工業(yè) 4.0”的概念源于2011年德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)，其初衷是通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)提高德國(guó)制造業(yè)水平。德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部于 2013年將“工業(yè) 4.0”項(xiàng)目納入了《高技術(shù)戰(zhàn)略 2020》的十大未來(lái)項(xiàng)目中，計(jì)劃投入 2 億歐元資金，支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。隨后，德國(guó)設(shè)立了“工業(yè) 4.0 平臺(tái)” 并發(fā)表了德國(guó)首個(gè)工業(yè) 4.0 標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。
我國(guó)制造加工業(yè)在龐大的人口紅利的支撐下，2013年中國(guó)成為世界第一貨物貿(mào)易大國(guó)，并獲得“世界工廠”的稱號(hào)。然而，隨著人口紅利的逐漸消失，我國(guó)制造加工業(yè)也陷入了轉(zhuǎn)型困境；與此同時(shí)，如美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼推出各種扶持和刺激政策以發(fā)展本國(guó)制造業(yè)，中國(guó)制造加工業(yè)被迫需要尋求變革，以維持未來(lái)我國(guó)制造加工業(yè)的優(yōu)勢(shì)，而此時(shí)“工業(yè)4.0”概念的誕生，恰恰為中國(guó)制造加工業(yè)指明了方向。
“工業(yè)4.0”即是以智能
制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法；其中包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。
中德雙方在10月10日舉行的第三輪中德政府磋商后發(fā)表的《中德合作行動(dòng)綱要》中宣布，兩國(guó)將開展“工業(yè)4.0”合作，該領(lǐng)域合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向。我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化程度低，我國(guó)目前每萬(wàn)人只有21臺(tái)，和發(fā)達(dá)國(guó)家如日本、韓國(guó)相比，相差巨大，和全球平均55臺(tái)/萬(wàn)人相比也有一定差距。全球各國(guó)都在為占領(lǐng)制造業(yè)高端領(lǐng)域，制定轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。美國(guó)，德國(guó)和日本為加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型表現(xiàn)如下：
工業(yè)4.0將在制造領(lǐng)域的所有因素和資源間形成全新的社會(huì)-技術(shù)互動(dòng)水平。它將使生產(chǎn)資源形成一個(gè)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，這些生產(chǎn)資源將具有以下特性：自主性、可自我調(diào)節(jié)以應(yīng)對(duì)不同形勢(shì)、可自我配置、基于以往經(jīng)驗(yàn)、配備傳感設(shè)備、分散配置，同時(shí)，它們也包含相關(guān)的計(jì)劃與管理系統(tǒng)。作為工業(yè)4.0的一個(gè)核心組成，智能工廠將滲透到公司間的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中，并最終促使數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)的完美結(jié)合，工業(yè)4.0是工業(yè)化與信息化的結(jié)合。
工業(yè)4.0中的智能產(chǎn)品具有獨(dú)特的可識(shí)別性，可以在任何時(shí)候被分辨出來(lái)。當(dāng)它們?cè)诒恢圃鞎r(shí)，它們就可以知道整個(gè)制造過(guò)程中的細(xì)節(jié)。在某些領(lǐng)域，這意味著智能產(chǎn)品能半自主地控制它們生產(chǎn)的各個(gè)階段。
工業(yè)4.0將有可能使有特殊產(chǎn)品特性需求的客戶直接參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、構(gòu)造、預(yù)訂、計(jì)劃、生產(chǎn)、運(yùn)作和回收各個(gè)階段。在即將生產(chǎn)前或者在生產(chǎn)的過(guò)程中，如果有臨時(shí)的需求變化，工業(yè)4.0都可立即使之變?yōu)榭赡堋?
工業(yè)4.0的實(shí)施將使企業(yè)員工可以根據(jù)形勢(shì)和環(huán)境敏感的目標(biāo)來(lái)控制、調(diào)節(jié)和配置智能制造資源網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)步驟。員工將從執(zhí)行例行任務(wù)中解脫出來(lái)，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新性和高附加值的生產(chǎn)活動(dòng)。
工業(yè)4.0的實(shí)施需要通過(guò)服務(wù)水平協(xié)議來(lái)進(jìn)一步拓展相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和特定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。這將可能滿足那些具有高帶寬需求的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，同時(shí)也可以滿足那些提供運(yùn)行時(shí)間保障的服務(wù)供應(yīng)商，因?yàn)橛行?yīng)用具有嚴(yán)格的時(shí)間要求。
“工業(yè)4.0”不僅僅意味著技術(shù)的轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)過(guò)程的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也意味著整個(gè)管理和組織結(jié)構(gòu)的調(diào)整。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù)都會(huì)用到第四次工業(yè)革命當(dāng)中，它們協(xié)同作戰(zhàn)將全面顛覆傳統(tǒng)的制造業(yè)的思維方式。
以工業(yè) 4.0 為代表的新一輪工業(yè)革命，也是中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要契機(jī)。2014 年 1 月，中國(guó)工程院?jiǎn)?dòng)并開展了《制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略研究》重大咨詢項(xiàng)目，提出了在 2020 年進(jìn)入制造強(qiáng)國(guó)行業(yè)的指導(dǎo)方針和優(yōu)先行動(dòng)。中國(guó)制造業(yè)未來(lái)如何適應(yīng)市場(chǎng)的變化，有各種不同的意見。一種是強(qiáng)調(diào)更迅速、靈活地適應(yīng)市場(chǎng)，用“貿(mào)工技”的方法跟上時(shí)代，還有一種則是“技工貿(mào)”的方法。比如，同樣是家用電器，海爾走的是貿(mào)工技的路子，格力則是技工貿(mào)。
德國(guó)工業(yè)4.0的啟示：提高生產(chǎn)力、加快產(chǎn)品上市、靈活的生產(chǎn)模式以及提高資源效率，是從“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)向“中國(guó)創(chuàng)造”的關(guān)鍵因素。為了實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，需要先進(jìn)的技術(shù)和高效的生產(chǎn)體系。因此，制造企業(yè)應(yīng)該逐步轉(zhuǎn)向信息化、數(shù)字化和智能化，從而將生產(chǎn)水平提升到一個(gè)新的高度，為“引領(lǐng)制造業(yè)未來(lái)”做好準(zhǔn)備。而數(shù)字化的企業(yè)平臺(tái)，就是企業(yè)實(shí)現(xiàn)全生命周期兩化融合的途徑。
中國(guó)企業(yè)工業(yè)4.0路徑：中國(guó)要在工業(yè)4.0時(shí)代取得優(yōu)勢(shì)，必須在構(gòu)建信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上先行一步。一方面，在國(guó)家新的信息化發(fā)展戰(zhàn)略中加強(qiáng)對(duì) CPS的總體布局，研究制定CPS建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、發(fā)展路徑和政策舉措。同時(shí)，在制造業(yè)發(fā)展、智慧城市建設(shè)、國(guó)家網(wǎng)絡(luò)和信息安全等工作中加強(qiáng)前瞻部署和應(yīng)用推廣。另一方面，可借鑒美國(guó)組建“國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中心”的做法，組建一批國(guó)家信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，負(fù)責(zé)承擔(dān)基礎(chǔ)理論研究，組織力量研發(fā)突破CPS軟件、傳感器、移動(dòng)終端設(shè)備等工具和裝備，推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)的開發(fā)應(yīng)用。
