“工业4.0”与通州制造业应对

曹荣琪　曹剑

以信息通信技术提升现代制造业为显著特征的新一轮科技革命和产业革命已经到来。2013年4月，德国政府在汉诺威正式推出“工业4.0”战略。2014年10月，柏林《中德合作行动纲要》公布“工业4.0”合作四条。笔者经过一段时间关注，深感这项战略合作对民族工业以及区域经济影响甚大，对“工业4.0”产生一点肤浅认识，遂对“工业4.0”时代通州制造业前景做了一点粗浅思考。

一、“工业4.0”的理念特征与战略要素

简单而言，“工业4.0”就是工业生产数字化，即依托信息技术、互联网、物联网，与信息物理系统融合，连接人、原料、设备、终端，按照工艺和标准，实现虚拟工厂向实体工厂输送生产元素，制造出个性化、数字化、智能化的产品。这是一种生产模式。

“工业X.0”的划分，基于不同发展阶段。“工业1.0”是蒸汽机时代，“工业2.0”是电气化时代，“工业3.0”是信息化时代，“工业4.0”则是利用信息化技术促进产业变革的时代，亦称智能化时代。德国学术界和产业界认为，未来10年基于信息物理系统（Cyber-Physical System，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。“工业4.0”改变了创造新价值的过程，前景广阔，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。这给工业生产和商品消费带来的最大变化，就是产品小批量、多品种、生产周期缩短、价格下降、对客户定制产品的反应更快、产品实现按订单生产、资源更优化、能源效率提高。

德国“工业4.0”战略的要点可以概括为：基于一个网络，形成两大主题，实现三项集成，实施八项计划。

基于一个网络：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“工业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、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、网络化的产业链。

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。“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。

实施八项计划：一是共同标准。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。四是安全保障。确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁，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。六是技术工人。建立持续职业发展计划，帮助工人应对来自工作和技能的新要求。七是监管框架。八是资源利用效率。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。

二、通州制造业的底板与短板及其应对

2014年南通市通州区制造业应税销售收入超过800亿元，规模工业产值达1848亿元，制造业拥有总资产923亿元。制造业内部结构不断提升，2014年全区高新产业产值、新兴产业产值占规模工业总产值的比重分别达到43.8%和33.2%。南通高新区创成国家级高新区，成立了家纺、现代建筑、船舶海工等三大产业研究院，恒科新材料一期、甬金金属二期、南通供销产业园、东源智能电网装备等一批重大项目相继建成投产，优华劳斯整车设计、北海生物科技、恒力公务机基地等一批重大项目成功落户，华电热电启动建设，福伦利新材料、东概念新材料、沃太能源、公爵新能源汽车等一批创新项目已取得了较好的产出效益，通州制造业的综合实力和发展活力明显增强。但对照“工业4.0”的趋势和要求，通州制造业仍相对粗放，主要短板有这样几块：一是传统制造业仍是通州制造业的主体。纺织服装行业应税销售收入占比高达40%。二是企业自主创新能力严重不足。2014年全区规模工业企业研发投入18.15亿元，占规模工业主营业务收入的比重仅为1%。根据国际标准：研发强度低于1%，企业难以生存，更不具备竞争力；处于中等水平2%～3%，企业只能走模仿创新的道路；达到较高水平4%～5%及以上，企业可以进行自主创新。三是制造业企业对先进信息技术的应用相对落后。电子商务交易不活跃。2014年，全区制造业电子商务交易额在全市排名靠后。这表明通州制造业主对互联网反应不快，明知趋势到来却一味在原模式下固步自封，不愿割舍原有的线下渠道。企业主关注的往往是项目投入、技改投入，而信息化资金投入、部门建制设置、专业人才引进均不够重视。网络应用大多只停留在信息的获取和发布上，用于产品研发、营销、售后服务及电子商务的比例不高，建立连接上下游企业供应链管理系统的企业更是寥寥无几。

“工业4.0”应对之一：迅速开展研究。经信委、科技局、发改委等区政府职能部门要组建专门班子，对“工业4.0”学习研究，尤其要结合《中国制造2025》提出的“以推进信息化和工业化深度融合为主线，大力发展智能制造，构建信息化条件下的产业生态体系和新型制造模式”，与德国“工业4.0”着眼高端装备提出的“建设‘信息物理系统’，积极布局‘智能工厂’，推进‘智能生产’”两大战略之间共性和异性的研究。要有针对性地引发全区制造业企业家对科技革命与工业革命的关注，根据“工业4.0”时代的要求，引导企业家追求重知重智，追求技术创新，主动关心与追随科学技术进步，真正将科技创新与企业发展密切结合起来，针对性地制定相关政策，设立专项资金，推动制造业企业直面“工业4.0”带来的巨大挑战。

