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1、看工业4.0道路上 美国和德国的不同路径来源：物联网智库 作者：水木然2015-01-26 09:07:14 似乎美国一直在谁邂逅德国。随着第四次工业革命的爆发，德国又逐渐追了上来，在工业4.0的探索方面，最具前瞻的国家就是美国和德国，而且在工业4.0这条道路上，美国和德国是相向而行：一个自上而下，一个自下而上，竞争在所难免，交手是必然的。我们知道，第二次工业革命就发源于美国和德国，两个国家都成了资本主义国家的新贵，在各个方面不相上下，尤其是科级领域。但是因为两次世界大战，一个是战胜国，获利最大；一个是战败国，受伤最深，从此，两个国家再也不可相提并论，你走你的阳关大道，我走我的独木桥。后来美国
2、主导了世界第三次工业革命，成世界霸主。而德国直到现在，还是一直在默默的努力。但是，似乎美国一直在谁邂逅德国。随着第四次工业革命的爆发，德国又逐渐追了上来，在工业4.0的探索方面，最具前瞻的国家就是美国和德国，而且在工业4.0这条道路上，美国和德国是相向而行：一个自上而下，一个自下而上，竞争在所难免，交手是必然的。更何况两个国家还有那么深的历史渊源，可谓狭路再次相逢，两强相遇勇者胜，这次较量值得一看！最先提出“工业4.0”概念的是德国，当时是在2011年德国汉诺威工业博览会上，是相关协会先提出的一个初步概念。随后在2012年2月份，美国正式发布了先进制造业国家战略计划，从此踏上了新一轮工业革命的
3、道路，可见美国人的行动力。到了2013年4月，德国政府才正式推出了德国工业4.0战略，成了德国的一张新名片，并迅速全球掀起了“工业4.0”概念的热潮。首先，这两个民族的习性很值得对比一下：创造性VS严谨性德国是以严谨和认真而著称，而美国更加注重创新和实用。所以美国企业的管理模式是：激励+绩效，文化模式是：灵活+创新。在美国一项发明是否被企业接受，关键在于它能否在现实中加以应用，能否在社会生活中产生实效。所以在美国很多人在家里面就可以上班，企业不管你用什么方法，只要你能够完成你的职责就行，当然如果能创造性的完成工作，那就完美了。这反映了美国人的价值取向，这种价值体现在在美国的各个方面，正是因为创
4、新和实效，美国的企业非常务实，很有杀伤力。我们前面说过，美国人一边用笑话嘲笑德国人的严肃和认真，一边感叹世界上认真的民族也是最有希望的民族。再来看看德国人吧，德国的员工在工作时不会有半点懈低马虎，德国人讲求踏实，万事都从诚实可靠着眼，每一个细节都不会放过。这种民族习性不仅表现在行为上，也可以在一个国家的方方面面体现出来。再比如中国讲究儒家思想，儒家思想的本质是崇尚道和德，讲究极高明而道中庸，为人处世不偏不倚，这是一种处世之道，所以中国人的注意力往往不在产品本身。体现在企业上就是，营销比产品重要，比如时下我们最爱提的“互联网思维”，就是一种营销之道。正因为有如此多样的民族习性，所以世界才无论什么
5、样的民族习性，都得面对一个大潮，那就是世界的多元化，先来看看美国。个性化、多元化跟世界上其他林立的发达国家相比，美国是唯一没有经过封建社会的国家。这也就意味着美国没有沉重的封建包袱。美国人向往自由，自由精神是美国的旗帜，是美国梦的核心。美国人总会会千方百计争取自由，整个美国的自由就是通过独立战争从英国人手里争夺的；美国西部牛仔的开拓进取也是一种勇于冒险的自由精神，自由女神像更是美国自由精神的象征。美国的很多文化都是自由衍生出来的，比如包容、开放、多元化等等。而“个性化”首先是美国大力推进的。在美国的文化背景下，个性要比组织色彩强烈。而且这种“个性化”的趋势在美国制造业得到体现。一些专注于通过信
6、息技术使得生产工程高效化、专业性的小规模手工制作的制造业，在美国很多地方开始涌现。它们可以根据消费者的需求进行柔性的定制化服务，凭借优越的设计，与大量生产形成差异化竞争，而且越来越受欢迎！实际上，不仅美国，我们看看自己身边的变化也能感知这一世界趋势。生活里的很多产品开始趋向于个性化、定制化。一方面人们对于自我越来越关注，另一方面人民的要求越来越细致，标准化产品很难满足这两方面的需求，而这一切深层次的原因就是生产力的进步催生了世界的多元化。那么，如何才能实现个性化和定制化？那就需要工业化和信息化的深度融合。也就是说在工业制造中，必须有柔性的的一面，用这种柔性去无限满足或趋近产品的个性化定制，冰冷
