2.4 德國工業4.0國家戰略

工業4.0是德國政府《高技術戰略》中十大未來項目之一，被認為是第四次工業革命。工業4.0涵蓋了制造業、服務業和工業設計等多方面內容，旨在開發全新的商業模式，挖掘工業生產和物流模式的巨大潛力。

工業4.0戰略專家組認為，德國在嵌入式系統方面，特別是在汽車工業和自動化工程方面的強大優勢是工業4.0的基礎。在此基礎上，實現工業4.0還需幾大重要因素配合：首先是信息物理系統的應用和發展，如嵌入式ICT系統之間的相互作用和通信等；其次是工業自動化程度的提高、智能監控以及自主決策過程的發展，這些因素對實時引導和優化企業及整個增值網絡來說至關重要；最后是包括重要應用領域的新服務，如移動性、健康、氣候和能源等。

德國政府通過工業4.0戰略支持企業、大學、研究機構聯合開展研究，目前資助的項目包括自律生產系統、基于人工智能系統與智能傳感器的生產管理等。

目前德國的工業4.0重點是推進標準建立和網絡安全。西門子、博世、大眾等大企業紛紛推進工業4.0的實踐，中小企業的導入也列入企業戰略計劃之中。

1.制定工業4.0戰略

從政府層面來說，2008年、2009年德國提出《高科技戰略2020》，這個戰略包括移動、能源、安全、通信、健康5個領域的10個項目，并在2010年首次公之于眾，這可能就是工業4.0的前身了。在這個戰略中，德國政府部門資助了超過2000億歐元的研究項目，除了政府和制造業之外，經濟和能源部也參與進來，提出通過自動化的方式帶動企業推動相關項目的進展。

2012年1月德國工業4.0的工作組首先建立，提出對工業4.0的理解是什么、愿景是什么、如何實施。對此德國機械設備制造業協會信息技術、研發和技術創新部部長萊納·格拉茨補充，其實中國正在進行的中國制造2025跟德國工業4.0非常類似，這個過程非常重要但是不能著急，可能需要幾年甚至20年的時間去慢慢推進。

2.組織架構——科學顧問委員會

工業4.0戰略是由德國科學委員會制定的，起草的第一份文件是在2013年漢諾威電子展上推出“工業4.0的建議”，是德國政府的戰略支柱。該建議提出，針對產業的互聯網服務，建立新的增值網絡，提高效率，增強競爭力。德國政府也越來越強烈地意識到工業4.0的重要性，對科研項目進行投資，有聯邦部門，也有州政府部門，聯邦科研教育部投資了63個項目，德國南部的州投資比較多。

3.工業4.0平臺的發展

2013年4月，德國機械及制造商協會（VDMA）、德國電氣電子（ZWEI）和信息技術協會（BITKOM）設立工業4.0平臺，并確定規范與標準、安全、研究與創新三大主題。2015年3月16日，德國經濟和能源部、德國教育和研究部共同啟動升級版工業4.0平臺建設，接管由上述三大協會負責的工業4.0平臺，并在主題和結構上對其重新改造。新工業4.0平臺的管理層由德國經濟和能源部、德國教育和研究部及經濟、工會、科技界代表提供決策支撐，下設指導委員會，四大工作組負責戰略委員會、標準、研發、安全等方面，由艾納·安德爾領導的科技顧問委員會負責政策監管、社會及多部門協作，由產業財團負責應用成果轉化，由德國電氣電工信息技術委員會（DKE）等標準化組織負責標準的國際化推廣。

德國工業4.0加入的行業有：協會（機械及制造商協會、電氣電子行業協會、信息技術協會、聯邦工業協會、汽車協會、能源與水利協會）、工會（金屬產業工會）、科技界（弗勞恩霍夫研究所）和指導委員會代表。西門子、IBM等多家名企業構成企業核心，三大協會保證企業的需求，加入VDMA3000的企業有3100多家、ZWEI有1600多家，覆蓋德國5000多家企業。

工業4.0平臺的局限和困難主要體現在：首先，需要整合成員，比如中小企業、大中型企業，三大協會在其中對話題進行平衡，因而成立工作組，那么，誰來定標準呢？企業之間利益各不相同，需求也不盡相同，希望更多的企業參與討論。其次，平臺范圍有限，目前只有三大技術研發、安全、標準，像其他的培訓等就不能完整地提供，從而和外部的溝通有限。工業4.0牽扯到方方面面，誰也解決不了所有問題，也沒有全球化的戰略，他們覺得非常困難。

4.工業4.0的要點

工業4.0平臺組織架構包含4個層面：主席、指導委員會、戰略工作組、常務工作組，如圖2-2所示。

工業4.0戰略路線圖的五大支柱如下：

（1）橫向的集成。

（2）通過價值增長的網絡企業之間的連接。

（3）更加無縫地進行信息流動，整個生命周期的無縫溝通使企業能夠融入客戶產品。

（4）從行業角度來看，我們需要新的資格認證，也需要新的組織。

圖2-2 工業4.0平臺組織架構

（5）混合技術的持續發展。在工廠有無數的設備，數據的安全、賬戶的安全，我們的參考架構也是非常重要的，需要分散化和以服務為導向。

把工業4.0的路線圖在德國地圖上標記出來，可以展示出所有的創新的地點，是互動式的，比如某個城市，可以直接進行連接。

工業4.0的17個概要如下：

第一類，人類。

（1）以人類導向為基礎的和以人類為中心。

（2）社會技術系統，知識的獲取。

（3）提高教育和學習的能力，比如信息技術技能，開發新的課程來學習。

（4）有助于學習的手段，自動為用戶提供功能。

第二類，工業4.0的技術應用。

（5）以技術為導向。

（6）工業4.0新的產品需要新的發展。

（7）對企業聯網產生的復雜性，通過建模等尋找解決方案，更快速地得到解決。

（8）現實與虛擬世界的交織。

（9）智能產品是信息的載體，貫穿于整個生命周期。

（10）系統的組件和組成部分可以通過生產過程中獲取，支持虛擬規劃。

（11）新系統在替代舊系統時不會影響原有功能。

（12）系統的組成部分也為我們提供服務功能。

（13）要創造安全的文化，實現可信、彈性、為社會接受的工業4.0。

第三類：組織。

（14）擁有一體化增值網絡，實現不同分工。

（15）合作與競爭，稱之為“競合”。通過“競合”帶來新的組織架構。

（16）系統的結構和業務流程都涉及法律，利用工業4.0技術建立新的商業模式，首先要解決法律層面的問題。

（17）建立定制化的系統來滿足不同市場的需求。

德國的工業4.0國家戰略已經深刻影響德國乃至歐洲的制造業發展。來自普華永道的調查預計的趨勢如下：

（1）工業4.0轉型成為企業首席執行官的關鍵任務。

（2）到2020年，歐洲公司每年會投資1400億歐元用于工業4.0轉型。

（3）在未來5年內，80%的企業將把它們的價值鏈數字化。

（4）工業4.0將大幅提升資源和生產效率，預計5年內提升18%。

（5）工業4.0將給企業帶來集成數據分析的能力（大數據）。

（6）產品和服務的數字化將是企業穩定成長的關鍵要素。

（7）數字化產品和服務將會每年帶來1100億歐元的收入。

（8）工業4.0造就新的、顛覆性的數字化經營模式。

（9）水平整合將使客戶滿意度大幅提升。

（10）工業4.0轉型者將面臨很多挑戰，政策制定者和工業聯盟可以提供相關幫助。