从工业4.0科技和制造业看中美德日

工业4.0时代，你将具有最高的价值

在工业4.0时代，极简将是产品设计的主流，因为人们不再需要花俏而多余的东西作为“附加值”。到那时候，最高的价值就是自己，最流行的时尚就是做自己，最奢侈的事情就是自己的心不再被外物牵扯。你的每一件产品将拥有灵性，它会和你共融。所有多余物质都是一种累赘，你不再愿意被他们所累，因为你的灵魂已经有了归宿。所以，工业4.0的真正意义并不是为社会无穷尽的提供商品，而是让每一件产品都丰富到你不得不缩减其它产品的程度！

1、人类的临界点

如果审视一下我们人类诞生后的上百万年、上万年、已经最近5000年的历史，会发现目前人类正在接近一个重大“临界点”。

在这个临界点来临之前，人类曾先后经历过许多拐点，比如文字的出现，比如铁器的使用，比如火的运用等等，每到一个拐点生产力都会有很大进步，社会关系也会相应调整。

矛盾是推动一切事物进步的根本力量，历史也不例外。每次拐点一到来，崭新的事物都会解决原来的矛盾，但同时也会带来新的矛盾。

不断的追求利润就是推动资本主义社会前进的最大动力，并推动了发明和创新，从而引发了第二次工业革命、第三次工业革命。人类在这200年创造的财富远远大于之前上百万年代创造财富总和。

那么问题来了：在这种生产关系之下，人类面临的矛盾会是什么？下一个出口在哪里？如果向反思资本主义的下一个出口，我们应该从它的发生开始说起，那就是文艺复兴。

工业革命之所以发生，跟文艺复兴和启蒙运动是分不开的，两者引发的“人文主义”思潮，肯定了人的力量，让人类坚信人可以改变一切，比如莎士比亚的《哈姆雷特》里有句著名的话，他说人是“万物的精华、宇宙的灵长。”这句话就出自文艺复兴时期，文艺复兴鼓励人们用不断用发明和创造去改造自然，创造美好生活。

不过，“人文主义”确切的说应该叫“唯人主义”。文艺复兴反对基督教之禁锢人性，但文艺复兴发展到后期，过分强调人的价值，发展到另一个极端就是：反对自我克制。这就在一定程度上淡化了人们的道德意识，放纵了人性，导致个人主义的极端化。

在个人主义的推动下，人们私欲膨胀，热衷物质享受和奢靡泛滥，人们为了满足自己的欲望，就不择手段。这种以“个人主义”为核心的主体思潮，既是近代社会发展的动力，也是今天人们的精神危机、生态危机的起源。

所以，文艺复兴通过“复活”古希腊和罗马的精神文化，创造出一种主动、创新、积极的社会气氛，仍不失为一场伟大的思想解放运动，但是依然有它的糟粕。

值得一提的是：中国传统思想跟文艺复兴时期西方的思潮相比，最大的区别在于，中国人会注重整体的和谐，不会过于强调个人。比如老子的：人法地，地法天，天法道，道法自然，非常注重人和自然的和谐。

历史学家阿诺德·汤因比这样指出：工业革命爆发以来，人类成了地球上“第一个有能力摧毁生物圈的物种”。反思一下，人类已经进入单一经济增长为核心、市场对社会的恣意操纵、富人对消费的引领的惯性运转状态。

而目前唯一能人类有所反思的就是因的破坏大自然而遭到的惩罚，这个问题已经被社会呼吁的太多。大自然恶化这个问题已经不再是离我们原来越近，而是正在将我们包围，远的不用说，看看雾霾就行了。

另外，能源的枯竭也在日益困扰我们。在新能源开发方面，其实就是生产力发布速度在跟因生产力发展而产生的自然恶化速度在赛跑，这不就是人类的左腿跟右腿在赛跑吗？！

所以说，在这条由西方资本主义国家引领的工业化大道上，人类越走越快，越走越宽，但是也越走越胆寒。每当这个时候总会有人停下来反思一下。

2、经济危机

我们经常说到的经济危机，究竟什么是经济危机呢？可以通俗点来描述下：资本家为了赚钱，不断扩大生产，不断的要求工人加班干活，然后就生产出了大量产品，但是这些产品却卖不出去，为什么呢？因为消费者也是广大工人构成的，这些工人被资本家不断剥削，根本没有那么多钱去消费。工人虽然创造了大量财富，却又没办法享受这些成果，于是这就造成商业的不流通，产品大量过剩，所以就出现了资本家把卖不出去的牛奶倒掉的现象……

所以经济危机的根本原因在于资本主义制度本身。一方面整个社会都在大规模生产，另一方面创造的财富又多归资本家私人占有，这是无法平衡的矛盾。

由于新工业革命带来的巨大革新。在西方，一些未来学家和社会学家，大肆宣扬所谓“后工业社会”、“信息社会”等理论，他们认为新工业革命带来的巨大突破，将使现代资本主义国家顺利“变形”，他们认为所谓“后工业社会”、“信息社会”，是资本主义社会永久繁荣的分水岭。当然也不会再有周期性的经济危机了。

但是我认为，随着科技革命的到来，经济危机也会随着资本主义的变形而变形，两者如影相随。科技革命带来的冲击是必然的，这会使资本主义的商业结构发生重大变化，比如钢铁、煤炭、纺织等传统的工业比重将缩小，而互联网等新兴的信息产业比重会上升，新的产业会带来新的发展空间，带来新的就业机会，这在一定时间内经济危机会被缓和。

但是，一方面，当新的技术取代传统技艺时，很多工人必将被淘汰，比如我们前面说的机器人的使用等，蓝领这个群体必然岌岌可危，虽然新兴的信息产业也将吸收新人就业，但这部分新人都是“精英”，在于“少而精”。根本无法抵消抵消由新技术革命所抛开的淘汰大军。所以此时失业在所难免，而且面积会更大。

另一方面，当传统的产业借助信息技术，以资本主义原始积累的方式进行大规模升级时，生产效率大大提高，此时社会财富、剩余价值量会增加的更快。为资本主义的扩大再生产创造了必要的条件，这就又回到了经济危机的产生逻辑上来了：极少部分占有了绝大部分人创造的财富，商业无法流通。而且在新技术刺激下，这种事情发生的周期会更短！

综上所述：无论生产力多么发达，只要资本主义制度不变，整个社会就是一个大漩涡，借用斯大林的一句名言：“如果一种经济制度竟不知道怎样来处置自己生产出来的‘多余’产品，而在群众普遍遭到贫困、失业、饥饿和破产的时候却不得不把它们焚毁掉，那么这种经济制度本身就给自己宣判了死刑。”

3、社会主义

1929年10月24日，美国金融界崩溃了，股票一夜之间由5000多亿美元的顶巅跌入深渊，使5000多亿美元的资产一夜间化为乌有。

就在此时，罗斯福以“新政”作为筹码，当选了美国第32任总统，取代了焦头烂额的胡佛。罗斯福新政不仅基本克服了30年代经济危机，还曾造成战后美国经济长期上升的总趋势，为以后的称霸做好铺垫，罗斯福也成了美国历史上最伟大的总统之一。

罗斯福新政究竟是一项怎么样的措施呢？其实罗斯福新政主要包括两方面，一是加强加强国家的干预，二是提高福利和社会救济。

罗斯福新政也是美国借鉴了当时的社会主义国家——苏联的计划经济的成功经验。再看一下当今的资本主义国家，尤其是北欧，很多国家里面也有了很多的类似于社会主义的东西，如社会保障制度等等，这些东西一开始都是在马克思主义理论中最先提出来的，可见当代资本主义国家之中已经在孕育着走向社会主义国家的内部因素……

第四次工业革命正在来临，我们已经隐约感觉到人们需求的差异化和多元化。一旦标准化产品走向消失，定制化产品时代来临，那么很多所谓的竞争就不复存在。在传统工业年代，人类追求等级高低、财富的多少。这其中的本质原因是：现在的生产关系决定了等级客观存在，现在的生产力决定了财富不够多。而在工业4.0时代，也就是新工业时代，当生产关系调整到协作性劳动，当生产力发展到每个人都可以随时满足自己的需求时，这时劳动就成了一种需求。

4、极简主义

另外，当生产力发展到一定程度，人们的活动形式也会逐渐返璞归真，比如近些年来流行的绿党（GreenParty）、自然之友（FriendsofNature）、世界动物保护协会（WorldAnimalProtection）、有机农业（OrganicAgriculture），以及环保志愿者、极简主义者、原始主义者、徒步旅行者、山林修行者等。

工业4.0改变的不只是工业和生产。在未来，城市会变成一个组合体，在这个组合体里，有各种专业的、分散的社区，并于自然融为一体。到处都是无人驾驶的汽车、没有堵车，没有尾气、没有车祸；水能、地热、太阳能成了主要能源；身边随处有树、有花、有蕨、有竹、有流水、有瀑布；最尖端的电子技术得到符合人的天性的运用，其功能将成为人体的一部分，此时工作就是生活，生活也就是工作，协作成了基本形式，帮助就是获取，竞争也不再存在。

中国人历来崇尚是“和而不同”，只有“不同”才能产生“和”。但是在工业4.0之前，这种情况很难发生。因为大部分产品都是标准化产品，标准化产品的区别是等级之别，有高有低，三六九等，产品的等级造成各种等级。在一个等级遍布的社会，其实是很难和谐的。但是工业4.0就会制造出各种“不同”。

在《周易》里，事物的最高境界是“群龙无首”，其实我们都是把这个词曲解了，因为“群龙无首”被理解成混乱而没有带头人的局面。实际上这个词的意义是：一条条的龙首尾相接，在天上盘旋。既然是首尾相接，也就不再有前后之分，大家地位平等，只是位置不同，彼此协作但又没有等级，“群龙无首”被认为是大吉之相，但是需要经过前面曲折的过程才能实现，比如“飞空在天”指的是事物发展的鼎盛阶段，“亢龙有悔”指的是事物鼎盛之后的低调，最后才是“群龙无首”的最高境界。

人类自诞生以来，先后经历了几种文明，每一种文明的养成，需要一个漫长的历史培养，从自然文明转向农业文明，人类用了几百万年；从农业文明是过度到工业文明，人类用了数千年时间；从工业文明转向信息文明，人类只用了几百年，那么从信息文明发展到下一个文明，究竟需要多久呢？我们翘首以待！

中国制造”打败“美国制造”只是假象

世界经合组织(OECD)日前发布报告，称中国最早可能在2016年取代美国,成为世界第一大经济体。这样算，中国经济全面“超欧赶美”真是“指日可待”。但在中国经济数据众多的第一之下，还有不少问题。忽视这些去比较强弱，难免有打肿脸充胖子的感觉。仅以中国经济的支柱制造业为例，庞大的数据之下其实就存在“虚胖”。

01 产量上，中美制造业并驾齐驱

中国制造业产量微弱领先美国，2010年刚刚成为制造业第一大国

据美国研究机构HIS的计算，2010年世界制造业总产出为10万亿美元。其中，中国占世界制造业产出的19.8%，略高于美国的19.4%。联合国统计署也证实了HIS的计算。在产量上，中国制造业2010年时的确成了世界第一。

从基础工业数据也能看出中国制造业产量之巨。2010年，中国粗钢产量6.27亿吨，占世界总产量的44.3%；水泥产量18.68亿吨，占世界总产量60%；化肥产量占世界35%，化纤产量占世界42.6%；玻璃产量占世界50%。在具体产品上，中国2010年汽车产量1826.47万辆，超过美国，占世界总产量的25%；船舶产量占世界41.9%；中国还为世界生产了68%的计算机、50%的彩电、65%的冰箱、80%的空调和70%的手机。

02 实质上，美国制造业头号强国的地位并未动摇

美国制造业产量把持世界第一110年，至今仍然是世界制造业第一强国

在被中国超越前，从1895年一直到2009年，美国已经保持世界制造业第一的“宝座”110多年，可以说是“家底很厚”。而且，中国制造业的扩张也没有停滞美制造业的增长：美国制造业在近30年来产值一直在提高，按照等值美元计算，今天的美国制造业的产值几乎相当于1972年产值水平的2.5倍。美国制造业对于全球工业增加值的贡献份额在过去三十年间也仅仅出现了微降。

此外，中美制造业虽然产量相近，可效率上却差距甚远。还是来自HIS的数据：美国在2010年的制造业产出仅略低于中国0.4%，但美国制造业只有1150万工人，而中国制造业雇用了1亿人。美国的的劳动力生产率比中国高效近10倍。

除了份额大和效率高外，美国制造业的强大还体现在品牌上：包括波音飞机、苹果手机和好莱坞电影等等都已经成了美国的代表。

相比较下，中国制造业大而不强，只能算“世界代工厂”

除了低效率外，中国制造业还有质量低和严重极依赖外资的问题。单就数据上看，中国其实都难当“世界工厂”，最多只能算作“世界头号代工厂”。

中国政法大学商学院世界经济研究所所长杨帆曾列举了这样一组数据，从中可以很明显的看出中国制造业的尴尬。“中国全社会固定资产投资中，设备投资有2/3依靠进口，其中光纤制造设备的100%，集成电路芯片制造设备的85%，石油化工装备的80%，轿车、数控机床、纺织机械、胶印设备的70%是进口的。”

生产设备不是自己的，生产的产品同样很大一部分也不是为供给国内需求。来自中国证券分析师委员会的李迅雷整理的数据更直接地体现出了这种“代工”：1979年至2010年，外商实际投资国内的金额达到10483亿美元（未包含投资金融部门），其中2008、2009两年，中国成为全球海外直接投资（FDI）流入量第一的国家。中国经济对外资的依赖体现在制造业上更为明显，仅就2011年1月份来看，根据海关总署的数据，中国共出口1507亿美元商品，其中外商出口占775亿美元，超过一半。即便是进口，外商所占份额也接近一半。

03 面向未来，美国制造业可能更加强势

技术上，美国制造业仍遥遥领先于劳动密集型的中国

令人惊异的是，近十年来，制造业的领军技术几乎都出自美国：机器人技术、人工智能技术（AI）、3D打印技术和新材料的研发。而最难能可贵的是，美国让这些看似科幻的技术都已从实验室走到了实际应用中。

Willow Garage、iRobot 和 9th Sense 这样的公司已在出售机器人开发包；多家开源网络社区则在开发更加先进的智能应用；苹果的Siri和谷歌无人驾驶汽车甚至已经开始了商业化的脚步；目前世界上最先进的全电动跑车––the Tesla Roadster借助机器人和 AI 技术的力量在美国已开始实现工业化生产。

而新技术的应用，对劳动密集型模式的打击是毁灭性的。诸如因特尔这样的公司，无论是在中国还是在美国生产芯片，其劳动力成本都不会超过全部成本的十分一。未来，这种公司势必越来越多。对此《外交政策》杂志甚至乐观的认为：“不久之后将会听到中国人埋怨美国的3D打印技术抢了他们的工作机会。”

成本上，中国制造业的低成本优势几年内可能就会消失

不过更悲观的是，中国的低成本优势很可能在几年之内化作泡影。波士顿咨询集团(Boston Consulting Group)就指出，中国工厂工人的成本2000年只有美国的3%，2010年提高至9%，2015年将会达到17%，而到2016年，美国与中国的单位劳动成本之差将收窄至7美分每小时。再考虑其他因素如：美元对人民币升值(BCG预计年均增长率为4%)、运费、税金及美国制造业生产效率的提高等因素，5年内“中国制造”的优势将会不断削弱。

而来自另一家咨询公司艾睿铂（Alixpartners）的预测更是认为，到2015年，如果加权各项因素，针对美国市场，在中国产出1美元制造业产品的成本将和美国持平。

资本上，40%的制造业高管更看好美国，投资风向开始转向

认为美国的制造业前景看好，也似乎成为了很多高管和投资人的共识。知名咨询公司毕马威国际2012年年初公布的《全球制造业展望：创新思维，推动增长》报告就证实了这一点。

在这项由241名制造业高管人员参与的调查中（这些高管管理的公司年收入均在10亿美元以上）：全球43%的受访者认为，在未来12至24个月里，美国是可以推动收入增长的主要地区，另外有41%的受访者认为，美国同样是可以推动其利润增长的主要地区。接下来最受欢迎的地区比美国落后10个百分点以上。同样的问题，即便是对于新兴市场的受访者，美国仍然处于领头羊的位置，38%的受访者首选美国，而紧随其后分别有中国(35%)、印度(29%)、巴西(19%)和新加坡(12%) 。

04 中美都重视制造业，但中国却比美国更依赖制造业，美国对制造业的重视及其优势，使得制造业岗位开始回流美国

来自美国商务部的数据，2011年美国制造业新增23.7万名就业岗位，制造业投资恢复明显。根据制造商协会的预计，美国制造业将在今明两年分别增长4%和3.5%，高于同期的美国GDP增长预期。此外汇丰的采购经理人指数（PMI）显示美国制造业已经连续30多个月向好，而中国同期的数据则显示轻微收缩。

除了宏观的数据，一些企业的活动也证实了这种回流：总部位于伊利诺伊州、全球最大的挖掘机和推土机生产商卡特彼勒(Caterpillar)正在将一些海外的挖掘机产能挪回德克萨斯州；美国家具生产商Sauder也在将产能从一些低工资国家迁回美国；高端耳机制造商Sleek Audio已从东莞撤走，其中部分生产线将被迁回美国。根据咨询公司埃森哲(Accenture)的报告，受访的制造业经理人有约61%表示，正在考虑将制造产能迁回美国，以便更好地匹配供应地和需求地。

制造业对中国经济举足轻重，中国需应对后劲不足的危机

相比之下，中国制造业后劲不足，似乎难以阻挡美国制造的攻城掠地；但更残酷是，中国经济似乎并没有办法承受这即将到来的危机。

根据世界银行对中美在过去47年(1965-2011)制造业增加值对当年GDP之比数据的搜集，可以发现，在2010年制造业增加值占中国GDP总量接近30%，而对于美国，制造业增加值仅占GDP总量的13%（这里的制造业，为国际行业分类标准的15-37类别，增加值为一个行业考虑所有投入之和后再刨除中间投入的净产出）。由此可见，虽然制造业在两国都举足轻重，但中国经济对制造业的依赖程度远大于美国。反之，制造业疲软对中国经济的影响也远大于美国。

结语如今，美国制造业已不再傲慢，而假以时日，若美国制造和美国研发、美国设计一样重夺世界主流，对中国制造的冲击有多大可想而知。对正处“盛世”的中国制造业来说，这不是危言耸听。中国制造，该居安思危了。
什么是工业4.0？

什么是工业？按照字典中的解释，就是指采掘自然界的物质资源，以及对工业品原料及农产品原料进行加工的社会生产部门。根据总体的分工，工业可分为采掘工业和加工工业，又可分为重工业和轻工业。在有些国家中，工业也称制造业，通常仅指加工工业。

对于我们每个个体消费者来说，工业最直接的体现就是轻工业，或者说是加工工业。即人类加工与改造自然界物质的一种产业，而采掘工业是我们平时不会接触到的，这就好比我们整天和手机上的应用打交道，但没有人会关心这些应用后台所连接的数据中心，采掘工业就相当于数据中心，它们负责收集自然界中不同功用的物质，比如矿藏、石油、植物等等，而加工工业则负责将这些原始物料组合制造成最终消费者所购买的商品——比如汽车、食品、衣服、家具等等。

无法想像，如果没有工业，我们当今的社会与日常的生活又将会怎样。因此，在人类文明的发展史上，工业的地位是举足轻重的，完全可以说只有进入到了工业时代，人类文明才真正有了质的变化，也因此它也必将在人类未来的发展进程中，扮演更加重要的角色。

工业发展的4个阶段　　　　　

擅长自我总结的人类，一直在将工业发展史进行阶段性的划分，均认为发展至今已经是第4阶段（或者说4次工业变革），但之前的3个阶段如何划分，依据也各不相同，不过我个人偏向认同以下的分法。目前获得最多公认，对工业发展的4个阶段的定义与时间划分。在1784年，第一台机械式织布机的出现，揭开了第一次工业革命的序章，这也是人类第一次摆脱了人力的限制，开始进行机械化生产制造，而驱动机械的动力则是水或是水蒸气。到了1866年，西门子推出人类第一台工业用发电机，4年之后，在美国的辛辛那提的一家屠宰场，引入第一条电动生产传送带，将工业时代引入到了第二阶段。在这一阶段中，电气化的大规模生产制造流水线成为了重要的标志，这方面的经典代表作就是福特于1908年推出的“T型”轿车。　　福特的T型轿车生产线，是工业2.0时代的代表作随着人类技术水平的不断进步，信息技术（IT）出现了，而当它与工业相结合时，就带来了第三次工业革命。在这一阶段，人类制造的可编程芯片植入到了电气化的工业环境中，其标志性事件就是美国莫迪康公司（Modicon，后来被法国的施耐德公司收购）推出了人类第一个可编程逻辑控制器（PLC，ProgrammableLogicController），赋予了生产线“可编程”的能力，从而进入自动化生产与管理时代。如今，也就是进入21世纪之后，人类又正在迎来第4次工业变革，这就是目前人们常说的工业4.0。
到底什么是工业4.0？　　　　　

