他山之石：制造业与互联网之核聚变

□ 文/王文

王文野村综研（上海）咨询有限公司 主任咨询顾问



他山之石：制造业与互联网之核聚变

□ 文/王文

王文
野村综研（上海）咨询有限公司 主任咨询顾问

德国提出的“工业4.0”、美国提出的“工业互联网”，引领了第四次工业革命浪潮开始席卷全球。其后，日本等发达经济体也纷纷加入了推动工业化和信息化高度融合从而实现制造业转型升级的战役之中。这些革命性变化告诉我们，中国制造只有和“互联网+”深度融合才有前景，才会实现新旧动能的转换。这一次，我们和发达国家几乎站在同一起跑线上，务必要抓住机遇，决不能再次错失。

德国战车立足制造业

工业4.0概念最早起源于德国，2011年，在汉诺威工业博览会开幕式中被首次提出。2013年，德国联盟教研部与联邦经济技术部将其列为《高技术战略2020》十大未来项目之一。工业4.0是指利用信息物理系统(Cyber-Physical System，简称CPS)将生产中的供应、制造、销售等信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。工业4.0可以真正首次实现资源、信息、物体和人的网络联合。

自下而上，重“硬”环节

德国制造业是世界最具竞争力的制造业之一，尤其是装备制造业在全球处于领先地位。但德国工业面临的挑战及其相对弱项也十分明显。

首先，机械设备领域的全球竞争正日趋激烈。不仅美国在全球金融危机后大力推进“再工业化”战略与措施，亚洲的机械设备制造商也正奋起直追，威胁德国制造商。其次，软件与互联网技术是德国工业的相对弱项。因此，从产业链环节上看，德国提出的“工业4.0”偏重生产制造的“硬”环节，立足于“智能工厂”、“智能生产”两大主题，偏重于生产与制造过程，旨在推进生产或服务模式由集中式控制向分散式增强型控制转变，实现高度灵活的个性化和数字化生产或服务。

德国工业4.0的核心是信息物理系统（CPS），希望通过这套系统由下游的“物理端”（生产制造环节）来占领上游的“信息端”。具体手段是通过传感网紧密连接外界现实世界，将网络的高级计算能力有效运用于现实世界中，希望将设计、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。德国正在不断升级信息物理系统（CPS），使它成为具备“独立思考能力”的“智能工厂”，让生产设备因CPS而获得智能，届时，云计算和大数据等信息技术就不过是制造业中一个被利用的对象，德国最强大的竞争对手、在信息技术领域独占鳌头的美国就可能会被边缘化。

政府主导，全社会协同

2013年4月，德国机械及制造商协会（VDMA）、德国电气电子（ZWEI）和信息技术协会（BITKOM）设立“工业4.0平台”，并确定规范与标准、安全、研究与创新三大主题。2015年3月，德国经济和能源部、德国教育和研究部共同启动“升级版工业4.0平台”建设，接管由上述三大协会负责的工业4.0平台。

“升级版工业4.0平台”的管理层由德国经济和能源部、德国教育和研究部及经济、工会、科技界代表提供决策支撑，下设指导委员会、六大工作组负责技术实践能力及决策，战略委员会、科技顾问委员会负责政策监管、社会及多部门协作，市场活动由产业财团负责应用成果转化、由德国电气电工信息技术委员会（DKE）等标准化组织负责标准的国际化推广。其中，由企业、工作组管理者和联邦经济部和教研部代表组成的指导委员会作为产业战略制定、技术协调、决策和执行机构；六大工作组分别涉及参考架构、标准和规范，研究与创新，网络系统安全性，法律框架，就业、职业教育与培训等主题；战略委员会由政府（总理府、内政部）、协会（机械及制造商协会、电气电子行业协会、信息技术协会、联邦工业协会、汽车协会、能源与水利协会）、工会（金属产业工会）、科技界（弗劳恩霍夫研究所）和指导委员会代表组成。

“升级版工业4.0平台”的推出，表明所有来自工业、科学、工会和政府的有关人员都聚集到德国的“工业4.0”战略中，使得德国的“工业4.0”战略具有更广泛的政治和社会基础。

