《中國制造2025》規劃為把中國打造成現代化工業強國描繪出清晰的路線圖。有人說，這個規劃與“德國工業4.0” 有異曲同工之處，同樣處于“4.0”發展領先地位的美國也有自己的“工業互聯網”戰略規劃。

  中德美三國的“工業4.0”各有特點

  一、德國的“工業4.0”

  工業4.0在德國被認為是第四次工業革命，是德國政府2011年11月公布的《高技術戰略2020》中的一項戰略，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新，保持德國的國際競爭力。2013年4月，德國機械及制造商協會、德國信息技術、通訊與新媒體協會、德國電子電氣制造商協會合作設立了“工業4.0平臺”，并向德國政府提交了平臺工作組的最終報告——《保障德國制造業的未來——關于實施工業4.0戰略的建議》。報告提出，德國向工業4.0轉變需要采取雙重策略，即德國要成為智能制造技術的主要供應商和CPS(信息物理系統)技術及產品的領先市場。

  1、本質是基于“信息物理系統”實現“智能工廠”

  第一次工業革命始于18世紀后半期由蒸汽機實現工廠的機械化；第二次工業革命始于19世紀后半期用電力來實現大規模化批量生產；第三次工業革命始于20世紀后半期通過電氣和信息技術實現制造業的自動化。第四次工業革命——工業4.0，其實就是實現“智能工廠”。工業4.0將在前三次工業革命的基礎上進一步進化，基于信息物理系統(Cyber Physical System)實現新的制造方式。信息物理系統是指通過傳感網緊密連接現實世界，將網絡空間的高級計算能力有效運用于現實世界中，從而在生產制造過程中，與設計、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形成可自律操作的智能生產系統。

  2、核心是動態配置的生產方式

  工業4.0報告中描述的動態配置的生產方式主要是指從事作業的機器人(工作站)能夠通過網絡實時訪問所有有關信息，并根據信息內容，自主切換生產方式以及更換生產材料，從而調整成為最匹配模式的生產作業。動態配置的生產方式能夠實現為每個客戶、每個產品進行不同的設計、零部件構成、產品訂單、生產計劃、生產制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費環節。與傳統生產方式不同，動態配置的生產方式在生產之前或者生產過程中，都能夠隨時變更最初的設計方案。

  例如，目前的汽車生產主要是按照事先設計好的工藝流程進行的生產線生產方式。盡管也存在一些混流生產方式，但是生產過程中，一定要在由眾多機械組成的生產線上進行，所以不會實現產品設計的多樣化。管理這些生產線的MES(制造執行管理系統)原本應該帶給生產線更多的靈活性，但是受到構成生產線的眾多機械的硬件制約，無法發揮出更多的功能，作用極為有限。同時，在不同生產線上操作的工人分布于各個車間，他們都不會掌握整個生產流程，所以也只能發揮出在某項固定工作上的作用。這樣一來，很難實時滿足客戶的需求。工業4.0描繪的智能工廠中，固定的生產線概念消失了，采取了可以動態、有機地重新構成的模塊化生產方式。

  例如，生產模塊可以視為一個“信息物理系統”，正在進行裝配的汽車能夠自律在生產模塊間穿梭，接受所需的裝配作業。其中，如果生產、零部件供給環節出現瓶頸，能夠及時調度其他車型的生產資源或者零部件，繼續進行生產。也就是為每個車型自律性選擇適合的生產模塊，進行動態的裝配作業。在這種動態配置的生產方式下，可以發揮出MES原本的綜合管理功能，能夠動態管理設計、裝配、測試等整個生產流程，既保證了生產設備的運轉效率，又可以使生產種類實現多樣化。

  3、首要目標是工廠標準化

  德國工業影響力的一個側面就是“標準化”。PLC編程語言的國際標準IEC61131-3(PLCopen)主要是來自德國企業；通信領域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都誕生于德國。