从前三次的工业变革中，我们可以看到，工业的发展是与人类社会当时的整体技术水平密不可分的。当人类发现了水蒸气可以用来驱动物体时，出现了第一次工业革命，当人类可以自如的产生电力后，出现了第二次工业革命，到了第三次则是源于人类掌握了IT技术。换句话说，水驱动了第一次工业革命，电驱动了第二次工业革命，IT驱动了第三次工业革命，那么第四次工业革命的驱动力又源于哪里呢？这还要从工业4.0的形态说起。

如果说前三次的变革主要是工业生产内部的自我改良与进化，那么工业4.0则是将工业与其周边的事物更紧密结合之后的产物，结合的基础手段就是互联网（Internet）与物联网（IOT，InternetOfThings），这就是工业4.0的原始驱动力，而具体的执行就是所谓的信息物理系统（CPS，Cyber-PhysicalSystems）。

虽然说是信息物理系统，但请注意CPS英文全称用的是Cyber这个词，而不是什么Information，在中文里对于Cyber一词并没有一个非常确切的简单对照。其实，Cyber并不仅仅代表信息，它是对全数字化空间的一种表述，是一种比Information更复杂化的信息世界的表达。而将它与现实中的物理系统相融合的产物CPS，虽不是为工业4.0而生，但最大限度体现了工业4.0的精髓——将由信息组成的虚拟世界与物理世界的生产能力进行最大化的结合，并相互影响。

如果非要以一种简单的词汇来描述，就是让整个的生产制造流程拥有智能，即——智能制造。一个典型的CPS架构，俗称5C架构，也可以理解为5层架构——Connection连接层、Conversion转换层、Cyber网络层、Cognition认知层、Configuration配置层　　一个典型的CPS架构，俗称5C架构，由下至上分为5层。连接层负责自助互联，沟通与感知外界（通过相应的传感器），转换层则负责将连接层收集的数据进行多维的分析与转换，提取相应的信息，比如系统健康与外界环境变化等，在网络层则进行更大范围内的同类信息的汇聚与更全面的元件与系统级的状态收集，在认知层，则对网络层的数据进行“认知”并进行综合仿真，并给出自己的判断（辅助人类的操控），最终在配置层实现自助的调整以应对外界参数、需求与环境的变化，由此形成了一个闭路的响应逻辑循环。

说白了，CPS是一套能自我（群体）通信、自我（群体）感知，自我（群体）认知，并可根据外界的变化进行自我（群体）调整以自动响应的系统，它可以嫁接到任何工业场景中，以让该场景拥有“智能”，比如智能的电网、智能的交通、智能的医疗，而与工业制造相结合就是“智能制造”。

显然，CPS并不代表某一个具体的设备（不过某些设备可以理解为CPS节点，比如移动的探测器），而是将整体的工业系统囊括在内，我们可以把工业4.0时代的生产制造系统统称为CPS化的先进制造系统。其中的不同层级会横跨多个设备，具体是多少要视互联规模，也可能只有一台设备，也可能是成千上万，地域范围也可能是遍布全球甚至是太空，而负责底层连接的就是互联网与IOT，具体的实现与嵌入式系统的发展密不可分。

因此，我们必须再次强调，如果没有互联网和IOT，CPS也就无从谈起，也正因为互联网与IOT的成熟，才让CPS的实现成为可能，也让工业4.0成为了可能。我们可以这样理解：基于全互联的信息化（数字化）环境下，从产品最开始的购买意向，到后续的定单提交、产品设计、供应链采购、生产制造、物流交付、后续服务与产品质量跟踪，直至产品寿命终止的，全生命周期流程智能化的制造服务，就是工业4.0。

虽然很多人更愿意突出工业4.0的定制化能力，但在我看来这并不是工业4.0的第一诉求，而是一种顺其自然的能力体现，这一能力的本质就是从定购下单到最后交付的全流程“智能制造”，只有智能才能实现颗粒度更小、精度更高的定制化服务。

工业4.0的实现逻辑　　　　　

为什么说互联网与IOT对工业4.0如此重要，原因就在于对于“Cyber空间”的建立。现如今，我们都应该对于互联网的作用有着深刻的体会，在它的上面可以完成越来越多的，原本需要在物理现实世界中才能完成的事情，比如银行汇款、订餐、买日常用品、打车等等，而之所以能做到这些，就是因为互联网将这些行为或者说流程数字化了，并在“Cyber空间”迅速匹配对接，这是最关键的地方。

学过模拟与数字电路的人都知道，对于模拟信号的处理要比数字信号处理难得多，而在现实中也是如此，在物理世界中改动事物，比在虚拟世界（Cyber空间）中要复杂何止几十上百倍？因此数字化现实中的事物，并在基于互联网的虚拟世界中进行改变，并再影射回现实世界中，就是典型的“互联网思维”。

比如打车软件，就是将打车的需求与空车的资源，在互联网层面进行了数字化整合，再以应用（叫车端与司机端）为节点进行一对一的关联，进而让物理世界中的人和出租车都能迅速找到彼此。餐厅订座软件，则是将用餐需求与餐厅的座位信息进行了数字化整合，通过线上的预订，来消费指定的线下资源。借用一句流行的词来描绘，这就是O2O（OnlinetoOffline，线上至线下，但其前提则是OfflinetoOnline，也就是线下的资源先被数字化，呈现于线上）。

与之相似的，工业4.0的一个明显的特征也正是将用户的生产（购买）需求，与后端的设计、生产制造资源进行了数字化，先在互联网的虚拟世界中匹配，再控制物理世界中的设备、原料与物流进行定制化的生产与产品的交付，这明显就是互联网思维与O2O的典型实践。

工业4.0的核心——智能制造工厂，简称工厂4.0，注意外围的关键点——云计算、大数据、IOT、安全与新一代物流，它们也正是工业4.0得以真正实现的外部基础，而CPS、3D打印、机器人等可以认为是内部实现的基础，也是工业自身进化的必然结果

现在就让我们来看看一个工业4.0时代的工厂是怎样运作的。首先是客户（消费者）提交自己的定单，在这里我们淡化所谓的定制化的定单，因为工业4.0的智能化已经可以保证大规模的定制化的服务，这基本上是一种默认的能力。

客户的定单需求通过互联网汇总（可以从手机、PC上发出），通过数据的归类聚焦，传给相应的生产企业（可能是客户指定，也可能是工业4.0中介自动分配），生产企业根据定单，自动触发相应的供应链与物流系统，来采购所需要的物料（之前已经假定主体设计是现成的）。接下来，通过3D打印等技术来完成产品原型，经客户确认后，进入正式的生产线，待生产完成，质检合格后，再通过自动编排的物流系统将产品交付给用户。这其中，基于CPS的先进生产制造系统就是该制造企业的核心平台。

在这里，我们再借用一下打车软件的例子，打车软件是将空余的出租车或专车资源数字化放在互联网上提供给打车用户。以后，也将有这类的工业4.0化的产品软件，并不是让你挑选现成的产品，而是已经数字化后的，全国甚至全球范围内目前可用的产品设计、产品建模、产品制造和与之配套的物流资源，由此也必将出现所谓的工业4.0中介平台，就像当今的淘宝一样，进行前台的产品需求的汇总与后台的设计、生产定单的分发。

从理论上讲，如果数字化足够充分，某个企业的单一CPS生产节点（比如某条生产线），都可以贡献在互联网上，接受客户的直接“调用”，这就是上文所描述的生产力的数字化。当然，要实现这一场景，还有需要其他的工作要做，比如生产系统的数字化标准的统一、接口（API）标准的规范、配套系统的自动对接、全局的安全防护等等。很可能将会在具体的实施中遇到厂商间、技术间、标准间的壁垒，而让终极的工业4.0愿景无法实现。

工业4.0未动ICT先行　　　　　

综观工业4.0的整个体系，我们已经很明确的看到作为核心的驱动力，互联网与IOT的价值，这个价值就是由它们所带来的“Cyber空间”，而又是谁来支撑的呢？答案就是ICT——信息与通信技术（InformationandCommunicationTechnology）。互联网与IOT的发展显然是与通信技术密不可分的，尤其是无线通信技术（比如3G、4G、WiFi等）的发展，为互联网的广泛渗透起到了决定性的作用，也由此催生出了IOT。而要让互联网与IOT所传来的信息，构架起有序可用的Cyber空间，离不开强大的信息处理能力。　　信息就代表着数据，或者说数据是信息的载体，所以互联网规模越大，信息量越多，也就意味着数据的体量将迅速增长。而在工业4.0时代，所强调的正是更为彻底的数字化——需求数字化、流程数字化、资源数字化，甚至生产能力也会被数字化。而当客户的手机可以直接控制某一条具体的生产线时，可以想象这种基于互联网、IOT的“人与物、物与物、人与人”互联规模有多大，因此而产生的数据规模又将有多大？这就是所谓的大数据，而要对它进行及时的处理与解析，高度动态与高效的IT平台必不可少，这就是云计算。

就已经指出云计算与大数据的重要性，相较而言，后者更为重要，因为支撑起整个工业4.0体系运转的就是各种类型，来源于方方面面的数据，它们可能来自于外部传感器，可能来自于自我监控设备，可能来自于人工的干涉，可能来自于互联网的需求，可能来自于其他系统的通知，可能来自于仿真模拟等等……它们被有序导入到整体的CPS系统中，让他们自我感知、认知并进行实时的动态调整以自动响应外界需求与环境的变化，保证最佳的生产效率，以及最智能的服务体验。

因此，有人说工业4.0就是数据化工业，是有道理的，而由此产生的，对IT平台的需求也就非常明确——它必须拥有灵活的、高效率的大规模数据的处理能力，并能很好的与CPS系统相结合，以保证最终的效果可用。所以说，数据是工业4.0的“灵魂”，而强壮、灵活的IT平台则是工业4.0背后的“身躯”，而这也是大数据与云计算，对于工业4.0的价值所在。

企业的工业4.0之路　　　　

其实大多都只是技术理论层面上的描述，真的落实到一个具体的企业，显然不会是这么的简单。

在阐述工业4.0的特点时，我们曾强调它与前三次工业革命的一大不同之处在于，当企业内部用更为先进的CPS系统来改造生产系统的同时，企业也更多的与外部产生了互动。我们因此可以归纳为两个部分：内部生产系统的变革与外部交互体系的变革。由于不同行业的工业设备各不相同，所以内部的生产系统变革并不在本文的讨论范围，而外部的交互体系的变革则是一个通用的进化，也更值得所有工业企业引起注意。

所谓的外部交互体系，就是指当通过互联网与物联网更为彻底的进行数字化之后，如何建立起新的与客户、合作伙伴、供货商之间的协同、互动关系，这其中包括了各种外包资源。想一想我们之前所强调的“互联网思维”——充分借助数字化与全互联的网络，帮助我们利用虚拟的Cyber空间克服物理现实世界中的困难，并带出新的业务与模式的创新。
比如一个客户的需求，在企业内部的交互系统里，可以直接贯通触发至所有相关的平台，比如物流、供应链、合作伙伴等，实现自动化的定单分解与资源调度。比如我要将自身的设计、生产能力最大限度的数字化（比如丰富的API与协同接口），并呈现在网络上，让客户直接或间接（通过中介平台）来向我下定，甚至直接调用。再比如，我能不能将我的产品最大限度的数字化，尤其是工作状态与健康指数，通过IOT让我可以在后台进行总体监控，并为客户提供更为精确的定制化售化服务，以确保产品在整个生命周期的价值最大化？（比如通用电气所主导的“工业互联网”概念就是如此）毫无疑问，这种观念和具体的流程已经与传统发生了很大的变化。

一个制造企业的工业4.0改造的可能重点环节，在实际的运作中，涉及的层面可能会多得多，在此只是举一个例子，谨供参考　　因此，工业4.0对于一个企业来说，肯定不仅仅是一个技术层面的事情，比上一套ERP系统要复杂得多得多。它需要企业的主管系统考虑自身的发展，在相关的重点环节与流程上，以数字化、互联网的思维来审视改进之处，再根据自己的需求迫切程度，有条不紊的进行各个环节的改造。　　总而言之，数字化、互联化是企业对外交互体系建立的一个重要保证，也应该是核心的基础理念。它将把企业内部可对外提供服务的资源最大限度的呈献给客户，并通过互联网/IOT所构建的Cyber空间与外界充分的互动从而让自己的生产能力与价值得到最大限度的保障（你可能成为另一家企业的供货商，或找到新的合作伙伴）。另一方面，则结合自身产品的生产需求，改造具体的生产与辅助制造设备，比如3D打印、生产机器人等，将它们融入为一个整体的CPS系统，与对外交互体系打通，从而形成自己的工业4.0架构。与此同时，还要针对这样的新业务模型，建立起与之配套的流程、管理体系和制度。

当然，上述这一切都已经离不开ICT的提前介入，无论是对外还是对内、无论是数字化还互联化、无论是流程管理与服务支持，工业4.0都离不开一个强壮的ICT支持，它将在很大程度上，决定一个企业的工业4.0之路的最终成败。所以，“工业4.0未动ICT先行”对于所有工业企业来说，都是不变的真理！ “能源互联网、工业互联网、工业4.0”之间的区别与联系其实工业4.0、工业互联网、能源互联网这几个概念，本质都是互联网深度参与到工业生产、能源领域中，从而将生产力提升到一个全新的高度。过去10年是消费者互联网的10年。上一波互联网浪潮中，互联网在全球连接起数十亿人，同时也造就了Google、亚马逊这样的互联网巨头。互联网在流通、消费、零售、沟通行业的高潮已经有目共睹，然而互联网在工业生产、能源领域的改造还有巨大的空间。因此德国政府将工业4.0上升为国家战略，GE认为工业互联网革命可以再造一个美国经济，而中国以远景能源为代表的企业正致力于构建将改变未来能源图景的能源互联网。互联网激活传统工业生产和能源将是不可绕开的必由之路，是未来世界较大的一波浪潮。工业互联网：再造一个美国经济。

在工业革命和互联网革命之后，GE提出了工业互联网革命(Industrial Internet-Revolution)，GE董事长杰夫?伊梅尔特称，一个开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来。工业互联网推崇的是利用物联网和软件定义的设备，来充分开启工业领域的巨大效益。一个开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来。工业互联网推崇的是利用物联网和软件定义的设备，来充分开启工业领域的巨大效益。随着传感器成本的降低，以及数据存储和分析能力的提升，机器正在变得更加智能化。在可以预见的未来，智能化的机器将通过网络与别的智能机器、智能系统甚至是人对话。工业互联网将整合两大革命性转变之优势：其一是工业革命，伴随着工业革命，出现了无数台机器、设备、机组和工作站;其二则是更为强大的网络革命，在其影响之下，计算、信息与通讯系统应运而生并不断发展。伴随着这样的发展，三种元素逐渐融合，充分体现出工业互联网之精髓。根据GE的预测，在美国工业互联网能够使生产率每年提高1%-1.5%，那么未来20年，它将使美国人的平均收入比当前水平提高25%-40%，工业互联网在此期间会为全球GDP增加10-15万亿美元，相当于再造一个美国经济。截至目前，GE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、铁路机车效率分析等。能源互联网：颠覆传统的黑科技。就像使用wifi一样，通过互联网和可再生能源(风能、太阳能、地热能等)的结合，我们可以很方便地进行能源共享。当地球的一半处于黑夜时，其富余的能源可以通过互联网智能地转移到处于白昼的另一个半球。全球能源互联网技术领军企业远景能源率先提出了能源互联网这一概念。远景能源认为，能源的市场化、民主化、去中心化、智能化、物联化等趋势将注定要颠覆现有的能源行业。新的能源体系特征需要能源互联网，同时“能源互联网”将具备“智慧、能自学习、能进化”的生命体特征。物联是基础：能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序，将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的“物联基础”。大数据分析、机器学习和预测是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑：能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供应将可以进行随时的动态调整。智能发电、用电、储电设备，最终都将接入网络，借助信息流，形成自我对话。能源互联网巨大的价值创造。china5e 能源产生和消费的效率大幅提升形成能源资产交易的自由市场形成能源交易的自由市场能源互联网与工业互联网最大的区别是，能源互联网最终要走向消费端，例如智能家庭、智慧社区、电动汽车、家庭能源管理等，这是工业互联网并不涉及的领域。走入消费端的能源互联网将具备更大的想象空间和创新的商业模式。建立能源互联网的步骤 1.将化石能源(如石油、天然气等)向可再生能源转型。

如：线下资源转为线上(实体书变电子书) 2.将每个大洲的建筑物转化为微型发电厂(包括人们居住的社区、工业园、电视台等)?，以便就地收集可再生能源。 3.注册用户在每一栋建筑物以及基础设施中使用氢和其他存储技术，以存储间歇式能源 4.云储存成千上万的建筑物能够就地生产出少量的能源，这些能源多余的部分既可以被电网回收，也可以被各大洲之间通过联网而共享。 5.云共享将运输工具转向插电式以及燃料电池动力车，这种电动车所需要的电可以通过洲与洲之间共享的电网平台进行买卖。下载后备份U盘到处传引领黑科技

在能源互联网的引领下，未来或许会是这样：人们会在平板电脑上手指轻划就能把自家屋顶多余的光伏发电通过微信卖给附近准备给电动汽车停车充电的陌生人; 每一个家用电器会根据能耗曲线设置最佳的开关时间并随时远程遥控，建筑物的能耗控制随时依据会议活动类型人数和实时电价进行动态调整沙漠和大海里安装的各种新能源发电设备可以通过程序由各国人民竞拍投资自由交易;城市的整体能源消耗和二氧化碳排放随时依据天气和事件变化进行需求侧编排以实现最优; 每件商品、每个活动、每个人都会头顶一个碳排放状态条并可随时与周围进行交易。工业4.0：工厂的自动化

工业4.0(Industry4.0)是德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略。工业4.0可以理解为工厂的自动化，或者是未来工厂。西门子抢占先机，单独成立了数字工厂事业部，通过一系列工业软件领域的并购集成了目前全球较先进的生产管理系统，以及生产过程软件，完成从硬件专业提供商到“软硬结合”的系统解决方案“大管家”的跨越。工业4.0的战略要点可以概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成。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。虚拟网络-实体物理网络系统(CPS)包括智能机器、储存系统和生产设施，各个部分能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。而物联网、服务网以及数据网是“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、通信设施通过虚拟网络-实体物理网络系统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。从消费意义上来说，“工业4.0”就是一个将生产原料、智能工厂、物流配送、消费者全部编织在一起的大网，消费者只需用手机下单，网络就会自动将订单和个性化要求发送给智能工厂，由其采购原料、设计并生产，再通过网络配送直接交付给消费者。在不久的将来，买车可能实现个性化定制——在手机里打开智能汽车工厂的App，从数百种配置中选择一款车型，然后在个性化订单中输入诸如“把轿车内饰设计成绿巨人”的要求，约一个月，一辆用工业4.0流水线为你度身设计、制造的“绿巨人版轿车”就会送到买家家门口，价格并不比量产车贵多少。谷歌董事长大胆预言：互联网即将消失，物联网无所不能从分工上理解，互联网还只是物联网中的一部分，主要是IT服务方面。物联网因为其“连接一切”的特点（“连接一切”是马化腾在2013的WE大会上提出来的未来第一路标），它具有很多互联网所没有的新特性。比如，互联网已经连接了所有的人和信息内容，提供标准化服务，而物联网则要考虑各种各样的硬件融合，多种场景的应用，人们的习惯差异等问题。当互联网概念在中国资本市场上方兴未艾之时，瑞士达沃斯经济论坛上已传来互联网的死刑判决书。互联网巨头谷歌公司的执行董事长埃里克•施密特在近日举行的座谈会上大胆预言：互联网即将消失，一个高度个性化、互动化的有趣世界——物联网即将诞生。施密特的此番言论可谓自我颠覆。他说：“我可以非常直接地说，互联网将消失。” 一、互联网即将消失，物联网将无所不能施密特称，未来将有数量巨大的IP地址、传感器、可穿戴设备，以及虽感觉不到却可与之互动的东西，时时刻刻伴随你。“设想下你走入房间，房间会随之变化，有了你的允许和所有这些东西，你将与房间里发生的一切进行互动。” 他表示，这种变化对科技公司而言是前所未有的机会，“世界将变得非常个性化、非常互动化和非常非常有趣”。这位谷歌掌门人认为：“所有赌注此刻都与智能手机应用基础架构有关，似乎将出现全新的竞争者为智能手机提供应用，智能手机已经成为超级电脑。我认为这是一个完全开放的市场。” 美国市场研究公司Gartner预测：到2020年，物联网将带来每年300亿美元的市场利润，届时将会出现25亿个设备连接到物联网上，并将继续快速增长。由此带来的巨大市场潜力已经成为美国科技公司新的增长引擎，包括思科、AT&T、Axeda、亚马逊、苹果、通用电气、谷歌与IBM等在内的美国公司争相抢占在物联网产业的主导地位。二、看高科技500强争相布局物联网在1月9日刚刚落幕的2015国际消费电子展（CES）上，物联网概念成为最大看点之一。智能家居、数字医疗、车联网等产品的推出，使得物联网技术真正服务于智能生活。 “物联网不是趋势，它是现实。”三星电子总裁兼首席执行官尹富根（YoonBoo-keun）在CES的演讲上，把物联网作为了三星重点业务方向。尹富根同时透露了三星技术支持物联网的时间表：到2017年，所有三星电视将成为物联网设备；五年内所有三星硬件设备均将支持物联网。无独有偶，芯片巨头高通也在CES上披露了自己的物联网计划。高通总裁德雷克•阿伯勒（Derek Aberle）在CES上表示，高通向全球超过30个国家推出了15款物联网设备，涉及数字眼镜、儿童跟踪器、智能手表等多个产品。未来，高通将以智能手机为支点，拓展车联网、医疗、可穿戴设备等领域。制造业巨头也希望在物联网中确立自己的领导者地位。通用电气去年十月宣布与一众技术巨头结盟建立起物联网联盟。通用电气此举的目的是寻求各方对旗下Predix平台的支持。Predix软件旨在令各种物联网端点具备智能化。全球范围内的其他合作也正在展开。英特尔已携手美国圣何塞市，利用公司强项，进一步推动该市的“绿色视野(Green Vision)”计划。英特尔公司全球物联网业务开发销售总监Gregg Berkeley表示，英特尔目前正与二三十个全球合作伙伴，讨论如何利用英特尔的物联网技术建设智能城市，有些合作在亚洲，有些遍及欧洲。三、物联网和互联网究竟有什么区别？作为互联网的延伸，物联网利用通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，而它对于信息端的云计算和实体段的相关传感设备的需求，使得产业内的联合成为未来必然趋势，也为实际应用的领域打开无限可能。在过去一年，云计算和大数据继续发酵，物联网也成为未来大趋势之一。很多网友对于物联网和互联网之间有何关系存在疑惑，让我们一起来看看。什么是互联网？即Internet，又称网际网路，因特网等，是网络和网络之间串联而成的庞大网络。而物联网是的英文缩写是The Internet of things，也即物物相连的网络。物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简单地说，物联网是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。四、物联网是一个新的江湖，一个比互联网大太多太多的江湖互联网在20多年来帮助人们解决了信息共享、交互，几乎在瞬间颠覆了很多传统的商业模式，把卖产品变为卖内容和服务，是个了不起的产业成就。雷军很早前曾说过：“未来没有所谓的互联网企业，未来每个公司都变成物联网公司。”这个江湖够大了吧。但从分工上理解，互联网还只是物联网中的一部分，主要是IT服务方面。物联网因为其“连接一切”的特点（“连接一切”是马化腾在2013的WE大会上提出来的未来第一路标），它具有很多互联网所没有的新特性。比如，互联网已经连接了所有的人和信息内容，提供标准化服务，而物联网则要考虑各种各样的硬件融合，多种场景的应用，人们的习惯差异等问题。相对于互联网，物联网需要更有深度的内容和服务，以及更加差异化的应用，也将更加的人性化，这也符合们不停地追求更好的服务体验，这是个亘古不变的刚需。因此，也可以这样断言，未来所有的公司都是物联网企业。他们享受着物联网的各种便利，利用物联网工具和技术，生产物联网产品，为人们提供物联网服务。五、物联网的关键技术针对互联网的特性，专家总结了物联网应用中的三项关键技术： 1、传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。 2、RFID标签：也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。 3、嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3，大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。总之，我们可以发现物联网概念是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与任何物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。物联网和物联网概念的关系也是相互依存的关系。

