工业4.0：正在发生的未来

这个时代，消费互联网如火如荼，产业互联网呼啸而来，任何优势都打不过时代的趋势，全球工业4.0应运而生。

在200年的全球工业化进程中，中国与历次工业革命都失之交臂，如今当我们还在琢磨和探讨“第三次工业革命”的话题时，德国人已率先启动第四次工业革命，提出了工业4.0战略。工业4.0战略旨在通过现代制造技术的突破和应用，进一步发挥德国在产品创新、信息技术、高端装备和复杂工艺管理等领域的优势，从而维持和巩固其在全球制造业的领先地位。通过实施“工业4.0”战略，德国工业企业既可以满足消费者高度个性化的需求，也能够对变化的市场需求和原材料供应变动做出及时的反应和调整。当前，作为“世界工厂”的中国，正受到双重的挑战：发达国家正在进行“再工业化”运动，东盟国家、印度和拉美国家则拥有更低的劳动力和资源成本。在这样的形势之下，如何在保持增长的同时，促进产业升级，是中国制造业不得不思考的问题。同样是制造业大国的中国，同处在工业革命浪潮之中，同样也是自动化技术需求大国，德国“工业4.0”，描绘出来的正是未来中国制造业工厂的生产景象。

夏妍娜，深圳华制网络科技有限公司董事长，深圳华制智能制造技术有限公司总裁。     德国工业4.0的研究者与宣导者，创建了中国规模最大的工业4.0实训道场网络，并成功举办了中国首场工业4.0全球高峰论坛。她一直致力于精益制造和工业4.0的推广，对德国、美国及日本制造有非常独到的见解。     赵胜，全球创新网络控股公司（Global Innovation Network Holding）CEO、硅谷创新谷孵化器（Innovalley Incubator）董事、硅谷创新学院董事、以色列创新谷孵化器（Innovalley Incubator）董事、以色列创新学院董事、华制国际CEO。     他游历过百余国家，长期活跃于德国、美国硅谷、以色列、日本和韩国等地，对移动互联网、物联网、工业大数据、云计算等热门概念深有见地。

目 录 CONTENTS 前言  全球视野下的工业4.0 引子  未来畅想：一台来自工业4.0时代的冰箱 第一章  新一轮全球工业革命的标准之争 //001 前工业4.0时代 //002 前三次工业革命：改变全球经济产业格局的助推器 //002 新一轮全球工业革命：智能化来袭 //007 进入工业4.0时代 //013 从互联开始 //014 高度集成化 //016 数据就是核心 //017 不断创新 //019 生产方式大变身 //021 工业4.0 VS. 工业互联网：新工业革命的标准之争 //023 德国工业4.0的战略意图 //024 美国的工业互联网 //027 中国的选择 //031 中德合作的契机 //032 中国版工业4.0：中国制造2025 //036 第二章  工业4.0的目标和基石 //045 工业4.0的目标：智能制造 //046 智能工厂—工业4.0的精髓 //047 智能制造—未来制造业的发展新趋势 //052 预见未来—智能制造带来的改变 //057 工业4.0的硬件基础 //062 精益生产—智能制造的基石 //063 工业机器人—工业4.0的最佳助手 //068 工厂标准化—工业4.0的必要条件 //076 工业4.0的软件支撑 //080 信息物理系统—连接虚拟空间与物理现实//080 大数据—掌控未来的密钥 //089 产品生命周期管理系统—通往工业4.0 的阳关大道 //097 工业4.0的人才保障 //103 工业4.0对人的改变 //103 工业4.0时代人的作用 //107 工业4.0时代人的培养 //108 第三章  工业4.0的实践 //114 西门子的数字化魔力 //115 自己生产自己 //116 可见即可得 //118 流程更快、更优化 //120 全程透明的数字化物流 //122 宝马：机器人接管工厂 //124 未来工厂 //125 变形金刚 //129 自动化个性定制 //133 大众与库卡：人机领跑工业4.0 //135 大众：与机器人互为“同事” //136 库卡机器人：人工智能并不“高冷” //139 SAP：推动工业4.0从理念到应用 //142 SAP HANA：大数据时代的创新 //142 物联网：助力工业4.0落地 //145 信息化：让生产、物流更加智能 //146 博世：看智能工厂有多智能 //148 洪堡物流中心 //148 伊门斯塔特工厂 //152 硅谷与智能化浪潮 //155 谷歌：“智能硬件＋互联网”布局 //155 特斯拉：智能产品＋智能生产 //160 第四章  中国的工业4.0之路 //164 构建软硬件一体化智能系统 //166 软件即未来 //167 制造执行系统：构建智能工厂的核心 //169 全面使用智能设备 //174 大力推进人才队伍转型 //180 助推职业教育变革 //182 重视岗位培训 //185 潜心夯实精益管理 //187 参考文献 //194 作者简介 //196

