【摘要】“中國制造2025”總體思路是堅持走中國特色新型工業(yè)化道路，以促進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業(yè)融合為主線，以推進智能制造為主攻方向。無論是德國的“工業(yè)4.0”，還是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其實質與我國工業(yè)和信息化部推廣的“兩化融合”戰(zhàn)略大同小異。我國將“智能制造”作為兩化深度融合的主攻方向，其實質是通過互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)深度融合，在新一輪產業(yè)革命中搶占未來制造業(yè)變革的先機，進一步引領我國制造業(yè)向“智能化”轉型升級，并賦予國家間產業(yè)競爭新內涵。
【關鍵詞】工業(yè)4.0 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 智能制造 互聯(lián)網(wǎng)＋
【中圖分類號】F49 【文獻標識碼】A
【DOI】 10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2015.19.006
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”中的智能制造
過去20年，互聯(lián)網(wǎng)是改變社會、改變商業(yè)最重要的技術；如今，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，讓許多物理實體具備了感知能力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋磉_能力；未來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算和大數(shù)據(jù)技術的成熟，生產制造領域將具備收集、傳輸及處理大數(shù)據(jù)的高級能力，使制造業(yè)形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，帶動傳統(tǒng)制造業(yè)的顛覆與重構。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早是由美國通用電氣公司（GE）于2012年提出的，隨后聯(lián)合另外四家IT巨頭組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），將這一概念大力推廣開來。“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要含義是，在現(xiàn)實世界中，機器、設備和網(wǎng)絡能在更深層次與信息世界的大數(shù)據(jù)和分析連接在一起，帶動工業(yè)革命和網(wǎng)絡革命兩大革命性轉變。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的愿景是使各個制造業(yè)廠商的設備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這就至少要涉及到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲等技術。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的成立目的在于通過制定通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)的生產制造過程，促進物理世界和信息世界的融合。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術，使制造業(yè)的數(shù)據(jù)流、硬件、軟件實現(xiàn)智能交互。未來的制造業(yè)中，由智能設備采集大數(shù)據(jù)之后，利用智能系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析工具進行數(shù)據(jù)挖掘和可視化展現(xiàn)，形成“智能決策”，為生產管理提供實時判斷參考，反過來指導生產，優(yōu)化制造工藝（圖1）。
智能設備可以在機器、設施、組織和網(wǎng)絡之間實現(xiàn)共享促進智能協(xié)作，并將產生的數(shù)據(jù)發(fā)送到智能系統(tǒng)。
智能系統(tǒng)包括部署在組織內的機器設備，也包括互聯(lián)網(wǎng)中廣泛互聯(lián)的軟件。隨著越來越多的機器設備加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)貫通整個組主和網(wǎng)絡的智能設備協(xié)同效應成為可能。深度學習是智能系統(tǒng)內機器聯(lián)網(wǎng)的一個升級。每臺機器的操作經驗可以聚合為一個信息系統(tǒng)，以使得整套機器設備能夠不斷地自行學習，掌握數(shù)據(jù)分析和判斷能力。以往，在單個的機器設備上，這種深度學習的方式是不可能實現(xiàn)的。例如，從飛機上收集的數(shù)據(jù)加上航空地理位置與飛行歷史記錄數(shù)據(jù)，便可以挖掘出大量有關各種環(huán)境下的飛機性能的信息。通過這些大數(shù)據(jù)的挖掘與應用，可以使整個系統(tǒng)更聰明，從而推動一個持續(xù)的知識積累過程。當越來越多的智能設備連接到一個智能系統(tǒng)之中，結果將是系統(tǒng)不斷增強并能自主深度學習，而且變得越來越智能化。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關鍵是通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能決策。當從智能設備和智能系統(tǒng)采集到了足夠的大數(shù)據(jù)時，智能決策其實就已經發(fā)生了。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，智能決策對于應對系統(tǒng)越來越復雜的機器的互聯(lián)、設備的互聯(lián)、組織的互聯(lián)和龐大的網(wǎng)絡來說，十分必要。智能決策就是為了解決系統(tǒng)的復雜性。
