概念，那就是“互联工厂”。

就是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新的商业模式，甚至还能解决很多社会问题。

工业4.0的大体概念是在2011年于德国举行的工业设备展会“hannover messe 2011”上提出的。

在2年后的“hannover messe 2013”上，由产官学专家组成的工作小组（wg）发表了最终报告。

下面，笔者就根据该最终报告来解读一下工业4.0。

2、“工业4.0”这一名称的含义是人类历史上的第四次工业革命（图1）。

第一次工业革命是18世纪60年代至19世纪中期掀起的通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化；第二次工业革命是19世纪后半期至20世纪初的电力广泛应用；第三次工业革命是20世纪后半期出现的、基于可编程逻辑控制器（plc）的生产3调工作的m2m（machine to machine）、通过网络获得的大数据的运用、与生产系统以外的开发/销售/erp（企业资源计划）/plm（产品生命周期管理）/scm（供应链管理）等业务系统联动，等等。

4、第三次工业革命的自动化只是在生产工艺中运用ict，而工业4.0将大幅扩大应用对象。

最终报告将这种升级后的工厂称做“智能工厂”（图2）。

基于ict的“智能化”本来就是在智能手机、智能仪表、智慧城市、智能电网等所有事物和服务中出现的动向。

要实现工厂智能化的工业4.0也可以说是一个必然趋势。

除工业4.0以外，通用电气也提出了与之基本相同的概念——“工业互联网”（industrial internet）。

日本的各企业也在推进m2m和大数据应用。

5、6、通过推进工厂智能化，不仅能够创造前所未有的产品、大幅提高生产效率，还能够解决当前社会面临的许多问题。

比如能源消耗问题。

现在，工厂在不开工时也要保持立刻就能重新开工的状态，这会消耗很多能源。

而如果能够根据工厂的开工情况实时调整能源供应，就能大幅削减总体的能源消耗量（图3）。

7、另外，工作组的最终报告还指出，工厂智能化能解决工作生活平衡问题。

现在，在工厂工人的工作模式是到工厂上班，现场操作机械设备等，到了下班时间下班回家。

但是，如果能通过ict实现机械设备的远程操作，就不需要在工厂和家之间奔波，可以在安全的场所舒服地工作。

工厂智能化还有利于提高工人的生活质量。

8、虽然工业4.0展现了美好的未来，但实现这一概念却面临着四大课题，分别是标准化、复杂系统的管理、通信基础设施的建设、安全和保密。

9、标准化方面，随着工厂与工厂内外的很多事物和服务连接起来，通信手段及数据格式等很多事物必须制定标准。

关于复杂系统的管理，随着生产系统与其他系统连接起来，整个系统变得复杂，管理变得越来越困难。

通信基础设施问题指的是可用于工业用途的、可靠性（sla：服务水平协议）高的通信基础设施。

安全和保密方面，随着工厂与外部网络连接起来，遭到恶意软件入侵等网络攻击的风险也越来越大，因此急需采取安全和保密措施。

二、工业4.0解析2014谢幕，2015工业4.0开始！——我们对它的认识都是肤浅的、阶段性的——一名工信部官员在年底对工业4.0的新看法。

1、新一轮产业革命的核心是智能制造我们看看德国是怎么认识4.0的。

德国总理默克尔曾说，目前90%的创新在欧洲之外产生，欧洲不能错失下一代工业技术变革。

德国副总理兼经济能源部长说，德国非常忧虑的一件事是，德国企业的数据由美国硅谷的四大科技把持，不仅德国，整个欧洲对于错失互联网的机遇都有一种深深的忧虑，有一种挫败感。

德国机械协会(vdma)主席今年6月在日本参加一个活动时说，德国和日本应携手应对中国的挑战。

德国信息技术、通讯、新媒体协会工业 4.0部部长也说，不仅仅亚洲对德国工业构成竞争优威胁，美国正通过各种计划应对“去工业化”，加快先进制造业发展。

当然，他们也看到了未来产业发展的机遇，并提出要抢占新一轮产业竞争尤其是制造业竞争的制高点。

德国联邦教育和研究部国务秘书说，工业4.0要提供一个在技术和组织上适应中小企业需要的解决方案。

换成中国一部电影名字，就是在德国迈向工业4.0的道路上，德国中小企业“一个都不能少”。

通过和德人各界交流，我们可以体会到德国人对于新一轮产业革命的三种意识：危机意识、机遇意识和抢占制高点的意识。

他们看到了新一轮技术变革中，德国ict、互联网等新兴产业发展的巨大挑战，也看到了新一轮技术革命中德国传统优势的强化和新优势的形成，新的市场机会正在形成。

德国也有意志和决心在新一轮变革中掌握发展的主导权，并重塑竞争优势。

这些认识和判断已经在德国联邦教育与研究部、联邦经济和技术部2013年4月发表的《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》中有清晰的表述。

对于什么是工业4.0，我们可以从企业的角度或政府的角度，技术变革的角度或产业经济的角度，传统企业的角度或ict企业的角度，发达国家的角度或新兴工业国的角度来观察和认识，可以有很多观察、解释和认识的维度。