美德日三国制造业实力分析文/工信部赛迪智库规划所“中国制造业实力”课题组

美国、德国和日本作为公认的世界一流制造强国，在全球制造业分工体系中处于领先地位，对这些制造强国的硬实力和软实力进行分领域的细致分析对比，有助于清晰认识目前我国制造业的发展差距，为打造“中国制造”升级版确定基点和标杆。

制造业硬实力和软实力的评价标准是从国家层面的硬实力和软实力出发，根据制造业硬实力和软实力的内涵选择确定的。需要说明，由于制造业技术水平和制造能力是一个不断进步的过程，评价体系中对于两种实力，特别是硬实力衡量的重点领域具有一定的开放性特征，应当随着世界前沿技术和制造能力的整体提升及时调整。

制造业硬实力评价体系

以关键行业技术水平、先进材料和高端制造、极端制造能力为衡量指标，并选择能够代表当前世界最先进水平的若干领域作为细分指标进行判断，选取的细分指标在国家战略、产业发展等方面都具有重大意义。

关键行业技术水平。一是深海勘探开发技术，开发和利用海洋资源已成为世界许多国家的国家战略，海洋开采作业条件和环境比陆上恶劣很多，对一国的开采技术和设备的可靠性提出了相对较高的要求;二是4G技术，电信业关系国家命脉，是关系国计民生的关键产业，4G技术能带动通信设备、移动终端等一大批产业的发展;三是OLED技术，这是光电子产业的关键组成部分，是近年来信息领域发展的一大热点，能代表光电显示的未来发展方向;四是堆积制造技术，是新产业革命的重要标志，占据国家战略的高度，将改变未来制造工艺、制造模式等生产方式;五是汽车动力电池，动力电池是新能源汽车的核心，在全球节能减排、倡导绿色发展的趋势下，汽车动力电池技术和成本成为当前世界汽车产业发展的重要焦点。

先进材料和高端装备。材料是支撑工业生产和工业技术的重要物质基础。一是碳纤维材料，应用于火箭、宇航及航空等尖端领域，掌握高性能及超高性能碳纤维技术对一个国家国防军工安全具有重要意义;二是超导材料，主要应用在能源、交通运输、电子技术、医疗卫生、军事、重大科学装置等领域，超导材料技术的突破将对这些领域产生重大变革;三是高速列车，高速列车是城市交通的关键设备，由于其运能大、速度快、环保节能等特点，对其他产业和国民经济快速增长有较强的带动作用;四是飞机发动机，飞机发动机在军用、民用领域用途都十分广泛，是航空工业的核心，对一个国家的航空工业起着决定性控制作用;五是工业机器人，随着工业生产不断转向智能化生产方式，工业机器人对工业自动化和智能化生产发挥着巨大作用，对未来生产和发展也起着举足轻重的作用，高端装备是一国机械工业是否强大的重要标志。

极端制造能力。一是航空母舰，随着深海资源的开发和竞争，海洋日益成为世界各国政治斗争和军事斗争的主要战场，拥有先进的航空母舰对其他国家的政治、经济、军事侵略都有很大的威慑力;二是极大规模集成电路，集成电路应用于国民经济和社会的一切领域，极大规模集成电路主要应用于高端装备、国防电子装备等领域，是信息产业核心竞争力的重要体现，对确保国家信息安全，具有至关重要的作用;三是激光制造，激光应用领域有激光雷达、战略激光武器、激光切割、光纤通信等，由于其精准、可控性强的特性，在军事作战、卫星侦察、工业生产等方面具有国家战略意义;四是万吨水压机加工模锻框架，模锻水压机一般用来制造强度高、形状复杂、尺寸精度高的零件，如飞机起落架、发动机叶片等航空零件，是世界各国发展航空、船舶、重型机械、军工制造等的关键设备，是极端制造的典型代表;五是超精密加工，超精密加工技术是提高机电产品精准度、性能、质量、工作寿命等的重要方式，如提高半导体器件的刻线精度就可提高微电子芯片的集成度，可见超精密加工技术是军用和民用产品质量过硬的保障。

制造业软实力评价体系

我们选择品牌、人力资源、制造业制度法规等作为衡量制造业软实力的标志，并细分若干领域和方面进行衡量。选取的细分指标在国家形象、企业发展等方面都具有重要作用。

品牌影响力。一是品牌引导力，以一国拥有的世界品牌500强的数量做比较，是一国企业扩散性和传播力的体现，对本国和其他国家能形成广泛的凝聚效应，一定程度引导大众消费潮流;二是创新，创新性指标用专利申请量做比较，是一国贡献力的表现，强调了一国的创造能力和创新成果对社会发展的推动作用，创新性指标是一国持续具有竞争力优势的动力源泉，创新体现了一国的导向力和扩散力。

人力资源。一是劳动力素质，劳动力的受教育程度很大程度上决定了由人才驱动的创新，一国的技术劳工素质与供应，包括科学家、工程师等，及其最后带动创新的能力，是制造业竞争力最重要的驱动因素;二是研究人员数量，可以每百万人口中的研究人员数量做比较，是一国制造业竞争力的关键，同时也是一国创新能力、科技能力的重要反映指标;三是劳动力成本竞争力，劳动力的成本优势仍然是改变全球制造业产业链的重要力量，全球网络化生产的实现，使得很多公司将生产、制造和销售转移到劳动力成本低廉的国家，随着劳动密集型产业的转入和迁出，国家的制造业发展路径因而改变。

法律法规体系。法律法规体系的健全、环境的稳定性和透明度是影响一国竞争力的主要因素。一是知识产权保护法，知识产权保护是技术创新的基础，对一国未来制造业的发展至关重要，有助于提升企业的竞争优势，一国健全的产权保护体系对企业有较强的吸引力;二是反垄断法律法规，反垄断政策的基本出发点是维护公平竞争，保护本国民众的利益，同时一国的反垄断法能有效提升企业效率和竞争力，特别是对资金、技术和劳动力要素投入巨大的制造业企业而言，一国的反垄断法的反垄断机制能发挥更大作用;三是劳工法规，劳工法规关系企业健康持续的发展，对劳工权利的保护能获得重要的短期或中期贸易优势，如2002年欧盟推出了针对发展中国家的普遍优惠计划，即如果欧盟认为申请国能有效地保护工人的基本权利，欧盟将使其大量产品的关税减少两倍。此外，对劳工权利和安全保护实施很好的国家，更容易得到其他国家的尊重和效仿。

世界制造强国实力分析

美国、德国和日本作为公认的世界一流制造强国，在全球制造业分工体系中处于领先地位，制造业的硬实力和软实力都比较强。通过对这些制造强国的分领域分析对比，有助于清晰认识目前我国与它们之间存在的差距，为提升中国制造业两种实力确定基点和标杆。

(一)美国制造业实力分析

美国是世界头号制造业强国，特别是在航空航天、电子信息、生物医药、新能源、新材料、新能源汽车等领域具有超强实力。根据德勤全球制造业竞争力指数报告，美国的制造业竞争力连续多年处于前三的位置。

美国制造业硬实力

关键行业技术水平。从选择的五大领域来看，美国与其他国家相比，制造业的硬实力最强，在制造业很多产业领域和关键行业部门，美国都是世界前沿技术的掌握者、引领者和控制者。其中：在深海勘探开发领域，美国的深潜器、机器人和深海钻探船等技术处于世界前列，拥有的深海钻井装置总数占全球的70%，名列前5位的深海钻井承包商均是美国公司。在4G技术方面，美国制定的WirelessMAN-Advanced标准，是继802.16e后的第二代移动WiMax国际标准，2012年被确立为IMT-Advanced国际标准(即4G标准)。在OLED技术方面，美国EasternKodak公司是小分子OLED阵营的领导厂商，掌握了大部分OLED材料和器件设计的核心技术，拥有300多项专利。美国在堆积制造技术，特别是在3D打印机领域居于垄断地位，是全球3D打印技术和应用的领导者。美国Z-Corporation和斯特塔西(Stratasys)两家公司的产品在全球占有绝大多数市场份额。在汽车动力电池方面，美国掌握和垄断着核心技术，在研发方面始终处于世界前沿位置，在动力电池的性能、成本方面具有强大的优势。

先进材料和高端装备。在多个领域，美国掌握着世界最前沿的材料科学和制造能力，高端装备的研发制造能力在全球居于领先水平。其中：在碳纤维材料领域，美国与日本一起掌握着世界碳纤维的绝大多数技术和产能，Hexcel公司生产的聚丙烯腈(PAN)，HexTow碳纤维广泛应用于世界先进产品和领域，是世界中模量碳纤维技术的领导者。超导材料方面，美国的一系列超导计划促其迅速发展，2009年美国合成物质(Tl4Ba)Ba2Ca2Cu7O13 ,将超导温度提高到254K，距离冰点仅19℃，对于超导的实际应用具有极大意义;2014年美国超级磁铁实验室(MagLab)首次将高温超导体Bi-2212制成最适合制造高场磁体的圆形导线，被视为超导领域的一项革命性突破。美国在航空发动机制造方面同样处于世界顶峰，目前正在加快第五代航空发动机的研制，若如期问世，美国将在其他国家还未研制完成大推力第四代航空发动机的情况下提前进入第五代航空发动机时代。在工业机器人制造方面，美国是工业机器人的诞生地，与其他国家相比，美国工业机器人性能可靠、功能全面、精确度高;机器人语言类型多、应用广，水平高居世界之首;机器人的智能技术如视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。

极端制造能力。在极端制造的各个领域，美国也同样是世界最先进水平的引领者，在极大制造和极小制造两个极端都掌握着绝对主导权。在航空母舰制造方面，美国是继英国之后第二个具备航母制造能力的国家，目前拥有现役大型航空母舰12艘，其中包括小鹰级常规动力航母3艘、企业级核动力航母1艘、尼米兹级核动力航母8艘。极小芯片制造方面，美国牢牢把控着半导体工业的主导权，英特尔是世界最大的半导体公司，2012年实现微处理器50多年来的突破，成功开发出世界首个三维晶体结构管。在激光制造领域，美国研制的激光束高于世界现有激光两个数量级，新激光的强大和适应性使其得到多元化应用，激光制造能力得到极大提高。在大型加工模锻框架制造方面，美国的4.5万～7.5万吨的巨型液压机，大大提高了大型飞机的制造能力及洲际运载能力，奠定了其航空工业强国地位的制造基础。

美国制造业软实力

品牌影响力。美国制造业在全球范围内具有超强的影响力，在航空航天、汽车、电子信息等领域拥有大量世界级的品牌和企业。在2013年《世界品牌500强》排行榜入选的27个国家中，美国占据500强中的232席，继续保持品牌大国风范。其中，不乏通用电气、通用汽车、微软、英特尔、IBM等具有世界影响力的制造业品牌。创新能力为品牌影响力提供了强力支撑。美国具备面向大学和国家实验室的健全的研究经费体系，大学开展的研究20%左右的资金由国家科学基金提供，2012年提供的资金总额在70亿美元左右，向国家实验室提供的资金总额约100亿美元。在2012年美国专利申请数百强榜中，美国企业数量为36家，居世界首位，申请数量为23940项。

人力资源。美国除在劳动力成本方面不具优势外，劳动力素质和研究人员数量两项指标均处于世界前列。根据德勤2013年全球制造业竞争力报告，美国每百万人口中研究人员的数量为4663人，居世界第6位。2011年美国的劳动力成本为每小时35.4美元，与日本相当，不占优势。每个劳动力创造的GDP为68156美元，遥居世界第一，体现出较高的劳动生产率。

法律法规体系。作为法治国家的典范，美国在制造业领域也形成了一套完整的保护知识产权、反垄断、保护制造业劳动者的法律法规体系。美国的知识产权法律体系主要包括：《专利法》、《商标法》、《版权法》和《反不正当竞争法》;对跨国公司利益的保护是美国《专利法》的一大特点，美国执行专利授权公开制度，使美国企业所有不能获专利法律保护的技术都不对世界公开。美国拥有世界上发展最成熟的反垄断法律法规体系，包括被公认为世界反垄断法里程碑的《谢尔曼反托拉斯法》，以及《联邦贸易委员会法》和《克莱顿法》。美国的劳工权利法律保护体系非常完善，包括《诺里斯-拉瓜迪亚法》、《国家劳资关系法》等两部著名的工会法，赋予劳工结社自由的权利、集体谈判的权利以及罢工示威的权利，其他劳工法规还包括《公平劳工标准法》、《民权法》、《反对就业年龄歧视法》、《职业健康与安全法》等。

美财富与繁荣依赖50个先进产业

世界著名智库布鲁金斯研究所今日宣称，能够维持美国当前发展和持久繁荣的关键产业共有50个。

在该智库刚刚完成的名为《美国先进产业：有哪些、在哪里及重要性》的研究报告中，研究人员在对先进产业进行定义的基础上，研究分析了先进产业所在的行业部门，这些部门包括50个研发力度强、工程和科技人员密度大的制造业、能源和服务业，其中制造业占35个，能源行业2个，服务业13个，分布在航空航天、汽车制造、能源生产、计算机软件和生物技术等领域。从就业人数的比重上看，拥有这些行业最多的城市分别是加州的圣何塞、华盛顿州的西雅图和堪萨斯州的威奇托等。

这50个先进产业共雇佣员工1220万人，约占全美就业人口总数的三分之一。2013年，这些行业员工的平均薪酬是9万美元，约为社会平均工资的2倍；即便是低学历的员工，也有较高的收入：只有大学肄业（2年大学教育）水平的先进产业员工，其收入超过了其他行业4年制大学毕业生的工资收入。这50个先进产业均是技术创新性产业，是新技术研发、转移和产业化的主要源头，对提高生产效率、促进经济发展和改善人民生活水平发挥着重要作用，其出口额占全美出口总额的60%。

(二)德国制造业实力分析

德国制造业被称为“众厂之厂”，是世界工厂的制造者，其工业的基础就是“制造科技”。“绿色制造”、“信息技术”和“极端制造”是德国制造的三大目标，依赖其在传统技术和高新技术领域的雄厚实力，德国拥有世界第二大技术出口国、欧洲创新企业密度最高国家等美誉。从造船、钻探机械制造，到高速列车、地铁、汽车、飞机等的制造，德国从来没有离开过世界前三名的位置，德国的制造业在国际上具有难以撼动的地位。

德国制造业硬实力

关键行业技术水平。德国在全球范围内的工业领先性体现为能在短时间内设计和制造出高质量的产品。德国所走的是高端制造业路线，与美国相比，德国更偏重于高、精、尖技术研究;与日本相比，更偏重于应用技术开发。德国在关键行业的技术水平都处于较为领先的地位。德国在深海挖掘、4G技术、OLED等关键技术方面表现不凡，2010年西门子网络和德国电信合作，将LTE引入德国，将德国作为他们首次应用800MHz频率LTE科技的国家，2013年德国已在100多个城市建立4G网络。在OLED技术方面，与美国和日本相比，德国具有一定的技术领先优势，2013年6月德国德累斯顿有机材料和电子设备中心(COMEDD)与VONARDENNE设备公司合作研发出一种新技术，可生产出无需使用彩色滤光片的OLED微型显示屏，这一技术给OLED带来了革新，使红蓝绿三色OLED元件独立发光，产生真彩色，自发光效率最高可达100%，且由于节省了滤光片费用，生产成本也大大降低。相比其他工业国家，德国的机械制造已经逐步开始进入工业制造4.0时代，不断地将信息物理融合系统技术用于制造工业，利用虚拟工程(VirtualEngineering)技术来辅助工业生产流程中的人机功效的优化，促进系统集成的高效开发，以及提供多模式人机交互接口，构建智能工厂(图1)。在航空工业技术方面，德国同样处于国际领先地位，从绿色发动机、绿色航空机体制造、绿色航空电子设备到绿色航空能源，德国都掌握了最新技术，如德国MTU、IAE等公司致力于绿色航空技术的研究;德国的概念极光公司、EOS公司则掌握了先进的堆积制造技术，用于制造新型航空材料，并不断尝试将这一技术应用于航空工业金属件的制造。在汽车工业技术方面，相比美国、日本等制造业强国，德国更是具有自己的代表特色和绝对实力，德国汽车以“高调质量和低调态度”占领世界的汽车市场，如奔驰、大众等汽车品牌对世界汽车行业具有深远影响，德国的汽车行业也是汽车动力电池的研发和应用的重要参与者。

先进材料和高端装备。德国在先进材料和高端装备业都表现优秀。在电子信息材料领域，德国默克是国际上液晶材料的三个垄断企业之一;德国英飞凌半导体公司也居于世界领先地位。在高端装备制造业，德国工业机器人的总数占世界第三位，工业机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。根据德国机械设备制造业联合会(VDMA)发布的数据，2010年包括工业图像处理、装配与搬运技术及机器人与自动化技术制造商的营业额大幅增长21%，达75亿欧元。德国生产的工业机器人已成为一种标准在全球得到广泛应用。德国库卡公司(KUKA)是世界顶级的机器人制造商和自动化产品系统和解决方案提供商，工业机器人产品在欧洲汽车工业的应用率排名第一，在全球汽车工业的应用率列在前三。德国拥有最先进的磁悬浮技术和传统轮轨型高速铁路，基于ICE3代(速度超过300km/h)，德国还发展了ICE-T(电力驱动版本)及ICE-TD(柴油引擎驱动版本)两种摆式高速列车，适应不同地理条件。

极端制造能力。除拥有万吨锻造、极大规模集成电路等技术外，德国的极端制造在超高速加工和激光制造技术方面表现更加卓越，目前德国已经实现了采用超硬材料的刃具，通过极大加快切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的超高速加工技术。同时，德国也实现了以高能密度激光为手段，实现改造物质形态和性质的先进材料加工技术。2008年，世界上第一台激光吸尘器由德国研制成功，该激光吸尘器打开了清除完全有害废物和化学物质的令人鼓舞的前景，能避免利用其他清洁方法给表面带来的侵蚀或磨损。