當工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大要素——智能設備、智能系統(tǒng)、智能決策，與機器、設施、組織和網(wǎng)絡融合到一起的時候，其全部潛能就會體現(xiàn)出來。生產率提高、成本降低和節(jié)能減排所帶來的效益將帶動整個制造業(yè)的轉型升級。
所以說，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”代表了消費互聯(lián)網(wǎng)向產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的升級，增強了制造業(yè)的軟實力，使未來制造業(yè)向效率更高、更精細化發(fā)展。
“工業(yè)4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經濟增長動力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)增長不可或缺的因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創(chuàng)新，其關鍵詞是“工業(yè)4.0”。
“工業(yè)4.0”中，互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展正在對傳統(tǒng)制造業(yè)造成顛覆性、革命性的沖擊。網(wǎng)絡技術的廣泛應用，可以實時感知、監(jiān)控生產過程中產生的海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)生產系統(tǒng)的智能分析和決策，使智能生產、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模個性化制造成為生產方式變革的方向。“工業(yè)4.0”所描繪的未來的制造業(yè)將建立在以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術為基礎的互動平臺之上，將更多的生產要素更為科學地整合，變得更加自動化、網(wǎng)絡化、智能化，而生產制造個性化、定制化將成為新常態(tài)。
自動化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎上，通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集海量生產數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)匯集到云計算數(shù)據(jù)中心，然后通過信息管理系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)進行分析、挖掘，從而作出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”，從而提高生產靈活性和資源利用率，增強顧客與商業(yè)合作伙伴之間的緊密關聯(lián)度，并提升工業(yè)生產的商業(yè)價值（圖2）。
生產智能化。全球化分工使得各項生產要素加速流動，市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求。“工業(yè)4.0”時代，生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，從著手生產制造之前，就按照交貨期、生產數(shù)量、優(yōu)先級、工廠現(xiàn)有資源（人員、設備、物料）的有限生產能力，自動制訂出科學的生產計劃。從而，提高生產效率，實現(xiàn)生產成本的大幅下降，同時實現(xiàn)產品多樣性、縮短新產品開發(fā)周期，最終實現(xiàn)工廠運營的全面優(yōu)化變革。
傳統(tǒng)制造業(yè)時代，材料、能源和信息是工廠生產的三個要素（圖3）。傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進行物質生產的歷史。材料、能源和信息領域的任何技術革命，必然導致生產方式的革命和生產力的飛躍發(fā)展。但是，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算、大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，計算機到智能手機等移動終端的演進，越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)（CPS）的方式相融合。也可以說，是這種技術進步使得制造業(yè)領域實現(xiàn)了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯(lián)。