全球视野下的工业4.0     这个时代，消费互联网如火如荼，产业互联网呼啸而来，任何优势都敌不过时代的趋势，全球工业4.0应运而生。     回顾互联网在中国20余年的发展历程，我们可以看到一个耐人寻味的事实：在层层推进的各个领域，互联网基本游走在诸如娱乐业、传媒业、零售业、金融业等“虚”的服务领域，对于通常所说的“实”的经济，即制造业，却影响甚微。很多中国制造企业隔岸观火，埋头苦干，除了改造、升级生产流水线，推行精益改善，加入全球化的工业分工体系之外，那些互联网“打劫”各类产业的颠覆故事，仿佛只是存在于另一个次元的传说。     然而，移动互联网、大数据和云计算等技术的到来，快速地推动了实体经济和虚拟世界的结合，使得中国的制造业无法再置身事外。这些技术日新月异，为产品销售方式的改变、增值服务的提升，以及商业模式的创新提供了空前的可能。今天，传感器价格和互联网连接成本已大幅下降，而带宽的飞速发展基本实现了网络全覆盖。随着技术的进步，各种商业标准软件的实施费用更是得到了大幅下降，新的工业大数据技术给工业智能化带来了无尽的想象空间。     山雨欲来风满楼。新时代的变局虽然才拉开序幕，但意义重大。放眼全球，发达国家利用技术优势，已然开始行动。在欧洲，拥有雄厚工业基础的德国提出了“工业4.0”战略，试图摸索未来工业生产的新途径；在美洲，美国政府喊出了“再工业化”“能源互联网”等口号，发动了以“工业互联网”为代表的一系列“先进制造业”计划；而在亚洲，日本、韩国迎头赶上，工业机器人不仅得以普及，而且智能化程度正在不断提高。     由于工作的原因，最近五年，我基本上每月都会去一次德国，带领数以千计的中国企业家赴德学习其制造业的精益管理、品质管理和技术创新等。从2013年开始，“工业4.0之风”吹遍了德意志的大地，通过对德国制造工厂的实地参访，以及与德国教授、专家的深度交流探讨，我发现，工业4.0已在德国形成了浓厚的氛围。德国工业4.0是工厂、机器、生产资料和人通过网络技术的高度联结，形成自组织的生产，其内涵已经远远超越机器的自动化。德国各家企业的成果更是让我大开眼界：西门子（Siemens）的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体；宝马（BMW）的虚拟手势识别系统让制造汽车酷炫好玩，似打游戏；大众（Volkswagen）早已用机器人制造汽车，大大解放了工人的劳动力；高智能、高性能的库卡（Kuka）机器人游走在各种工厂之中；博世（Bosch）的射频码系统让智能工厂跃然眼前……沉淀了百年底蕴的德国制造，正在以智能化的节奏一步步散发出未来之感。众多不同规模、类型迥异的德国企业，不约而同地将战略方向指向一个目的地，在充分利用工业4.0技术成果的同时，也以各种方式积极驱动着工业4.0前进的车轮。     在美国硅谷，充足的加州阳光令人沉醉不已，而互联网科技巨头们的一系列“大动作”更是令人震撼。通用电气公司（General Electric Company，简称GE）在硅谷成立了全新的研发中心，招兵买马，用最顶级的软件工程师布局“工业互联网”；IBM的“智慧地球”计划与思科（Cisco）的“万物互联”计划都表明了它们以物联网为战略发展重点的决心；谷歌（Google）以Google Glass艳惊四座，不断收购机器人公司，并借助“天马行空”的Google X实验室一次次给大众带来惊喜；而特斯拉（Tesla）的杀出更是开“汽车智能化”之先河，其“超级工厂”让“多才多艺”的机器人大显身手。     感受过这个世界的轮廓，方知当下的潮流将去向何方。从制造工厂到智造时代，是产品革新与进化的必然过程，也是制造业完善自我、突破创新的关键。制造业这座古老的“活火山”，正在因新技术和新智能的注入而慢慢积蓄能量，重新喷发出活力与生机。     回望中国，感慨良多。中国制造的发展速度也曾令世界惊叹：一座座城市拔地而起，一家家企业蓬勃而生，辉煌的建设成就使中国一改贫穷落后的旧面貌，成了充满力量的“世界工厂”。