德国制造业软实力

品牌影响力。“德国制造”已成为高质量、高端、持久耐用的代名词。德国企业发展的一般产品多是具有世界领先水平的、高难度的、别人一时无法研制出来的产品。德国30%的出口商品在国际市场上是没有竞争对手的独家产品。目前，德国在大型工业设备、精炼化工产品、精密机床和高级光学仪器等方面拥有无可争辨的优势。全球500强公司里有37家总部在德国，大多为制造型企业，大众、奔驰、西门子、万宝龙、双立人等等都是人们耳熟能详的德国制造品牌。与此同时，德国中小企业的竞争力在全球亦独树一帜，他们中的佼佼者虽名不见经传，却在各自的行业内占领全球市场的垄断地位，被称为全球“隐形冠军”。德国的“隐形冠军”至少有1200余家，占德国制造出口量的比重非常高。这些中小企业极具创新性，他们选择以质量、稀缺等非价格竞争力的特殊领域，致力于高端制造业;在研发方面，德国已处于全球领先水平，专利数量处于世界前列。同时，德国还制定了很多制造业的“德国标准”。据统计，“德国标准”每年为德国贡献约160亿欧元。

人力资源。“德国制造”根植于科研机构，“制造科技”是德国制造业研究的重点。德国同时注重职业教育和普通教育，为制造业提供了丰富的制造业基础技术人员和高级科研人员。一方面，具有德国特色的双元制教育，为德国制造业提供了充足的具有专业技术的人才。另一方面，德国依靠企业科研、大学科研和专业科研三个平台提供高质量、高水平的科研人员和科研成果。通过高质量的教育体系对人才的培养，科学技术对社会发展的杠杆作用被利用到了极致。此外，德国还有专注与严谨的制造业文化，专注、标准、精确和完美贯穿整个制造业的每个环节。德国的制造业者，几十年甚至上百年都专注于一项产品领域，将其做精做强。制造业中崇尚标准，对于标准的依赖、追求和坚守，使“德国制造”在设计和材料使用上，考虑用户利益，将产品质量做到极致。

法律法规体系。德国有一整套法律、法规、行业标准以及质量认证等制度体系，形成了产品质量事前管理、事中监控和事后处理的一整套程序。如，为保证产品生产安全，德国制定有《设备安全法》、《产品安全法》等。除了在保护竞争方面设立严格的法律外，还制订了竞争秩序方面的法律法规，而政府则以严格执法而著称。为了避免由于垄断造成的企业缺乏创新动力和停滞现象，各级政府制定和执行国家的研究与技术政策，在技术进步的各个环节对企业的技术创新提供支持，包括国家通过专利保护、知识产权制度以及环保等标准的制定为企业的创新提供激励和必要的约束。

(三)日本制造业实力分析

日本是全球经济最发达、制造业发展水平最高的工业强国之一，制造业技术水平和制造能力处于世界一流行列。日本的汽车、电子信息、高端制造等领域在全球制造业分工体系中居于至关重要的地位。不少领域的核心技术、关键装备、高精尖产品生产等对美国构成了巨大挑战。

日本制造业硬实力

关键行业技术水平。在五个重点领域中，日本在深海勘探开发技术、OLED技术、汽车动力电池技术等方面的优势最为显著，表现出较强的领先力和控制力。在深海勘探开发技术方面，日本于2006年即拥有了当时世界最先进的“地球”号深海探测船，全长210米，排水量5.75万吨，巨大钻头可向下伸展1万米。在显示技术方面，日本凭借在上游材料、设备等领域的优势，加快对OLED技术的研发和产业化，松下、索尼公司都已经推出了大尺寸的OLED电视;2013年日本研发出使用于OLED的第3代发光材料“高荧光”，转换效率接近100%，材料成本仅为目前的10%。在汽车动力电池技术方面，日本松下、三洋、索尼、NEC、GS汤浅、日立、东芝、TDK等企业在全世界位居前列，在锰酸锂、锰钛、磷酸铁锂等路线上均表现突出。

先进材料和高端装备。日本在以碳纤维和超导材料为代表的先进材料研发制造方面实力强大，高速列车制造在世界范围内起步早、制造能力强。在碳纤维材料方面，日本的东丽、东邦和三菱3家公司代表目前世界的最先进水平，如东丽公司的T系列高强度碳纤维和M系列的高模量碳纤维的产品编号被行业直接用作碳纤维的分级。在超导材料方面，日本于2014年合成出含有金和硅的新型超导化合物“SrAuSi3”，在1500℃、6万个标准大气压的条件下，使金和硅及二硅化锶等发生化学反应，生成的新型超导体在1.6K绝对温度下达到超导状态。在高速列车方面，日本在1964年即开通了世界上最早的高速列车——新干线列车，川崎、日立、三菱等均是具有世界影响力的轨道交通制造商，通过贯穿产品研发、设计、生产、销售、服务等全生命周期的质量控制和管理，使高速列车产品的稳定性、安全性等指标居于世界领先水平。

极端制造能力。总体上看，与美、德两国相比，日本在极端制造能力方面的实力相对较弱。目前日本尚无航母制造能力。在极大规模集成电路方面，日本和美国一起垄断了生产极大规模先进半导体用溅射靶材的能力。大型模锻框架方面，日本制钢所是世界核电等高端锻件的主要生产企业，拥有最大锻压机140MN锻压机，锻造能力世界领先，是国际知名的核电锻件供应商。在超精密加工领域，日本2007年即拥有加工范围“达到全球最大级别”的大型超精密高刚性龙门式平面研削机床，主要加工用于半导体和液晶装置的大型高精度平面工件。

日本制造业软实力

品牌影响力。在汽车和电子产品方面，日本制造业的品牌影响力显著。丰田、本田、日产等汽车品牌，日立、松下、索尼、佳能、尼康等电子产品品牌在全球享有极高的知名度。在2013年《世界品牌500强》排行榜中，日本以41个品牌入选，排名第三。2012年美国专利申请数百强榜中，日本企业的数量占到了35家，仅次于美国居世界第二位，申请数量26209项，超过美国。

人力资源。日本制造业在人力资源方面的软实力主要体现在研发人才方面。根据德勤全球制造业竞争力报告，日本每百万人口中研究人员的数量为7038人，居世界第一。日本制造业每个劳动力创造的GDP为44600美元，居于世界第六位。2011年日本的劳动力成本为每小时35.4美元，高出世界平均值16.4美元，在该项指标上不具优势。

法律法规体系。日本形成了一套较完善的保护知识产权法律，1985年制定了现行的工业产权法，包括专利法、实用新型法、外观设计法和商标法。日本的反垄断法《禁止个人垄断及确保公平交易法》于1947颁布实施，此后不断修订，2006年重新颁布实施。《劳动组合法》、《劳动基准法》、《劳动关系调整法》是日本调整劳动关系的基本法律，被统称为“劳动三法”。《劳动组合法》是保障劳动者的团结权、团体交涉权和团体行动权的法律;《劳动基准法》规定了工资、工作时间、休息、安全卫生等劳动条件的最低标准;《劳动关系调整法》则是预防和解决劳动争议的法律。

总体来看，美、德、日三国均为世界一流制造业强国，但在以硬实力和软实力衡量的综合实力表现方面仍存在差别，表现出一定的层次性。美国在两种实力的绝大多数重点领域展现出均衡发展的特征，在几乎全部领域都具有最强的全球控制力和影响力。德国整体实力处于世界前列，在两种实力的大多数领域优势突出，尤其是高端制造方面实力显著，但与美国制造业的全球控制力仍有一定差距。日本整体实力处于世界前列，制造业硬实力和软实力的表现领域较美、德两国更为狭窄，主要在高速列车、汽车动力电池、电子产品制造等方面，在极端制造方面存在明显短板。

德、美、日制造业新战略较量！

在市场结构发生巨大变化的背景下，新兴经济体企业实力显著提升，发达国家的制造业目前正在试图组建一种新型的生产模式。

德国制造业优势明显中小企业独具特色

在欧洲经济停滞不前的情况下，德国的制造业仍具有强大的竞争力。德国虽有宝马、奔驰、大众、博世、西门子、巴斯夫等世界知名的大型全球化企业，但被视作“德国制造业优势的象征”的却是“独具特色的德国中小企业群”。

2013年日本通商白皮书对德国的中小企业经营战略总结如下：“企业战略特点”主要为在竞争激烈的领域对优势产品的竞争力作进一步深化；更重视品牌效应和质量的取胜，虽身为中小企业，但在产品创新和研发方面投入的精力以及资金比例完全不亚于大型企业；同时积极推行出口和向海外发展的全球化经营模式。企业在全球化中主要拓展其优势领域。在企业性质方面，这些企业多数为B2B模式，而且很多都是在地方扎根的家族式经营企业。

支撑德国中小企业竞争力的制度和环境的要素主要包括双重教育机制、资金筹措、研究机构和大学、在外工商联合会和政府扶持等。

德国企业的强大，不仅因为其经营战略上的特点，经济政策和工业政策也起到了相当的效果。施罗德政府实施的结构改革以及1999年引进欧元和欧洲统一市场的诞生成为推动德国制造业持续发展的主要宏观因素。施罗德政府和默克尔政府不断下调法人税，对失业保险等待遇优厚的社会保障制度进行了重新修改，同时动手进行雇佣制度改革。因此进入新世纪后，在发达国家的人均劳动成本多数持续上升的情况下，德国却得以维持在较低成本或者仅有少许增加。

当前，德国“工业4.0”项目作为“高新技术战略2020”的一环已经开始启动，其目标是解决“综合工业”中的尖端技术研发问题。德国已将“工业4.0”定位为重要的国家战略，力图通过该项战略，提高德国在生产基地和研发基地两方面的国际优势，实现成为未来制造业技术领导者的目标。

美国制造业回归政策促进制造业复兴

近年来，随着劳动力成本显著上涨，“利用亚洲廉价劳动力生产”这种商业模式正在逐渐消失。美国一批企业重新在美国启动制造和生产，形成“制造业复兴”的现象。美国页岩气革命成果以及奥巴马政府为了促进就业而推行的制造业回归等政策都对制造业的发展起到了一定的助推作用。而以3D打印技术革命为代表，IT科技下新一轮生产技术革新正在发生。在美国，从国外转移回其国内的制造业生产基地正不断增加，而生产基地更靠近客户的目的地，提高了对客户的服务。

在企业将生产基地迁至美国的过程中，还出现了不少国外企业。如德国的西门子的燃气轮机原在加拿大安大略省生产，现已经将生产基地移交到美国南卡罗莱纳州。西门子此次转变主要针对该领域的竞争对手美国通用电气。通过页岩气开发，美国已成为主要天然气生产国，西门子在此基础上强化生产体制的同时也在计划从美国出口产品。在美国旧金山等大城市，同样在计划进行新形势下的制造业复苏。美国加州制造技术咨询公司就此提出了未来美国将成为出口产品的生产基地的可能性，以及在美国像3D打印等新型尖端技术中心出现的可能性。

一个充满活力的制造业对于增加就业、发展经济以及保障国家安全都是不可或缺的，尤其是在回归尖端制造领域的领导地位方面，为此，美国政府启动“先进制造业伙伴计划”（AMP），在2013财年中投入22亿美元的预算用于创新制造工艺、尖端工业材料研发以及机器人制造为主的尖端制造领域的研发。

日本深入挖掘市场培养新型制造业人才

与其他发达国家制造业的竞争力相比，尽管日本在技术实力和产业集群上具有一定优势，但在产业基础和全球化上远逊于其他国家，在企业经营能力上也不及美国、德国和英国。

日本国内的工业正面临着多重困境，国内工业结构环境的恶化以及出生率下降等原因导致内需低迷，产业空洞化的担忧一直未能解决。因此，通过对以“制造业复兴”为目标的美国的具体对策和高成本结构的德国能够发挥竞争力的企业的特点进行分析，日本制造业今后的发展方向为深入挖掘市场，发挥硬件制造和零部件制造的优势，通过伙伴合作构筑高门槛的价值链，重视知识产权经营；创造新型市场（如医疗、护理、福利等领域）；培养和保障适应新型制造业潮流的人才，重视培养工业基础学科（冶金、金属、电力工程、土木工程等）方面的人才；推进地区创新，促进校企合作，对分布密集的中小企业实施结构转变，强化产业集群化管理，计划建立联结国内外产业集的双赢的地区间联合，并将此作为中小企业结构转变的工具，重新设计产业集群。

美国数字制造计划！美国数字制造与设计创新机构，由国防部牵头建立，成员包括波音、洛克希德•马丁、通用电气、罗尔斯罗伊斯、西门子、微软等。重要事件：2015年1月，该机构发布首批7个智能制造方面的技术开发项目，涉及先进制造企业、智能机器、先进分析以及赛博物理系统安全这4个技术领域。

2012年3月，作为“振兴制造业”战略的重要一环，美国政府宣布启动“国家制造创新网络”计划，该计划由先进制造国家项目办公室协同国防部、能源部、航空航天局、商务部以及国家科学基金等联邦政府部门共同负责实施，以公私合营的方式，建设15~45家“制造创新机构”，形成覆盖全美的制造创新网络。 2014年2月25日，第2家创新机构“数字制造与设计创新机构”（DMDII）由国防部牵头组建成立，负责管理该机构的是位于底特律的UI实验室。该机构主要研究数字化数据在产品全寿命周期中的交换以及在供应链网络间的流动，推进数字化、智能化制造。该机构目前拥有80多家成员，包括波音、洛克希德•马丁、通用电气、罗尔斯•罗伊斯、西门子、微软等企业、政府机构、院校、研究所和商业组织。数字制造与设计创新机构中的顶级和高级工业界与学术界成员数字设计与制造创新机构是美国国家制造创新网络的组成部分，工业界成员除了军工制造业，还包括机械制造业、流程制造业、软件业的诸多巨头与中小创新企业。在国防部航空航天项目和大型工业企业已经全面实施数字化设计与制造的情况，创新的方向必然是全寿命周期和全价值链数字化以及智能化。因此，该机构的研究方向和相关项目将是对美国国防部以及工业界智能制造发展思路的直观反映。四大技术领域推进全数字化与智能化。2014年9月，数字设计与制造创新机构提出了该机构关注的4大技术领域：先进制造企业、智能机器、先进分析和赛博物理系统安全，并且给出了前三个领域的当前研究重点。在今后5年内，该机构将陆续获得联邦政府投入的7000万美元资金，以及各成员配比的2.5亿美元“成本公担”资金，支持这4个领域中关键技术开发与转化。迄今已发布其中3个领域的重点：（1）先进制造企业。关注基于模型的企业（MBE）数据与基础结构。当前目标是建立基于最新的基于模型的定义（MBD）和技术数据包（TDP）标准，开发全标注的三维模型；利用诸如基于协同技术的云计算等创新的解决方案，演示并验证这些三维模型在供应商之间的可靠转换，并且将MBE要求与车间能力进行连接，演示并验证供应链的集成。（2）智能机器。关注用于外形自适应加工的即插即用工具集。当前目标是开发“即插即用”的软硬件工具集，让新旧生产机床和机器人设备在一个外形自适应加工的模式下操作，也就是具备实时原位状态感知、自适应刀具路径修改以及加工结果虚拟测量的能力。（3）先进分析。关注集成测量的设计与制造综合模型。研究目标是通过先进计算模型、预测和测量工具的使用，对制造工艺和零件性能进行预先评估，降低产品成本并加速推向市场。这些模型和工具将融入更大的产品全寿命周期与全价值链的“数字线”，实现更快、更精确的设计与生产决策。全寿命周期与全价值链“数字线” 这些技术领域都是全数字化与智能制造的研究范畴，在美国通用电气（GE）公司提出的“工业互联网”中，智能机器和先进分析就是实现所谓智能制造的三个核心元素中的两个。可以想见，数字设计与制造创新机构将在基于模型的设计方法学、虚拟制造工具和传感器以及基于机器人的制造网络的开发等智能制造方面引领创新。此外，该机构还将与国防高级研究计划局（DARPA）的“自适应运载器制造”项目相结合，将智能特征明显的研究成果转化到武器装备研制生产中，大幅缩短其研制过程，系统优化其生产流程。发布首批7个项目透露2015年发展重点。2015年1月21日，美国数字制造与设计创新机构发布了首批7个项目的招标书。2月25日-26日，该机构还将组织研讨会，详细阐述项目技术要求，并鼓励大中小企业组队竞标。这7个项目几乎都是围绕“智能制造”展开的，该机构的技术咨询委员会认为这些研究的成果将能够迅速转化为工业应用，大幅优化生产流程和工厂运行，促使美国制造发生变革。这些项目包括：（1）工厂赛博安全基础设施评估。开发评估制造企业赛博安全弱点的工具，为保护工厂数据提供支持。

（2）智能工厂能见度和实时优化。验证工厂运行的实时可视化技术，以及基于实时反馈的工厂控制。即打造全面数字化的智能工厂，利用数字信息优化生产和工厂运行，降低运行成本并减少能源消耗。

（3）智能机床通信标准。开发制造生产设备使用的数字语言，以及智能机床与工人之间的数据交换方式，形成一系列标准。

（4）工厂增强现实和可穿戴计算。开发制造中使用的可穿戴计算技术（例如数字眼镜）、移动计算技术和先进的数据可视化技术，让制造工人以新方式捕获数字信息，与其他人进行高效协作。

（5）使用数字线的系统设计。为产品设计人员提供全寿命周期的和全价值链的数字工具，帮助他们更快、更低成本地实现产品设计、验证和制造。

（6）面向赛博物理制造的运行系统。面向分布在不同位置的从底层硬件到企业层的制造生产设备，开发优化资源配置的运行技术。

（7）虚拟指导下的认证。开发先进技术、建模仿真和数据分析技术，预测新材料、新设计和新制造工艺的性能，减少产品和工艺创新的成本、认证周期和风险。这些项目共将得到2500万美元的资金，其中数字制造与设计创新机构代表联邦政府出资1250万，工业界和学术界组成的胜出团队以1:1的“成本共担”比例自筹1250万。招标结果将于2015年7月-8月公布，项目预计持续12-24个月，最终目标是将技术成果迅速转化到工业界。数字制造与设计创新机构执行主任、通用动力战术系统公司前副总裁Dean Bartles表示：“智能制造已经开始变革美国企业生产产品的方式，数字制造和设计技术是智能制造的基础和中枢。这些项目专为促进智能工厂的持续创新，以及向下一次工业革命演进而设立。机构的成员正在绘制美国智能制造的蓝图，我们邀请美国企业积极参与项目竞标。” 2015年即将建成的协同设计与制造工作环境示意图美国政府还于2014年12月启动了国家制造创新网络中第8个创新机构即“智能制造创新机构”的竞标，该机构将由能源部牵头组织建设。能源部给智能制造下了一个崭新的定义：智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合，它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起，实现工厂和企业中能量、生产率和成本的实时管理。我认为，已经在智能美国理念下推进智能制造多年的美国智能制造领导力联盟将极有可能胜出。届时，两个机构将分别从基础和关键技术方面以及技术集成和资源平台建设方面，多方发力，有机互补，共同助力美国智能制造的发展与美国工业的变革。工业4.0 | 美国如何阻截德国？