通過互通互聯(lián)，云計算、大數(shù)據(jù)這些新的互聯(lián)網(wǎng)技術，和以前的自動化的技術結合在一起，生產工序實現(xiàn)縱向系統(tǒng)上的融合，生產設備和設備之間，工人與設備之間的合作，把整個工廠內部的要素聯(lián)結起來，形成信息物理系統(tǒng)，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產制造，可以調整產品的生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節(jié)約資源的方式。
“工業(yè)4.0”時代，在智能工廠中，CRM（Customer Relationship Management,客戶關系管理）、PDM（Product Data Management，產品數(shù)據(jù)管理）、SCM（Supply chain management，供應鏈管理）等軟件管理系統(tǒng)可能都將互聯(lián)。屆時，接到顧客訂單后的一瞬間，工廠就會立即自動地向原材料供應商采購。原材料到貨后，將被賦予數(shù)據(jù)，“這是給某某客戶生產的某某產品的某某工藝中的原材料”，使“原材料”帶有信息。帶有信息的原材料也就意味著擁有自己的用途或目的地。在生產過程中，原材料一旦被錯誤配送到其他生產線，它就會通過與生產設備開展“對話”，返回屬于自己的正確的生產線；如果生產機器之間的原材料不夠用，生產機器也可以向訂單系統(tǒng)進行“交涉”，來增加原材料數(shù)量；最終，即便是原材料嵌入到產品內之后，由于它還保存著路徑流程信息，將會很容易實現(xiàn)追蹤溯源（圖4）。
設備智能化。在未來的智能工廠，每個生產環(huán)節(jié)清晰可見、高度透明，整個車間有序且高效地運轉。“工業(yè)4.0”中，自動化設備在原有的控制功能基礎上，附加一定的新功能，就可以實現(xiàn)產品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節(jié)能性等智能化要求。這些為生產設備添加的新功能是指通過為生產線配置眾多傳感器，讓設備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網(wǎng)絡傳送到云計算數(shù)據(jù)中心，通過大數(shù)據(jù)分析決策進一步使得自動化設備具有自律管理的智能功能，從而實現(xiàn)設備智能化。
“工業(yè)4.0”中，在生產線、生產設備中配備的傳感器，能夠實時抓取數(shù)據(jù)，然后經過無線通信連接互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，對生產本身進行實時的監(jiān)控。設備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合形成了信息物理系統(tǒng)（CPS），使得生產大數(shù)據(jù)傳到云計算數(shù)據(jù)中心進行存儲、分析，形成決策并反過來指導設備運轉。設備的智能化直接決定了“工業(yè)4.0”所要求的智能生產水平。
能源管理智能化。近年來，環(huán)境和節(jié)能減排已成為制造業(yè)最重視的課題之一。許多制造業(yè)企業(yè)都已經開始應用信息技術，對生產能耗進行管理，以最具經濟效益的方式，部署工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用的智能化系統(tǒng)架構，從資源、原材料、研發(fā)設計、生產制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產品生命周期管理的循環(huán)。
供應鏈管理智能化。在傳統(tǒng)的制造業(yè)生產模式中，無論是工廠還是供應商，都需要為制造業(yè)的零部件或原材料的庫存付出一定的成本支出，由于供應商和工廠之間的信息不對稱和非自動的信息交換，生產的模式只能采用按計劃或按庫存生產的模式，靈活性和效率受到了約束。
“工業(yè)4.0”時代，復雜的制造系統(tǒng)在一定程度上也加速了產業(yè)組織結構的轉型。傳統(tǒng)的大型企業(yè)集團掌控的供應鏈主導型將向產業(yè)生態(tài)型演變，平臺技術以及平臺型企業(yè)將在產業(yè)生態(tài)中的展現(xiàn)出更多的作用。因此，企業(yè)競爭戰(zhàn)略的重點將不再是做大規(guī)模，而將是智能化的供應鏈管理，在不斷變化的動態(tài)環(huán)境中獲得和保持動態(tài)的供需協(xié)調能力。
供應鏈管理智能化將統(tǒng)一工廠的零部件庫存和供應商的生產流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風險，降低生產成本。供應鏈管理智能化要求企業(yè)間的信息采用基于事件驅動的方式交換信息，信息的交換是實時的，并且對方同樣可以做出實時的反應，供應鏈上不同企業(yè)的運作效率與在同一個企業(yè)中不同部門的運作一樣敏捷，具有滿足不斷變化的需求的適應性。供應鏈管理智能化將為供應鏈上的企業(yè)帶來更大的利益，供應鏈上各個企業(yè)的協(xié)同制造將為降低制造成本、物流成本，縮短制造周期，提供更好的服務和有力的保障。
