全球智能工业革命：德国工业4.0

在2011年汉诺威工业展上，德国提出工业4.0概念，并在2013年的汉诺威工业展上正式公布并上升到国家战略， 开启了新一轮工业竞争的序幕。

美国2009年12月公布《重振美国制造业框架》，2011年6月和2012年2月相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》，2012年3月提出了“国家制造业创新网络（NNMI）计划”，在制造业的4个重点领域列出了9个创新中枢项目，2013年又发布《制造业创新中心网络发展规划》。

日本在2015年6月公布了《2015年版制造业白皮书》，将人工智能和智能ICT作为转型升级的轴心。

韩国提出了《制造业创新3．0战略行动方案》，在3D打印、大数据、物联网、ICT服务等8项核心智能制造技术中发力。

法国提出了《工业新法国2．0》，将智慧物流，新能源开发、智慧城市、未来交通等9个重点领域作为改革的重心。

2015年3月中国正式出台《中国制造2025》，作为下一个10年中国制造业的行动纲领。

工业领域的新一轮全球范围内的竞争已经拉开大幕，竞争的主题是工业制造智能化，是什么原因促使上述这些制造业大国强国主动或被动的变革，他们各自的竞争战略是什么，为什么制定这样的战略，实施的情况又如何？中国自己的策略有什么不同，可以借鉴其他国家的哪些部分？

下面我们就通过对各国工业和制造业的特点和优劣势，各大巨头公司布局策略，以及创业和投资情况的分析来找找答案。

德 国
· 德国制造也曾是假冒伪劣
如今“德国制造”四个字是产品质量的保证，可是在19世纪80年代，“德国制造”曾经也是劣质和仿冒的代名词。第一次工业革命，最大的受益国英国凭借其领先的技术实力，占据了全球机器产品的大部分市场份额，德国人当时缺乏可以和英国匹及的技术，则靠大量仿制英国制造的机器产品如机床，这使得英国人极其不满，并在1887年，修改了《商标法》，规定所有由德国出口到英国的物品都必须标明“德国制造”，以此将“德国制造”的劣势产品和英国制造的优质产品区别开来。
为了改变“德国制造”的臭名，德国机器制造商经过近20年时间摸索和技术改进，不断完善机床性能和测量方法，终于在1893年在芝加哥举行的世界博览会上赢得了好名声，过去那种质次和精度低的形象，开始被优质和高精度的形象所取代，“德国制造”脱颖而出，其含义也大为不同，并从此确立德国在机器设备制造领域的领先地位。
第一次世界大战和第二次世界大战，德国都是战败国，打乱了德国制造业的发展路径，而且受到对战败国的生产限制，不过德国制造很快就又得到全世界的认可，并在多个细分领域都达到世界前三的水平，是什么因素促成德国制造业的成功呢。
· 德国制造业特点
1． 德国人的性格
德国人的性格想必大家都有所了解，理性严谨是他们的民族性格，他们做事一丝不苟，注重细节，要去完美。无论是工作还是生活，他们都会处理的井井有条，所有事情他们都会提前计划，充分准备，严格执行。可以说，德国就是一个处女座国家。德国人的性格在德国制造的产品的质量水平上得以充分展现。
2． 德国的学徒制
在年轻人失业率居高不下的欧洲，德国在欧盟区拥有最低的失业率。这要归功于德国独特的双轨制职业培训系统（Dual Vocational Training System，也称Dual system），“双轨制”俗称“学徒制”。
在15到16岁时，大概2／3的德国青少年进入了职业学习体系，他们会同时在职业培训学校学习，并在企业工作。德国学徒制就涉及到350个不同领域，不完全是技工或是工程师，还有眼科医生，银行家，贸易，手工艺一直到水管工，甚至是建筑工人等等。2003年，每3家德国企业中就有一家提供学徒制，2004年德国政府要求除了一些特别小的公司，其他德企必须统一接受学徒。在德国，技术型人才没有经过完成学徒制培训几乎不可能找到工作。例如，海洋工程学类的招工，必须要完成学徒制。
德国学徒制－西门子公司
3． 标准化
德国人非常注重标准，生活中的标准比比皆是，如：每节楼梯的高度、烹饪佐料加量、垃圾分类规范等等，德语是世界语言中标准最多的，如名词”性数格”、动词变位等严格规定。全球三分之二的国际机械制造标准都来自《德国标准化学会标准》－DIN（Deutsches lnstitutfuer Normung）。可以说，德国是世界工业标准化的发源地，DIN标准涵盖了机械、化工、汽车、服务业等所有产业门类，超过3万项，是德国制造的基础。