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！
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怠和马虎，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，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。而实际上，与德国的工业4.0相比，美国的工业互联网范畴更广阔。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场。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！　　　 “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，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覇权。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，这就是新时期的“侵略关系”！决战工业4.0，美国、德国、中国谁会是未来战败国？当“工业4.0”上升成为德国的民族战略、由总理默克尔亲自代言，并把这一概念迅速风靡全球时，中国工信部正在狠狠推动“中国制造2025”，总理李克强也担任起了“中国制造2025”的超级推销员，五次出访累计带回了近1400亿美元大单。与此同时，美国的科技业正在一旁虎视眈眈，准备随时一网打尽…… 　　这是一场德国人挑起的“科技竞赛”，历史真是让人敬畏，两次世界大战均发源于德国，均来自于生产力的进步！当然，谁都不敢居心叵测的称第三次世界大战要爆发，那是唯恐天下不乱。但是，这“工业4.0”绝对是人类历史上最精彩的“大战”，只因为以下三点：　　1、它不会轻易动武　　2、它需要一边合作一边竞争　　3、它所有的成果都将服务于人类　　这也是人类的第四次科技革命。大到世界格局，小到人们生活，都将被彻底颠覆！先说大的，工业4.0将产生一个什么样的世界格局呢？按照目前发展形势，如果说未来世界是一个“人体”，那么美国是大脑，德国是心脏，中国就是四肢。这里有两层意思：　　第一层意思：世界加速一体化，以后谁也离不开谁　　第二层意思：未来的竞争不再是谁灭掉了谁，而是谁必须从属于谁　　为什么这样说呢？　　这就需要先来弄懂“未来工厂”的流程。在未来，比如当你需要一辆汽车，你只需要打开APP，输入你的定制化要求，信息就会发送给工厂，工厂将你表达的产品种种特性转化成数据，然后通过计算来安排物料的配送，零件的打磨、以及机器的组装。最重要的是：这条流水线上每个元件都是按照你的意志生产的，它有自己的身份信息，机器也会解读这些信息，如果不符合马上就调整，然后自动装配。当然，这一过程中“人”是不参与其中的。　　于是，可以这样概括：工业1.0实现了“大规模生产”（蒸汽机的发明），工业2.0实现了“电气化生产”（电力的广泛应用），工业3.0实现了“自动化生产”（产品的标准化），而工业4.0实现了“定制化生产”，并且定制周期简短，生产方便快捷。　　在未来，你的香水是按照你的性格来调制的，你吃的药是按照你的基因去配方的……这就满足了当今人们对于多元化、个体化产品的追求！应该说这是一种世界潮流。　　正是因为生产的定制化和多元化，“工业4.0”将产生海量数据，以德国安贝格工厂为例，其生产线上的在线监测节点超过1000个，每天采集数据逾5000万个。那么，问题来了，“未来工厂”的核心竞争力是什么？　　第一：满足这种定制化生产的机器设备很重要　　第二：能够使这种机器具备自我完善的系统更重要　　第三：谁能监测并追踪这些数据，然后归纳和分析，谁就掌握了世界脉搏。　　看明白了吗？工业4.0的所有问题，都可以归结到以上三个问题。现在的问题是：谁都想抢占这条“未来产业链”的最高端。这些海量数据终究是归属于机器、软件、或是终端用户？这将是决定未来世界格局的关键问题。　　德国工业4.0战略为什么德国的工业4.0的焦点呢？不仅因为它是工业4.0的发源地，而且它可上可下，上可反抗占美国信息技术对本国制造业的入侵，下可压制中国制造业的低成本竞争！　　德国希望阻止信息技术对制造业的支配地位。一旦制造业各个环节都被云计算接管，那么美国就是最大的赢家。德国电信副总裁莱昂贝格尔称，假如汽车制造商不能掌握这些核心数据，那么谷歌就会成为赢家，云端平台和云包社区将使工厂沦为信息的附庸。　　因此，为了避免被美国阻截性超车，德国正在全力以赴。德国将工业4.0纳入《高技术战略2020》中，工业4.0正式成为一项国家战略，而且正计划制订推进工业4.0的相关法律，把工业4.0从一项产业政策上升为国家法律。德国工业4.0在很短的时间内得到了来自党派、政府、企业、协会、院所的广泛认同，并取得一致共识。　　这个共识就是：德国要用“信息物理系统”使生产设备获得智能，使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。那时，云计算不过是制造业中的一个使用对象，不会成为掌控生产制造的中枢所在！　　美国工业4.0的挑战！首先，美国是工业3.0时代的集大成者，工业3.0是信息技术革命，美国在这方面遥遥领先全球。而不仅是德国，乃至整和欧洲都丧失了全球信息通信产业发展的机遇。比如在信息产业最活跃的互联网领域，全球市值最大20个互联网企业中没有欧洲企业，欧洲的互联网市场基本被美国企业垄断，德国副部理兼经济和能源部长加布里尔曾说，德国企业的数据由美国硅谷的四大科技把持，这正是他所担心的。　　工业3.0时期，全球信息产业蓬勃发展，但欧洲企业节节败退。当前，美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手，GE、思科、IBM、AT&T英特尔等80多家企业成立了工业互联网联盟，正重新定义制造业的未来，并在技术、标准、产业化等方面做出一系列前瞻性布局，工业互联网与成为美国先进制造伙伴计划的重要任务之一。欧洲及德国对新兴产业创新能力及对未来发展前景表现出了一种深深的忧虑。　　中国工业4.0的机遇今年6月24日，德国机械协会（VDMA）主席在日本说，德国和日本携手应用中国制造业的挑战，德国《世界报》网站也报道称“中国机械制造业严重威胁德国！　　德国对付中国制造业的法宝，则是用柔性生产带来的成本优势，碾压中国的人力成本优势。说到这里，我们得先好好剖析下自己，工业4.0时代中国的优势是什么？　　有人认为中国的人才是优势：中国科技人力和研发人员总数分别居世界第一位和第二位，并且每年还有大约700万大学毕业生。而中国一名工程师每年的综合成本（3万美元），仅为美国（30万美元）的十分之一，猛一看这真是“物美价廉”啊！但是，中国所谓的“人才”是用自己的尺子衡量的人才，这些所谓的人才在创新和主动方面，差太远了。还有人为中国优势是它有全球最大的需求市场，这实在说不过去，在全球一体化的今天，所有的需求都是大家共享的！　　如果要论及中国在工业4.0方面的优势：　　第一：根据美国《纽约时报》的调查：中国工业拥有世界最完整的供应链条。中国是世界上唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类（39个工业大类、191个中类、525个小类）的国家，形成了“门类齐全、独立完整”的工业体系。小到螺丝钉等基础零件，大至通讯、航天、高铁，这样就可以随时就地取材，整装待发。　　第二：中国政府强大的组织能力也是不可忽视的一个独特优势。从《装备制造业调整和振兴规划》到《“十二五”工业转型升级规划》《智能制造装备产业“十二五”发展规划》，以及编制中的《中国制造强国2025规划纲要》，中国政府相关的规划出台的越来越紧密！　　另外地方政府也已在发力，各地对于相关新兴产业给予扶持，虽然我坚持认为这绝大部分都是为了圈钱和拉动GDP！　　工业4.0，中国最缺的是什么？是对科技的信仰、对创新的冲动！　　绝大部分中国人的思想还停留在“小商小贩”阶段，在这个以钱多钱少来论英雄的年代。有钱的想办法继续捞钱，没钱的整日疲于奔命，你要跟他谈创新和科技，他肯定说你就是个傻X。　　中国人目的很单纯，活着就是为了赚钱，哪里火就去哪里，什么热门就干什么，时下最流行的“互联网思维”，实际上就是用免费拉人气、用刷单挤上位，用低价抢市场、用爆款搏利润，还丝毫看不到工业4.0的影子。　　有人说：工业4.0消灭淘宝只需要10年”，我看哪里需要十年，最多三年！工业4.0将重构消费关系和购物链，从而摧毁重建商业结构！我不仅在反思：中国人，我们真的准备好了吗？　　未来战争但是如果你懂历史，就会发现第一次世界大战的内在原因就是工业1.0大革命，那时资本主义国家生产力得到解放，开始大规模生产。但是本国的生产原料又不足，只能去其他国家掠夺原料，就产生了资本主义国家瓜分世界的狂潮，然后分赃不均导致了世界大战！　　而德国，既是两次世界大战的挑起者，也是两次世界大战的惨败者。显然这次不会刚拿到工业4.0大门钥匙，就以挑选者的姿态站立出来，但是谁都不敢小看德国的野心。　　如果非要提到“未来战争”。以后不再谁能打败谁的问题，而是如果你没有能力，你连发动战争的机会都没有！因为你就是一个从属者而已。这个世界从来都是只垂询强者、踩踏弱者。如果你不信，就再去翻一翻中国的近代史。　　当然，和平和发展才是主流，未来的法则是在协作中谋竞争，在给予中谋回报，这是一种更为微妙的斗争关系：德国已是中国在西方最亲密的伙伴，在第三轮中德政府磋商下，中德合作行动纲已面向全球发布，双方都对美国信息技术的两面性抱有疑虑。和美国硅谷的公开戒备态度不同，德国仍然看重中国的商业机会和中国政府的合作态度。但私下里，德国人仍然把专利群攥出水来…… 　　更何况，微妙面临不仅只有德国和美国，还有日本和印度等等……难道在这个发展的大好时机，他们就没有打着自己的如意算盘吗？所以，“入则无法家拂士，出则无敌国外患者，国恒亡”，这是恒古不变的道理。一个民族只有具备了忧患意识，懂得居安思危，才能长治久安！工业4.0：中国居于什么位置？
据英特尔公司预计，到2015年全球互联设备将会超过150亿台，但是思科公司测算发现，99.4%的设备至今尚未连接到互联网。而工业4.0便是要将这剩余99.4%的设备都连接到互联网。于是有观察者预言，如此巨大的市场一旦开启，工业4.0消灭淘宝等电商平台只需10年，工业4.0可将生产成本降低四成，一举淘汰世界工厂——中国大陆。围绕这一普通大众尚不明了其内涵的概念，各经济大国已经展开激烈较量，如美国的“先进制造业国家战略计划”、日本的“科技工业联盟”、英国的“工业2050战略”，实际内容均颇为相似。作为工业4.0概念的提出国德国，总理默克尔是工业4.0战略的超级推销员，把工业4.0作为大国外交合作的重要议题。去年3月，中国国家主席习近平访问德国，并在《法兰克福汇报》发表的署名文章中重点提到德国工业4.0战略。随后，李克强总理访德期间，中德签署了《中德合作行动纲要》，提出两国将开展工业生产的数字化(工业4.0)合作。作为世界工厂，今年两会期间的中国《政府工作报告》也提及实施“中国制造2025”，其主线便是实现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造。
带动15万亿美元GDP 据中国工信部电子信息司副司长安筱鹏公开演讲介绍，工业1.0是指18世纪机械代替手工劳动；工业2.0是指20世纪初的电气化、流水线大批量生产；工业3.0是指20世纪70年代以来的生产工艺自动化；而物联网和制造业服务化引发了以智能制造为主导的第四次工业革命，即“工业4.0”。通俗而言，工业4.0是将各种机器、设备组、设施和系统网络与先进的传感器、控制和软件应用程序相连接，并与人相连，从而在产品设计、制造、运营和物流等实现高度标准化、柔性化、智能化作业。正如美国GE公司董事长杰夫·伊梅尔特所言，“观察、预测和改变机器的运转功能是工业互联网（工业4.0）应用的主要方式，它将大大提升航空公司、铁路和电力等行业的运营效率。” “工业4.0将引发全球商业模式的重大转型”，美国霍尼韦尔建筑智能系统部智能电网业务总监秦岳向《凤凰周刊》介绍，“一是从大规模生产向个性化定制，比如能源公司可以获取并分析各家庭各电器的大数据，进而更准确地预测、服务客户需求。二是协同共享，比如每个家庭都可以安装太阳能，既是能源的使用者，也是能源生产供应者。” 中国冶金工业规划研究院院长李新创认为，工业4.0已经超出工业制造环节，更涵盖经营管理等领域，“企业将面对涵盖原料采购、物资供应、市场需求、生产实绩、质量跟踪、物流发运、设备运行、能源消耗等的海量数据，通过不间断获取信息，对各类生产运营进行动态调整，从而大大提高市场响应速度、客户满意度、质量合格率、设备与能源利用率、库存周转率等。”李新创告诉本刊。根据德国国家科学与工程院的研究，企业生产效率可以通过工业4.0提高30%，并大大减少环境污染和资源浪费。而GE公司发布的白皮书预测，至2030年，传统工业的互联网革命将为全球GDP带来15万亿美元，其中为中国带来至少3万亿美元的GDP增长。李新创的测算也能看出中国市场潜力之大，他预计工业4.0可使中国钢铁行业总体生产效率提升30%以上，减少60%以上的非计划停机，消除25%以上的非生产性能耗，总碳排放量减少20%以上，库存成本减少70%以上。工业4.0并非在去年横空出世，金融危机后数年来，欧美企业表面低迷的背后，一直酝酿新一轮的技术革命，其创新体系不曾被撼动。在美国次贷危机与欧洲主权债务之后，发达国家开始反思对金融创新的过度依赖，提出重回以制造业为代表的实体经济部门。此外，全球性气候变化、发展中国家环境急剧恶化则迫使世界经济必须转入绿色模式。过去数十年，自动化制造技术与物联网大数据等技术的发展融合，则为工业4.0提供了技术可能，全球制造业正朝着智能化、自动化、个性化、定制化等方向发展。工业4.0或工业互联网虽然由德国、美国最先提出，但各个国家和企业都力争在新一轮国际竞争中尽快建立领先地位。这必将引发全球制造业的洗牌，加速淘汰落后生产力。不能有效掌握和利用信息资源的企业将被迫出局。 “你不知道明天竞争对手从哪儿冒出来，也许就是个大学生，但他带来的东西往往是颠覆性的。”艾默生公司中国区总经理赵大东曾告诉《凤凰周刊》，这是他最大的焦虑。事实上，数字革命对传统行业的重塑不过刚刚开始，这种影响到底以什么形式出现，没有人能看清楚。 “但是有一点大家都很清楚，谁跟不上，不要说20年，可能10年后就没有了。柯达、诺基亚都是太好的例子，说不行就不行了，稍微一步跟不上就步步跟不上。”赵大东说。欧盟、日本、韩国等因此纷纷制订了一系列规划、战略，甚至将支持工业4.0上升为法律。

德国、美国的较量德国人工智能研究中心在2011年的“汉诺威工业博览会”上首次提出“工业4.0”概念。德国政府随即将工业4.0列为《高技术战略2020》的十大未来项目之一。目前，德国正推进将工业4.0从产业政策上升为国家法律。德国各界的普遍共识是，德国乃至整个欧洲已经丧失了全球信息通信产业发展的机遇，必须在工业4.0占据领先。目前全球市值最大的20个互联网企业中没有欧洲企业，德国副总理加布里尔曾说，德国企业的数据由美国硅谷的四大科技公司把持。为避免丧失传统优势，德国多数大型自动化工业企业，以及上千的中小企业都已经嵌入到工业4.0国家战略中。以西门子公司为例，2014年西门子发布“2020公司愿景”，西门子中国区副总裁许国祯告诉《凤凰周刊》，这涉及集团多项重大战略调整。西门子重新梳理确定三个业务核心，即电气化、自动化、数字化（即工业4.0）。之前西门子的数字化业务内嵌在其自动化业务中，现在已将数字工厂业务独立。成都一家工厂是西门子在海外落地的首个工业4.0项目，实现了从管理、研发、生产到物流配送全过程的数字化，并与德国生产基地和美国研发中心进行数据互联。其产品良率达到了惊人的99.9985%，准时交付率达到98.8%。西门子与德国慕尼黑工业大学、慕尼黑大学、德国人工智能研究中心和弗劳恩霍夫应用与集成安全研究所等联合启动自动化与数字化研究联盟。该联盟向全球企业、高校和研究机构开放。由此可知，围绕工业4.0已经升级到平台竞争层面。美国的竞争力和动作同样咄咄逼人。金融危机后，美国先后启动《重振美国制造业框架》、《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》等，实施“再工业化”。2005年以来，美国工人的实际工资甚至下降了2.2%，页岩气开发则大大降低其能源成本，制造业开始回流美国。美国除在CPU、操作系统、应用软件以及云计算平台等“信息”领域保持绝对优势之外，已经加速进入智能机器人、汽车自动驾驶等“物理”业务领域。在高端制造业和信息产业均具优势的美国，与德国可谓并驾齐驱，而德国的信息产业则处于弱势。 GE公司是“工业互联网”概念（即工业4.0）的最早提出者。GE大中华区传播经理刘娟娟告诉《凤凰周刊》，2011年底，GE在硅谷创立了全球软件和分析中心，开发用于工业互联网的软件技术。GE目前拥有1600亿美元的设备服务合同，工业互联网产品将为每台设备带来3%-5%的销售额增长，软件的销售额每年将增长15%。如上海赛科在其乙烯厂利用GE软件，可减少非计划停机超过50%，每月减少超过220万美元的损失。与西门子类似，GE也同AT&T、思科、IBM、英特尔等成立工业互联网联盟（IIC），该开放性平台主要从事确定开放互操作标准的要求，定义通用架构，影响全球标准制定流程等。

中国的潜在危机相比美国、德国的大张旗鼓、动作频频，作为世界工厂的中国大陆，虽然对工业4.0热烈探讨，但似乎又距离遥远。美国次贷危机爆发后，全球产业链持续变化。以出口或代工为主的劳动密集型中小制造企业由中国大陆向越南、印度、印尼等成本更低廉的新兴发展中国家转移；同时一部分高端制造业在美国、欧洲“再工业化”战略引导下回流。中国大陆的世界工厂地位受到双重挤压。中国国际经济交流中心在2013年发布的《中国产业升级研究报告》指出，当今世界正掀起争夺未来发展制高点的新一轮竞赛，将影响国家力量对比。如果一国长期徘徊在国际产业链的中低端，将在未来的全球经济政治版图上难有一席之地。中国实际早在中共十七大便提出“信息化与工业化”的“两化”融合。但直到现在，政府与多数企业并未有实际推行举措。2008年次贷危机后，浙江省曾提出“机联网”与“厂联网”等；家电、服装、家具等行业正形成大规模个性化定制的新型生产方式。但这些创新多是低层次、小范围、自发性的。围绕工业4.0的新一轮产业竞争，中国大陆与德国、美国可说还存在较大差距，甚至不在同一层面。内地制造业虽占有较大国际市场份额，但在核心材料、设备以及工艺方面仍缺乏足够的创新，且高级技工匮乏，这些都致使内地企业总体还无力实现“工业4.0”。“中国制造仍然处于价值链的底端，绝大多数企业还未脱离以‘劳动密集型规模化流水线’为代表的工业2.0时代，整体尚未进入大规模自动化生产的工业3.0时代。”李新创说。相比之下，中国大陆似乎在信息技术方面更具竞争力，全球10大互联网公司美国有6家、中国有4家，全球30大互联网公司美国有17家、中国有8家。这一优势甚至是德国及欧洲国家所不具备的。但若向外资开放相关市场，内地互联网企业能否保持现有份额或是疑问。李新创告诉《凤凰周刊》，“中国钢铁行业自主软件开发和管理集成创新能力仍然较弱，国内技术多数处于产业价值链末端，国外软件和后续服务的昂贵价格也非大多数企业所能承受。” 对工业4.0，中国人多数仍从器物、技术层面理解，殊不知从未受东方智慧熏染的西方人对第四次工业革命有更深入的洞察。比如西门子公司为贯彻“电气化、自动化、数字化”的2020公司愿景，去年取消了4个“业务领域”这一中间层级，将底部的16个业务群重组成9个。许国祯介绍，这是为了让西门子更快速地反应市场需求，更加贴近客户。另外，西门子将把员工股票计划扩大至高级管理层以下，人数增加至少50%，达到超过20万人。这些做法与工业4.0又有何关联？原来西方人把工业4.0时代理解为一个机器、一个工厂、一个社会都是高度智慧的有机生命体，能够快速高效精确地与内外互动，而不仅仅是把所有硬件连接的器物层面。因此，公司的部门重组、强化激励，乃至社会的知识产权保护、成熟市场经济等等，都是对高度智慧有机生命体的模仿，工业4.0是社会综合因素的集成。反观中国，推行工业4.0的诸多条件显然都有落差。此外，实现工业4.0就要将一切产品、机器、传感器、软件等互联互通，抓取和分析大数据，并发出相应指令，这就需要统一的“语言和大脑”。目前各国各大企业都在争夺平台和标准的控制权，比如德国总理默克尔认为，德国可在欧洲甚至全球推行工业4.0的标准。不过，也有内地观察人士认为，工业4.0是渐进过程，真正到来可能需要20年，正处于探索阶段、连统一标准都尚未确立，对中国还言之过早。中国当前应该力所能及，扎实从工业2.0向工业3.0跃升，提高生产自动化水平，而非发动新一轮过热投资，否则世界工厂地位恐都难保。

工业4.0对中国经济的影响

德国物流研究院中国首席代表房殿军指出，首先对工业4.0做进一步解读。我们知道工业4.0是从工业1.0研发过来的，我们经历了蒸汽时代、电气时代，以及现在争议的电子信息自动化时代，工业4.0或者说是第四次工业革命，它是基于虚实融合的系统。

什么叫做虚实融合？我们的工厂、产品是实体，虚就是我们现在每天经历的网络技术、信息技术，我们把两者融合为一体就是第四次工业革命，即工业4.0的核心内容。

工业4.0不仅涉及到传统的互联网，也涉及正在发展的物联网，以及服务联网。工业4.0实现互联网全面对接，虚实融合系统至少要和一个或者多个云进行沟通，这样的系统一般都具有传感器和执行器，它能感知周边的环境得到信息，根据得到的指令执行命令，和环境有感知互动这一过程。

工业4.0给市场带来高效的生产效率，可以根据市场的需求进行随机变化。

未来，无论是产品，还是生产系统一定是模块化的，具有更高的自主性，我们期待工业4.0带来更高水平的生产效率。

中国的企业家善于抓住机会，在工业4.0时期会出现很多商机。

首先，从政府角度来看，工业4.0与中国工业化与信息化深度融合的战略不谋而合，德国工业4.0和中国国策有很大共鸣，这对中国来说是一个很好的机会，是中国制造业转型升级重要的机遇。

第二，工业4.0要求产品和流程标准化、模块化，可以推动中国现代弱点项目建设，这对中国制造业来说是利好消息，为中国企业家提供了商机。

工业4.0为众多制造业创造更多增值和盈利的机会。中国已经发展成为世界上最大的机械制造国，但我们的出口被德国人远远甩在后面，我国制造业市场份额占4.2%，这已经很了不起了，从而看出中国的制造业对中国国民经济影响非常重要。如此强大的产业，对我们的效率和基础能够产生怎样的影响呢？这取决于工业4.0对中国经济能否发挥作用至关重要。

工业4.0时代为中国带来机遇，同样也给中国带来威胁。金融危机以后很多西方国家意识到实体经济对国家实力影响的重要性。许多国家重新重视制造业，把制造业重新引回到自己的国土，这就对我们造成威胁。