實現(xiàn)上述四個智能化體現(xiàn)了“工業(yè)4.0”的宏大愿景。“工業(yè)4.0”認為實現(xiàn)上述四個智能化其實是一個簡單的概念：將大量的有關人、信息管理系統(tǒng)、自動化生產設備等物體融入到信息物理系統(tǒng)（CPS）中，在制造系統(tǒng)中，利用產生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務，協(xié)同企業(yè)的生產和運營。
智能制造的內涵
無論是德國的“工業(yè)4.0”，還是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其實質與我國工業(yè)和信息化部推廣的“兩化融合”戰(zhàn)略大同小異。某種程度上說，以智能制造為代表的新一輪工業(yè)革命或許對于我國制造業(yè)是一個很好的機會，也可能是我國制造業(yè)轉型升級的一個重要機遇。
工廠內實現(xiàn)“信息物理系統(tǒng)”。德國“工業(yè)4.0”其實就是基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實現(xiàn)智能工廠，最終實現(xiàn)的是制造模式的變革。CPS概念最早是由美國國家基金委員會在2006年提出，被認為有望成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術的第三次浪潮。
CSP是融合技術，包括計算、通信以及控制（傳感器、執(zhí)行器等）。中國科學院何積豐院士指出：“CPS，從廣義上理解，就是一個在環(huán)境感知的基礎上，深度融合了計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網(wǎng)絡化物理設備系統(tǒng)，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環(huán)實現(xiàn)深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式監(jiān)測或者控制一個物理實體。CPS的最終目標是實現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，構建一個可控、可信、可擴展并且安全高效的CPS網(wǎng)絡，并最終從根本上改變人類構建工程物理系統(tǒng)的方式。”
目前所說的制造業(yè)信息化，首先強調的是CAD（Computer Aided Design，計算機輔助設計）、CAM （Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造）等工業(yè)軟件和PPS(生產計劃控制系統(tǒng))、PLM（產品生命周期管理）等信息化管理系統(tǒng)。主要應用于由上而下的集中式中央控制系統(tǒng)。
而信息物理系統(tǒng)（CPS）則通過物體、數(shù)據(jù)以及服務等的無縫連接，實現(xiàn)了生產工藝與信息系統(tǒng)融合，形成了智能工廠。物聯(lián)網(wǎng)和服務互聯(lián)網(wǎng)分別位于智能工廠的三層信息技術基礎架構的底層和頂層。最頂層中，與生產計劃、物流、能耗和經營管理相關的ERP、SCM、CRM等，和產品設計、技術相關的PLM處在最上層，與服務互聯(lián)網(wǎng)緊緊相連。中間一層，通過CPS物理信息系統(tǒng)實現(xiàn)生產設備和生產線控制、調度等相關功能，從智能物料供應，到智能產品的產出，貫通整個產品生命周期管理。最底層則通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)控制、執(zhí)行、傳感，實現(xiàn)智能生產（圖5）。
智能工廠的產品、資源及處理過程因CPS的存在，將具有非常高水平的實時性，同時在資源、成本節(jié)約中也頗具優(yōu)勢。智能工廠將按照重視可持續(xù)性的服務中心的業(yè)務來設計。因此，靈活性、自適應以及機械學習能力等特征，甚至風險管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設備將實現(xiàn)高級自動化，主要是由基于自動觀察生產過程的CPS的生產系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。通過可實時應對的靈活的生產系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)生產工程的徹底優(yōu)化。同時，生產優(yōu)勢不僅僅是在特定生產條件下一次性體現(xiàn)，也可以實現(xiàn)多家工廠、多個生產單元所形成的世界級網(wǎng)絡的最優(yōu)化。
工廠間實現(xiàn)“互聯(lián)制造”。隨著信息技術和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務的普及，制造業(yè)市場競爭的新要求出現(xiàn)了變化。一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業(yè)快速重組、動態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源，在提高產品質量的同時，減少產品投放市場所需的時間，增加市場份額；能夠分擔基礎設施建設費用、設備投資費用等，減少經營風險。通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)企業(yè)內部、外部的協(xié)同設計、協(xié)同制造和協(xié)同管理，實現(xiàn)商業(yè)的顛覆和重構。通過網(wǎng)絡協(xié)同制造，消費者、經銷商、工廠、供應鏈等各個環(huán)節(jié)可利用互聯(lián)網(wǎng)技術全流程參與。傳統(tǒng)制造業(yè)的模式是以產品為中心，而未來制造業(yè)通過與用戶互動，根據(jù)用戶的個性化需求，然后開始部署產品的設計與生產制造。