7、的机器是不可能具备这种特征的，只有融合了数据、信息，机器才能表现出“善解人意”的一面，有了“柔情”才有柔性。所以，工业4.0的本质就是工业的深度信息化，我们身边的产品不断地在信息化，比如各种智能设备、智能家居等等这就对制造业提出了更高的要求，一方面制造企业要能够不断地将人们需求转化成信息，根据信息做出反应，以快速响应市场变化。并通过快速重组、动态协同来创造产品，这既可以减少产品投放时间，还能增加了市场份额。同时还能够分担基础设施建设费用、设备投资费用等，减少经营风险。另一方面制造企业还要能够将各种信息集成与共享，发现更有价值的信息；所以在未来，谁能掌控信息的主导权，谁就代表了最先进的生产力，从
8、企业角度来讲，谁就能获取更大、更长期利益。而美国在1994年就提出21世纪制造企业战略的报告，美国国防部为促进21世纪制造业发展而支持的一项研究的成果其主旨就是以“灵敏制造”取代“先进制造”，可见美国在这方面觉悟的更早！美国“工业互联网”工业4.0在美国不叫工业4.0，而叫“工业互联网”，它将智能设备、人和数据连接起来，并以智能的方式利用这些交换的数据。在通用电气的倡导下，AT&；T、思科Cisco、通用电气GE、IBM、英特尔intel已在美国波士顿宣布成立工业互联网联盟IIC，以期打破技术壁垒，促进物理世界和数字世界的融合。另外，作为一个未来的潮流，工厂将通过互联网，实现内外服务的网络化，
9、向着互联工厂的趋势发展。随之而来，采集并分析生产车间的各种信息，向消费者反馈，将从工厂采集的信息作为大数据通过解析，能够开拓更多的、新的商业机会。对硬件从车间采集的海量数据进行处理，也将在很大程度上决定服务、解决方案的价值。美国因为有着Google、IBM等IT巨头和无数的IT企业，所以在大数据应用上较为积极，非常重视对社会带来新的价值。Google不断将制造业企业收购至麾下，就是希望掌握主导权。同时，作为美国大型制造业企业的一个代表，GE公司也开始加强数据分析和软件开发，从车间采集数据，进行解析，提供解决方案，开拓新的商业机会。水木然点评： 与德国的工业4.0相比，美国的工业互联网范畴更广阔
10、。 它企图将人、数据和机器连接起来，形成开放而全球化的工业网络。相比德国西门子的“工业4.0”，通用电气的“工业互联网”方案更加注重软件、互联网、大数据等对于工业领域的颠覆。所以德国强调的是“硬”，美国注重的是“软”，而这种柔中带刚的“软性”实力，恰恰是工业4.0这条食物链的最上端！却也是美国最为擅长的！因此，美国一直企图在工业4.0的上游活动，对德国形成拦截。就是体现了面向系统的思维模式。位于价值链上游的企业为了汲取附加价值，不应面向零部件，而应面向系统来掌控市常GE的核心技术就是系统，该公司在上世纪80年代已经向能源系统公司转型，如今，那时积累的成功经验无疑将应用到GE大力推广的医疗服务等
11、领域之中。美国的工业4.0究竟多具延展性呢？通用电气向第三方用户和软件商开放了Predix工业互联网新软件平台。可容纳包括从飞机发动机到医疗核磁共振设备在内的任何系统和机器的数据，可实现远程管理，并与客户现有软件和数据管理系统结合，这种平台扩张起来是非常吓人的！水木然点评：可以这样回顾和总结：第一次工业革命和第二次工业革命，引发了国家之间对于原料的争夺，以扩张领土为主要目的，这叫“世界大战”。第三次工业革命引发了国家之间对于石油等重要生产资源的争夺，以金融和经济为主要方式，叫“和平演变”。 而第四次工业革命将引发国家之间对数据和信息的争夺。可以说，以后谁掌握了终端数据，谁就掌控了全球！这叫“未
12、来战争”！“工业4.0”将产生大量数据。这些数据究竟归工厂德国所有、还是归软件制造商美国所有？所以，以后国家与国家的争夺不仅仅只表现为领土纠纷，更表现为数据和信息的霸占，一个国家的领土被随意霸占，那叫任人宰割；一个国家的数据被霸占，那叫任人掌控。永远只能处于从属地位！通用电气“工业互联网”是通用电气提出的概念，通用电气的历史可追溯到托马斯爱迪生，他于1878年创立爱迪生电灯公司。1892年，爱迪生电灯公司和汤姆森-休斯顿电气公司合并，成立通用电气公司。通用电气还是自道琼斯工业指数1896年设立以来唯一至今仍然在榜的公司。通用电气这家百年企业如今新生焕发，成为美国新工业革命引领者。很多美国媒体甚