  工業4.0工作組認為，推行工業4.0需要在8個關鍵領域采取行動。其中第一個領域就是“標準化和參考架構”。標準化工作主要圍繞智能工廠生態鏈上各個環節制定合作機制，確定哪些信息可被用來交換。為此，工業4.0將制定一攬子共同標準，使合作機制成為可能，并通過一系列標準(如成本、可用性和資源消耗)對生產流程進行優化。

  以往，我們聽到的大多是“產品的標準化”，而德國工業4.0將推廣“工廠的標準化”，借助智能工廠的標準化將制造業生產模式推廣到國際市場，以標準化提高技術創新和模式創新的市場化效率，繼續保持德國工業的世界領先地位。

  4、戰略愿景與要點

  與美國流行的第三次工業革命的說法不同，德國將制造業領域技術的漸進性進步描述為工業革命的四個階段，即工業4.0的進化歷程。

  1）工業1.0 18世紀60年代至19世紀中期，通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化可稱為工業1.0。這次工業革命的結果是機械生產代替了手工勞動，經濟社會從以農業、手工業為基礎轉型到了以工業以及機械制造帶動經濟發展的模式。

  2）工業2.0 19世紀后半期至20世紀初，在勞動分工的基礎上采用電力驅動產品的大規模生產可稱為工業2.0。這次工業革命，通過零部件生產與產品裝配的成功分離，開創了產品批量生產的新模式。

  3）工業3.0 始于20世紀70年代并一直延續到現在，電子與信息技術的廣泛應用，使得制造過程不斷實現自動化，可稱為工業3.0。自此，機器能夠逐步替代人類作業，不僅接管了相當比例的“體力勞動”，還接管了一些“腦力勞動”。

  4）工業4.0 德國學術界和產業界認為，未來10年，基于信息物理系統(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業革命。產品全生命周期和全制造流程的數字化以及基于信息通信技術的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數字化的產品與服務的生產模式。

  5）戰略要點可以概括為：建設一個網絡、研究兩大主題、實現三項集成、實施八項計劃。

  建設一個網絡：信息物理系統網絡。信息物理系統就是將物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯系在一起，從而創造物聯網及相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境。這是實現工業4.0的基礎。

  研究兩大主題：智能工廠和智能生產。“智能工廠”是未來智能基礎設施的關鍵組成部分，重點研究智能化生產系統及過程以及網絡化分布生產設施的實現。“智能生產”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。生產流程智能化是實現工業4.0的關鍵。

  實現三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。

  橫向集成是企業之間通過價值鏈以及信息網絡所實現的一種資源整合，是為了實現各企業間的無縫合作，提供實時產品與服務；縱向集成是基于未來智能工廠中網絡化的制造體系，實現個性化定制生產，替代傳統的固定式生產流程(如生產流水線)；端對端集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成，是在所有終端數字化的前提下實現的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合，這將最大限度地實現個性化定制。

  實施八項計劃：工業4.0得以實現的基本保障。一是標準化和參考架構。需要開發出一套單一的共同標準，不同公司間的網絡連接和集成才會成為可能。二是管理復雜系統。適當的計劃和解釋性模型可以為管理日趨復雜的產品和制造系統提供基礎。三是一套綜合的工業寬帶基礎設施。可靠、全面、高品質的通信網絡是工業4.0的一個關鍵要求。四是安全和保障。在確保生產設施和產品本身不能對人和環境構成威脅的同時，要防止生產設施和產品濫用及未經授權的獲取。五是工作的組織和設計。隨著工作內容、流程和環境的變化，對管理工作提出了新的要求。六是培訓和持續的職業發展。有必要通過建立終身學習和持續職業發展計劃，幫助工人應對來自工作和技能的新要求。七是監管框架。創新帶來的諸如企業數據、責任、個人數據以及貿易限制等新問題，需要包括準則、示范合同、協議、審計等適當手段加以監管。八是資源利用效率。需要考慮和權衡在原材料和能源上的大量消耗給環境和安全供應帶來的諸多風險。

