德國的工業4.0與美國的工業互聯網差別在哪？

07-01

1 中德美三國智能製造大戰中的共同點

為「確保德國製造業的未來」，2013年4月，德國祭出「工業4.0」利劍，希望改變以往的「集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變」，「將製造業向智能化轉型」。

2014年4月，為響應美國政府「在工業化戰略」，GE、IBM、思科、英特爾等製造業與IT巨頭紛紛抱團成立了工業互聯網聯盟(IIC)，成群結隊地」「回歸製造業」，企圖通過新的技術、標準、商業模式重新定義製造業。

為實現中華民族的偉大復興，完成中國製造由大到強的戰略轉變，2015年5月，《中國製造2025》橫空出世，「以推進智能製造為主攻方向」，象一支利箭精準地**智能製造這個靶心。

其他國家，如英國、法國、俄羅斯、日本、韓國、印度等國家也不甘寂寞，紛紛制訂了類似的國家戰略。儘管名稱不同，側重點不同，但這些國家戰略的雄心、戰略的目標，是「司馬昭之心，路人皆知」，那就是在本次智能製造革命進程中，佔得先機、力拔頭籌。

另外，需要說明一下，儘管工業互聯網不是美國國家戰略，由於匯聚了美國頂尖的製造業、IT公司，很多人把它作為美國智能製造的代表進行研究也是有一定道理的。

從戰略手段上看，在中德美三國為主的這場智能製造「世界大戰」中，雖然表述方式不同，但三國的殺手鐧卻是相同的。德國說：「通過充分利用信息通訊技術和網路物理系統等手段，將製造業向智能化轉型。」，美國說「打破技術壁壘，通過促進物理世界和數字世界的融合」，中國則是」以加快新一代信息技術與製造業深度融合為主線」，換成技術語言就是均為CPS(賽博物理系統)為核心的智能製造。

從戰略的落腳點上看，生產設備是實現智能製造的共同載體。

德國人認為，CPS系統是德國工業4.0的核心，CPS體現「在製造業領域，CPS系統包括智能機器、存儲系統和生產設施，能夠相互獨立地自動交換信息、觸發動作和控制。CPS將推動生產對象直接或藉助互聯網通過M2M(Machine to Machine，機器對機器)通信自主實現信息交換、運轉和互相操控。」，在三大集成(縱向集成、端對端集成、橫向集成)中，縱向集成是工業實現工業4.0的基礎。並在縱向集成的示意圖上，德國人更是不遺餘力地將機床布滿了幾乎整個畫面，突出了機床等生產設備及設備之間互聯互通、信息系統與設備之間的深度集成。

《中國製造2025》中強調指出。「在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間，加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理、增材製造等技術和裝備在生產過程中的應用，促進位造工藝的模擬優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制。」，生產設備的數字化控制、實時監測、自適應控制，也與德美「異曲同工」。

因此，如何實現生產設備的數字化、網路化、智能化，是實現本次智能製造革命的關鍵一環。

2 德美兩國的智能製造又有不同

以上講了德美中三國戰略的相同點，其實，相同點有很多，不同點也不少，這裡給大家說兩條不同點。

首先，是實施範圍的重點不同。德國除了通過端對端、橫向集成實現社會化協作生產以外，重點關注「智能工廠」的「智能生產」，而GE工業互聯網是以航空發動機為代表的智能維護、智能服務為主。

其次，技術的重點也有不同。雖然在中文上都是「智能製造」，但英文的原文使用上，美國GE和德國還是不同的。

從圖上，我們可以看到，「智能」這個詞，GE用的是Intelligent。圖中的三個智能分別是智能裝置、智能系統、智能決策。

在工業4.0白皮書中，德國人一直用Smart Factory和Smart Manufacturing來表述智能工廠和智能製造，德國的「智能」用的是Smart。

美國人用Intelligent，德國人用Smart，這是一個比較大的區別，儘管翻譯成中文都可以翻譯為「智能」。

為準確理解這兩個詞的區別，我們看一下英漢字典是怎麼說的。

詞典上說，Intelligent是「聰明的、理解力強的、有智力的，常用為計算機術語，即為智能的」。比如智能化汽車、智能網路、智能儀錶等均為Intelligent。很明顯，Intelligent是一個計算機方面很常用的術語，主要表示物理系統的智能化。

為進一步理解GE所說的Intelligent的含義，我們再看GE對「智能機器」的定義：通過先進的感測器、控制器和軟體應用程序將現實世界中的機器、設施、生產線和網路連接起來。

我們再看百度百科中對智能製造的解釋。智能製造(Intelligent Manufacturing，IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在製造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在製造過程中的腦力勞動。它把製造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。

很明顯，我們通常說的智能製造與GE的定義，具有很大的類似性，重點強調的是CPS中的P(Physical，物理的)機器等物理對象的智能化，以及C(Cyber,網路的、計算機的)分析、推理、判斷、決策等的信息系統的智能化，並實現物理世界與賽博世界相互作用而達到目標。