13、至称美国版工业4.0实际就是通用电气的“工业互联网革命”。根据通用电气的预测，在美国工业互联网能够使生产率每年提高1%-1.5%，未来20年将使美国人的平均收入提高25%-40%，工业互联网将为全球GDP增加10万亿-15万亿美元，相当于再造一个美国。截至目前，通用电气已推出24种工业互联网产品，涵盖石油天然气平台监测管理、铁路机车效率分析、医院管理系统、提升风电机组电力输出、电力公司配电系统优化、医疗云影像技术等九大平台。不得不提的是，通用电气这家公司跟战争一直有不解之缘。两次世界大战中，这家公司大发战争财，迅速成长。第一次世界大战后，该公司在无线电方面居于统治地位，1919年成立一家子公司
14、，即美国无线电公司，几乎独霸美国无线电工业。第二次世界大战又使通用电气公司的业务和利润急剧增长通用电气在国外逐步合并意大利、法国、德国、比利时、瑞士、英国、西班牙等国的电工企业。不仅是电工企业，其旗下的业务已经涵盖：金融、融资、能源、医疗、基础设施、媒体、交通、高新材料、保险集团等各个重要领域，而且很多领域的水平都处于全球领先地位。其实通用电气其实就是一个扩张平台，是一个扩张帝国，这也是新时期的“帝国主义”，这种境况让各国对这个国家不得不“另眼相看”。这也就是为什么德国要拼命的发展“物理信息系统”的根本原因！德国“物理信息系统”首先，德国意识到了美国“工业互联网”背后潜伏的危机。因为德国工业中
15、的CPU、操作系统、软件以及云计算等网络平台几乎都由美国掌控权。尤其是近年来，Google越来越多的进军机器人领域、研发自动驾驶汽车、Amazon进入手机终端业务，开始实施无人驾驶飞机配送商品等等，美国互联网巨头正在从最上端的“信息”领域加速向下端的“物理”领域渗透！显而易见，这种行动和趋势早晚会统治整个制造业，德国怎么能坐以待毙？德国工业4.0的核心是“信息物理系统”。德国正在通过“信息物理系统”竭力阻止信息技术的侵入，因为这些会干扰其在制造业的支配地位。德国希望通过这套系统从下而上快速的的侵占制造业，直至占领顶端的信息和数据系统！从而实现“智能工厂”。具体手段就是通过传感网紧密连接外界现实
16、世界，将网络的高级计算能力有效运用于现实世界中。企图将设计、开发、生产等所有流程的数据通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统。德国正在不断的升级“信息物理系统”，使它成为具备“独立思考能力”的“智能工厂”，让生产设备因信息物理系统而获得智能，而到那时，云计算和大数据就不过是制造业中一个被利用的对象，美国就会被边缘化。大家看明白了吧，一个在入侵，一个在反抗，但是对美国和德国而言，你很难说清谁是真正的侵略者。因为美国是自上而下的侵略，德国是自下而上侵略。这种入侵的本质是一种科技扩张，当科技发展到一定程度，必然会向其它领域扩张，谁的科技领先，谁能代表更加先进的生产能力，谁就能扩张成功
17、，这就是新时期的“侵略关系”！ 郎咸平：全球工业4.0后中国制造业将全线崩溃2015年04月06日 11:54来源： 编辑：东方财富网 在今年的两会上，李克强总理在政府工作报告中首次提出要实施 “中国制造2025”，并表示“坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国”。这是中国制造业发展的一个里程碑，决定着中国制造能否延续光荣，成就梦想。在世人看来，中国制造业的快速发展和中国产品的风靡全球，本身就是一个不可思议的梦幻。从轮船、汽车、工厂装备到纽扣、吸管、笔芯，从原材料到制成品，从日常应用到国防军工，从奥运会到世界杯，“made in china”随处可见，中国产品遍
18、布全球。有人预测，如果没有中国制造，国际市场上工业产品的价格可能会翻一番，而且还不一定能保证供应。到2010年，中国制造业的规模已经超过了美国，跃居世界第一。目前中国工业竞争力指数在136个国家中排名第七，制造业净出口居世界第一位。按照国际标准工业分类，在22个大类中，中国在7个大类中名列第一，钢铁、水泥、汽车等220多种工业品产量居世界第一位。然而，中国制造业辉煌的背后却是沉重的付出、畸形的结构和较低的回报。整体来看，制造业资源消耗大，自主创新能力差，核心部件对外依存度高，而近几年制造业长期赖以生存的“低成本优势”又在逐渐丧失。“低端制造业，我们存在产能过剩问题，现在竞争不过东南亚等国家；高