新的技术对传统制造业是冲击，传统制造业未来也会受到新技术的挑战。当然不能忽视的是工资还比较低的东盟国家和印度拉美国家对中国低端制造方面已经构成威胁。

中国也具备一些优势。首先，中国拥有最大的制造业市场，政府的支持对我们发展工业4.0，发展中国制造业转型升级非常重要。第二，中国对新技术更加开放，因此在工业4.0时期出现的新技术和商机中国人很容易把握机会。中国整个自动化技术市场规模已经超过1千亿，占世界市场的份额三成以上。中国推动自动化、技术层面有独到之处并且具备良好的文化市场氛围。

当然中国也有劣势。我们对新的技术方案接受能力非常强，但是实施的时候存在着非常严重的浮躁情绪，没有把这样的技术、方案真正效益最大化，真正发挥其重要的潜能。

另外，中国在产品设计和生产流程方面一直是弱项，因为缺少标准化思维。中国企业重技术，但对流程不重视，尤其在技术研发方面，中国人需要学学德国人的严谨态度和系统方面的技术应用，我们可以看到很多企业的产品研发在标准化方面做得非常糟，有60种原材料，这就说明我们的研发技术特别弱，这对我们在工业4.0时期非常不利。

最后，根据我这几年来在中国制造业和物流业领域工作经历，提出一些建议供大家参考。

工业4.0在德国市场调研中，非常重视标准化。德国把标准化放在第一位，流程第二位。根据市场调研的情况我们现在延伸一下：

首先，我认为中国企业要推动产品设计的标准化和模块化。可以看出，中国汽车领域模块化做得非常好，客户可以在网上选择自己想用的配件。家电行业可以模仿这样的套路，家电行业的客户定制化也是未来的趋势。

宝马3系列发动机就采取了软件变硬件控制的产品设计案例，这样的发动机在硬件制造方面没有变化，但可以通过软件实现更大程度产品细化。只有固定的流程我们才能提高效率，我国物流费用中很大比例花在在流程上，应该从流程中节约成本。只有标准的流程和标准的模式才能够有效推动经济化，有了经济化才能产生利润。

工业4.0时期会产生新的技术，中国要开展3D方面的研究，比如人机混合的系统。系统之间的交互，人和系统之间的对接是非常重要的研究领域，并不是某领域做得最优就是最好，而要整体最优。我们要让机器变得越来越智能，不能让人变得越来越懒。

工业4.0时期会出现多分散的智能解决方案。比如智能运输系统，不再是统一的总调度，而是用箱子告诉车辆应该往哪个方向，这种智能系统在未来具有很好的发展空间。

穿梭在货架之间的小车可以在两个方向移动：垂直和水平移动。这是德国物流研究院在博览会期间发布的最新成果。这样的技术在工业4.0时期无疑给中国企业提供更加柔性、高效的自动化仓储系统，效率更高。

建议建立智能工厂。大家可以看到工业4.0时期，一定要把智能工厂放在重要的地位。智能制造有自动化部分，有手工部分，有人机互动的部分，根据产业的情况进行相应的定位。当然工厂规划设计是我们实现智能工厂的关键，中国企业在设计工厂的时候更加重视厂房的设计，在中国不是要追求最高的自动化，我们要追求对我们最优的解决方案。

工业4.0中国的机会在哪里？

“如果我们重视数据，重视基于数据的分析了，我想中国的制造业，也就会看到更多的契机。”——李杰

2014年5月23日，“工业4.0、CPS与工业大数据”论坛在上海交通大学举办。李杰教授是此次论坛的主讲人。在他的报告中，他着重谈到了如何在工业4.0时代寻找中国的机会。他提出中国要跳出现有的制造业模式，采用工业4.0的模式来寻找目前各国都在抢占的新机会。论坛上来自研究院所、企业以及学术界的听众也在交流环节提出了大量工业4.0如何与中国制造现实对接的问题。本刊对李杰教授关于中国制造业机会的内容进行了整理，同时也记录了若干精彩的问答。在此一并呈献给读者。——《世界科学》

李杰：美国辛辛那提大学特聘讲座教授，美国国家科学基金会智能维护系统产学合作中心主任，上海交通大学先进产业技术研究院顾问院长，上海紫竹新兴产业技术研究院院长。

中国制造现在还是以低端制造为主。现在我们制造业很多人都不愿意去，为什么？很多工厂里面你去看，又黑又脏，谁会愿意去呢？当然一些企业也有先进的工厂。

德国、美国则相对来说，以高端制造为主。无论工业4.0，还是CPS，都是带动信息化和智能化，能够让社会运转的更好。但是中国直接从低端制造，跃迁到德国、美国所追求的目标，显然是有非常大的跨度的。

所以我的看法是：中国要跳出现在的制造业模式，跳出现在的制造过程去思考如何将制造的价值提升；跳出之后再跳回来去改变制造的基础。

因为区别于过去的制造，现在我们谈的是基于数据分析的制造。而在数据方面的机会，中国比德国要好很多，因为高铁在这边，风力发电在这边，车子在这里，数据中国要比德国多很多。如果遵循传统的制造过程，而不是去发展大数据，发展基于数据的分析，中国的制造永远赶超不了。

所以，我对中国制造有这么几个建议。第一，更深入了解制造过程，知道别人如何设计制造。第二，了解装备，然后从装备的角度去做差异化，去寻求能够达到更大价值的方法。第三，思考如何去提高产品价值、发现新的价值。

我们所有做的工业大数据，跟制造的重要关联，就是价值创造。

德国制造业基础很强，但是他们信息化很弱，所以他们希望通过工业4.0战略来加强，从而实现更强的制造。美国是本身制造和信息都很强，所以相对而言美国的优势明显。

那么，中国去实现自己的基于数据分析的制造，分析的目的是什么？

一定要是创造未来生活的价值。包括健康保障，国民的健康应该放置在制造业的一个重要目的上；包括可持续性，中国产品很多，制造很多，但浪费很多，如何不浪费、不出意外，而且环保，就是数据分析的目标所在。

如果我们重视数据，重视基于数据的分析了，我想中国的制造业，也就会看到更多的契机。

·精彩问答·

问：我是研究物联网的，接触国内的企业比较多，但是我有个困惑，我接触的98%以上的企业，感觉工业大数据很难接地气，所以工业4.0的概念最终实现是不是很难？

答：这个要从中国制造业传统上追求的目标说起，因为在技术、互联网的支持下，很容易制造出产品，接下来就是找市场，中国市场大的很。所以只要能做出来市场需要的产品就可以了。

但是美国、德国，他们的目的不一样，它们是为了产品的价值化，德国谈的工业4.0以及美国谈的CPS，都是为了实现更大的价值。而不像中国只是满足需求。

那么，中国为什么也要做。因为这毕竟是制造业的发展趋势。

当然未来中国制造的4.0，可能跟德国和美国不一样。

第一个表达方式不一样；第二个更关注效率提升；第三个是减少工作中的意外，不出差错；第四个是中国做的产品更能够整合信息化，达到价值化的目的；第五个很重要，做出来的产品，能够让顾客有worry free，“无忧无虑”这个价值。这五点是根据现在的中国制造业基础来发展的方向。

问：我是来自企业界的，我的问题很简单，我感觉我们做的工作跟工业4.0好像有比较大的差距。

答：回到制造业本身来谈，制造业讲五个概念，第一个材料（materials)，第二个设备 (machines)，第三个方法 (methods)，第四个测量（measurement），第五个建模 (modeling)。制造包含很多东西，但对中国来说，前端材料你没有；核心设备也是购买，那你怎么去加强加工制造；然后工艺方法创新也有限。所以这三部分都不行。中国现在可以做的是第四部分，我给你“量”，你要抓到机会去“量”，量过去的设备，量使用的东西，我测量做好，就可以进入到最后更高的层次，就是建模，分析。

所以中国没有材料、设备、方法，但是你“量”清楚了，就有了数据基础，通过数据分析，就更能够做新的设计。这样的话，就从原本大家都没有的地方，建立了优势。

问：信息化也好，工业大数据也好，感觉中小企业很有意愿，但是我想问传统的企业怎么样去做？

答：美国将近80几万的小企业，日本40几万的小企业。它们是创新的源头。因为小企业动作快，大企业动作慢。小企业重在点的突破，大企业重在市场。所以大企业要融合小企业的专长。

在中国我觉得小企业现在有一个大机会，最近国家领导人也谈了很多，中国要促小而强的企业。小企业的发展，我觉得要做到小而强，就需要有核心的技术，并且技术能够被保护，保护之后被大企业收购，像美国的大企业每年都在收购公司。

但是我们在中国来讲，小企业被收购是有，但是它的技术同质性往往比较高，就是你我差不多，有一个成了大家就一窝蜂上去。

所以还是要做出别人做不出的东西来。很多小企业是学生创业的，我觉得学生开发东西，要专心去开发，耐得住寂寞，不要太浮。再者，小企业要快速失败，尽量多地去试错，因为这是大企业没法做的。

问：现在在中国，电子商务很强，像京东已经在美国上市，您觉得工业4.0，跟电子商务未来有没有可能比较密切地合作。

答：现在整个社会连在一起的，就是信息流、物流、现金流三个在一起。电商不单只是诸如阿里巴巴之类的平台，它还是直接面对顾客的需要的。所以它那里能收集到各种各样的需求。

电商在中国是一个特色。因为在美国你说电商可以取代一切，是不可能的。在美国，大家工作一周累了，都愿意去购物，也是一种放松。在中国，人太多，买东西付钱还那么麻烦，开车交通阻塞，停车不好停。

电商取代线下购物也是有好处的。一旦质量出了问题，就可以快速得到反映。因为它的过程是透明的，所有的过程数据都可以用来分析。

当然我觉得分析这些网上购物数据是手段，重点是回到你对生活的改善。让网上购物的数据分析能够反过来刺激制造业的发展。

工业4.0会消灭那些行业？

工业4.0不是简简单单的制造业升级，中国制造在机械、电气和信息自动化等时代均落后于世界平均水平，中国过去创造的奇迹更多地是靠中国工人的双手来完成的，今天工业4.0在中国要想真正转化成具体的车间还显得内功不足。更何况，中国仍然要平衡利益、就业和GDP等因素，而相关产业的技术人才储备也是令人头疼的问题之一…这些问题协调不好，妄谈工业4.0只会再次出现“大跃进”式的悲剧。

工业4.0会衍生出大量的相关配套产业，比如自动化、大数据和3D打印等等，但同时也意味着工业4.0时代会消灭一些岗位，最直接受到威胁的是自然是那些流水线上的装配女工，这些人年复一年的出卖青春和体力，但依旧是整个产业链中最没有安全感的群体，当她们的生存受到威胁之时，只能通过最原始的反抗手段，比如游行、比如罢工、比如要求加班，比如去东莞…如何安置这些知识资本匮乏的群体，也是中国制造迈向工业4.0之前的重要课题，一旦出现失衡，将会给社会稳定造成极大危害。

因互联网、信息技术、万物联网在工业4.0时代已趋于成熟，大数据技术估计也会日臻化境，这些技术对传统行业均具有较大的杀伤力，比如当万物联网自动发送数据时，制造业的数据统计员、分析师将会减少90%，真正实现无人化；此外，了解制造业的人都知道，在整个产品制成中企业要花费30%的人去完成监督、检验、搬运等工作，业内人士称之为IPQC（在线品质保证）、VI，而一旦传感器、高清扫描仪等技术成熟，这些人也将失去工作。另外，工业4.0的主题之一就是智能物流，这有可能给整个经济形态带来颠覆性变化，而众多的专家在谈及工业4.0时，也不约而同地提出一个概念：个性化定制时代。

随着科学技术的普及，比如手机内核、电池容量以及组装方式等等正日益见诸于报端，使得消费者“参与定制”的欲望越来越强烈，也即中国再也不想让别人设计自己的手机了。事实上，在已经展出的工业4.0生产线上，无线射频技术、工业以太网、在线条码、二维码比对、影像识别、机器人应用等技术已经取得一些突破，它们把消费者同生产者、生产设备、原物料等直接连通起来。智能化工厂将会采用B2C模式，直接面向消费者，省去中间经销商以及不必要的物流成本。总之，未来的智慧化工厂将会是一个集设计、研发、生产、销售于一身的大型经济体，当下的国际分工也将会随着工业4.0时代的到来而重新洗牌。

工业4.0有中国的位置吗？

现在，工业4.0在中国被炒得很热，这主要是因为中国的制造业正处于内忧外患的尴尬境地：一方面，因连续的金融危机，欧美发达国家正日益认识到实体经济的重要性，越来越多的高端制造业正回流本土，前不久日本某著名手表公司就把产能移转回本土，微软则关闭了东莞和北京的手机制造车间，而这也只是外资撤离的几个代表，耐克、优衣库等企业也纷纷把工厂迁回美国；另一方面，受国内生产要素成本上涨以及政策变化，低端制造业正大举向东南亚进军，三星、富士康均开始规划在越南、印尼等地建厂。事实上，与其说中国制造业积极探索工业4.0模式，倒不如说是因为“真得混不下去了”！

中国进入工业4.0时代，不仅要面对高级人才匮乏的挑战，也要面对低端人力过剩的尴尬，更要为“工业3.0”之前的缺课而付出沉重的代价。当然，最具讽刺意味的是，德国媒体人直接呼吁“工业4.0时代，我们不带中国玩儿！”，他们对中国人肆意模仿、不尊重知识产权的行为非常反感，尽管中国的企业都很有钱。另外，自阿里巴巴上市之后，电商的火焚烧了全中国，全民电商正成为大趋势，但如前文所述，未来的智慧工厂将是一个综合性生态园，电商将不会独立存在，这种新技术带来的革命力量将会以摧枯拉朽之势毁灭传统商业模式，到那个时候，普通商户积攒的皇冠将会化为灰烬。

工业4.0消灭淘宝只需十年

工业4.0直接将人、设备与产品实时联通，工厂接受消费者的订单直接备料生产，省却了销售和流通环节，整体成本比过去下降近40%。淘宝扮演的是网络销售渠道商的角色，而当消费者可以直接向智能工厂定制商品且价格更低时，淘宝也将面临极大压力。

工业4.0究竟是什么

工业1.0是机械制造时代，工业2.0是电气化与自动化时代，工业3.0是电子信息化时代。“工业4.0”描绘了一个通过人、设备与产品的实时联通与有效沟通，构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。

从消费意义上来说，“工业4.0”就是一个将生产原料、智能工厂、物流配送、消费者全部编织在一起的大网，消费者只需用手机下单，网络就会自动将订单和个性化要求发送给智能工厂，由其采购原料、设计并生产，再通过网络配送直接交付给消费者。

在不久的将来，买车可能实现个性化定制——在手机里打开智能汽车工厂的App，从数百种配置中选择一款车型，然后在个性化订单中输入诸如“把轿车内饰设计成绿巨人”的要求，约一个月，一辆用工业4.0流水线为你度身设计、制造的“绿巨人版轿车”就会送到买家家门口，价格并不比量产车贵多少。

与工业3.0的流水线只能大批量生产不同，“工业4.0”流水线可实现小批量、多批次生产，最小批量可达到一件。也就是说，为消费者度身定做的孤版汽车或商品，也可以上流水线生产出来。

上海明匠智能系统有限公司此次工博会上用实物展示了什么是“工业4.0”。观众可以当场选择“我要一支红色圆珠笔”，“工业4.0”流水线上的一台蓝臂机器人就会从一堆笔中准确地抓取出红色圆珠笔，放进银色托盘内。此时，接到网络指令的自动导航黄色小车就会接过这只托盘，将其自动运送到目的地。

“通过工业4.0购物比淘宝便宜”

上海明匠智能创始人陈俊说，这次展出的工业4.0流水线，在无线射频技术、工业以太网、在线条码、二维码比对、影像识别、机器人应用等实现了突破。由于“工业4.0”直接将人、设备与产品实时联通，工厂接受消费者的订单直接备料生产，省却了销售和流通环节，整体成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)比过去下降近40%，消费者通过“工业4.0”订购的商品比淘宝网购还要便宜。

陈俊说，该技术已经通过英国评审，取得路虎极光、神行者2代两个品牌共计1600万元的设备合同。按照计划，采用“工业4.0”流水线生产制造的个性版路虎极光汽车，今年年底就将在江苏常熟下线。

一名德国展商惊讶地表示，没想到中国这么快就推出了自主研发的工业4.0设备，并且已经安装在跨国公司的生产流水线上。

“淘宝连接的只是网店卖家和消费者，扮演的只是网络销售渠道商的角色。而在工业4.0 时代，当消费者可以直接向智能工厂定制商品且价格更低时，淘宝这样的电子商城也将面临极大压力。”陈俊认为，从时间来看，淘宝被“工业4.0”淘汰出局大概只需要10年时间。

实现中国“工业4.0”的四部曲

与工博会同时开幕的第十届全球城市信息化论坛、第四届全球CEO发展大会、2014未来制造高峰论坛嘉宾云集，“工业4.0”更是成为与会专家的热门话题。

菲尼克斯电气亚太研发中心总经理杜品圣博士表示，“工业4.0”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而不是盲目生产再费力推销、资源更优化、能源效率提高、投资回报率更高。

杜品圣说，实现中国“工业4.0”的四部曲应该是生产制造自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化，德国“工业4.0”战略带来的启示是，要尽快成立由IT、电子、电气及设备装置生产厂商、研究单位、大专院校组成的工业智能制造战略平台，制定中国工业制造发展纲要。

中国到底能不能和日本做得一样好？

在“粉丝”泛滥的今天，全世界最大的Fans群体绝不属于任何一位耀眼的明星、政要，甚至伟人，而是属于丰田整出来的那一大套精益生产的TPS（丰田生产方式）、TPM（全员生产力维护）、TQM（全面质量管理）等等！

难道不是吗？在它的率领下，造出了全世界最赚钱的汽车，2007年丰田汽车的销售量实际上为世界第一，五颜六色、不同种族的人们，把丰田车开遍全球。丰田生产方式以其不断积累的实力和傲人战绩，在地球上攻城掠地，超越国界、种族、信仰等一切藩篱，获得了热情、真诚、坚定的信仰，对它的拥戴、追捧、学习……一浪高过一浪，而且几乎听不到对它背叛与离弃的声音——一旦接触，人们对它总是越陷越深、越学越信。更要指出的是，这些全球范围内精益生产的忠实“粉丝”，乃是全球制造业内的各个级层的管理者——在他们的手中，某种意义上说制造着整个今日世界。

上世纪90年代初就有中国企业（合资企业）开始探索精益生产，进入本世纪，特别是近两年来，中国制造业大而不强的问题被国人格外关注，精益生产、丰田生产方式对日本制造业的成功所做出的贡献更引发诸多深入思考。人们希望通过学习、实践、在制造业生产管理中推广精益，为中国企业带来像丰田那样的成功，给整个中国制造业带来更大进步。

精益生产，中国人到底能不能和日本人做得一样好？

那么，精益生产、TPS，中国人到底能不能和日本人做得一样好？做得好，日本成功的先例就摆在那里，中国制造业的强大就应该表现出一种水到渠成的态势。反之，最后的强大、胜利，可能不能靠平和地一点一滴改善而进步，不能预测在何时出现，要靠市场上价格战啊等等血淋淋的办法，一切都在波云诡谲之中，打来打去，不知哪一天，打出几个王者，打出王中王。

最早听曾任几家大跨国公司在华企业一把手、现在上海卓制商务咨询有限公司（MESC）的首席咨询师冯雷先生向我介绍他在管理工厂的实践中推广精益生产的成功案例时，我特别兴奋，发现这个生产管理方式真是太好了，而且，它不像六西格玛等其他管理工具来源于西方，它来自日本，有着东方的思维与文化背景，更适合中国人，所以冯总一认真学，就做出许多佳话来，这里姑且讲三个：

其一：他曾经与助手一道，在两周之内，把一家日化工厂产量从180吨/周整到400吨/周。

其二：当某跨国公司收购了一家叫“老蔡”的食品企业，把冯总派过去做一把手。当时工厂员工300人，员工每天加班加点，年产量15000吨，损耗率为8%。

冯总上任伊始，贴出告示，要大张旗鼓地做精益生产。主管人事的经理对冯总说：你这个告示贴了没用的！因为工人都不识字！这些员工，原来在家里都是务农的。小学、初中一毕业，白天种田，晚上看电视，从来也不订份报纸看的，过去的十几年，就这样过，还认什么字？！

但是，就是这样，一年之后，在冯总精益生产的快刀之下，工厂员工从300人减少到200人，去了1/3，员工也不加班了，年产量却从15000吨增加到了25000吨，损耗率从8%降到了0.7%。

其三：某大跨国公司，在中国有10家工厂，员工六七千人，来源也是农民工。冯总接手，从5S开始着手，做了18个月以后，把劳动生产率提高了一倍。

冯总固然比较牛，但应该说他使用的那把管理工厂生产的工具——精益更牛啊——谁学会用、认真用，就一定受益。

为了向其他中国制造业企业介绍这种好的管理方法、工具，希望对其他更多本土企业有所裨益，我曾经特别写过一篇文章《TPM中国人做得和日本人一样好》。这篇文章也曾经被许多人看到、关注，后来收到过很多读者询问的电话，探讨生产管理中的问题。

后来，我还看到过联合利华和路雪亚太区技术总监吕立凯、深圳艾欧史密斯电气有限公司总经理何培艾、德尔福（上海）动力推进系统有限公司总经理汤江平、还有丹佛斯（中国）商用压缩机中国业务生产总监钟思钊等等做精益的优秀战绩。

