智東西 編 | 十四
2014年德國漢諾威工業博覽會提出了第四次工業革命， 與工業4.0不謀而合的是“中國製造2025”。 中德兩國都高度重視新一代資訊技術與製造業的深度融合， 強調資訊物理系統（CPS）作為智慧製造基礎。
本期的智慧內參， 我們推薦來自工信部工業4.0研究所所長王喜文博士的製造業報告， 從工業4.0與中國製造2025的異同出發 ， 探討全球製造業的未來形式。 如果想收藏本文的報告全文（工信部-工業4.0與中國製造2025）， 可以在智東西頭條號回復關鍵字“nc221”下載。
以下為智慧內參整理呈現的乾貨：
一、八大動因和六大改變事實上，
2012年3月， 《德國2020高技術戰略》行動計畫發佈， 11個“未來專案”縮減為10個（投資84億 歐元）， “工業4.0”一詞 首次出現（投資2億歐元）。 隨後， 工業4.0發展戰略由德國科學-產業經濟研究聯盟與德國國家科學與工程院（Acatech） 共同制定。
2013年4月， 工業4.0發展戰略發佈， 由VDMA、 BITKOM、ZVEI組成秘書處， 組建工業4.0平臺。 次年4月， 工業4.0平臺發佈白皮書（實施計畫）。
▲智慧工廠
▲工業4.0的關鍵是資訊技術應用
工業4.0的本質是基於“資訊物理系統”實現“智慧工廠”，
德國如此重視製造業的轉型， 主要又以下8點原因：
1、老齡化社會帶來的勞動力減少；
2、資源匱乏， 能效仍需提升；
3、產業轉移帶來的國內製造業空心化；
4、發展中國家技術實力不斷增強；
5、經濟全球化中， 需要對市場做出快速回應；
6、需要根據消費者需求， 實現差異化、個性化的生產；
7、保持製造業國際領先地位所需的標準化；
8、製造業佔據全國GDP的25%、出口總額的60%， 影響極大。
▲工業4.0與工業3.0的不同
換言之， 先進技術的發展和龐大的製造業需求， 以及來自發達國家（如美國互聯網巨頭對製造業的吞併）和發展中國家的競爭壓力， 推進了德國對更敏捷、高效的工業形態的追求。 相比於依賴中央控制器的工業3.0， 工業4.0依靠著資訊物理系統， 對物料/工具實施資訊化調度， 以完成降本增效的多個種類， 而非單一種類的大規模生產。
王喜文所長指出， 正在發生的第四次工業革命會帶來以下六大改變：
▲對企業轉型升級的啟示1: 工業4.0時代企業要轉型升級， 改變思維
1、製造業思維的改變：
當前的工廠是部門制， 設計部門、採購部門、生產部門， 都是垂直的部門分工管理， 這種垂直的部門分工管理的組織架構一直延續到現在。 這種組織架構有它的弊端， 就是資源沒有百分之百的調動起來，生產週期很長，效率很低，各管一攤。
隨著工業4.0時代到來，未來市場上需要個性化、定制化的產品。未來的企業要通過“互聯網+工業”的模式，以使用者為中心，根據客戶需求制生產。
2、對傳統生產模式的改變：
傳統的生產模式早在80年代的時候是OEM的方式，也就是貼牌。比如說大的汽車企業，不可能方向盤、車軲轆、輪胎都自己生產，所以找一些中小企業生產零配件，這樣可以化解投資壓力，降低管理難度，減少風險。
2000年以資訊化系統在製造業領域得到了更多的應用，把更多的環節分包出去，進一步化解了投資壓力，管理的壓力。
工業4.0不是OEM的生產模式，而是開放的價值鏈，所有的環節都是通過網路整合資源。比如蘋果公司，無論是生產iPhone、iPad，沒有一個零配件是自己生產的，都是找合作企業，但是獲得的利潤卻是最高的。
工業4.0時代的生產製造模式，結果是投入人力物力最少獲得的利潤最多。我們傳統的製造業要向工業4.0這種開放製造、開放價值鏈上貼近。