19、端制造业，尽管发展很快，可跟欧美等发达国家相比仍有差距。现在中国的工业处于中间地带，受到两头挤压。”谈起中国制造，全国政协委员、前工信部部长李毅中认为，我国仍处于全球价值链的中低端，尽管我国有世界上最先进的行业和领域，像航天、高铁、核电等，但同时在某些领域还十分落后，比如还有完全依赖人工作业的小矿山、小作坊等。中国制造在创造了由小到大、由弱到强的梦幻般的奇迹之后，面临着新的选择。近几年，国际上掀起了新一轮科技革命和产业变革的热潮，发达国家顺应潮流，纷纷抛出刺激实体经济增长的国家战略和计划，希望通过技术进步和产业政策调整重获在制造业上的竞争优势。美国制定了“再工业化”、“制造业复兴”、“先进制造
20、业伙伴计划”，德国抛出了“工业4.0”，日本开始实施“再兴战略”，韩国搞了“新增动力战略”，法国也提出了“新工业法国”方案。而著名经济学家郎咸平认为，只要工业4.0在全球铺开，中国制造业将全线崩溃、解体。以下是他的观点：把消费品给到消费者的手中要经过固定的五大模块，分别是原料、机械设备、工厂、运输、销售，这五大固定环节是不可避免的，它们形成了一条流水线。工业1.0是透过蒸汽推动机械化，工业2.0是由电力推动大规模生产，工业3.0是由电子信息技术推动自动化，工业4.0叫做智能化。过去在工业1.0、2.0到3.0的时代，一定要透过原料、机械设备、工厂、运输、销售五大模块，都是固定的环节，缺一不可。
21、到了工业4.0时代发生了转变，这五个模块统统独立出来了，变成五个会跳动的模块。每一个模块都有自己的软件，自己的传感器，以及自己的通信系统。消费者需要什么产品，这五大模块就会自己组合，也就是同一个生产线，过去只生产一种产品，现在通过智能化生产出许多种不同产品，而且根据消费者的需求，五大模块自己进行高效整合，满足消费者的需求。以德国飞梭哈雷机车生产工厂为例，在工业3.0以前的时代，生产一台哈雷机车需要21天，因为它的生产过程全部都是固定机械化的。但到了工业4.0的时代，一位顾客早上九点钟下单订购一个个人定制化的摩托车，这五大模块统统活了，按照顾客的需要，自己找原料，自己找工厂重新包装重新组合，在六
22、小时之内就可以把私人定制的摩托车交给客户。除了时间大大缩短之外，智能化还有一个不得了的进步，成本基本上下降40%。中国目前制造业已经非常的困难，成本已经跟美国差不多了，如果美国推动工业4.0，成本再下降40%，我们哪还有竞争机会！以德国跟英国为例，他们的成本目前比我们高10%20%左右，只要推动工业4.0，他们的成本将比我们中国低很多，那我们中国还有希望吗！因此只要工业4.0在全球铺开，中国制造业将全线崩溃、解体，我们不但没有成本优势，反而有成本的劣势。这就是我为什么一直在强调要提升中国制造业，打造“中国制造”的核心原因。中国制造2025对标德国工业4.0和美国工业互联网中国制造2025规划为
23、把中国打造成现代化工业强国描绘出清晰的路线图。有人说，这个规划与“德国工业4.0” 有异曲同工之处，同样处于“4.0”发展领先地位的美国也有自己的“工业互联网”战略规划。在日新月异的汽车工业，新能源汽车和智能汽车已经成为未来发展的主要趋势，中、德、美三国都制定了雄心勃勃的新能源汽车发展目标和策略。中德美三国的“工业4.0”各有特点一、德国的“工业4.0”：工业4.0在德国被认为是第四次工业革命，是德国政府2011年11月公布的高技术战略2020中的一项战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，保持德国的国际竞争力。2013年4月，德国机械及制造商协会、德国信息技术、通讯与新媒体协会、
24、德国电子电气制造商协会合作设立了“工业4.0平台”，并向德国政府提交了平台工作组的最终报告保障德国制造业的未来关于实施工业4.0战略的建议。报告提出，德国向工业4.0转变需要采取双重策略，即德国要成为智能制造技术的主要供应商和CPS(信息物理系统)技术及产品的领先市场。1.本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”第一次工业革命始于18世纪后半期由蒸汽机实现工厂的机械化；第二次工业革命始于19世纪后半期用电力来实现大规模化批量生产；第三次工业革命始于20世纪后半期通过电气和信息技术实现制造业的自动化。第四次工业革命工业4.0，其实就是实现“智能工厂”。工业4.0将在前三次工业革命的基础上进一步