另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)內、外服務的網(wǎng)絡化，向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。隨之而來，采集并分析生產車間的各種信息向消費者反饋，從工廠采集的信息作為大數(shù)據(jù)經過解析，能夠開拓更多的、新的商業(yè)機會。經由硬件從車間采集的海量數(shù)據(jù)如何處理，也將在很大程度上決定服務、解決方案的價值。
過去的制造業(yè)只是一個環(huán)節(jié)，但隨著互聯(lián)網(wǎng)進一步向制造業(yè)環(huán)節(jié)滲透，網(wǎng)絡協(xié)同制造已經開始出現(xiàn)。制造業(yè)的模式將隨之發(fā)生巨大變化，它會打破傳統(tǒng)工業(yè)生產的生命周期，從原材料的采購開始，到產品的設計、研發(fā)、生產制造、市場營銷、售后服務等各個環(huán)節(jié)構成了閉環(huán)，徹底改變制造業(yè)以往僅是一個環(huán)節(jié)的生產模式。在網(wǎng)絡協(xié)同制造的閉環(huán)中，用戶、設計師、供應商、分銷商等角色都會發(fā)生改變。與之相伴而生，傳統(tǒng)價值鏈也將不可避免的出現(xiàn)破碎與重構。
工廠外實現(xiàn)“數(shù)據(jù)制造”。滿足消費者個性化需求，一方面需要制造業(yè)企業(yè)能夠生產或提供符合消費者個性偏好的產品或服務，一方面需要互聯(lián)網(wǎng)提供消費者的個性化定制需求。由于消費者人數(shù)眾多，每個人的需求不同，導致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構成了產品需求的大數(shù)據(jù)。消費者與制造業(yè)企業(yè)之間的交互和交易行為也將產生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些消費者動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計等創(chuàng)新活動中，為產品創(chuàng)新作出貢獻。
因此，大數(shù)據(jù)將構成制造業(yè)智能化的一個基礎。大數(shù)據(jù)在制造業(yè)大規(guī)模定制中的應用除了圍繞定制平臺這一核心之外，還包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、訂單管理、智能化制造等。定制數(shù)據(jù)達到一定的數(shù)量級，就可以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)應用，通過對大數(shù)據(jù)的挖掘，實現(xiàn)流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用（圖6）。同時，大數(shù)據(jù)能夠幫助制造業(yè)企業(yè)提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產資源投入的風險。
“數(shù)據(jù)制造”時代，互聯(lián)網(wǎng)技術將全面嵌入到工業(yè)體系之中，將打破傳統(tǒng)的生產流程、生產模式和管理方式。生產制造過程與業(yè)務管理系統(tǒng)的深度集成，將實現(xiàn)對生產要素的高度靈活配置，實現(xiàn)大規(guī)模定制生產。從而，將有力推動傳統(tǒng)制造業(yè)加快轉型升級的步伐。毫無疑問，“數(shù)據(jù)制造”將會改變制造業(yè)思維，給制造業(yè)帶來更多的靈活性和想象空間，也或將顛覆制造業(yè)的游戲規(guī)則。
對我國的啟示
沒有強大的制造業(yè)，一個國家將無法實現(xiàn)經濟快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展，勞動就業(yè)問題將日趨突顯，人民生活難以普遍提高，國家穩(wěn)定和安全將受到威脅，信息化、現(xiàn)代化將失去堅實基礎。改革開放以來的30多年中，中國經濟經歷了接近10%的高速增長階段，而制造業(yè)是我國經濟高速增長的引擎。目前，我國尚處于工業(yè)化進程的中后期，制造業(yè)創(chuàng)造了GDP總量的三分之一，貢獻了出口總額的90%，未來幾十年制造業(yè)仍將是我國經濟的支柱產業(yè)。
重新定義“智能制造”的關鍵詞。進入21世紀以來，制造業(yè)面臨著全球產業(yè)結構調整帶來的機遇和挑戰(zhàn)。特別是2008年金融危機之后，世界各國為了尋找促進經濟增長的新出路，開始重新重視制造業(yè)，歐盟整體上開始加大制造業(yè)科技創(chuàng)新扶持力度；美國于2011年提出“先進制造業(yè)伙伴計劃”，旨在增加就業(yè)機會，實現(xiàn)美國經濟的持續(xù)強勁增長。美國國家科學技術委員會于2012年2月正式發(fā)布了《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，德國于2013年4月推出《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。我們應該通過比較研究《美國先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略》等資料中的先進制造業(yè)關鍵詞，進而來定義未來制造業(yè)的發(fā)展方向（圖7）。