表　德国、美国、日本的制造业与“互联网+”融合三种模式对比

美国巨头立足信息技术

在美国，工业4.0被称为“工业互联网”，这一概念最早是2011年由美国GE(通用电气公司)提出。2012年，美国发布了“工业互联网战略”。2013年6月，GE 第一次将工业互联网概念推向中国。GE总裁伊梅尔特在中国高调推出他的工业互联网概念：工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析传感技术及互联网的高度融合。它通过智能机器间的连接并最终将人机连接，结合软件和大数据分析，重构全球工业，激发生产率，让世界更快捷、更安全、更清洁、更经济。

自上而下，重“软”服务

在工业3.0即信息化时代，美国是遥遥领先于全球他国的领军者，拥有Google、英特尔、IBM等IT巨头和无数的IT企业，这也为美国在工业4.0时代的“工业互联网”战略奠定了基础。

相比德国的工业4.0，美国的“工业互联网”更加注重从CPU、系统、软件、互联网等上游的“信息端”出发，通过大数据分析等工具“自上而下”的向下游的“物理端”渗透，重塑制造业，用“软”服务占据产业链的最顶端，保持制造业的长期竞争力。例如，制造业巨头GE公司已经变得越来越“软”。近年来GE在硅谷大肆招募软件、互联网技术人才和大数据科学家，目前已经有1万多人在从事相关工作，加紧打造自己的“软实力”。

在提出工业互联网概念后的几年中，GE已经在多个行业推出了数以百计的行业解决方案。不过GE的雄心还不仅仅只是做一家软硬结合的解决方案公司，它还试图通过工业互联网，将自己打造成平台型公司。2015年，GE向第三方用户和软件商开放了Predix工业互联网新软件平台，该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，这个平台将帮助各行各业的企业真正参与到“工业互联网”的创新热潮之中。

企业联盟，打通壁垒

2014年3月，在提出“工业互联网”的概念之后，GE联合AT&T、思科、IBM和英特尔五大龙头企业成立了美国工业互联网联盟IIC。IIC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。IIC成立的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。美国IIC已经成为推动工业互联网标准化的重要平台，它主导建立并完善参考架构，通过企业自主设立的应用案例开展垂直领域应用探索，支持建立测试床推进检验验证。此外，IIC还积极推进与国际标准化组织的协作，目前已梳理了20多个关联标准化组织并逐步建立联系。后续IIC将直接向这些组织反馈标准化需求，以加快工业互联网标准研制和全球标准化协作。

美国的“工业互联网”注重从CPU、系统、软件、互联网等上游“信息端”出发，通过大数据分析等工具“自上而下”的向下游的“物理端”渗透。

日本“机器人革命”致力社会创新

在美德两国火拼之时，日本制造业也奋起直追。日本经济产业省公布的《2015年版制造白皮书》声称：日本的下一代制造业要积极发挥IT、物联网、大数据的作用。不过，日本制造业多年的发展基础和文化传承，使得日本的工业4.0将更类似德国模式。《白皮书》强调IT、物联网、大数据等是作为应用手段，将日本的工业技术、产品发挥到极致，而不是将IT、物联网、大数据等作为工业发展的重点，在这些领域占据主导。

从2009年日本政府发布的《2010年经济产业政策的重点》明确建立“日本式的低碳社会，以及稳定、健康长寿的社会”，再到历年《日本制造业白皮书》列出的重点领域，近期日本产业政策支持的重心一直处在微调中。通过不断调整和聚焦，日本应对工业4.0的战略方向趋于明晰，以“机器人革命”作为突破口，在战略上紧盯德国、美国，又另辟蹊径，立足自身优势、特色化发展。

日本机器人革命是指随着传感器、人工智能等技术进步，以往并未被定义成机器人的物体也将机器人化。

日本机器人的实力，最开始是在工业领域普及而受到全球认可。目前，日本仍然保持工业机器人产量、安装数量（存量）世界第一的地位。伴随工业4.0时代的到来，日本政府于2015年1月公布了《机器人新战略》，从国家战略高度引导日本机器人革命的开始。日本机器人革命是指随着传感器、人工智能等技术进步，以往并未定义成机器人的物体也将机器人化（例如汽车、家电、手机、住宅也将成为机器人之一）。同时从制造业工厂到大众日常生活等各个领域，都要广泛应用机器人，并通过机器人的普及应用解决社会问题，强化制造业与服务业领域的国际竞争力，产生新附加值，带动社会进步，让生活更加便利，人民更加幸福。