综合各方面的理解，我看是不是可以通过5个方面来认识工业4.0到底是什么。

具体来说，工业4.0是互联，工业4.0是数据，工业4.0是集成，工业4.0是创新，工业4.0是转型。

第一，工业4.0是互联。

我们在和西门子、博世和蒂森克虏伯的专家在交流时，他们都强调，工业4.0的核心是互联，工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。

更具体讲，一是设备和设备的互联：单机智能设备的相互连接，实现智能生产线、智能车间，再到智能工厂;二是设备和加工对象的互联，正如德国总理默克尔在2014年汉诺威工博会上所讲的，零件与机器可以进行交流。

三是所有制造系统、设备与人的互联，所有的装备、软件、硬件、网络都是围绕如何提升人的效率、为人更好的服务这一主线，虚拟物理空间(cps)等新概念也是实现人与智能制造系统交互窗口和界面;四是万物互联(ioe)，当然这个概念不仅德国人在讲，美国人也在讲，尤其是思科,所有产品都将会成为一个网络终端。

第二，工业4.0是数据。

我们可以来想象一下，当传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在的时候，连接无所不在的时候，其必然的结果就是数据无所不在。

产品的数据、运营的数据、管理的数据、供应链的数据、研发的数据等等，信息化带来了海量的数据。

这些数据跟过去有什么不一样?最根本的区别在于数据的及时性、准确性和完整性。

我们不去讲小数据，也不讲大数据，我们讲数据本身最基本的特征：及时性、准确性、完整性，它带来了更精准、更高效、更科学的管理、决策，带来更高的研发生产效率以及更低的运营成本。

这是智能化水平的不断提升，以及网络、链接和传感的无处不在共同导致的必然结果。

第三是，集成。

集成不是一个新的概念，10年前，我们讲信息化的时候都会讲到集成，讲到纵向集成、横向集成和端到端的集成。

2008年以来，我们在开展两化融合管理体系评估的时候，先后对国内29个行业共3万家企业的两化融合水平进行了评估，把企业的信息化分成4个阶段：基础阶段、单向应用、综合集成以及融合创新。

我们明确提出了5个方面的集成：研发设计和制造的集成、管理(erp)与工厂设备控制的集成、产供销的集成、财务和业务的集成，以及企业战略决策的集成。

当时还提出一个概念，叫做企业信息化集成应用陷阱，我们都知道中等收入陷阱，在这里把这个概念借过来，想表达的是这样一个意思：企业信息化集成应用是一个门槛，你要跨过这个门槛是很难的，但是你真正跨过去以后，就会获得更多的收益。

德国人在工业4.0也在三个集成：纵向集成，指的是研发、设计、生产、制造、运营、管理、服务等所有的环节集成;横向集成，指的是是一级供应商、二级供应商，以及销售商信息的无缝对接;所谓端到端集成，则是产品全生命周期维度的概念。

第四，工业4.0是创新。

这个创新是全方位的创新，从技术创新、产品创新，商业模式创新到组织架构创新无所不包。

第五，工业4.0是转型。

从规模化生产向大规模定制、个性化生产的转型，从生产型制造向服务型制造的转型，从要素驱动向创新驱动的转型。

关于规模化生产向个性化定制转型，我记得美国著名经济史学者钱德勒《规模经济与范围经济：工业资本主义的原动力》，把产业革命的动力归结于规模经济和范围经济。

站在今天的视角来看，第一次、第二次产业革命主要驱动力来自于规模经济，信息技术的广泛普及和深度应用带来了个性化定制、服务型制造、全生命周期管理，这些都是范围经济的表现。

从经济学视角来观察，前两次工业革命的驱动力在于规模经济，而第三次工作革命驱动力在规模经济继续发挥作用的同时，范围经济在发挥更大的作用。

规模经济与范围经济来源本质不同在于，范围经济主要来自于企业资产的通用性，而在企业资产中，只有那些信息资产、知识资产，专利、技术、品牌、渠道、客户资源等无形资产具有通用性特征，这是构成企业竞争新优势的重要来源。

以上就是我对“工业4.0”的理解。

如果我们再去看美国企业提出的产业互联网，我们可以看出来，其侧重点有所不同，它最本质的东西是一样的，即就是智能制造。

我们所说的智能制造是一个广义的定义，不仅仅是指智能制造装备，而是包含有5个方面。

一是产品的智能化。

即是把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入到各种产品中，使得产品具备动态存储、感知和通信能力，实现产品的可追溯、可识别、可定位。

有人说，90后是互联网的“原住民”，60后、70后是互联网的“移民”，还有部分同志是互联网的“边民”，被边缘化了。

我想说，对于“物”也是一样的。

计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴是物联网的“原住民”，这些产品诞生的时候就是一个网络终端;传统的空调、冰箱、汽车、机床、风机等是物联网的“移民”，这些产品正排着队联接到网络世界。

专家们估计到2020年这些物联网的“原住民”和“移民”加起来将超过500亿个。

这个进程将持续10年、20年甚至50年的时间。

产品的智能化有三个最基本的特征：普适性、渐进性、颠覆性。

但它给每一个企业提出一个富有挑战性的问题，企业的产品会在什么时间、以什么样方式实现智能互联，成为一个智能产品?二是装备的智能化。

从单机的智能化到智能生产线、智能工厂、智能制造，就是智能化的装备通过企业和企业之间的互联互通所带来的。