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编 | 十四

2014年德国汉诺威工业博览会提出了第四次工业革命,与工业4.0不谋而合的是“中国制造2025”。中德两国都高度重视新一代信息技术与制造业的深度融合,强调信息物理系统(CPS)作为智能制造基础。

本期的智能内参,我们推荐来自工信部工业4.0研究所所长王喜文博士的制造业报告,从工业4.0与中国制造2025的异同出发 ,探讨全球制造业的未来形式。如果想收藏本文的报告全文(工信部-工业4.0与中国制造2025),可以在智东西(公众号:zhidxcom)回复关键词“nc221”下载。

以下为智能内参整理呈现的干货:

八大动因和六大改变

2014年10月中国总理李克强访问德国,并发表《中德合作行动纲要》。自此,工业4.0的概念在国内蹿红。

事实上,德国自2011年就在德国科学-产业经济研究联盟(Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft) 的倡导下,开始了工业4.0的研究。该理念脱胎于2010年的《德国2020高技术战略》,及其重点推出11个“未来项目” 。

2012年3月,《德国2020高技术战略》行动计划发布,11个“未来项目”缩减为10个(投资84亿 欧元),“工业4.0”一词 首次出现(投资2亿欧元)。随后,工业4.0发展战略由德国科学-产业经济研究联盟与德国国家科学与工程院(Acatech) 共同制定。

2013年4月,工业4.0发展战略发布,由VDMA、 BITKOM、ZVEI组成秘书处,组建工业4.0平台。次年4月,工业4.0平台发布白皮书(实施计划)。

所有现有工厂都将Out!工信部工业4.0报告【附下载】|智东西内参

▲智能工厂

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▲工业4.0的关键是信息技术应用

工业4.0的本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”,其核心是动态配置的生产方式,实现关键是信息技术应用,以期解决能源消费等社会问题。

德国如此重视制造业的转型,主要又以下8点原因:

1、老龄化社会带来的劳动力减少;

2、资源匮乏,能效仍需提升;

3、产业转移带来的国内制造业空心化;

4、发展中国家技术实力不断增强;

5、经济全球化中,需要对市场做出快速响应;

6、需要根据消费者需求,实现差异化、个性化的生产;

7、保持制造业国际领先地位所需的标准化;

8、制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%,影响极大。

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▲工业4.0与工业3.0的不同

换言之,先进技术的发展和庞大的制造业需求,以及来自发达国家(如美国互联网巨头对制造业的吞并)和发展中国家的竞争压力,推进了德国对更敏捷、高效的工业形态的追求。相比于依赖中央控制器的工业3.0,工业4.0依靠着信息物理系统,对物料/工具实施信息化调度,以完成降本增效的多个种类,而非单一种类的大规模生产。

王喜文所长指出,正在发生的第四次工业革命会带来以下六大改变:

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▲对企业转型升级的启示1: 工业4.0时代企业要转型升级,改变思维

1、制造业思维的改变:

当前的工厂是部门制,设计部门、采购部门、生产部门,都是垂直的部门分工管理,这种垂直的部门分工管理的组织架构一直延续到现在。这种组织架构有它的弊端,就是资源没有百分之百的调动起来,生产周期很长,效率很低,各管一摊。

随着工业4.0时代到来,未来市场上需要个性化、定制化的产品。未来的企业要通过“互联网+工业”的模式,以用户为中心,根据客户需求制生产。

2、对传统生产模式的改变:

传统的生产模式早在80年代的时候是OEM的方式,也就是贴牌。比如说大的汽车企业,不可能方向盘、车轱辘、轮胎都自己生产,所以找一些中小企业生产零配件,这样可以化解投资压力,降低管理难度,减少风险。

2000年以信息化系统在制造业领域得到了更多的应用,把更多的环节分包出去,进一步化解了投资压力,管理的压力。

工业4.0不是OEM的生产模式,而是开放的价值链,所有的环节都是通过网络整合资源。比如苹果公司,无论是生产iPhone、iPad,没有一个零配件是自己生产的,都是找合作企业,但是获得的利润却是最高的。

工业4.0时代的生产制造模式,结果是投入人力物力最少获得的利润最多。我们传统的制造业要向工业4.0这种开放制造、开放价值链上贴近。

3、创新模式的改变:

以前的创新是政府主导各种创新,投入很多资本,现在这种模式要改变,但政府主导有局限性,很多技术有不确定性。创新还是以企业为主体,工业4.0明确提出了新的创新模式,政府的共性技术,搭建行业平台。

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▲对企业转型升级的启示2:制造业互联网思维,组织架构要调整

4、企业构成的改变:

以前创新创业的门槛很高,都被大企业垄断了,以前是金字塔型,大企业有话语权,大批量的生产产品,批发给承销商,承销商卖给最终用户。工业4.0到来之后,这种结构也会发生改变,金字塔型会变化沙漏型。

未来大的企业要开放平台,开放接口,因为市场是多样化的,有很多个性化的需求,大的企业不可能一一跟消费者打交道,不能灵活的满足所有人的需求,以前是大批量生产,生产一大批产品卖给消费者,未来会诞生服务提供商、定制商。这些企业跟用户打交道,了解用户的个性化需求,搜集完需求之后委托给大企业生产。

5、商业模式的改变:

以前实体经济制造业是大企业把定单委托给中小企业生产,大企业面向市场做推广。未来的商业模式是中小企业掌握更多的话语权,汇集多需求之后,委托给大企业,让大企业生产。

6、产品的改变:

第四次工业革命会带来更多智能产品,改变我们的生活,丰富我们的生活。所以智能硬件这个领域也是创新创业的重点。比如说一个智能手机,不仅仅是手机的概念了,可以在里面装很多的APP应用软件,围绕智能手机有很多人做游戏的开发、大数据的分析、商业智能。以前老百姓买汽车看是不是省油,安全性能是不是强,未来更多考虑是不是能装更多的游戏,是不是能实现无人驾驶等等。

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▲对企业转型升级的启示3:传统制造业专项升级的四个方向

CPS 工业4.0的基石

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▲信息物理系统(CPS)是工业4.0的基础

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▲信息物理系统(CPS)释义

智能工业或者工业 4.0,是从嵌入式系统向信息物理融合系统(CPS)发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代表,工业 4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网 ( 物联网、数据网和服务互联网)的方向发展。

同时,分散型智能利用代表了生产制造过程的虚拟世界与现实世界之间的交互关系,在构建智能物体网络中发挥重要作用。 工业 4.0体现了生产模式从集中型到分散型的范式转变,正是因为有了让传统生产过程理论发生颠覆的技术进步,这一切才成为可能。

未来,工业生产机械不再只是“加工”产品,取而代之的是,产品通过通信向机械传达如何采取正确操作。 工业 4.0通过将嵌入式系统生产技术与智能生产过程相结合,将给工业领域、生产价值链、业务模式带来根本性变革(如智能工厂),从而开创一条通往新技术时代的道路。

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▲工业4.0智能工厂通道(基于云计算的安全网络)

智能工厂(生产智能化、设备智能化、能源管理智能化和供应链管理智能化)是通过在生产系统中配备CPS来实现的。相对于传统生产系统,智能工厂的产品、资源及处理过程因CPS的存在, 将具有非常高水平的实时性,同时在资源、成本节约中也颇具优势。

智能工厂的生产相对于传统制造工业有如下优势:由CPS形成最优化的生产过程:

1、智能工厂的“单元”决 定其活动范围、设定选项以及生产条件,可与其他单元进行独立的无线通信。

2、理想的生产系统,智能编辑产品特性、成本、物流管理、安全、信赖性、时间以及可持续性等要素,为每个顾客进行最优化的产品制造。

工业4.0的战略意义

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▲工业4.0能产生的价值(德国电子电气制造商协会的预测,到2020年,工业4.0带动下的全球国内生产总值将达约90万亿美元)

美、德两国是制造业大国,在先进制造业方面拥有绝对优势。新工业时代,美国推出“制造业回归”战略(由奥巴马政府于2009年提出),德国推出“工业4.0”战略,可以说,两国都在制造业上发力,以期抢占制造业变革的主导权。

所谓的再工业化,是西方学者基于工业在各产业中的地位不断降低、工业品在国际市场上的竞争力相对下降、 大量工业性投资移师海外而国内投资相对不足的状况提出的一种 “回归” 战略,即重回实体经济,使工业投资在国内集中,避免出现产业结构空洞化。

发达国家实现“再工业化”的途径主要包括:重新认识制造业的价值,积极解决资源环境的问题,直接扶持战略性新兴产业,加大研发和教育培训投入。

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▲国际标准化的主导权

与此同时,发达国家也在积极争取标准化的主导权,以保证制造业企业市场竞争力,实行贸易保护,形成高技术产业竞争的制高点,持续领跑制造业。

在传统的工业时代,标准是组织现代化生产的重要技术基础和互换性保证;信息技术时代,标准化将人力、物料、信息等资源融合,实现整个生产过程的有序化,从而获得更多的经济效益;在市场多样化和个性化的时代,利用标准,进行简化、优化和统一化,才能形成各种标准化模块,为产品的大规模定制奠定基础。这种行业整体层面的合作创新,既保障了标准化,又化解了企业的单打独斗,对我国中国制造2025提出建设国家制造业创新中心有很大的启示:引导行业整体层面上的创新。

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▲微笑曲线(在国际产业分工体系中,发达国家的企业往往占据着研发、售后服务等产业链高端位置,发展中国家的厂商则被挤压在低利润区的生产与制造环节)

相较于传统制造业优势明显的发达国家,我国在产业结构、产品附加价值和能源消耗方面都有劣势。

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▲中国制造业30年发展历程

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▲中国机械行业的崛起

但是,随着互联网进一步向制造业环节渗透,网络协同制造已经开始出现。制造业的模式将随之发生巨大变化,它会打破传统工业生产的生命周期,从原材料的采购开始,到产品的设计、研发、生产制造、市场营销、售后服务等各个环节构成了闭环,彻底改变制造业以往仅是一个环节的生产模式。中国互联网企业实力雄厚,规模很大,未来互联网和物联网引领时代,中国将起到举足轻重的地位,实现制造强国的梦想。

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▲工业4.0时代的新价值链

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▲从资源驱动转向信息驱动

为此,2007年十七大提出“发展现代产业体系,大力推进信息化与工业化融合,促进工业由大变强”的战略思想;2010年十七届五中全会提出“推动信息化与工业化深度融合,加快经济社会各领域信息化”的战略思想;2012年十八大提出“坚持走中国特色新型工业化、信息化道路,推动信息化和工业化深度融合,全面推进“四化两型”建设”的战略思想。

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▲信息化与工业化深度融合基本目标

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▲中国版工业4.0的十大重点领域

智东西认为,“工业4.0”是数据制造、网络制造、智能制造的时代,将推动产业链和价值链的重塑,从资源驱动转向信息驱动,故而将涌入一批来自互联网和物联网的新玩家。庞大的实体经济效益将引导发达国家寻找新的市场和发展空间,但网络协同制造也将对信息、技术不对称等问题进行弱化,结合庞大的消费市场,促使发展中国家进行产业升级,弯道超车。

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