3、創新模式的改變：
以前的創新是政府主導各種創新，投入很多資本，現在這種模式要改變，但政府主導有局限性，很多技術有不確定性。創新還是以企業為主體，工業4.0明確提出了新的創新模式，政府的共性技術，搭建行業平臺。
▲對企業轉型升級的啟示2:製造業互聯網思維，組織架構要調整
4、企業構成的改變：
以前創新創業的門檻很高，都被大企業壟斷了，以前是金字塔型，大企業有話語權，大批量的生產產品，批發給承銷商，承銷商賣給最終用戶。工業4.0到來之後，這種結構也會發生改變，金字塔型會變化沙漏型。
未來大的企業要開放平臺，開放介面，因為市場是多樣化的，有很多個性化的需求，大的企業不可能一一跟消費者打交道，不能靈活的滿足所有人的需求，以前是大批量生產，生產一大批產品賣給消費者，未來會誕生服務提供者、定制商。這些企業跟用戶打交道，瞭解用戶的個性化需求，搜集完需求之後委託給大企業生產。
5、商業模式的改變：
以前實體經濟製造業是大企業把定單委託給中小企業生產，大企業面向市場做推廣。未來的商業模式是中小企業掌握更多的話語權，彙集多需求之後，委託給大企業，讓大企業生產。
6、產品的改變：
第四次工業革命會帶來更多智慧產品，改變我們的生活，豐富我們的生活。所以智慧硬體這個領域也是創新創業的重點。比如說一個智慧手機，不僅僅是手機的概念了，可以在裡面裝很多的APP應用軟體，圍繞智慧手機有很多人做遊戲的開發、大資料的分析、商業智慧。以前老百姓買汽車看是不是省油，安全性能是不是強，未來更多考慮是不是能裝更多的遊戲，是不是能實現無人駕駛等等。
▲對企業轉型升級的啟示3:傳統製造業專項升級的四個方向
二、CPS 工業4.0的基石
▲資訊物理系統（CPS）是工業4.0的基礎
▲資訊物理系統（CPS）釋義
智慧工業或者工業 4.0，是從嵌入式系統向資訊物理融合系統（CPS）發展的技術進化。作為未來第四次工業革命的代表，工業 4.0不斷向實現物體、資料以及服務等無縫連接的互聯網 （ 物聯網、資料網和服務互聯網）的方向發展。
同時，分散型智慧利用代表了生產製造過程的虛擬世界與現實世界之間的交互關係，在構建智慧物體網路中發揮重要作用。 工業 4.0體現了生產模式從集中型到分散型的範式轉變，正是因為有了讓傳統生產過程理論發生顛覆的技術進步，這一切才成為可能。
未來，工業生產機械不再只是“加工”產品，取而代之的是，產品通過通信向機械傳達如何採取正確操作。 工業 4.0通過將嵌入式系統生產技術與智慧生產過程相結合，將給工業領域、生產價值鏈、業務模式帶來根本性變革（如智慧工廠），從而開創一條通往新技術時代的道路。
▲工業4.0智慧工廠通道（基於雲計算的安全網路）
智慧工廠（生產智慧化、設備智慧化、能源管理智慧化和供應鏈管理智慧化）是通過在生產系統中配備CPS來實現的。相對于傳統生產系統，智慧工廠的產品、資源及處理過程因CPS的存在， 將具有非常高水準的即時性，同時在資源、成本節約中也頗具優勢。
智慧工廠的生產相對于傳統製造工業有如下優勢：由CPS形成最優化的生產過程：
1、智慧工廠的“單元”決 定其活動範圍、設定選項以及生產條件，可與其他單元進行獨立的無線通訊。
2、理想的生產系統，智慧編輯產品特性、成本、物流管理、安全、信賴性、時間以及可持續性等要素，為每個顧客進行最優化的產品製造。
三、工業4.0的戰略意義
▲工業4.0能產生的價值（德國電子電氣製造商協會的預測,到2020年，工業4.0帶動下的全球國內生產總值將達約90萬億美元）