25、进化，基于信息物理系统(Cyber Physical System)实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中，从而在生产制造过程中，与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统。2.核心是动态配置的生产方式工业4.0报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人(工作站)能够通过网络实时访问所有有关信息，并根据信息内容，自主切换生产方式以及更换生产材料，从而调整成为最匹配模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划
26、、生产制造、物流配送，杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同，动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中，都能够随时变更最初的设计方案。例如，目前的汽车生产主要是按照事先设计好的工艺流程进行的生产线生产方式。尽管也存在一些混流生产方式，但是生产过程中，一定要在由众多机械组成的生产线上进行，所以不会实现产品设计的多样化。管理这些生产线的MES(制造执行管理系统)原本应该带给生产线更多的灵活性，但是受到构成生产线的众多机械的硬件制约，无法发挥出更多的功能，作用极为有限。同时，在不同生产线上操作的工人分布于各个车间，他们都不会掌握整个生产流程，所以也只能发挥出在某项固定工作上的作用。这样一来，
27、很难实时满足客户的需求。工业4.0描绘的智能工厂中，固定的生产线概念消失了，采取了可以动态、有机地重新构成的模块化生产方式。例如，生产模块可以视为一个“信息物理系统”，正在进行装配的汽车能够自律在生产模块间穿梭，接受所需的装配作业。其中，如果生产、零部件供给环节出现瓶颈，能够及时调度其他车型的生产资源或者零部件，继续进行生产。也就是为每个车型自律性选择适合的生产模块，进行动态的装配作业。在这种动态配置的生产方式下，可以发挥出MES原本的综合管理功能，能够动态管理设计、装配、测试等整个生产流程，既保证了生产设备的运转效率，又可以使生产种类实现多样化。3.首要目标是工厂标准化德国工业影响力的一个侧
28、面就是“标准化”。PLC编程语言的国际标准IEC61131-3(PLCopen)主要是来自德国企业；通信领域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都诞生于德国。工业4.0工作组认为，推行工业4.0需要在8个关键领域采取行动。其中第一个领域就是“标准化和参考架构”。标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制，确定哪些信息可被用来交换。为此，工业4.0将制定一揽子共同标准，使合作机制成为可能，并通过一系列标准(如成本、可用性和资源消耗)对生产流程进行优化。以往，我们听到的大多是“产品的标准化”，而德国工业4.0将推广“工厂的标准化”，借助智能工厂的标准化将制造业生产模式
29、推广到国际市场，以标准化提高技术创新和模式创新的市场化效率，继续保持德国工业的世界领先地位。4.战略愿景与要点与美国流行的第三次工业革命的说法不同，德国将制造业领域技术的渐进性进步描述为工业革命的四个阶段，即工业4.0的进化历程。1）工业1.0 18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为工业1.0。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。2）工业2.0 19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为工业2.0。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功
30、分离，开创了产品批量生产的新模式。3）工业3.0 始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，可称为工业3.0。自此，机器能够逐步替代人类作业，不仅接管了相当比例的“体力劳动”，还接管了一些“脑力劳动”。4）工业4.0 德国学术界和产业界认为，未来10年，基于信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能化，将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。5）战略要点可以概括为：建设一个网络、研究两大主