一是軟性制造。大規(guī)模制造時代，傳統(tǒng)的制造環(huán)節(jié)利潤空間越來越受到擠壓。所以，從發(fā)達國家發(fā)展先進制造業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃中均可以看到，制造業(yè)的概念和附加值正在不斷從硬件向軟件、服務、解決方案等無形資產轉移。相對于傳統(tǒng)制造業(yè)，如今的制造業(yè)是軟件帶給硬件功能、控制硬件、對硬件造成極大影響。同時，與以往的硬件商品所不同，目前的制造業(yè)中，對商品附屬的服務或者基于商品上面的解決方案的需求正在快速增加。
所謂軟性制造，就是增加產品附加價值、拓展更多、更豐富的服務與解決方案。因為相對于硬件，產品內置的軟件、附帶的服務或者解決方案通常是軟性和無形的，都是“看不見”的事物，所以稱之為軟性制造。
軟性制造不再將“硬件”生產視為制造業(yè)，而認為“軟件”在制造業(yè)中不斷發(fā)揮主導作用，商品產生的服務或解決方案將對制造業(yè)的價值產生巨大影響。所以，未來的制造業(yè)需要放棄傳統(tǒng)的“硬件式”的思維模式，而要從軟件、服務產生附加值的角度去發(fā)展制造業(yè)。軟件、服務在整個制造業(yè)價值鏈中所占的比重將越來越大，呈現(xiàn)顯著的增長趨勢。未來制造業(yè)企業(yè)向顧客提供的不再是單純的產品，而是各種應用軟件與服務形態(tài)集成于一體的整體解決方案。
二是從“物理”到“信息”的趨勢。以往，每當提及制造業(yè)，恐怕都認為是各種零部件構成硬件產品的核心。隨著封裝化、數(shù)字化的發(fā)展，零部件生產加工技術加速向新興市場國家轉移，這樣，零部件本身的利潤就難以維系。因此，發(fā)達國家制造業(yè)開始更加注重通過組裝零部件進行封裝化，將部分功能模塊化，將系列功能系統(tǒng)化，來提升附加價值。
模塊化是將標準化的零部件進行組裝，以此來設計產品。從而能夠快速響應市場的多樣化需求，滿足消費者的各項差異化需求。以往，在產品生產過程中，需要付出很多時間和成本，如果將復雜化的產品通過幾個模塊進行組裝，就能夠同時解決多樣化和效率化的問題。
但是，模塊化本身不過是產品的一項功能，未來制造業(yè)將更加重視在通過模塊化和封裝化的基礎上進行系統(tǒng)化，拓展新的應用與服務。如果以系統(tǒng)化為主導，就能相對于“物理”意義上的零部件，獲取更多的帶有“信息”功能的附加價值。相反，如果不掌控系統(tǒng)的主導權，無論研發(fā)出的零部件的質量和功能多么好，也難以成為市場價格的主導者。
三是從“群體”到“個體”的趨勢。在發(fā)達國家，以規(guī)?；癁閷ο蟮牧慨a制造業(yè)將生產基地轉移至新興市場國家，以定制化為重點的多種類小批量制造業(yè)漸漸成為主流。同時，消費者本身也將有能力將自己的需求付諸生產制造。也就是說，“大規(guī)模定制”隨著以3D打印為代表的數(shù)字化和信息技術的普及帶來的技術革新，將制造業(yè)的進入門檻降至最低，不具備工廠與生產設備的個人也能很容易地參與到制造業(yè)之中。制造業(yè)進入門檻的降低，也意味著一些意想不到的企業(yè)或個人將參與到制造業(yè)，從而有可能帶來商業(yè)模式的巨大變化。
“個性化”首先是美國大力推進的。在美國的文化背景下，個性要比組織色彩強烈。制造業(yè)的“個性化”趨勢不僅僅是美國制造業(yè)回歸，還將帶動舊金山等大城市制造業(yè)的興盛，一些專注于通過信息技術使得生產工程高效化、專業(yè)性的小規(guī)模手工制作的制造業(yè)將在市區(qū)內盛行，它們根據(jù)消費者的需求進行柔性的定制化服務，憑借獨特的設計，與大量生產形成差異化競爭。
四是互聯(lián)制造。隨著信息技術和互聯(lián)網(wǎng)、電子商務的普及，制造業(yè)市場競爭的新要求出現(xiàn)了變化。一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠不斷地基于網(wǎng)絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業(yè)企業(yè)能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯(lián)制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業(yè)快速重組、動態(tài)協(xié)同來快速配置制造資源，提高產品質量，減少產品投放市場所需的時間，增加市場份額。另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)內、外服務的網(wǎng)絡化，向著互聯(lián)工廠的趨勢發(fā)展。
美國因為有Google、Apple、IBM等IT巨頭和無數(shù)的IT企業(yè)，所以在大數(shù)據(jù)應用上較為積極，非常重視對社會帶來新的價值。Google不斷將制造業(yè)企業(yè)收購至麾下，就是希望掌握主導權。同時，作為美國大型制造業(yè)企業(yè)的一個代表，GE公司也開始加強數(shù)據(jù)分析和軟件開發(fā)，從車間采集數(shù)據(jù)，進行解析，提供解決方案，開拓新的商業(yè)機會。德國將“工業(yè)4.0”視為國家戰(zhàn)略，將工廠智能化視為國家方針。通過信息技術，最大限度的發(fā)揮工廠本身的能力（表1）。