美、德兩國是製造業大國，在先進製造業方面擁有絕對優勢。新工業時代，美國推出“製造業回歸”戰略（由奧巴馬政府於2009年提出），德國推出“工業4.0”戰略，可以說，兩國都在製造業上發力，以期搶佔製造業變革的主導權。
所謂的再工業化，是西方學者基於工業在各產業中的地位不斷降低、工業品在國際市場上的競爭力相對下降、 大量工業性投資移師海外而國內投資相對不足的狀況提出的一種 “回歸” 戰略，即重回實體經濟，使工業投資在國內集中，避免出現產業結構空洞化。
發達國家實現“再工業化”的途徑主要包括：重新認識製造業的價值，積極解決資源環境的問題，直接扶持戰略性新興產業，加大研發和教育培訓投入。
▲國際標準化的主導權
與此同時，發達國家也在積極爭取標準化的主導權，以保證製造業企業市場競爭力，實行貿易保護，形成高技術產業競爭的制高點，持續領跑製造業。
在傳統的工業時代，標準是組織現代化生產的重要技術基礎和互換性保證；資訊技術時代，標準化將人力、物料、資訊等資源融合，實現整個生產過程的有序化，從而獲得更多的經濟效益；在市場多樣化和個性化的時代，利用標準，進行簡化、優化和統一化，才能形成各種標準化模組，為產品的大規模定制奠定基礎。這種行業整體層面的合作創新，既保障了標準化，又化解了企業的單打獨鬥，對我國中國製造2025提出建設國家製造業創新中心有很大的啟示：引導行業整體層面上的創新。
▲微笑曲線（在國際產業分工體系中，發達國家的企業往往佔據著研發、售後服務等產業鏈高端位置，發展中國家的廠商則被擠壓在低利潤區的生產與製造環節）
相較于傳統製造業優勢明顯的發達國家，我國在產業結構、產品附加價值和能源消耗方面都有劣勢。
▲中國製造業30年發展歷程
▲中國機械行業的崛起
但是，隨著互聯網進一步向製造業環節滲透，網路協同製造已經開始出現。製造業的模式將隨之發生巨大變化，它會打破傳統工業生產的生命週期，從原材料的採購開始，到產品的設計、研發、生產製造、市場行銷、售後服務等各個環節構成了閉環，徹底改變製造業以往僅是一個環節的生產模式。中國互聯網企業實力雄厚，規模很大，未來互聯網和物聯網引領時代，中國將起到舉足輕重的地位，實現製造強國的夢想。
▲工業4.0時代的新價值鏈
▲從資源驅動轉向資訊驅動
為此，2007年十七大提出“發展現代產業體系，大力推進資訊化與工業化融合，促進工業由大變強”的戰略思想；2010年十七屆五中全會提出“推動資訊化與工業化深度融合，加快經濟社會各領域資訊化”的戰略思想；2012年十八大提出“堅持走中國特色新型工業化、資訊化道路，推動資訊化和工業化深度融合，全面推進“四化兩型”建設”的戰略思想。
▲資訊化與工業化深度融合基本目標
▲中國版工業4.0的十大重點領域
智東西認為，“工業4.0”是資料製造、網路製造、智慧製造的時代，將推動產業鏈和價值鏈的重塑，從資源驅動轉向資訊驅動，故而將湧入一批來自互聯網和物聯網的新玩家。龐大的實體經濟效益將引導發達國家尋找新的市場和發展空間，但網路協同製造也將對資訊、技術不對稱等問題進行弱化，結合龐大的消費市場，促使發展中國家進行產業升級，彎道超車。
就是資源沒有百分之百的調動起來，生產週期很長，效率很低，各管一攤。隨著工業4.0時代到來，未來市場上需要個性化、定制化的產品。未來的企業要通過“互聯網+工業”的模式，以使用者為中心，根據客戶需求制生產。
2、對傳統生產模式的改變：
傳統的生產模式早在80年代的時候是OEM的方式，也就是貼牌。比如說大的汽車企業，不可能方向盤、車軲轆、輪胎都自己生產，所以找一些中小企業生產零配件，這樣可以化解投資壓力，降低管理難度，減少風險。