日本机器人革命主要有三大目标：一是世界机器人创新基地，巩固机器人产业培育能力。通过产、学、官合作，增加用户与厂商的对接机会等措施，激发创新，同时推进人才培养、下一代技术研发、开展国际标准化等工作；二是世界第一的机器人应用国家，使机器人在制造业、服务业、医疗护理、公共建设、农业等领域都得到广泛应用，同时不断完善应用环境与体制建设；三是迈向世界领先的机器人新时代，在物联网时代到来之际，制定机器人互联、自律性、采集数据等功能的管理制度与国际标准。

为实现三大目标，日本为机器人产业发展制定了五年计划。一是完成八项重点任务，成立机器人革命促进会、发展面向下一代技术、实施全球标准化战略、机器人现场测试环境建设、加强人才储备、推进制度改革、加大扶持力度和考虑举办机器人奥运会；二是制定制造业、服务业、医疗护理业、基础设施、自然灾害应对、工程建设、农业、林业、渔业和食品工业等应用领域未来5年的发展重点和预期目标。

制造业与“互联网+”融合带来全球新趋势

自工业4.0概念提出之后,在全球范围内掀起了智能制造、机器人革命等制造业数字化革命大潮，引发了一系列新技术、新业态的发展，并会对产业集聚模式、商业模式产生变革性影响。

新技术：自动化设备、以太网、传感器和工业软件是支撑智能生产必不可少的四大功能板块。以自动化设备为例，可以预见数控机床、机器人、3D打印这类高端设备将成为全球竞逐的主要领域。完美的智能生产愿景包含的不仅仅是企业层面的智能，还包括单个机器的智能、产品的智能、系统的自我学习能力以及万物互联互通的自发式交流。总的来说，智能化程度越高的生产方式，相应的这四大功能板块的集成复杂度也越高。

图　产业集聚模式的变迁设想

新业态：目前来看，工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造业与“互联网+”融合，使全生命周期管理、众包式设计与制造、互联网金融等新业态崛起。总体而言，制造业的服务化和服务业的制造化趋势将越来越凸显。

产业集聚模式：制造业与“互联网+”融合，使诸多行业之间的边界正在由清晰趋向模糊，产业融合成为大势所趋。现代服务业和高端制造业的产业集聚模式将突破以龙头大企业为核心的纵向和横向一体化“产业集群”，将会向以“人”为本的“产业生态圈”发展。

商业模式：工业4.0强调效率高、成本低、响应快，其本质是要满足复杂的个性化需求。因此，制造业与“互联网+”融合，使得技术、市场出现了快速的变化，要求分工不断细化和深化，因此企业靠单打独斗越来越难以应对激烈的市场竞争。过去，企业通过封闭的内部创新活动追求产业链“占位”，现在演变为主动进行开放式合作，通过合作伙伴之间的协同与互补实现发展。为此，越来越多的跨界企业会组成一个相互依赖的网络，共享相关的产品、服务和技术等，实现共同发展。

新一轮工业革命将对各国的比较优势、生产组织方式、产业结构、国际贸易、竞争优势要素等诸多方面产生重大影响，从而赋予国际产业分工和竞争以新的内涵。发达经济体利用雄厚的技术基础、人才优势、强大的研究开发能力和良好的市场机制，将有可能率先在新兴产业发展方面取得突破，为其经济增长注入新的活力，助推其结构调整和增长方式的转变，进一步强化与新兴工业化国家错位发展，在国际竞争中占领制高点。而推动“中国制造2025”与“互联网+”融合发展，就是把中国制造的发展和互联网的实践结合在一起，掌控“第四次工业革命”。而如何把多方力量结合在一起，对中国来说是非常重要的命题。这一次，我们和发达国家几乎站在同一起跑线上，务必要抓住机遇，决不能再次错失。

责任编辑：白云

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