把“兩化”深度融合作為主要著力點。工業(yè)和信息化部成立以來，一直致力于推進“兩化融合”工作，通過信息化的融合與滲透，對傳統(tǒng)制造業(yè)產生革命性影響。“工業(yè)4.0”本質上是由信息技術引發(fā)的，與我國的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業(yè)中，我們應該將“兩化深度融合”作為主要著力點，進一步繼續(xù)加快推進信息化、自動化和智能化。
首先，研究部署信息物理系統(tǒng)（CPS）平臺，實現(xiàn)“智能工廠”的“智能制造”。智能制造已成為全球制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，智能設備和生產手段在未來必將廣泛替代傳統(tǒng)的生產方式。而信息物理系統(tǒng)（CPS）將改變人類與物理世界的交互方式，使得未來制造業(yè)中的物質生產力與能源、材料和信息三種資源高度融合，為實現(xiàn)“智能工廠”和“智能制造”提供有效的保障。美國、德國等世界工業(yè)強國都高度重視信息物理系統(tǒng)的構建，加強戰(zhàn)略性、前瞻性的部署，并已然取得了積極的研究進展。而我國目前的制造業(yè)發(fā)展仍然以簡單地擴大再生產為主要途徑，迫切需要通過智能生產、智能設備和“工業(yè)4.0”理念來改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
其次，推動制造業(yè)向智能化發(fā)展轉型的同時，同步推動制造業(yè)的模式和業(yè)態(tài)的革新。主要體現(xiàn)在，從大規(guī)模批量生產向大規(guī)模定制生產的革新、從生產型制造向服務型制造的革新、從集團式全能型生產向網(wǎng)絡式協(xié)同制造的革新、從兩化融合向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的革新。
提升制度創(chuàng)新和管理變革能力。“智能制造”時代，平臺型企業(yè)、網(wǎng)絡化組織、開放式創(chuàng)新、大規(guī)模定制、社會化生產等行為將更加普遍。所以，生產者與消費者的互動將更加緊密，中小企業(yè)的作用將更加突出，對市場需求的快速反應將更加重要……這些變化都要求適時、適度的制度創(chuàng)新和管理變革能力，對我國相對薄弱的制度創(chuàng)新和管理變革能力構成現(xiàn)實性的挑戰(zhàn)。
危機是威脅，也是機會。新一輪工業(yè)革命將徹底改變現(xiàn)有的生產方式和產業(yè)組織形式，改變國家間的比較優(yōu)勢，進而重塑全球產業(yè)競爭力和國際產業(yè)分工格局。作為新一輪工業(yè)革命的主攻方向，“智能制造”的發(fā)展將直接影響我國產業(yè)結構調整的路徑和進程，將給我國制造業(yè)轉型升級帶來重大機遇。
Intelligent Manufacturing: The Main Orientation of the New Round of Industrial Revolution
Wang Xiwen
Abstract: Overall, the "Made in China 2025" plan is to adhere to the new path of industrialization with Chinese characteristics, promote the innovation-based development of the manufacturing industry, focus on enhancing quality and efficiency, speed up the integrated development of the new generation of information technology and the manufacturing industry, and concentrate strength to push forward intelligent manufacturing. China will focus on intelligent manufacturing in promoting deeper integrated development of information technology and industrialization, which, essentially, is to get a head start on the future manufacturing industry in this new round of industrial revolution through the deep integration of the Internet and the industry, further guide the Chinese manufacturing industry to upgrade and become "intelligent", and give new connotation to industrial competition between countries.
Keywords: Industry 4.0, industrial Internet, intelligent manufacturing, Internet Plus
【作者介紹】
王喜文，工信部國際經濟技術合作中心電子商務研究所所長，高級工程師，九三學社中央科技委委員。研究方向為高端制造業(yè)、軟件服務業(yè)、產業(yè)政策。主要著作有《工業(yè)4.0：最后一次工業(yè)革命》等。