  總的來看，工業4.0戰略的核心就是通過CPS網絡實現人、設備與產品的實時連通、相互識別和有效交流，從而構建一個高度靈活的個性化和數字化的智能制造模式。在這種模式下，生產由集中向分散轉變，規模效應不再是工業生產的關鍵因素；產品由趨同向個性轉變，未來產品都將完全按照個人意愿進行生產，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造；用戶由部分參與向全程參與轉變，用戶不僅出現在生產流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產和價值創造的全過程。

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  二、美國的“工業互聯網”

  在美國，“工業4.0”的概念更多的被“工業互聯網”所取代，盡管稱呼不同，但這兩個概念的基本理念一致，就是將虛擬網絡與實體連接，形成更具有效率的生產系統。從政策層面來講，美國政府在金融危機后將發展先進制造業上升為國家戰略，希望以新的革命性的生產方式重塑制造業。從行業層面上看，行業組織工業互聯網聯盟的組建，宣告了企業界進軍工業4.0時代的號角吹響。與德國強調的“硬”制造不同，軟件和互聯網經濟發達的美國更側重于在“軟”服務方面推動新一輪工業革命，希望用互聯網激活傳統工業，保持制造業的長期競爭力。

  1、政府戰略推動創新

  為應對新科技產業革命，爭奪國際產業競爭話語權，美國將重振制造業作為近年最優先發展的戰略目標。金融危機后，美國政府出臺了一系列法案，著力興建制造業創新研究中心，希望以高新技術改造傳統制造業，推動美國經濟再次走上可持續增長之路。

  2009年4月，剛剛出任美國總統的奧巴馬發表演講，提出將重振制造業作為美國經濟長遠發展的重大戰略。同年12月，美國政府出臺《重振美國制造業框架》，詳細分析了重振制造業的理論基礎及優勢，成為美國發展制造業的戰略指引。隨后奧巴馬政府從戰略布局、發展路徑到具體措施，逐步鋪展，完成了制造業創新計劃部署。

  2011年6月，美國正式啟動“先進制造伙伴計劃”，旨在加快搶占21世紀先進制造業制高點。2012年2月進一步推出“先進制造業國家戰略計劃”，通過積極政策，鼓勵制造企業回歸美國本土。上述計劃包括兩條主線，一是調整、提升傳統制造業結構及競爭力，二是發展高新技術產業，提出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。

  2012年3月，奧巴馬首次提出建設“國家制造業創新網絡”，建立最多45個研究中心，加強高等院校和制造企業之間的產學研有機結合。2013年1月，美國總統執行辦公室、國家科學技術委員會和高端制造業國家項目辦公室聯合發布了《國家制造業創新網絡初步設計》，投資10億美元組建美國制造業創新網絡(NNMI)，集中力量推動數字化制造、新能源以及新材料應用等先進制造業的創新發展，打造一批具有先進制造業能力的創新集群。

  這一創新網絡的重點研究領域包括：開發碳纖維復合材料等輕質材料，提高下一代汽車、飛機、火車和輪船等交通工具的燃料效率、性能以及抗腐蝕性;完善3D打印技術相關標準、材料和設備，實現利用數字化設計進行低成本小批量的產品生產;創造智能制造的框架和方法，允許生產運營者實時掌握來自全數字化工廠的“大數據流”，以提高生產效率，優化供應鏈，并提高能源、水和材料的使用效率等。

  據美國智庫威爾遜中心發布的《全球先進制造業趨勢報告》，美國研發投資量位于世界首位，其中四分之三投向制造業，在合成生物、先進材料和快速成型制造等先進制造業領域優勢明顯。分析人士認為，在政府和私營部門的大力推動下，美國很有可能出現以無線網絡技術全覆蓋、云計算大量運用和智能制造大規模發展為標志的新一輪技術創新浪潮。

  2、產業聯盟打通技術壁壘

  與德國工業4.0強調的“硬”制造不同，軟件和互聯網經濟發達的美國更側重于在“軟”服務方面推動新一輪工業革命，希望借助網絡和數據的力量提升整個工業的價值創造能力。可以說，美國版的工業4.0實際上就是“工業互聯網”革命。而在此過程中，除了美國政府的政策扶持外，行業聯盟的率先組建成為發展的重要推手。