于是，一些人认为，中国的工业化就快完成了，很快就要进入发达工业国家的行列了，而一些工业品产能过剩的情况又似乎标志着工业的末路，应该“去工业化”了。然而事实上，和德国、美国相比，中国仍有很大的差距，中国工业创造和积蓄物质财富的使命还远未完成，我们仍然重任在肩。     虽然从顶尖的企业来看，中国制造的名号可以说是响当当的；但是整体上，我们的工业进程是割裂的，东部沿海可以“齐步走”，中西部城市还在学习“站军姿”。发展水平的不平衡导致总体水平的低下，高耗能、劳动密集型、把核心竞争力定位于低劳动成本的加工制造企业仍占据了中国制造的半壁江山，相较于品质精良的德国制造和极具创新活力的美国制造，中国的产品在研发和品牌两端均无比较优势。     同时，为了实现快速的经济效益，许多中国企业向来奉行抄来主义，依葫芦画瓢，将“山寨”发扬光大。如果抄不来，也宁愿买下来，而不是自己去研究开发。在低层次的竞争中，这样的做法确实可以规避研发风险，节约时间，但是，若要在世界范围内树立品牌形象，获得更高、更稳定的收益，企业必须有自己的技术优势、理念以及风格，而这些都需要经过长时间的积累。正因为缺乏技术研发的能力与耐心，中国许多资金雄厚、人才济济的大型企业始终无法进入世界高端产品领域。要知道，产品的核心是技术与品牌—苹果公司（Apple）并没有自己生产手机，却始终是高端手机领域的领导者。     人才，也成了中国制造企业在新时代发展的瓶颈。诸如“21世纪最宝贵的就是人才”“人才就是核心竞争力”这样的口号经常被大家反复强调，然而，对于什么是人才这个问题，人们似乎抱有过于狭隘的理解。中国的高等教育普遍歧视工人，歧视生产一线，几乎没有培养高级工人的意识和想法。但中国制造业的就业人口过亿，他们受教育水平的高低决定着制造业发展的速度与水平—智能机器人、物联网、云计算、工业大数据不断涌入各个工厂，若缺乏相关的知识，不懂操作，如何能实现人机和谐共处？     由此可见，中国制造业的现状令人担忧：大量从事低端加工的中小企业、庞大的就业需求、缺乏创新能力和核心技术、简单工艺的平面管理……种种问题时刻提醒着我们与世界的差距。所幸的是，向世界敞开怀抱的中国，迎来了实现跨越式发展的新机遇。     工业4.0不仅为中国的工业生产提供了一种全新思路，而且与中国国策“两化融合”（工业化与信息化深度融合）战略不谋而合。中德合作在很多方面都有高度互补性，德国的开发力和中国的生产力、德国的技术与中国的市场等都组成了完美的合作基础。在智能化时代，两国的合作会更有利于双方在激烈竞争中抢占先机。新一届中国政府鼎力推荐工业4.0，工业和信息化部快马加鞭制定“中国制造2025”，都是为了使工业4.0能顺利落地中国，并开花结果，一来可以升级“中国智造”，二来能够调整就业的结构性失衡。可见，中国版“工业4.0”—《中国制造2025发展纲要》是我们未来十年的国之大略。     #***总书记提出，世界范围内的新一轮科技革命与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成了历史性交汇。这对中国既是极大的挑战，也是极大的机遇。我们必须实现工业2.0、3.0、4.0的“并联式”发展，充分发挥市场和政府作用，统筹利用各方面资源，以“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”为发展方针，动员全社会的力量，从而大大压缩工业化进程的时间，争取让中国制造业在2025年进入世界第二方阵，迈入制造业强国行列。     工业4.0不仅是中国经济结构调整的重大任务，而且是经济增长动力持续的现实出路；它不仅是经济新常态的主要方法，而且是走向经济新常态的战略选择。最后，借用工信部部长苗圩在“2014智能制造国际会议”的一句精彩发言来做结尾：“工业4.0将成为全球工业互联网的新典范，中国会全力参与，在新一轮制造革命中实现‘弯道超车’。”     工业4.0，正在发生的未来……