还有通用电气亚洲水电设备有限公司、安德鲁电信器材（中国）有限公司、戴尔（中国）公司……

之后，我一直不断关注、跟踪精益生产在中国制造业内的发展，与企业家交流，参观工厂……渐渐，悲观主义就在我的心中产生了。

精益生产、丰田生产方式（TPS），它绝不单单只是一种生产管理方式，越深入它，越发现，它更是一种文化、一种哲学、一种真理、一种高超的智慧。它诞生在日本而不是在别处，有一个重要的原因是，离开日本的传统文化（最早还是源于我们中国），它的根无从扎下去汲取营养。不太夸张地讲，精益生产是一棵庇荫整个日本制造业的树王。根，深扎于日本民族文化与传统中，叶，与世界上其他先进的制造业理念、工具相交在云里，形成一个蔚为壮观的世界。正因如此，无论它传播到哪里，它的Fans就出现在哪里。再说个故事：

1999年成为丰田汽车公司第一位美国籍总裁的加里.康维斯，他完全被“丰田DNA”所折服。在福特工作18年后他离开那里，来到丰田公司。他在丰田工作15年后，依然像是个来到新生训练会上的新员工一样，对学习丰田生产方式与丰田模式充满了活力与谦卑——因为其中的理念和文化使他总是对明天要学习、要做的事情充满期待，乐在其中，乐而不疲。这种做精益之乐成为他生活的一部分。

也正因如此，中国的企业从整体上，是不是可能学不来精益生产？因为，在中国的文化土壤里，可能精益顶多是草(或者是庄稼)，一茬一茬的，长不成树。草的优势是“野火烧不尽，春风吹又生”，一旦有了最初的种子，就老也不断根，说死就死了，但说长出来也就长出来了。

不信，问问咱们中国制造业做精益成功的管理精英们，在自己的那块地界儿上做到如此这般的成绩了，一旦他们离开，这块地上，丰田生产方式会继续“长”在那吗？他们不敢肯定说“是”，他们一定会说“一段时间可能还会是，但要看后来接任者，如果接任者更努力去不断改善，那应该没问题，如果接任者只是沿袭，那过两年就不……”，如果接任者还不是精益生产的“粉丝”，那就更不用说了。

很多人像这样问过，而冯雷、汤江平、钟思钊们也就是像这样回答的。说到底，草毕竟不是树！说到底，在我们的企业中，学到了方式，但尚缺乏相应的文化。如果只建设起了制度，未建设起足够厚实的文化，草要长成树几乎是没可能的，顶多是一堆特有气势的灌木丛。

制造大国与伟大的公司在哪里？

中国地大物博，人杰地灵，中华民族更是聪明、勤劳、勇于进取，好像没有什么事情是中国人做不来的。这里说一段制造业往事：

1978年，美国通用和德国大众到中国考察。几乎就在通用董事会否决当时其董事长墨菲与中国合资提议的同时，一批德国汽车专家考察上海，开始与上海的领导人商谈大众汽车合资的项目，这一谈就是10年。当时，随大众公司来华的一行人中，有一位德国《明镜》周刊的记者，他在看过手工作坊般落后的中国厂房后，略带嘲讽地说：“大众汽车将在一个孤岛上生产，并且这里几乎没有任何配件供应商。中国车间里的葫芦吊、长板凳、橡皮鎯头，都是我爷爷辈的生产方式。[2]”当时，几乎每一个到现场考察的德国人都不相信上海汽车制造业能在短期内改变如此落后的状况。他们发现，在中国找不到一家零部件生产企业能与桑塔纳汽车配套，甚至没有一条生产线不需要改造。能用上的，只有轮胎、收音机、喇叭、车外天线和小标牌，把这些零碎的东西全部加起来，只能占到零部件总量的2.7%，而当时，中国方面在谈判中始终唯一坚持的是：大众汽车必须国产化。

就在这段往事的背影还依然清晰的时候，美国人梦醒时分——通用1997年在上海打下它在中国的第一根桩之时，德国大众已经在中国赚得盆满钵满，年销售量达50万辆。同时，中国长三角地区，汽车配件产业如雨后春笋，蓬勃发展。

中国人，能干出许多让洋人不明白的奇迹来

但是，这样聪明、勤劳、勇敢的中国人，经过改革开放30年，取得了巨大、惊人、世所公认的经济成就，可就是没有孕育出能够被世所公认的伟大公司——“中国制造”已经遍布全球，中国是名副其实的世界制造大国，可我们制造的东西在任何一块土地上，几乎都是“二等公民”，被人指为“低端”，这是为什么？！中国的制造业，为什么总显得“草样”、“草性”十足？

这个实在说不通啊！不说美国、日本、德国，就是芬兰也有诺基亚啊！我们中国这么大的经济体，这么高速的发展，被誉为全球的制造基地，但是，哪间制造公司、在哪个领域称得上是世界范围内的王者？

与此同时，放眼望去，中国的制造业再不强悍起来，总是“小学中学毕不了业”，那么后来者就会毫不停歇地超越我们：

有媒体转载国外媒体报道，自两年前，全球第一大手机制造商诺基亚在印度泰米尔纳德邦(Tamil-Nadu)建立了手机制造工厂，到目前为止，印度工厂制造的手机已经突破1.25亿部。

诺基亚方面表示，按制造成本和质量进行评估，他们在印度的手机工厂是公司在全球九个手机工厂中最好的制造基地之一。他们已经在印度的手机制造工厂中投资了2.1亿美元，今年公司计划再投资7500万美元来扩展手机工厂的制造能力。此外，为了进一步提高产量，诺基亚计划增加更多员工，从先前的8000人扩展到13000人。

诺基亚(印度)副总裁兼常务董事D-ShivaKumar向媒体表示，从质量和成本的角度考虑，印度的手机工厂是我们最好的制造基地，诺基亚在印度制造的手机，销往全球各地区的国家已经超过五十个。

中国的工业产业界，若想取得像日本制造业目前已获得的辉煌成就，成为一棵世界制造业森林中的“树王”，在现在这个历史时刻，应该深深地思索、快快地行动了。再不及时打造我们自己制造业内的树王，再不形成气势、形成壮阔的森林，也许过些年，我们梦醒时分，发现印度等国家已经把我们抛在了后面。

我赞同中国制造业界当前许多精英人士，已经看到中国制造业必须尽快强大起来（在全球一体化的今日，不进则退，而且竞争发生在国家之间），也找到了很好的管理方法论之一，就是在我们的制造业，学习、推广、运用当前最先进的生产管理技术——精益生产。这样，我们再一次回到这个问题“精益生产，中国人到底能不能做得一样好？”

悲观主义的缘由

在我看来，目前的国内企业环境，一时缺乏做好精益生产的文化土壤。很多做精益生产的老师、前辈、精英都一直在讲，精益是一种文化。如果只把它当一种单纯的生产管理方式，那是做不好精益的。精益生产的理论产生与赖以生长、发展非常重要的土壤是日本那种追求极致的文化精髓。说到文化，是一个很大的话题，谁也说不清楚，谁也无法言表，一说就是错，这里面有禅意。我的部分思索，粗略地讲，就是：精益生产的精髓在于“和谐”。首先要使机器与机器和谐，然后人与人要和谐，然后人与机器也要和谐，整个工厂都和谐一体，像水流一样，自然、流畅，绝不会疙疙瘩瘩、磕磕碰碰、麻烦不断、冲突迭生。要产生这样的和谐，靠强力命令、法令、单纯的金钱等物质的力量，这个不消多说，大家都认为是行不通的。惟有靠精神，靠文化。

丰田的成功，有一个重要的支撑点是它的整个体系追求“和谐”，它的工人与机器，它的产品与用户，它的企业与社会——丰田的产品的确价廉物美，受到全球大众与社会的认可。看丰田的生产管理之道，它首先给人的感觉是它要做一家永续存在的（不止百年）有价值的企业的架式，然后才是一家“利润大大地”企业。如果企业把追求利润、企业家把追求钱财放在了追求人与物与社会等整体和谐之上，“不管做几年，只想赚几多”，“不求天长地久，只要曾经拥有”，那么“做好精益生产”可能就是缘木求鱼。

日本文化传承于中国古代优秀的传统文化，日本的文化里有一种认认真真求“道”、信“道”、按“道”理来行事的“基因”。比如，日本人比较严谨、专注、认真，在日本社会中，有一种不是靠单纯的血缘而是由共同的社会群体归属意识、共同的文化认知与社会价值取向而形成的一致团结。日本人尊崇孔孟、老子等。日本也有战国时代，也是群雄并起，幕府将军们雄霸天下，但再打打杀杀、你死我活，武士亦有“道”，没有说杀了天皇取而代之的。由于各种复杂因素的作用，现在，中华民族优越的传统文化被伤害得很深了……中国人特别聪明，在纷繁芜杂的事情当中，很容易抓住利害要点。明见利益之后，大抵都是果断追求，并且不乏不择手段——见利就上，而且是大干快上，不太想长远的事情。中国历史上的所谓成功人士、富贵达人、权倾一时的人士，大抵喊的是孔孟之道，行的实为厚黑。中国的文化比较散漫、成王败寇、以成败论英雄，这种价值观一直在中华主流文化中拥有一席之地，急功近利一直有市场，所以，中国的什么江山（市场占有率）都是打下来的，要想成为强人，要想出头，光是眼睛向内、提高自己，靠自己的进步逐渐强大起来那往往做不成功，而“英雄不问出处”，打杀一切对手，直至灭了老大，自命“天下第一”，那是成功之道。

因此，在我的悲观主义里，中国的制造业要完成由大变强，靠眼睛向内、苦练内功，学习、推进精益生产“和平演变”似乎很难完成，只能是“人脑子打成猪脑子”，由目前的“狼烟四起”进步到“军阀混战”、“群雄割据”，然后某一天“打”到几个大家伙合理地“一统天下”——国内的许多企业，不靠精细的管理功夫，靠价格战、靠手足相残、靠阴谋与背叛打天下的不在少数。

“中国人一定能够将精益生产做得非常好”

带着内心这种隐隐悲观；同时也有不服气——不相信中国人还有做不好的事；带着不解，到底怎么才行？还带着内心深处对中国制造企业快快进步的期盼，我参加了MESC主办的“2008年丰田生产方式年度峰会”。会一开完，精神为之振奋！因为我看到粉碎悲观主义的希望了。除了演讲嘉宾——河田信先生（日本名城大学经营学研究科长、经济学博士、教授，准时化管理会计系统创立者）、三浦英夫先生（日本丰田MIC株式会社高级顾问）、汤江平先生（德尔福（上海）动力推进系统有限公司总经理）、钟思钊先生（丹佛斯商用压缩机生产总监）、张芳女士（通用电气亚洲水电设备有限公司精益生产经理）出色的经验介绍，整个峰会由于有超过百位与会嘉宾踊跃的提问、茶歇与午餐时仍然持续热烈的讨论、会议的互动与集体讨论而非常充实与成功。与我曾参加的2006年峰会相比，这些制造业经理人明显对做精益生产的激情更高涨、需求更迫切，而且办法、思路也明显增加了。

在这个会上，我还听到很鼓舞人的一句话是对我的疑问特别肯定的回答：“中国人一定能够将精益生产做得非常好”，这句话是河田信教授对我讲的，我非常相信（我很尊重河田老师的智慧）！

2008年3月25日，河田信教授对我说，中国人现在把许多传统的优秀文化忘记掉了，但是，“今天早上，我在天津大学，看到许多人，老的、少的、男的、女的，自发地在一起，打太极拳。没有人组织，但是那么整齐和谐，中国的传统文化还在中国人的身上体现着，传承着……中国和日本，都是东方的思维，所以，中国一定能够做好精益生产。”

河田老师的话点中了做好精益生产的要害，那就是“人”与“文化（精神）”。

现在，全中国人民都在讲构建和谐社会。我觉得是这一项伟大的精神上的认祖归宗，接续、传承我们中华民族优秀的精神、文化遗产与传统。在这样的历史潮流当中，有这样全社会和谐的大环境，中国制造业做好精益生产应该指日可待，中国制造业的强大一定在不远的将来成为现实。说指日可待，更是时不我待！也许，我们可以有这样的借口——我们毕竟发展市场经济才30年，只是相当于西方工业文明原始资本积累的初级阶段，也许也会有这样的自信——我们用了30年的时间走过了西方工业文明近100年的漫漫长路，我们的发展是快速的……

但我们一定要警醒。最近印度、越南等地区作为新的制造业基地，其“投资价值已经超过中国”的声音不绝于耳。时下，“Made-In-Japan”、“Made-In-Germany”是产品高品质的代名词，是一种骄傲和自豪——我们什么时候能够骄傲地说“Made-In-China”？如果我们不能够及时自我反省，自我检讨再自我超越，不能够由衷学到精益之“道”，做企业之“道”，做企业家、管理者之“道”，那么历史给我们成为制造强国、制造大国的机遇就会如同彗星一样划过天际，剩下的只能是我们的叹息和遗憾。

4D打印：创造可被编程的世界

3D 打印产业刚刚起步，4D 打印概念已经破茧而出。尽管4D 打印尚处于试验阶段，但其所具有的潜在优势正在引起业界的高度关注。2014 年5 月，美国大西洋理事会发布了资深专家署名报告《下一个浪潮：4D打印与可编程物质世界》，系统介绍了4D 打印技术的特征和应用范围，分析了面临的挑战和发展前景。报告指出，4D 打印将会是一项颠覆传统制造方式的技术，其打印材料具有编程特性，能赋予产品动态变化的特性，不仅使产品功能更强大，而且能减少资源消耗，促进人类社会的可持续发展。然而，4D 打印的出现将在生产安全和社会安全方面产生空前的挑战，对此必须有良好的应对策略。赛迪智库规划研究所对该报告进行了编译，希望能为我国相关决策部门提供参考。

3D 打印已出现30 余年，但直到2013年才激发出全球对该技术的热情浪潮，其中也包括美国总统奥巴马，他曾在2013 年国情咨文中将3D 打印喻为“有潜力推动整个制造方式革命”的技术。政府、产业界和公众已充分认识到3D 打印当前的影响和未来潜力，关注度已经达到顶峰。

如今，一项新的颠覆性技术已破茧而出，有望将3D 打印提升至一个全新的高度，对经济、社会，乃至全球政府、商业和民众的生活环境都会产生深远影响。可编程物质（Programmablematter，PM），即4D 打印，具有3D 打印对经济、环境、地缘政治和国家战略方面的影响力，同时也在将虚拟世界的数字信息转变为材料世界的真实物体方面具有前所未有的新能力。4D 打印的第四维是指在物体被制造后仍然能够改变形态和功能，从而提供额外用途并催生各种性能驱动型应用。

一、4D 打印的特征

设想我们的世界中，物体能够通过个人指令或预设程序进行变形或改变其属性，那么这个世界将从中获得巨大收益，如机翼可根据气流自适应变形，家具甚至建筑可针对不同功能自行组合拆解。同时，地球有限的资源可以被更好的保留。物体能够被循环利用而不仅仅是节省部分材料，通过指令能够分解为可编程颗粒或零部件，从而能够再构成新物体并拥有新功能。在当前世界人口和中产阶层都迅速扩张的情况下，4D 打印的长远发展潜力在于通过利用更少的资源提供产品和服务，从而促进形成一个环境更加可持续的世界。

（一）4D 打印材料拥有“编程”属性

3D 打印创造可被打印的世界。3D 打印是一项应用非常广泛的通用技术,从人体替代器官到机翼甚至核武器,都可能被打印出来。3D 打印采用材料逐层堆积的方法制造实体，从而能够制造出任何几何形状的物体，包括一些用其他制造手段难以实现的物体。

4D 打印创造可被编程的世界。PM 给3D 打印材料赋予了“编程”属性，使其成为3D 打印技术的逻辑组件和扩展（见专栏1），改变了传统制造业的生产模式。随着一系列融合技术的发展和协作，PM 的制造已成为可能。3D 打印技术已有了大量改进，可打印包括金属、陶瓷、塑料、甚至复合材料的物体。随着计算机和电子元件小尺寸、低成本的发展趋势，智能材料也同样变得更好、更便宜。而当可编程功能引入3D 打印材料中，可以将以往通过机器执行的功能直接嵌入相关材料，省去了对能源消耗大且易出故障的机电设备的需求。

我们当前所制造出的物体，包括3D 打印出的物体在内，基本都是稳定和静态的，即被制造后便无法改变形态或属性。PM 材料会将这个“惰性”的世界转变为动态的环境。PM 将使材料属性(如灵活性、孔隙度、电导率、光学性质、磁性等各个方面)充满变化，并且会创造出能够组合、分解以及重组为所需形状和复合属性的大规模物体。

专栏1 可编程物质——Programmable Matter

可编程物质（PM）是指物体能够通过程序化的方式进行变化（包括形状、密度、模量、电导率、颜色等），涉及科研、工程和设计等多个领域。PM 有至少两种形态：一是由4D 打印出的各种元素预先连接而成，作为一个可自变化的完整组装结构；二是可自主合并或分解的未连接的体素。PM包含但超越了3D 打印、微型机器人、智能材料、纳米技术和微机电系统（MEMS）等一系列技术和功能。

美国国防高级研究项目署（DARPA）早在2007 年就已开始了“可编程物质”的研究计划。该前瞻性研究计划旨在缩小机器人并在毫米级别增加新功能。DARPA 为实现PM 的研制，制定了一个多年计划，用于设计和构建可能发展成更大规模军事系统的微型机器人系统。其中一项成果是麻省理工学院设计并研制的“可变形机器人（milli-motein）”，这是一项模仿人体蛋白质可自变复杂形态而研制的毫米级别的机动组件。康奈尔大学的一个小组还开发出了一种能够自我复制的自识别机器人系统，此后，微型机器人系统被研制出来，它能够在大型组装中独立移动和重新调整形态。

（二）4D 打印赋予产品动态变化特性

4D 打印是PM 的最新研究成果。在图1 展示的案例中，4D打印物体通过编程被预设为遇水变形的功能。图（a）显示了一维物体变形为二维，当一条线浸入水中后自主弯曲形成“MIT”字母造型；（b）、（c）两图显示了三维立体形状的变形过程：图（b）显示了一个平面自主折叠形成一个封闭的方盒；图（c）显示了一条线自主折叠为一个立体线框。另外一些案例如图2 所示，形如“MIT”字母的一条线自主变形为字母“SAL”，一个平面图形自主变形为一个立体的截断八面体，以及一个平面圆盘自主折叠为一个曲面凸纹的折纸结构。这项实验由麻省理工学院、Stratasys 公司和欧特克（Autodesk）公司共同开展，使用的是Stratasys 公司的Connex 复合材料打印机和一种入水后能够扩大至150 倍的新型聚合物。欧特克公司的Project Cyborg 软件中已经嵌入了一项新应用，模拟4D 打印对象及其材料的动态优化。该技术的制造潜力已吸引了大量媒体的关注。

另一项4D 打印技术涉及在3D 打印工作中进行布线或嵌入特殊兼容组件。一旦物体被打印出来，组件能够由外部信号触发激活其全部自组装行为（如图3、图4 所示）。图3 中，机器人手指的设计和制造是通过在增材制造（3D 打印）过程中嵌入特殊组件而成，（a）显示该机器人手指的计算机辅助设计图（CAD），（b）显示被嵌入单丝纤维的手指制造完成，（c）显示通过滑动手指驱动关节。图4 中，集成了传感和驱动功能的飞机襟翼通过3D 打印制造而成，（a）显示在材料沉积过程中直接嵌入平面和立体的导体布线，（b）显示具备形变驱动的记忆合金线嵌入后的详细几何视图，（c）显示当感应到电流通过后，襟翼随之摆动。其他4D打印技术进展包括应用复合材料，并根据热激活或曝光等物理机制转变成几种不同的复杂形状。这种技术对机器人、家装以及建筑施工等领域都有巨大的潜在意义。

二、4D 打印的应用

（一）制造带有传感特点的复合材料

将传感器嵌入到3D 打印对象中将开创一种新的材料合成方式。纳米材料嵌入到3D 打印对象中可以构建多功能纳米复合材料，这种材料可以改变对电磁波的反应特性，如对可见光和紫外线的反应。例如，当纳米材料和3D 打印树脂混合时，材料在可见光下是灰色的，而在紫外线下是荧光红色的。相同的硒化镉（CdSe）材料,在不同的尺度大小,遇到不同的可见光，显示出不同可见波长的荧光，具有显著的自由感应能力。通过其他纳米材料和三维建模，能具备更为复杂的功能。例如,传感器可以嵌入到医疗设备中，用来测试血压、胰岛素水平和其他重要医疗指标。

（二）制造功能形式多变的模块组件

目前对可编程材料的研究还在不断深入，从理论上来说，通过综合利用更复杂的组装、不同的纳米材料及原材料和多种激活能量（水、热、光等），可以创造出具有可编程性质的杰出应用。就像乐高玩具的基础模块一样，通过组合大量可编程材料就可以使产品拥有改变形状和功能的能力。

在未来，通过多体素点的组合，可轻松获得能满足不同形式和功能的个性化的4D 打印产品。从理论上讲，4D 技术可以打印金属、塑料、陶瓷或任何其他材料，甚至可以引入DNA 生物系统。美国的胡迪ž利普森（Hod Lipson）教授和梅尔芭ž库曼（Melba Kurman）教授在其最近出版的《3D 打印：从想象到现实》一书里这样解释：氨基酸是生命体的最小单元，22 种氨基酸通过不同排列组成大量的蛋白质，这种组合方式使得生物体具有自我修复的潜能，也使得动植物可以使用相同的生物材料。同样的道理，像素是构成图像的基本单元，字节是构成信息的基本单元，氨基酸是构成生命体的基本单元，而体素即体积像素则是空间的基本单元。那么，通过不同体素类型的组合，我们将可能打印出各种类型的物质。例如，我们可以把刚性体素和软性体素混合，然后添加导电体素进行布线，最后添加电阻器、电容器、电感器等，打印出具有动态感应能力的产品。

三、4D 打印的挑战

（一）技术挑战

未来几年可能面临的技术挑战（排名不分先后）：

设计：我们如何编制未来的CAD 软件来辅助打印多尺度、多元化和动态的组件?