31、题、实现三项集成、实施八项计划。建设一个网络：信息物理系统网络。信息物理系统就是将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工4.0的基础。研究两大主题：智能工厂和智能生产。“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网
32、络化的产业链。生产流程智能化是实现工业4.0的关键。实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。横向集成是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，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务；纵向集成是基于未来智能工厂中网络化的制造体系，实现个性化定制生产，替代传统的固定式生产流程(如生产流水线)；端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链
33、与不同公司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。实施八项计划：工业4.0得以实现的基本保障。一是标准化和参考架构。需要开发出一套单一的共同标准，不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。二是管理复杂系统。适当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。三是一套综合的工业宽带基础设施。可靠、全面、高品质的通信网络是工业4.0的一个关键要求。四是安全和保障。在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时，要防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。五是工作的组织和设计。随着工作内容、流程和环境的变化，对管理工作提出了新的要求。六是培训和持续的职业发展。有必要通过建立终身
34、学习和持续职业发展计划，帮助工人应对来自工作和技能的新要求。七是监管框架。创新带来的诸如企业数据、责任、个人数据以及贸易限制等新问题，需要包括准则、示范合同、协议、审计等适当手段加以监管。八是资源利用效率。需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境和安全供应带来的诸多风险。总的来看，工业4.0战略的核心就是通过CPS网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在这种模式下，生产由集中向分散转变，规模效应不再是工业生产的关键因素；产品由趋同向个性转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下将成为自动化、个性化的单件制造；
35、用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。二、美国的“工业互联网”在美国，“工业4.0”的概念更多的被“工业互联网”所取代，尽管称呼不同，但这两个概念的基本理念一致，就是将虚拟网络与实体连接，形成更具有效率的生产系统。从政策层面来讲，美国政府在金融危机后将发展先进制造业上升为国家战略，希望以新的革命性的生产方式重塑制造业。从行业层面上看，行业组织工业互联网联盟的组建，宣告了企业界进军工业4.0时代的号角吹响。与德国强调的“硬”制造不同，软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命，希望用互联网激活传统工业，保持
36、制造业的长期竞争力。1.政府战略推动创新为应对新科技产业革命，争夺国际产业竞争话语权，美国将重振制造业作为近年最优先发展的战略目标。金融危机后，美国政府出台了一系列法案，着力兴建制造业创新研究中心，希望以高新技术改造传统制造业，推动美国经济再次走上可持续增长之路。2009年4月，刚刚出任美国总统的奥巴马发表演讲，提出将重振制造业作为美国经济长远发展的重大战略。同年12月，美国政府出台重振美国制造业框架，详细分析了重振制造业的理论基础及优势，成为美国发展制造业的战略指引。随后奥巴马政府从战略布局、发展路径到具体措施，逐步铺展，完成了制造业创新计划部署。2011年6月，美国正式启动“先进制造伙伴计