  “工業互聯網”的概念最早由通用電氣于2012年提出，隨后美國五家行業龍頭企業聯手組建了工業互聯網聯盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來。除了通用電氣這樣的制造業巨頭，加入該聯盟的還有IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業。

  工業互聯網聯盟采用開放成員制，致力于發展一個“通用藍圖”，使各個廠商設備之間可以實現數據共享。該藍圖的標準不僅涉及Internet網絡協議，還包括諸如IT系統中數據的存儲容量、互連和非互連設備的功率大小、數據流量控制等指標。其目的在于通過制定通用標準，打破技術壁壘，利用互聯網激活傳統工業過程，更好地促進物理世界和數字世界的融合。

  盡管上述標準的建立和最終批準可能需要幾年時間，但一旦這些標準建立起來，將有助于硬件和軟件開發商創建與物聯網完全兼容的產品，最終結果可能是實現傳感器、網絡、計算機、云計算系統、大型企業、車輛和數以百計其他類型的實體得以全面整合，推動整個工業產業鏈的效率全面提升。

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  三、中國制造2025

  《中國制造2025》是中國版的“工業4.0”規劃。規劃經李克強總理簽批，已由國務院于2015年5月8日公布。規劃提出了中國制造強國建設三個十年的“三步走”戰略，是第一個十年的行動綱領。

  1、指導思想

  全面貫徹黨的十八大和十八屆二中、三中、四中全會精神，堅持走中國特色新型工業化道路，以促進制造業創新發展為主題，以提質增效為中心，以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備的需求為目標，強化工業基礎能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養體系，促進產業轉型升級，培育有中國特色的制造文化，實現制造業由大變強的歷史跨越。

  2、基本方針

  創新驅動。堅持把創新擺在制造業發展全局的核心位置，完善有利于創新的制度環境，推動跨領域跨行業協同創新，突破一批重點領域關鍵共性技術，促進制造業數字化網絡化智能化，走創新驅動的發展道路。

  質量為先。堅持把質量作為建設制造強國的生命線，強化企業質量主體責任，加強質量技術攻關、自主品牌培育。建設法規標準體系、質量監管體系、先進質量文化，營造誠信經營的市場環境，走以質取勝的發展道路。

  綠色發展。堅持把可持續發展作為建設制造強國的重要著力點，加強節能環保技術、工藝、裝備推廣應用，全面推行清潔生產。發展循環經濟，提高資源回收利用效率，構建綠色制造體系，走生態文明的發展道路。

  結構優化。堅持把結構調整作為建設制造強國的關鍵環節，大力發展先進制造業，改造提升傳統產業，推動生產型制造向服務型制造轉變。優化產業空間布局，培育一批具有核心競爭力的產業集群和企業群體，走提質增效的發展道路。

  人才為本。堅持把人才作為建設制造強國的根本，建立健全科學合理的選人、用人、育人機制，加快培養制造業發展急需的專業技術人才、經營管理人才、技能人才。營造大眾創業、萬眾創新的氛圍，建設一支素質優良、結構合理的制造業人才隊伍，走人才引領的發展道路。

  3、基本原則

  市場主導，政府引導。全面深化改革，充分發揮市場在資源配置中的決定性作用，強化企業主體地位，激發企業活力和創造力。積極轉變政府職能，加強戰略研究和規劃引導，完善相關支持政策，為企業發展創造良好環境。

  立足當前，著眼長遠。針對制約制造業發展的瓶頸和薄弱環節，加快轉型升級和提質增效，切實提高制造業的核心競爭力和可持續發展能力。準確把握新一輪科技革命和產業變革趨勢，加強戰略謀劃和前瞻部署，扎扎實實打基礎，在未來競爭中占據制高點。

  整體推進，重點突破。堅持制造業發展全國一盤棋和分類指導相結合，統籌規劃，合理布局，明確創新發展方向，促進軍民融合深度發展，加快推動制造業整體水平提升。圍繞經濟社會發展和國家安全重大需求，整合資源，突出重點，實施若干重大工程，實現率先突破。