“工业4.0”应对之二：制订专项规划。结合编制通州“十三五”规划，制订通州智能产业发展专项规划。“工业4.0”时代，智能设备和生产手段必将广泛替代传统的生产方式，而生产方式的变革必将带来工业生产能力的重大变革，使智能装备制造业有了巨大发展空间。要充分利用近几年通州智能装备制造业发展成果，大力发展智能装备制造业，在智能测控、数控机床等产业形成一定的产业体系，同时大胆尝试涉足机器人、新型传感器、3D打印等领域，开展智能机器人及智能装备系统集成、设计、制造、试验检测等核心技术研究，力求有所突破。

“工业4.0”应对之三：聚力发展“四基”。“四基”是指关键基础材料、核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、产业技术基础。夯实“四基”，是产业发展的核心，是实施“工业4.0”的基础。要选择基础的、关键的、核心的、共性的材料、工艺、技术以及所必要的技术支撑体系，对工业软件、智能工业设施、数据服务、工业机器人等关键部件及装置，要加强技术研究。排出通州现有企业中符合“四基”类型的工业企业，引导各类要素向这些企业倾斜。落实好工业和信息化部《加快推进工业强基指导意见》，聚集力量，集中要素，完善财政支持政策，利用现有资金渠道持续加大对工业“四基”的支持力度。

“工业4.0”应对之四：培育“种子”企业。在节能环保、风电、海洋工程、工程机械、航天航空、新能源等产业领域，选取优秀企业作为试点示范企业给予扶持，系统进行高精密、大功率传动装备的工艺、技术、材料及新产品的联动研发，进行新型热处理工艺、新型铸造工艺、新型表面强化工艺等应用技术的研发，建设智能制造的示范工厂，开展智能工厂应用示范，发挥好示范的“种子”作用，引领全区制造业转型。鼓励通州具有一定条件的大企业先行先试，大型企业为主导，中小企业协同跟进。引导大企业充分调动资源，与国内外制造业顶尖顶端企业和技术研发领头领袖机构开展联合，进行技术创新和组织创新。

“工业4.0”应对之五：发展新兴产业。把资源和精力放到那些已有一定基础、成长性强、前景广阔的产业上。智能装备产业重点发展新型传感器、智能仪器仪表等高技术、高性能、高附加值产品。航空产业以南通机场为依托，加强与空军装备部、中航集团、上海机场及南京航空航天大学等合作，大力发展多门类航空制造业和航空服务业，打造临空经济。新材料产业以前沿领域和高端产品为主攻方向，重点发展纺织新材料、金属新材料、建筑新材料和生物医用新材料产业。积极培育节能环保、健康产业、轨道交通、核技术应用等新兴业态。

“工业4.0”应对之六：加速“两化融合”。发挥好企业的主体作用，积极推进信息系统覆盖研发、生产、供应、销售、服务等全业务链条。突出加强纺织服装、船舶海工、电子信息等支柱产业中的骨干企业内部信息共享、系统集成和产业链上下游之间的业务协同，依托骨干企业信息化促进产业链上下游企业信息化水平提升。依托信息化推进智能化，建立持续改进、及时响应、全流程创新的产品研发体系。加快建立以数字化车间和智能化工厂为代表的现代生产体系。加强生产过程中数字化控制、制造执行系统、自动化物流、状态实时检测等数字化、智能化技术的应用。

“工业4.0”应对之七：做实产学研用。“工业4.0”战略是由德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等联合发起的，工作组成员也由产学研用多方代表组成。通州要综合运用无偿资助、贷款贴息、产业投资、补助（引导）资金、保费补贴和创业风险投资等多种方式，对产学研合作项目给予更大支持，鼓励企业与国内外科研院所、产品应用单位进行产、学、研、用一体化联合，推动基础原材料、基础零部件、基础工艺技术与整机制造业的战略合作，建立几个上下游产业链紧密合作、科技研发与应用分工明确、利益共享、风险共担的一体化产业合作联合体。

“工业4.0”应对之八：启动“双元培训”。所谓双元，是指职业培训要求参加培训的人员必须经过两个场所的培训，一元是指职业学校，其主要职能是传授与职业有关的专业知识；另一元是企业或公共事业单位等校外实训场所，主要职能是让学生在企业里接受职业技能方面的专业培训。通州政府应鼓励通州中专、广播电视大学启动这种培训方式。同时，引导企业加强科技人才队伍建设，通过企校合作、订单式培养，加强一线创新人才、青年科技人才和高科技人才队伍建设，依托重点工程项目和重大科技专项，培养符合企业发展要求的技术创新人才和实用型关键技术人才，为“工业4.0”时代通州制造业的发展储备人才能量。

（作者单位：曹荣琪，中共南通市通州区委宣传部；曹剑，南通市通州区统计局）

责任编辑：彭安玉