【中國戰略】從德國概念到中國戰略

文/史成波、吳慧敏（中國國際金融有限公司研究部）究竟什麼是工業4.0戰略？

時間節點：2013年4月德國在漢諾威工業博覽會上首次發布《實施「工業4.0」戰略建議書》，德國電氣電子和信息技術協會於2013年12月發布，「工業4.0」標準化路線圖。2014 年漢諾威工業博覽會的主題?「融合的工業——下一步」很好地契合了德國自2013 年以來力推的創新概念?「工業4.0」。

內容：該建議書將18世紀引入機械製造設備定義為工業1.0；20世紀初的電氣化為工業2.0；自20世紀70年代自動化技術大發展以來，工業生產的規模越來越大，工藝越來越複雜，技術要求越來越高，在生產的效率、生產的質量上人們做了不斷地改進和提高，一個大規模、大批量的簡單智能化生產模式，定義為工業3.0。但隨著信息技術與工業技術的高度融合，網路、計算機技術、信息技術、軟體與自動化技術的深度交織產生新的價值模型，在製造領域，這種資源、信息、物品和人相互關聯的?「虛擬網路-實體物理系統（Cyber-Physical System，CPS）」，德國人稱其為?「工業4.0」。

CPS包括智能機器、存儲系統和生產設施，從入廠到出廠，整合整個製造和物流過程，實現數字化和基於信息技術的端對端集成。簡而言之，CPS就是互聯網技術運用於各行業，其核心就是通過應用信息通訊技術和利用互聯網，將虛擬系統信息與物理系統相結合的手段，完成各行各業的產業升級。即生產製造系統的數字化和虛擬化（數字工廠）；數字虛擬工廠與實際的對象結合起來（網路物理系統）。

而智能工廠又是實現工業4.0的關鍵。在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網路里自然地相互溝通協作；生產出來的智能產品能夠理解自己被製造的細節以及將如何使用。在智能工廠中，機器社區將自行組織，供應鏈將自動相互協調，未加工的產品將向機器發送完成其加工所需數據，然後由後者將其變成商品。機器和機器、機器和產品之間的數據傳輸通過使用微處理器、存儲裝臵、感測器和發送器來實現，這些裝臵將被嵌入至幾乎所有可想像的機器、未加工產品、材料、智能工具類型和用於組織數據流的新型軟體。所有這些創新將使產品和機器能夠相互通信並交換數據。換言之，未來工廠將可以從很大程度自行優化和控制其製造流程，而不是如同現在通過中央控制中心來實現，柔性生產的程度越高。

背後推動力量：德國政府、德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司，以及眾多中小企業等德國學術界和產業界。德國政府並提供2億歐元資金支持。

微觀目的：在生產能力上，與現行的大規模、批量化生產相對應，工業4.0將確保多批次，小產量狀態下產業的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。這種生產模式成功後，能夠提品種更豐富的個性化、功能更齊全的多樣性、性能更穩定的高質量、使用更人性化的產品，中國依靠大規模工業化生產的高性價比產品的吸引力將會降低。

戰略目標，在國際分工體系中：

（1）德國成為新一代工業生產技術（即CPS）的供應國和主導市場（標準制定者、領先供應商），從而使德國製造業在持續發展的前提下提升它的全球競爭力。意味著德國人創建了新的生產環境，包括新的管理、流程、模型等，還提供新的智能生產裝備和新的技術手段。將推動德國的機器人、製造成套裝備、IT技術、控制技術、信息技術等核心產業的變革，並加入到工業4.0體系內，再藉助這新的工業體系生產製造出來的產品衝擊世界原有生產體系中的產品，?確保了德國製造業的未來。