  自主發展，開放合作。在關系國計民生和產業安全的基礎性、戰略性、全局性領域，著力掌握關鍵核心技術，完善產業鏈條，形成自主發展能力。繼續擴大開放，積極利用全球資源和市場，加強產業全球布局和國際交流合作，形成新的比較優勢，提升制造業開放發展水平。

  4、戰略目標

  立足國情，立足現實，力爭通過“三步走”實現制造強國的戰略目標。

  第一步：力爭用十年時間，邁入制造強國行列。到2020年，基本實現工業化，制造業大國地位進一步鞏固，制造業信息化水平大幅提升。掌握一批重點領域關鍵核心技術，優勢領域競爭力進一步增強，產品質量有較大提高。制造業數字化、網絡化、智能化取得明顯進展。重點行業單位工業增加值能耗、物耗及污染物排放明顯下降。到2025年，制造業整體素質大幅提升，創新能力顯著增強，全員勞動生產率明顯提高，兩化（工業化和信息化）融合邁上新臺階。重點行業單位工業增加值能耗、物耗及污染物排放達到世界先進水平。形成一批具有較強國際競爭力的跨國公司和產業集群，在全球產業分工和價值鏈中的地位明顯提升。

  第二步：到2035年，我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平。創新能力大幅提升，重點領域發展取得重大突破，整體競爭力明顯增強，優勢行業形成全球創新引領能力，全面實現工業化。

  第三步：新中國成立一百年時，制造業大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。制造業主要領域具有創新引領能力和明顯競爭優勢，建成全球領先的技術體系和產業體系。

2020年和2025年制造業主要指標

  5、任務和重點

  實現制造強國的戰略目標，必須堅持問題導向，統籌謀劃，突出重點；必須凝聚全社會共識，加快制造業轉型升級，全面提高發展質量和核心競爭力。

  1）提高國家制造業創新能力。完善以企業為主體、市場為導向、政產學研用相結合的制造業創新體系。圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈配置資源鏈，加強關鍵核心技術攻關，加速科技成果產業化，提高關鍵環節和重點領域的創新能力。

  2）推進信息化與工業化深度融合。加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向；著力發展智能裝備和智能產品，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。

  3）強化工業基礎能力。核心基礎零部件（元器件）、先進基礎工藝、關鍵基礎材料和產業技術基礎（以下統稱“四基”）等工業基礎能力薄弱，是制約我國制造業創新發展和質量提升的癥結所在。要堅持問題導向、產需結合、協同創新、重點突破的原則，著力破解制約重點產業發展的瓶頸。

  4）加強質量品牌建設。提升質量控制技術，完善質量管理機制，夯實質量發展基礎，優化質量發展環境，努力實現制造業質量大幅提升。鼓勵企業追求卓越品質，形成具有自主知識產權的名牌產品，不斷提升企業品牌價值和中國制造整體形象。

  5）全面推行綠色制造。加大先進節能環保技術、工藝和裝備的研發力度，加快制造業綠色改造升級；積極推行低碳化、循環化和集約化，提高制造業資源利用效率；強化產品全生命周期綠色管理，努力構建高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系。

  6）大力推動重點領域突破發展。瞄準新一代信息技術、高端裝備、新材料、生物醫藥等戰略重點，引導社會各類資源集聚，推動優勢和戰略產業快速發展。

  7）深入推進制造業結構調整。推動傳統產業向中高端邁進，逐步化解過剩產能，促進大企業與中小企業協調發展，進一步優化制造業布局。

  8）積極發展服務型制造和生產性服務業。加快制造與服務的協同發展，推動商業模式創新和業態創新，促進生產型制造向服務型制造轉變。大力發展與制造業緊密相關的生產性服務業，推動服務功能區和服務平臺建設。

  9）提高制造業國際化發展水平。統籌利用兩種資源、兩個市場，實行更加積極的開放戰略，將引進來與走出去更好結合，拓展新的開放領域和空間，提升國際合作的水平和層次，推動重點產業國際化布局，引導企業提高國際競爭力。