2000年以資訊化系統在製造業領域得到了更多的應用，把更多的環節分包出去，進一步化解了投資壓力，管理的壓力。
工業4.0不是OEM的生產模式，而是開放的價值鏈，所有的環節都是通過網路整合資源。比如蘋果公司，無論是生產iPhone、iPad，沒有一個零配件是自己生產的，都是找合作企業，但是獲得的利潤卻是最高的。
工業4.0時代的生產製造模式，結果是投入人力物力最少獲得的利潤最多。我們傳統的製造業要向工業4.0這種開放製造、開放價值鏈上貼近。
3、創新模式的改變：
以前的創新是政府主導各種創新，投入很多資本，現在這種模式要改變，但政府主導有局限性，很多技術有不確定性。創新還是以企業為主體，工業4.0明確提出了新的創新模式，政府的共性技術，搭建行業平臺。
▲對企業轉型升級的啟示2:製造業互聯網思維，組織架構要調整
4、企業構成的改變：
以前創新創業的門檻很高，都被大企業壟斷了，以前是金字塔型，大企業有話語權，大批量的生產產品，批發給承銷商，承銷商賣給最終用戶。工業4.0到來之後，這種結構也會發生改變，金字塔型會變化沙漏型。
未來大的企業要開放平臺，開放介面，因為市場是多樣化的，有很多個性化的需求，大的企業不可能一一跟消費者打交道，不能靈活的滿足所有人的需求，以前是大批量生產，生產一大批產品賣給消費者，未來會誕生服務提供者、定制商。這些企業跟用戶打交道，瞭解用戶的個性化需求，搜集完需求之後委託給大企業生產。
5、商業模式的改變：
以前實體經濟製造業是大企業把定單委託給中小企業生產，大企業面向市場做推廣。未來的商業模式是中小企業掌握更多的話語權，彙集多需求之後，委託給大企業，讓大企業生產。
6、產品的改變：
第四次工業革命會帶來更多智慧產品，改變我們的生活，豐富我們的生活。所以智慧硬體這個領域也是創新創業的重點。比如說一個智慧手機，不僅僅是手機的概念了，可以在裡面裝很多的APP應用軟體，圍繞智慧手機有很多人做遊戲的開發、大資料的分析、商業智慧。以前老百姓買汽車看是不是省油，安全性能是不是強，未來更多考慮是不是能裝更多的遊戲，是不是能實現無人駕駛等等。
▲對企業轉型升級的啟示3:傳統製造業專項升級的四個方向
二、CPS 工業4.0的基石
▲資訊物理系統（CPS）是工業4.0的基礎
▲資訊物理系統（CPS）釋義
智慧工業或者工業 4.0，是從嵌入式系統向資訊物理融合系統（CPS）發展的技術進化。作為未來第四次工業革命的代表，工業 4.0不斷向實現物體、資料以及服務等無縫連接的互聯網 （ 物聯網、資料網和服務互聯網）的方向發展。
同時，分散型智慧利用代表了生產製造過程的虛擬世界與現實世界之間的交互關係，在構建智慧物體網路中發揮重要作用。 工業 4.0體現了生產模式從集中型到分散型的範式轉變，正是因為有了讓傳統生產過程理論發生顛覆的技術進步，這一切才成為可能。
未來，工業生產機械不再只是“加工”產品，取而代之的是，產品通過通信向機械傳達如何採取正確操作。 工業 4.0通過將嵌入式系統生產技術與智慧生產過程相結合，將給工業領域、生產價值鏈、業務模式帶來根本性變革（如智慧工廠），從而開創一條通往新技術時代的道路。
▲工業4.0智慧工廠通道（基於雲計算的安全網路）
智慧工廠（生產智慧化、設備智慧化、能源管理智慧化和供應鏈管理智慧化）是通過在生產系統中配備CPS來實現的。相對于傳統生產系統，智慧工廠的產品、資源及處理過程因CPS的存在， 將具有非常高水準的即時性，同時在資源、成本節約中也頗具優勢。
智慧工廠的生產相對于傳統製造工業有如下優勢：由CPS形成最優化的生產過程：