37、划”，旨在加快抢占21世纪先进制造业制高点。2012年2月进一步推出“先进制造业国家战略计划”，通过积极政策，鼓励制造企业回归美国本土。上述计划包括两条主线，一是调整、提升传统制造业结构及竞争力，二是发展高新技术产业，提出发展包括先进生产技术平台、先进制造工艺及设计与数据基础设施等先进数字化制造技术。2012年3月，奥巴马首次提出建设“国家制造业创新网络”，建立最多45个研究中心，加强高等院校和制造企业之间的产学研有机结合。2013年1月，美国总统执行办公室、国家科学技术委员会和高端制造业国家项目办公室联合发布了国家制造业创新网络初步设计，投资10亿美元组建美国制造业创新网络(NNMI)，集中
38、力量推动数字化制造、新能源以及新材料应用等先进制造业的创新发展，打造一批具有先进制造业能力的创新集群。这一创新网络的重点研究领域包括：开发碳纤维复合材料等轻质材料，提高下一代汽车、飞机、火车和轮船等交通工具的燃料效率、性能以及抗腐蚀性;完善3D打印技术相关标准、材料和设备，实现利用数字化设计进行低成本小批量的产品生产;创造智能制造的框架和方法，允许生产运营者实时掌握来自全数字化工厂的“大数据流”，以提高生产效率，优化供应链，并提高能源、水和材料的使用效率等。据美国智库威尔逊中心发布的全球先进制造业趋势报告，美国研发投资量位于世界首位，其中四分之三投向制造业，在合成生物、先进材料和快速成型制造等
39、先进制造业领域优势明显。分析人士认为，在政府和私营部门的大力推动下，美国很有可能出现以无线网络技术全覆盖、云计算大量运用和智能制造大规模发展为标志的新一轮技术创新浪潮。2.产业联盟打通技术壁垒与德国工业4.0强调的“硬”制造不同，软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命，希望借助网络和数据的力量提升整个工业的价值创造能力。可以说，美国版的工业4.0实际上就是“工业互联网”革命。而在此过程中，除了美国政府的政策扶持外，行业联盟的率先组建成为发展的重要推手。“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出，随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC)，将
40、这一概念大力推广开来。除了通用电气这样的制造业巨头，加入该联盟的还有IBM、思科、英特尔和AT&T等IT企业。工业互联网联盟采用开放成员制，致力于发展一个“通用蓝图”，使各个厂商设备之间可以实现数据共享。该蓝图的标准不仅涉及Internet网络协议，还包括诸如IT系统中数据的存储容量、互连和非互连设备的功率大小、数据流量控制等指标。其目的在于通过制定通用标准，打破技术壁垒，利用互联网激活传统工业过程，更好地促进物理世界和数字世界的融合。尽管上述标准的建立和最终批准可能需要几年时间，但一旦这些标准建立起来，将有助于硬件和软件开发商创建与物联网完全兼容的产品，最终结果可能是实现传感器、网络、计算机
41、、云计算系统、大型企业、车辆和数以百计其他类型的实体得以全面整合，推动整个工业产业链的效率全面提升。三、中国制造2025中国制造2025是中国版的“工业4.0”规划。规划经李克强总理签批，已由国务院于2015年5月8日公布。规划提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领。1.指导思想全面贯彻党的十八大和十八届二中、三中、四中全会精神，坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平
42、，完善多层次多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越。2.基本方针创新驱动。坚持把创新摆在制造业发展全局的核心位置，完善有利于创新的制度环境，推动跨领域跨行业协同创新，突破一批重点领域关键共性技术，促进制造业数字化网络化智能化，走创新驱动的发展道路。质量为先。坚持把质量作为建设制造强国的生命线，强化企业质量主体责任，加强质量技术攻关、自主品牌培育。建设法规标准体系、质量监管体系、先进质量文化，营造诚信经营的市场环境，走以质取胜的发展道路。绿色发展。坚持把可持续发展作为建设制造强国的重要着力点，加强节能环保技术、工艺、装备推广应用，全面推行清洁