我們再查一下德國人用的Smart，中文的意思就是「聰明的、巧妙的、敏捷的」，似乎與我們想像中的「智能」有所出入。

為深入理解德國人為什麼選擇這個單詞，我們先回顧一下德國人為什麼要實施工業4.0戰略，他們要解決什麼問題，並且是通過什麼手段來實現的。

簡單地講，工業4.0的戰略目標就是「確保德國製造業的未來」。

工業4.0戰略的手段就是1個核心——CPS賽博物理系統，通過信息系統與智能機器、存儲系統和生產設施，將虛實兩世界融合起來，在2個主題(智能工廠與智能生產)進行重點研究與應用，並通過3項集成(縱向集成、端對端集成、橫向集成)，實現企業內、企業間、生態圈的集成，從而達到高度自動化、高度數字化(以CPS為核心)、高度網路化(3項集成)的高效的、智能化、個性化、社會化的生產與服務模式。

對德國人而言，高效、智能、個性化、社會化等特點是他們重點關注的，而要實現這些目標，就要充分利用德國領先的嵌入式等技術，使得整個智能製造系統具有靈活的、巧妙的、敏捷的、聰明的特點，通過P+C，實現物理世界與賽博世界的深度融合、構成有機的系統S(System)而達到預期目標。因此，從這個意義上說，德國人並沒有完全單獨強調C或者P,而是要看整體的功能，即CPS，也就是中國說的工業化與信息化的深度融合。

當然，一個CPS不一定能完成所有任務，在企業內需要多個系統，在企業間更是需要加上端對端、橫向等集成，實現多系統的協同，雖然CPS概念來源於美國，但德國人改為了Cyber-Physical-Systems，因此，CPS又被稱為系統的系統，後面加上了S，表示多個系統，體現了德國人突出整體系統的功能，強調多系統之間的協同合作。

這樣，我們就很容易理解德國人為什麼用Smart這個單詞了。為滿足客戶個性化生產需要，通過社會化協作，高效化、智能化、敏捷化、靈活化、聰明化的系統及多系統的協作運轉來實現目標。

一句話，德國人是務實的，他們看重的是整體效果，並非單純地強調硬體的智能、軟體的智能。因此，從這個意義上講，他們用Smart是非常準確的，叫Cyber-Physical-Systems(加S，表示多個系統)是非常到位的。

德國人的戰略是務實的，美國人的戰略更是很精準的。

GE在工業互聯網定義中，重點提到：「通過高性能設備、低成本感測器、互聯網、大數據收集及分析技術等的組合，大幅提高現有產業的效率並創造新產業。」，我們再思考一下，美國人為什麼提「高性能設備、低成本感測器」等字樣?

我們知道，GE工業互聯網現在最成功的應用是航空發動機的數據採集、分析、預測、決策等，也只有「低成本的感測器」才能大量應用，才能得到大量數據，大數據分析才有意義，在高性能設備上(如航空發動機、也是高價值的產品)，大量使用低成本感測器、大量採集數據、大數據分析與智能的決策分析，這都是美國人所擅長的，也是非常有價值的。

同樣是智能製造，儘管用詞不同，但都反映了德國與美國在這兩個戰略上的務實與精準。

3 德美兩國的智能製造戰略給我們的啟發

現在，國內企業對以工業4.0為代表的智能製造非常認可，很多企業已經制訂了一些相應的戰略措施。

但當前正處於」三期交疊」(即經濟增速換擋期、結構調整陣痛期、前期刺激政策消化期)這個特殊的困難期，製造業面臨著很大的經濟下行壓力，如何借鑒德美兩國的「揚長補短」、「務實、精準」的原則，制訂出適合自己企業的智能製造戰略是非常重要的。

首先，我們必須要分析清楚我們的短處是什麼?長處又是什麼?只有這樣，我們才能有針對性地發揮自身長處，彌補自身不足，制訂」揚長補短「的戰略。

很明顯，我們的自動化、數字化、網路化、智能化等方面均落後於德國與美國等工業發達國家。我們還處在「2.0補課、3.0普及、4.0示範」的多進程並行發展的複雜階段。同時，我們也不能簡單地認為「2.0補課、3.0普及」就是買些高檔數控設備，來個」機器換人「就可以的。還應該清醒的意識到，在2.0、3.0兩個階段100多年的歷史中，德美等發達國家所沉澱下來的「人」的優勢：高素質的勞動者、科學的企業管理、成熟的社會化協作等等，這些軟的方面，恰恰也是我們的短板，是我們必須也要「補課」、也要「普及」的。

CPPS三元戰略中的「機」與「網」是比較好理解的，機就是指機床、設備、設施等物理世界。網就是指數字、信息、網路、計算機為代表的賽博世界，兩者的融合就是CPS賽博物理系統。

CPPS三元戰略中的「人」，包括三層含義：個體的人、組織的人、社會的人。

個體的人，包括對張三李四等具體員工的培養、培訓、主人公精神等企業文化的建設，讓員工高技能、高責任心、高主動性地工作;組織的人，從企業層面，對生產流程進行優化，對人力資源與工作進行合理組織、科學管理、繼續發揮規模生產的優勢，也就是企業管理角度;社會的人，是說從社會或者說國家層面，可從多維度進行提升，比如要加大對每年數以千萬計的中學畢業生的技能教育，像德國一樣，將這些人一部分培養成高素質的藍領領導者。高校要加大對大學生的技能、技術培養，每年700萬的畢業生，是中國製造業國際競爭的一大優勢。加大對知識產權的保護，鼓勵創新。宣傳契約精神，勞資雙方不能隨意毀約，造成社會生產能力、知識的中斷和流失。繼續加大體制、機制的改革，從生產關係層面釋放改革紅利等等。