· 德国工业体系优势
1． 汽车和汽车配件工业
德国的知名汽车品牌在全球建立了良好声誉和强大的客户忠诚度，德国高档汽车全球市场占有率超过70％。在新兴市场中，尤其是中国，消费者对高 端的德国汽车也需求旺盛。德国汽车生产企业高度重视研发，不断提高核心竞争力，德国工业领域28％的研发人员从事汽车研发，而汽车工业九分之一的员工供职于研发部门。
国务院发展研究中心的一项研究成果显示，汽车工业是一个1∶10的产业，即汽车工业1个单位的产出，可以带动整个国民经济各环节总体增加10个单位的产出。这巨大的乘数效应是任何其他产业都望尘莫及的。汽车工业的发达带动德国诸多其他行业的发展。
2． 机械制造方面的优势
德国是世界第一大机械设备出口国，75％的机械设备产品销往国外。在机械设备业32个产品领域中，德国产品在16个领域为世界出口第一。
3． 电子电气工业
德国电子元件业的发展在很大程度上依赖于德国汽车业的发展。汽车电子行业是德国电子元件的最大消费者，通信领域、电子数据处理和工业电子也是其主要用户，分别占20％左右的销售份额。
德国在嵌入式系统和自动化工程领域是全球最强的几个国家之一。
4． 中小／家族企业
德国有大量的公众闻所未闻，但是在细分行业排名世界第一的隐形冠军。
· 为何工业4．0？
德国制造业也有短板，劳动力的短缺和制造业的高工资，德国2015年制造业平均时薪为40．50美 元，制造业工资处于全球最高位。 所以德国不得不通过研发更先进的装备和高度集成自动的生产线来弥补这个不足。劳动力不足加上德国人对错误和缺陷的零容忍度，德国制造业是将生产过程中涉及的知识和流程固化到装备和生产线中来解决问题。综上这些因素，德国制造业的优势在于装备制造业和生产线自动化。
而德国的制造业是以设备出口为导向的，因为德国本土无法消化如此大的产量，而德国面临新兴国家设备压力，出口停滞不前，2006年到2011年德国工业出口总值上来看，5年来没有任何增长，而设备品质高，不易损坏，只出口设备，没有体现服务价值，这在一定程度上阻碍了德国的经济发展。德国意识到只卖设备赚一次的钱不如卖整套的解决方案和后期服务赚长久的钱这个问题，所以德国提出工业4．0计划，是想利用其在工业产品的质量优势，加上德国在制造系统中所积累的知识以软件和服务的方式提供给客户作为增值服务，提升工业产品出口竞争力，并产生长期持续的经济回报。
· 何为工业4．0
想了解工业4．0，我们返回历史，看看工业1．0，2．0， 3．0 是怎么回事，工业1．0即是第一次工业革命，蒸汽机的应用推动机械化生产的普及，机器代替了人工劳力，使得工业进入机械化时代；工业2．0是电力的出现推动生产线作业，使得工业进入规模化和标准化时代；工业3．0则是自动化和信息化的结合， 使得工业进入自动化时代。
工业4．0，则是工业物联网，工业大数据，云计算，人工智能等技术的深度融合，使得工业进入智能化的时代。还有一个重要的区别是，工业4．0时代的制造业不再以制造端的生产力需求为起点，而是将用户端的价值需求作为整个产业链的出发点。工业4．0意味着产品全生命周期乃至全价值链，全生态系统的变革。

从工业1．0 到 工业4．0
1． 工业4．0 战略框架
德国工业4．0战略框架要点可以称为1438模型，即：
1个网络（信息物理系统（CPS）网络）
4大主题（智能生产、智能工厂、智能物流、智能服务）
3项集成（纵向集成、横向集成、端到端集成）
8项计划（标准化和参考架构、管理复杂系统、工业宽带基础、安全和保障、工业的组织和设计、培训与再教育、监管框架、资源利用效率）
从战略框架的要点我们可以看出，德国工业4．0是需要政府各相关部门，各个相关领域的行业联盟及大中小企业，学校教育等多方面的共同合作才能实现，也需要至少20年时间，德国自己也在起步摸索阶段。

德国工业4．0战略框架要点
内容太多，我们着重来看几个核心内容
CPS：
本质是构建一套赛博（Cyber）空间和物理（Physical）空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系，解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。

CPS 物理空间和信息空间映射
智能生产包含5 个方面：产品智能化、装备智能化、生产方式智能化、管理智能化和服务智能化。
产品智能化：把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入各种产品，使得产品具备动态存储、感知和通信能力，实现产品可追溯、可识别、可定位。
装备智能化：通过先进制造、信息处理、人工智能等技术的集成和融合，可以形成具有感知、分析、推理、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的智能生产系统以及网络化、协同化的生产设施，这些都属于智能装备。
生产方式智能化：个性化定制、极少量生产、服务型制造以及云制造等新业态、新模式，其本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系，重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式，重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局。
管理智能化：随着纵向集成、横向集成和端到端集成的不断深入，企业数据的及时性、完整性、准确性不断提高，必然使管理更加准确、更加高效、更加科学。工业4．0时代还给我们带来了管理领域的革命。
服务智能化：是从生产型制造向生产服务型制造转型，两方向相向而行，一是传统制造业不断拓展服务，另一个方向是从消费互联网进入产业互联网。比如个性化的研发设计、总集成、总承包等新服务产品的全生命周期管理。
三项集成：
纵向集成：企业内部灵活且可重新组合的网络化制造体系企业内部的集成。企业全生命周期的集成，包含产品研发，设计，计划，工艺，生产和服务的信息集成，打破信息孤岛，追求的是在企业内部实现所有环节信息无缝链接，这是智能化的基础。纵向集成在工业3．0时代就被提及，这里的不同是，工业4．0是通过CPS形成的智能网络实现企业的集成。
横向集成：
企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，为实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务，推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成，实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同企业间的信息共享和业务协同。
端到端集成：
围绕产品全生命周期的价值链创造，通过价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务。
2． 工业4．0技术支柱
工业4．0涉及的技术广泛，从工业现场底层到与消费者行为预测及沟通都有新技术支撑，包含工业物联网，工业云计算平台，工业大数据，3D打印，人工智能，工业机器人等。

工业4．0技术支柱
3． 工业4．0预期
德国预期工业4．0会对生产效率大幅提升，而生产成本则会下降。下面是德国联邦统计办公室给出的生产效率提升预期。