43、生产。发展循环经济，提高资源回收利用效率，构建绿色制造体系，走生态文明的发展道路。结构优化。坚持把结构调整作为建设制造强国的关键环节，大力发展先进制造业，改造提升传统产业，推动生产型制造向服务型制造转变。优化产业空间布局，培育一批具有核心竞争力的产业集群和企业群体，走提质增效的发展道路。人才为本。坚持把人才作为建设制造强国的根本，建立健全科学合理的选人、用人、育人机制，加快培养制造业发展急需的专业技术人才、经营管理人才、技能人才。营造大众创业、万众创新的氛围，建设一支素质优良、结构合理的制造业人才队伍，走人才引领的发展道路。3.基本原则市场主导，政府引导。全面深化改革，充分发挥市场在资源配置中
44、的决定性作用，强化企业主体地位，激发企业活力和创造力。积极转变政府职能，加强战略研究和规划引导，完善相关支持政策，为企业发展创造良好环境。立足当前，着眼长远。针对制约制造业发展的瓶颈和薄弱环节，加快转型升级和提质增效，切实提高制造业的核心竞争力和可持续发展能力。准确把握新一轮科技革命和产业变革趋势，加强战略谋划和前瞻部署，扎扎实实打基础，在未来竞争中占据制高点。整体推进，重点突破。坚持制造业发展全国一盘棋和分类指导相结合，统筹规划，合理布局，明确创新发展方向，促进军民融合深度发展，加快推动制造业整体水平提升。围绕经济社会发展和国家安全重大需求，整合资源，突出重点，实施若干重大工程，实现率先突破
45、。自主发展，开放合作。在关系国计民生和产业安全的基础性、战略性、全局性领域，着力掌握关键核心技术，完善产业链条，形成自主发展能力。继续扩大开放，积极利用全球资源和市场，加强产业全球布局和国际交流合作，形成新的比较优势，提升制造业开放发展水平。4.战略目标立足国情，立足现实，力争通过“三步走”实现制造强国的战略目标。第一步：力争用十年时间，迈入制造强国行列。到2020年，基本实现工业化，制造业大国地位进一步巩固，制造业信息化水平大幅提升。掌握一批重点领域关键核心技术，优势领域竞争力进一步增强，产品质量有较大提高。制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排
46、放明显下降。到2025年，制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，两化（工业化和信息化）融合迈上新台阶。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放达到世界先进水平。形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群，在全球产业分工和价值链中的地位明显提升。第二步：到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。创新能力大幅提升，重点领域发展取得重大突破，整体竞争力明显增强，优势行业形成全球创新引领能力，全面实现工业化。第三步：新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。制造业主要领域具有创新引领能力和明显竞争优势，建成全球领先的技
47、术体系和产业体系。2020年和2025年制造业主要指标。5.任务和重点实现制造强国的战略目标，必须坚持问题导向，统筹谋划，突出重点；必须凝聚全社会共识，加快制造业转型升级，全面提高发展质量和核心竞争力。1）提高国家制造业创新能力。完善以企业为主体、市场为导向、政产学研用相结合的制造业创新体系。围绕产业链部署创新链，围绕创新链配置资源链，加强关键核心技术攻关，加速科技成果产业化，提高关键环节和重点领域的创新能力。2）推进信息化与工业化深度融合。加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向；着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。3）强化工业基础能力。核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础（以下统称“四基”）等工业基础能力薄弱，是制约我国制造业创新发展和质量
