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德國、美國、中國:“工業4.0”有何不同?

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-12-14 10:37:42   來源:互聯網  瀏覽次數:9833  
核心提示:最早由德國提出、現在已經在世界上幾個工業大國開始進行實施的、通過信息技術與工業相融合以提升工業水平的國家產業戰略,正在深刻影響今后的全球工業產業布局。德國將之稱作“工業4.0”,美國定義為工業互聯網,中國或沿用德國的定義,或稱作互聯工廠。
   最早由德國提出、現在已經在世界上幾個工業大國開始進行實施的、通過信息技術與工業相融合以提升工業水平的國家產業戰略,正在深刻影響今后的全球工業產業布局。德國將之稱作“工業4.0”,美國定義為工業互聯網,中國或沿用德國的定義,或稱作互聯工廠。

  工業4.0將整體提升企業、行業、國家的競爭優勢,這主要體現在五個方面:1)互聯。除了基礎層面的生產設備之間,設備和產品之間的互聯外,虛擬和現實之間的互聯等更深層次的概念也將在一定程度上實現;2)集成。這既包括傳統意義上端到端的集成,也包括一個產業鏈及其相關行業的縱向和橫向集成;3)數據。大數據等相關技術大類的發展將使得工業領域實現對產品、運營、價值鏈等一系列內外部數據更為科學的管理和把控;4)創新。由技術創新所引領的一系列產品、模式和業態的創新將形成大規模的良性創新循環,帶動相關各工業鏈條內的技術提升;5)轉型。在前述的各項變革基礎上,工業領域內也將實現若干轉型,比如從大規模生產向個性化定制的轉型,從生產型制造向服務型制造的轉型等。

   我們在此將對德美中三國的工業4.0規劃進行對比,以便相關機構和企業對工業4.0在全球范圍內的最新發展有更深入的了解,進而制定相應行業和公司發展策略。

德國的工業4.0規劃

   德國提出并實施工業4.0戰略,是其應對最新技術發展,全球產業轉移,以及自身勞動力結構變化的國家級戰略。歷史上,在工業2.0及之前的世界工業變革中,德國一直是作為世界工業化領導者、行業游戲規則制定者的姿態出現。然而從以信息技術為主導的工業3.0以來,美國在新產業發展上獨占鰲頭,德國等歐洲國家在其中的表現卻乏善可陳。面對著美國從2009年開始實施的制造業回歸政策并提高其產品和技術在高端工業市場競爭力的局面,以及中國等新興市場國家通過成本優勢和技術升級從低中端開始向上對全球市場的蠶食,以德國為代表的西歐傳統工業國面臨著巨大壓力。

  因此,由德國默克爾政府發起并在世界范圍內推廣的工業4.0,希望重塑自己在工業領域的全球龍頭地位,并解決老齡化等問題的積極應對戰略。在這一高度下,德國本身的工業4.0規劃,非常側重借助信息產業將其原有的先進工業模式智能化和虛擬化,重視智能工廠和智慧生產,并把制定和推廣新的行業標準,放在發展的首要位置即德國的工業4.0的產業集成。

  以在其規劃中占據重要地位的智能工廠戰略為例,其設計中,人、機器和資源將會如同在一個社交網絡里自然地相互溝通協作;生產出來的智能產品能夠理解自己被制造的細節以及將如何使用,并積極協助生產過程。這種設計集中體現了德國的變革思路:將信息技術引入其有著傳統技術優勢的“剛性”工廠,通過大數據和虛擬化等工具增強其產品的柔性,也就是生產過程適應變化的能力和定制化的程度,來達到以信息技術的“器”為其制造業所用的目標,并將此模式標準化,加以推廣。

美國的工業互聯網規劃

  近年來,雖然美國依舊在航空航天、芯片制造等先進制造業領域占據全球領先地位,但其制造業內部空心化的局面,和在全球市場份額中的丟失已經很難通過簡單的政策調整或商業方式加以扭轉。與德國渴望利用新的變革重塑領導地位類似,美國亦認為,更有效的方法是一場具有變革性的制造業模式轉變,這樣才能使其從本質上突破現有的國際行業格局,再次實現在新的制造業中的復興。與此同時,美國同樣面臨類似的人口結構問題,和國際消費者對產品定制化多樣化的要求也從內外部促使美國利用其在信息產業的優勢對制造業加以改造。

  美國于2012年啟動的“先進制造業國家戰略計劃”中,這一被稱為“再工業化”的思路得到全面闡釋。其中提出要發展包括先進生產技術平臺、先進制造工藝及設計與數據基礎設施等先進數字化制造技術,其核心是鼓勵創新,并通過信息技術來重塑工業格局,激活傳統產業。這種從CPU、系統、軟件、互聯網等信息端,通過大數據分析等工具“自上而下”的重塑制造業,與德國的從制造業出發,利用信息技術等手段改造制造業的“自下而上”的思路完全不同。近年來GE等制造業公司倡導的將重心放在互聯網上的“工業互聯網”策略,以及谷歌等高科技公司向機器人、汽車等制造業領域的滲透,可以說是美國工業4.0思路的一種體現。

中國的工業4.0規劃

  異于德美,身為制造業大國的中國目前尚未進入世界級的制造業強國,在發展時期上也處于西方國家已經經過了的工業2.0和3.0并行發展階段。既沒有德國在傳統工業領域的雄厚基礎,也缺乏如美國般引領世界信息技術發展的先進技術。在中國制造業發展的過程當中,我們還要解決產品質量提升、強化工業基礎能力、制造業升級轉型等基本問題。這種“邊跑動邊調整”,最終達到工業4.0的理想水平,在理論和實踐上都是挑戰性非常大的課題。

  因此,中國的規劃思路是在繼續大力發展先進工業技術的同時,緊盯新的信息產業發展動向,實現二者共同進步,推進二者的深度融合。我們看到中國領先的家電企業、電子類高科技企業正在對工業4.0進行布局, 一個切入點是“智能工廠”或是“互聯工廠”。在企業內部統一的信息管理體系基礎上,集成MES系統,計劃、調度、生產,做到人和機器的高度匹配,從而可能在較低成本下實現大規模的定制化生產。但是中國距離全面有效的管理信息和綜合使用信息、大數據還有相當的差距。

  除了單個企業之外,行業也正在開始建立一些聯盟,進行產業集成。工業4.0的產業集成要求企業橫跨設計、制造、物流、環境、人的活動等產業鏈要素,通過高度集成的信息系統加以控制:收集所有數據,通過控制技術和相關環節實現互動、組織生產。通過產業集成,未來整個產品需求、生產制造、物流配送和售后服務等鏈條中捕捉到的數據都可進行實時分析,幫助決策,而且在發生故障時,系統將自動發送警告并協助處理。這些技術在中國都是相對薄弱的,單個企業無法實現這些革新性變化,需要跨行業乃至政府的力量加以推動。

  在實現工業4.0的進程中,德美中三國均希望借此推進信息技術和制造技術的融合,并且上升到國家戰略,在政策和資金層面提供了強大的支持。但在戰略理念和操作方式上,德美等制造業強國或者將傳統工業進行智能化信息化升級,或者以信息技術帶動傳統工業,漸進式的進入工業4.0時代;而在制造領域相對落后的中國,則需要實現從工業2.0到4.0的跨越式發展。這一進程既面臨著更多的技術和管理上的挑戰,同時又能夠給廣大相關的行業和企業帶來西方國家當下所缺乏的大量商機和快速發展前景。今后一段時期內,國內眾多利益相關方對這一重要的時代機遇的把握能力,將決定這一個新的工業時代的經濟版圖。
 
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