1、智慧工廠的“單元”決 定其活動範圍、設定選項以及生產條件，可與其他單元進行獨立的無線通訊。
2、理想的生產系統，智慧編輯產品特性、成本、物流管理、安全、信賴性、時間以及可持續性等要素，為每個顧客進行最優化的產品製造。
三、工業4.0的戰略意義
▲工業4.0能產生的價值（德國電子電氣製造商協會的預測,到2020年，工業4.0帶動下的全球國內生產總值將達約90萬億美元）
美、德兩國是製造業大國，在先進製造業方面擁有絕對優勢。新工業時代，美國推出“製造業回歸”戰略（由奧巴馬政府於2009年提出），德國推出“工業4.0”戰略，可以說，兩國都在製造業上發力，以期搶佔製造業變革的主導權。
所謂的再工業化，是西方學者基於工業在各產業中的地位不斷降低、工業品在國際市場上的競爭力相對下降、 大量工業性投資移師海外而國內投資相對不足的狀況提出的一種 “回歸” 戰略，即重回實體經濟，使工業投資在國內集中，避免出現產業結構空洞化。
發達國家實現“再工業化”的途徑主要包括：重新認識製造業的價值，積極解決資源環境的問題，直接扶持戰略性新興產業，加大研發和教育培訓投入。
▲國際標準化的主導權
與此同時，發達國家也在積極爭取標準化的主導權，以保證製造業企業市場競爭力，實行貿易保護，形成高技術產業競爭的制高點，持續領跑製造業。
在傳統的工業時代，標準是組織現代化生產的重要技術基礎和互換性保證；資訊技術時代，標準化將人力、物料、資訊等資源融合，實現整個生產過程的有序化，從而獲得更多的經濟效益；在市場多樣化和個性化的時代，利用標準，進行簡化、優化和統一化，才能形成各種標準化模組，為產品的大規模定制奠定基礎。這種行業整體層面的合作創新，既保障了標準化，又化解了企業的單打獨鬥，對我國中國製造2025提出建設國家製造業創新中心有很大的啟示：引導行業整體層面上的創新。
▲微笑曲線（在國際產業分工體系中，發達國家的企業往往佔據著研發、售後服務等產業鏈高端位置，發展中國家的廠商則被擠壓在低利潤區的生產與製造環節）
相較于傳統製造業優勢明顯的發達國家，我國在產業結構、產品附加價值和能源消耗方面都有劣勢。
▲中國製造業30年發展歷程
▲中國機械行業的崛起
但是，隨著互聯網進一步向製造業環節滲透，網路協同製造已經開始出現。製造業的模式將隨之發生巨大變化，它會打破傳統工業生產的生命週期，從原材料的採購開始，到產品的設計、研發、生產製造、市場行銷、售後服務等各個環節構成了閉環，徹底改變製造業以往僅是一個環節的生產模式。中國互聯網企業實力雄厚，規模很大，未來互聯網和物聯網引領時代，中國將起到舉足輕重的地位，實現製造強國的夢想。
▲工業4.0時代的新價值鏈
▲從資源驅動轉向資訊驅動
為此，2007年十七大提出“發展現代產業體系，大力推進資訊化與工業化融合，促進工業由大變強”的戰略思想；2010年十七屆五中全會提出“推動資訊化與工業化深度融合，加快經濟社會各領域資訊化”的戰略思想；2012年十八大提出“堅持走中國特色新型工業化、資訊化道路，推動資訊化和工業化深度融合，全面推進“四化兩型”建設”的戰略思想。
▲資訊化與工業化深度融合基本目標
▲中國版工業4.0的十大重點領域
智東西認為，“工業4.0”是資料製造、網路製造、智慧製造的時代，將推動產業鏈和價值鏈的重塑，從資源驅動轉向資訊驅動，故而將湧入一批來自互聯網和物聯網的新玩家。龐大的實體經濟效益將引導發達國家尋找新的市場和發展空間，但網路協同製造也將對資訊、技術不對稱等問題進行弱化，結合龐大的消費市場，促使發展中國家進行產業升級，彎道超車。