材料：我们如何设计生产具有多功能属性和嵌入式逻辑功能的材料?

体素之间的黏合：我们如何确保体素之间的附着力,同时具有可重塑性或使用后再循环的能力?

能源：我们如何生成、存储和使用丰富的能源来激活单个像素点和体素?

电子：我们如何有效地在亚毫米尺度嵌入可控制电子或者类电子物质?

编程：我们如何在物理和数字化两个层面上对单个体素点进行编程和通讯？我们如何对状态变化进行编程（3 个以上物理形态的变化）?

不同环境的适应能力：我们如何计划和设计环境响应体素?

组装：我们需要什么外力进行体素大规模自组装吗?

标准化：如何创建标准化体系（如ISO）以确保体素和系统的无缝交互?

认证：PM 系统可以通过正常渠道认证,还是需要建立全新的认证(如飞机零部件,需要严格的FAA 认证)？

物理和网络安全：我们如何将功能材料嵌入到对象,同时确保他们是安全的?

制造技术的经济成本：对于小型和大型制造商来说，PM系统的常规生产在经济上可行吗?

特征：我们如何描述体素的动态系统?需要新计量设备
吗?

循环：我们如何确保PM 系统在重新利用和自我修复时能够拆卸和重新配置?

当然,也有一些基于物理定律的PM 基本限制。例如：不能违反能量和物质守恒，体素原材料本身不能改变，但是可以很容易地改变材料的属性和行为。

要解决这些技术挑战以及其他未知的技术挑战，就需要进行广泛的研究，显然，这要求对PM 系统进行大量投资。

专栏2：PM 对知识产权的影响

像3D 打印一样，知识产权可能面临PM 的挑战，PM 让消费者和律师很难跟踪产品的起源。专利是建立在假设指定产品的唯一性。然而通过4D 打印和PM，产品形式和功能本身就具有多样性，PM 本身的组装和复制也存在一定的风险。那么如何界定专利的所有权，动态产品的风险承担者又是谁？和3D 打印一样，这些问题应该被从一开始就被新技术的设计者和制造商重视。

（二）安全挑战

4D 打印也带来了新的不安定因素。互联网和社交媒体已经在虚拟世界中创造了凌驾于政府管制之外的不断扩大的活动领域。设想现实世界的实物能够自由变化，而政府难以预测，则会对国家安全造成潜在威胁。如你的银行账户被黑客攻击导致网络世界的身份被窃取，在4D 技术的帮助下，你在现实世界的安全便无从保障。又如可变形机翼可能被黑客攻击而坠毁，你所在的建筑可能因为一条指令而土崩瓦解。我们不应仅仅认知到这些危机，而应对4D 打印可能造成的危险采取有效地保障措施。一些网络安全专家认为，知识产权保护或将变得极为复杂，由于产品轻易转变为其他形态，从而直接对更多产品线造成挑战。

4D 打印技术既能带来巨大机遇又能制造危机，政策制定者们必须搞清这项新兴科技的基本原理，并走在技术曲线前面。在充分认知4D 打印的全部潜力前，研究者、制造商、检测机构和资金方等仍需耗费足够时间和庞大资源不断努力。与此同时，能够证明4D 打印生命力的原型已经出现，未来几年内PM 有望在现实世界中得到应用。

四、4D 打印的发展趋势

人类的历史充斥着新技术改变全球经济和地缘政治的例子。可编程材料的出现将意味着不可估量的军事革命。美国陆军和海军已经为零部件开发3D 打印技术，使设计和制造成本更低,便于制造更轻、更有效的武器系统。由于体素的存在，战场上将不需要运输和储存成千上万的零部件，这将为后勤保障节省时间和费用,并为作战人员节省空间。可编程材料可以为国防事业带来更高的水平和更强的战斗力。想象一下，在悍马或潜艇上仅仅储存体素，通过体素的集合和程序编制就能够制造零件或工具，在不需要时，可以将其拆卸，从而将体素用于制造其他工具或零件。除了零件和工具以外,可编程材料还可以制造自动适应外界变化的军服。最终，也许可以实现制造可变机器人，机器人可以通过变身越过障碍。

未来，可编程材料可能的发展趋势如下：

建筑物、工业设备也可以呈现出生命特质。舍弃铸件砖或浇注混凝土,我们以PM 为基础，通过编程使它们自动堆叠形成建筑物，并嵌入电力装备、管道和信息技术等。

通过利用可编程材料制造机翼，使其可以通过信号或传感器自动响应外界空气压力、温度等环境变化，从而减少空气阻力，提高产品性能。

轮胎可以通过传感器感应道路、天气状况或者驾驶需求来自动改变其特性和牵引力。

鞋、衣服、齿轮能够适应用户需求和环境变化，提供强化的性能、适应性及风格。家具可以通过根据用户要求自动组装或拆解。

自我修复材料,例如应用于飞机、道路、桥梁和设备的自我修复微裂纹的材料。

自拆卸材料，用于再循环利用、信息安全和保护机密资料。

能适应不同负载条件和天气的桥梁和道路。

康鹏举：未来制造业的发展趋势

康鹏举：曾获得澳大利亚昆士兰科技大学电气工程博士、美国仁斯利尔理工大学工商管理(MBA)。从2001年到2010年，康鹏举在康明斯联合技术公司任职，涉及的研发领域包括混合动力控制系统设计、直升飞机主控系统等，2010年3月加入GE，2011年6月被任命为GE中国研发中心电气领域(含电力系统、电力电子、控制与电子系统)研发总监。长久以来，关心中国制造的国人气不得舒，虽为制造大国，但高端制造一直不争气，甚至翻身希望也渺茫。最近，工业4.0被炒得大热，但有人说美、德、日这些老牌强国不带中国玩，中国没有机会参与工业4.0.不过，最近马云说了一句牛气的话，技术不算啥，有钱、有市场就能解决。但互联网大佬的话能用来指点制造业吗? 日前，澎湃新闻对GE(通用电气)中国研发中心电气系统研发技术总监康鹏举博士做了专访，给出了他的答案：“尽管我是搞研发的，我认为技术是核心但不是最关键的因素，最关键的还是市场，有了市场需求，技术问题可以迎刃而解。” 将所有的机器和人互联记者：关于工业互联网有人认为中国机会不多，你如何看? 康鹏举：工业4.0主要针对制造企业，其核心是工厂数字化、信息化、全方位自动化以及智能机器人的应用。大量使用智能传感器，将车间每一个需要监控的地方全部监控起来。同时还要有高端的分析能力，将大量数据整合分析提取有用信息更好地控制生产环节和供应链。以一个工厂为例，首先车间的所有机器设备要实现全方位的数字化，其次这些数字化的机器设备通过实时工控网互联互通，最后在信息的层面上实现人和工厂的无缝交流。比如说制造一套零件之前，先是在虚拟的环境下设计并完成测试，无须制作实体样机，然后直接下载到数字化生产线开工制造。 GE提出“工业互联网”，跟德国的工业4.0不一样，德国强调制造企业的信息化、数字化、自动化、智能化。GE提出的工业互联网是实现所有机器互联，而不仅仅是制造工厂的机器设备，最终实现机器与机器的融合、人与机器的融合。预计在2025年左右大概有五百亿台的机器能够联网，相应的经济规模和效益相当可观。人与人联网之后，对整个人类社会产生了巨大的冲击：人类获取信息的能力、互相合作的能力和生产力都获得了极大的提升。工业互联网目标是让所有机器联入网络。但连接起来的机器必须是智能机器才能充分发挥工业互联网作用。GE讲的工业互联网有三个层面：第一是智慧机器;第二是有统一、开放的网络、工业大数据平台，将所有的智慧机器连接起来;第三，将联网后产生的大量工业数据转为信息，实现实时反馈使每一个机器的能力都发挥到极致，提升整个工业系统的效率。人联网后能产生那么大的效益是因为人知道获取什么信息，如何搜取信息，如何利用信息，如何合作。从长远看，要想机器联网后达到人联网类似的效应，机器得做到像人一样智能。记者：这毕竟是未来的技术，目前机器联网能做什么? 康鹏举：智能机器能够进行思考、预测，能够针对环境变化作出相应调整。以一个风场为例，一台风机预测到来风将要减小，它会告诉相邻的风机，我这里风小，风大地方的风机要多发一点电。其余的风机就会相互协调自身的发电输出，保证风场发电量不变。使机器实现这种自协作能力，是人类长远的目标。短期内我们可以做这些：第一，让机器有自我意识并能发挥其最大潜能。第二，机器能够意识到自身或环境问题，并发送相关信息给相关人员。智慧机器还应当有这个能力：能向别的机器分享经过处理的有用信息。而不仅仅是原始数据的分享。换言之，机器通信应该言简意赅。记者：中国在这方面的机会和困难各是什么? 康鹏举：首先，技术不是最关键的，最关键的是市场。有了市场需求，技术难关可以一一克服。中国工业体系对工业互联网这种高效的技术是有需求的。人口红利的时代即将结束，本地企业也在主动或被动地进行转型升级。工业互联网可以帮助本土企业实现升级目标。其次就是要有很好的创新机制，帮助拓展工业互联网的创新空间，让技术能够顺利地输送到市场中发挥相应的效应。经过几十年的发展，中国在基础设施的建设、知识的积累、人才的积累和创新能力都已经具备一定的规模。现在最关键的就是怎样把资源有效地整合起来，通过市场驱动，调动研发创新的积极性，让企业和人才全部参与进来，没有什么不可逾越的障碍。我们可按中国的实际情况开发出符合中国需求的工业互联网的技术。用开放的心态，积极整合全世界的资源，开发出有自主创新的核心技术。中国智能电网还要继续追赶记者：中国智能电网的进展如何? 康鹏举：智能电网在美国和中国有着不同的表述方式：美国叫智能电网;中国叫坚强智能电网。这源自美国跟中国的关注点不同。美国主要是关注配电网络及其优化，不大规模增加基础设备投资，通过优化控制想办法满足日益增加的能源需求。美国电网设备相对比较陈旧，设备更新换代非常困难。原因是大部分配电公司都是私有的，很难统一协调。所以建设分布式能源是美国智能电网的一个侧重点，在用户端就地建电厂，以燃气为主，包括太阳能、风能等。鼓励分布式能源进入电网，通过优化控制调配，试图不增加对能源基础设施投资，最大化现有设备的负荷率以满足不断增加的需求。美国主要从用户端入手，通过各种方式鼓励用户节能和改变用电方式。比如有些地方实施24小时电价浮动，用户可以根据实时电价调整用电策略。这项技术叫做用户侧响应。技术关键是在用户端加装智能电表，数据可以在供电公司和用户之间双向传输，用户通过手机或能量管理终端可以看到当前电价，以便实时决策。用户的用电情况对供电部门也是透明的，供电公司在用户许可的情况下直接控制智能家电或工业用电设备，帮组用户节能。因此将信息网络和传统的电力网络融合是智能电网的关键。中国的主要能源及发电中心都分布在西北、西南、华北等地区，需要远距离把电送到东部及东南部负荷中心。坚强智能电网就是高压、特高电压远距离能源输送。在这方面中国领先于世界，电压等级最高、容量最大的高电压传输技术都在中国得到充分应用，大多数高压、特高电压远距离能源输送项目都在中国实施过。在系统集成、项目实施、资源整合、技术使用上，中国是世界领先的。在元器件方面，如电子元件及电力开关元器件方面，中国正在追赶国外先进水平的道路上。记者：现在中国的风电技术怎么样? 康鹏举：中国风电技术这几年有了长足的进步。从发电成本的角度来看，风电的度电成本最近已经到每千瓦时4美分，接近煤电价格了。从可利用率来看，GE风机能达到98%以上，国产风机虽然略低于90%，但进步非常快。考虑到综合社会效益，完全可以和传统电力竞争。中国风电资源非常丰富，除了传统“三北”风电基地，还有高原、海上风电陆续得到开发。如果风电输送问题解决了，规模相当可观。从制造技术上来看，中国制造的风机跟其他国家并没有什么区别，事实上世界上绝大多数风机整机厂都是在中国采购或制造部件的，例如叶片、齿轮箱、塔桶等。但从风机的设计方面来看，国产风机设计和国际水平还存在一定的差距。其中最大的区别在于控制系统，即怎么从传统控制过渡到现代控制、高性能的控制，从而实现发电量的提升和抑制系统成本的增加。记者：风电不稳定对电网冲击大的情况有无改变? 康鹏举：风能是间歇式的，用工业互联网技术，能将所有风机、风场以及传统的水电和火电联网，可以统一调度，减少间歇式能源对电网的冲击。比如这个风场的风不足了，可以通知另一个风场或其他电厂增发进行补偿。也可以外加装储能装置，使风电输出平滑化，甚至在电力潮流拥堵时储存电力，时机合适时再释放。还可以同时加入控制，在风场接入点进行有功、无功补偿，提供辅助服务，帮助稳定系统频率和电压。从电力系统来看，区域风场发电是恒定的，和传统电厂一样受控。广域上多种发电是可以协调的，乃至自洽和自组织的。这不是简单地将传统电力控制用于风电，而是通过工业互联网平台和大数据分析，跨领域重新整合信息技术、发电控制技术、电力调度技术、空气动力技术、电力电子技术、储能技术等形成的解决方案。简单来说就是风机风场设备智能化，区域可调度化，广域协调自主化，服务灵活化，最终达到用户效益最大化。短期内，中国更多关注如何通过坚强的高电压电力走廊把电送出来，而从长期来看，完全可以从工业互联网这个方向获得更大的提升空间和新的增长点。这不是概念炒作，GE已经把它做成实例，GE和意大利E.ON公司的合作使得GE风机年发电量增长了4%。记者：储能技术现在能满足要求吗? 康鹏举：储能技术发展到今天为我们提供了多种选择，但各有利弊。抽水储能是目前唯一一种实现大规模应用的大容量储能技术，不仅在美欧日，而且在我国也获得较大规模应用，如上海附近的天荒坪抽水蓄能电站，但是，由于建设抽水储能电站需要特殊的地理条件，同时，效率仅有70%左右，建设周期长达8-10年等因素，它的发展也受到了一定制约。压缩空气储能电站建设投资和发电成本均低于抽水储能电站，其储气库漏气开裂可能性极小，安全系数高，寿命长，可以冷启动、黑启动，响应速度快，目前美欧日都有小规模应用。不过，建设压缩空气发电厂并非易事。建设的首要任务就是必须找到一个支持空气压缩存储的地质空间，但这需要占用大面积土地，因此，选址成为制约其发展的决定性因素之一。此外其能量密度低，并受岩层等地形条件的限制也影响了这种技术的大规模应用。中国可再生能源主要分布在西北等地，其地理条件和地质构造并不太适合大规模发展以上两种储能系统。电池储能和蓄热储能目前在美欧日包括国内也有小规模应用和试运行，但成本依旧较高，储能能力也比较有限，商业上还没有找到比较成熟的方案/模式。为了解决这些问题，包括GE在内的许多公司也在不断地研发新型电池和储能方式，例如GE正在探索在风机中安装采用新型电池的小型储能系统用以增强风电并网能力。另一种思路是发展分布式发电结合小/微型储能系统。好比大家都走高速公路，肯定要拥挤。要想办法让大家不要出门就把问题解决，所以要把电站建在用户终端，不再远距离输送。分布式发电主要是楼顶铺设光伏，另外用燃气，在有天然气管道的小区装一兆瓦到五兆瓦这种级别机组，一个小区就够了。再结合较小的储能系统就能实现区域内的最优能源管理，获得最低的使用成本。这就是分布式电网，还能同时热电联产，既发电又供热或制冷。 2020年动力电池或取代锂电池记者：新能源汽车使用的动力电池的技术进展如何?中国积累较多的磷酸铁锂技术的前景怎样? 康鹏举：目前每个主要工业国家都在大力投入新型动力电池的研发，但这不仅需要新材料、新理论创新，而且在生产工艺上也要做出相应改进。很多产品都是材料没有问题，技术也解决了，但是生产工艺很难实现或控制，因此必须要能大规模自动化生产才能满足需要。目前国产磷酸铁锂电池单体一致性还有待改善，这导致电池包的能量密度大大低于电池单体的能量密度，下一代动力电池的生产工艺和成本必须克服这一局限才能更好地推动新能源汽车的广泛应用。希望在2020年左右，下一代的动力电池可能取代锂电池，或者锂电池更上一个台阶。就目前而言磷酸铁锂电池本体的安全性较好，但钴酸锂电池配合良好的电池管理系统也能在特斯拉电动车上获得不错的效果。三元锂电池在安全性和能量密度方面也获得了不错的平衡点。预计未来空气锂电池能达到近似化石能源的能量密度，具有很大的吸引力。记者：低油价对电动汽车的负面影响有多大? 康鹏举：今年来国际油价经历了不小的波动，不仅对世界上一些国家的政治经济造成了冲击，同时也对汽车行业造成了影响。低油价会使得燃油车主获得额外惊喜，但为了遏制高能耗消费，政府提高了燃油税。在国内，影响人们购买新能源汽车的最大的因素并不是油价，各级政府政策上的优惠和汽车本身性能的影响更大。同时油价不会一直维持在低位，相信未来随着油价的上升，新能源汽车在能源费用上的优势也会越来越明显。此外在初始购车成本相同的情况下，电动汽车在养车、用车成本方面优于普通燃油车。但充电设施的普及程度会影响用车的便利性。记者：汽车市场那么大，需求那么强，咱们这么多年也没有赶上，有什么不一样吗? 康鹏举：汽车技术需要长期积累，很难跨越式的发展，需要长期的投入和研发。国内许多汽车企业在零部件及整车领域在全力追赶。中国企业尽管从低端市场入手，但往往从低端做起来后劲更大。比如华为，先占据低端市场，逐步积累到一定的实力后，大胆地投资技术、人才，开发出中高端产品，以低成本的优势进入高端领域竞争。这是中国企业独特的一种创新模式，我称之为渗透式创新。目前一些汽车民企正在沿着这条道路前进。未来科技与趋势记者：请预计一下，接下来有哪些可以改变世界的技术? 康鹏举：GE未来做这几样事情：第一，极端环境下作业的机器。如深海采油、采气设备。机器在三千米水下作业可以做到40年免维修。采油/气设备、供电设备、管道、控制系统全部都布放在海底。第二，用于极端环境的超级材料。第三，工业互联网，将所有的机器和人联网并接入云端，让整个产业链、人类社会的效率提高一个档次。第四，绘制大脑，目前我们在做高端的核磁共振，把大脑绘制出来，让生物学家和计算机科学家把大脑的原理搞清楚，实现真正意义的人工智能。第五，智慧工厂：互联工厂、产业互联、设计虚拟化、智能机器人和3D打印广泛应用。第六，分布式能源，实现能源无处不在。记者：看好哪个国家的科技前景? 康鹏举：中国已有相当的技术积累、知识储备，并且已经到了可以迸发的阶段了。我们所要做的就是怎么把这些资源利用好，怎么样以市场为导向，设计一种良性循环的机制。记者：你觉得上海可以做些什么? 康鹏举：上海非常开放，基础设施齐全，很多五百强企业都在上海有研发中心，有人才优势、地域优势，与国际接轨，很多东西跟国外同步。特别是在工业互联网时代，应该是有所作为的。上海更适合做一些智能设备和大系统的研发。上海积累的人才的能量是极大的，怎么把这些人才整合起来，和国际大公司合作也好，和本土企业合作也好，总之要能够创造一种合作的平台。比如GE在电动汽车领域有多年积累，我们很愿意就这方面的技术跟中国企业合作。GE在工业互联网领域也希望和国内企业加强合作。记者：上海要建具有全球影响力的科技创新中心，依据自身条件，可以在哪些方面发力? 康鹏举：第一，上海在研发方面有一定的实力。比如上海电气已能制造世界上最大的火电机组。第二，人才层次分布合理，有做基础设施的、信息的、半导体的，有制造大设备、做大系统集成的，非常适合成立科技创新中心。第三，上海集中了大批外企研发中心，具有全球化的思维和视野。需要解决的是怎么通过市场导向建立合作平台，让科学和技术走向市场，快速将科学技术转化为生产力，建立一个有机的创新生态系统。

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