（2）中國作為生產1/3世界的製造大國，一方面，規模化生產模式生產出來的產品將受到挑戰；另一方面，產業升級時將被動接受德國的新標準、新設備。

與德國的工業4.0相比，其他工業化國家雖然未普遍使用這一術語，但儘可能降低生產操作成本、提高靈活性和加快創新周期也是這些國家的共同目標。

（1）美國：2009年初，美國開始調整經濟發展戰略，同年12月，公布《重振美國製造業框架》，2011年6月和2012年2月，相繼啟動《先進位造業夥伴計劃》和《先進位造業國家戰略計劃》，實施再工業化。包括調整、提升傳統製造業結構及競爭力和發展高新技術產業兩條主線。提出要發展包括先進生產技術平台、先進位造工藝及設計與數據基礎設施等先進數字化製造技術。2013年5月，美國政府又宣布成立數字化製造與設計創新（DMDI）研究所，這是奧巴馬政府繼增材製造（3D列印）創新研究所（NAMII）後提出設立的第二家創新研究中心，旨在提升數字化設計、製造能力。

同時美國通用公司提出的?工業互聯網與德國的?工業4.0戰略有異曲同工之妙。工業互聯網將智能設備、人和數據連接起來，並以智能的方式利用這些交換的數據。AT&T、思科（Cisco）、通用電氣（GE）、IBM 和英特爾（intel）已經在美國波士頓宣布成立工業互聯網聯盟（IIC），以期打破技術壁壘，通過促進物理世界和數字世界的融合。

（2）日本：一是採用?小生產線的企業增多，本田公司通過採取新技術減少噴漆次數、減少熱處理工序等措施把生產線縮短了40%，並通過改變車身結構設計把焊接生產線由18道工序減少為9道，建成了世界最短的高端車型生產線。二是採用小型設備的企業增多，日本電裝公司對鋁壓鑄件的生產設備、工藝進行改革，使得鑄造線生產成本降低了30%，設備面積減少80%，能源消費量降低50%。三是通過機器人、無人搬運機、無人工廠、細胞生產方式等突破成本瓶頸，佳能公司從?細胞生產方式到?機械細胞方式，再到世界首個數碼照相機無人工廠，大幅度地提高了成本競爭力。此外政府加大了開發力度，加大對3D印表機等尖端技術的財政投入。2014年，經濟產業省繼續把3D印表機列為優先政策扶持對象，計劃當年投資45億日元，實施名為「以3D 造型技術為核心的產品製造革命」的大規模研究開發項目，開發世界最高水平的金屬粉末造型用3D 印表機。

2014年3月，國家主席習近平訪問德國，在《法蘭克福彙報》發表的署名文章中重點提到德國工業4.0戰略。中德合作將會有更多契合點，獲得新動力。中德關係也將在現有高水平基礎上，進入一個精確磨合和深度對接的新階段。這被市場一致認為是中國正式提出加速製造業發展的關鍵一步。

2014年10月，李總理訪問德國，發表《中德合作行動綱要》，宣布了中德兩國將開展工業4.0合作，這對於中國企業而言意味著巨大的轉型契機，該領域合作有望成為中德未來產業合作的新方向。

10月28日，我國同濟大學與德國菲尼克斯電氣歷時1年共同建成了國內首個工業4.0—智能工廠實驗室。未來該實驗室將從概念走向工程實踐，走向國內工程教育第一線，進一步推動我國工業4.0進程。

11月，第16屆中國國際工業博覽會（簡稱工博會）在上海開幕，工信部部長苗圩在開幕詞中指出，就工業整體而言，要更加註重推進信息化和工業化的深度融合，把智能製造作為主攻的方向和重點的內容。推進信息技術的集成、綜合應用和融合創新，促進位造業的數字化、智能化、網路化的發展，全面加快工業的轉型升級，推動工業由大變強。

在工博會上，來自國內外的廠家向參會人員展示了各種工業4.0產業線的相關設備，體現出了工業4.0的兩大特點：一是多批次小批量，定製生產滿足個性化需求；二是智能化。如果你想要一支黑色的鉛筆，在網上下單，指令第一時間傳到生產鉛筆的機器上，不需要任何中間流程。這台機器同時能生產5種顏色的鉛筆，但接到指令，它只「蹦」出黑色的來。

（完）

文章來源：中金公司2014年11月27日研究報告（本文僅代表作者觀點）

本篇編輯：余芽芳

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