为全面了解德国“工业4.0”的发展路线图、实施战略和行动计划，推动《中国制造2025》的顺利实施，同时落实中德两国政府在“工业4.0”领域合作形成的六点共识，8月24日~25日，工信部人才交流中心邀请了以艾纳·安德尔为主的德国“工业4.0”工作组的六位主要成员，在北京上了一堂跨国“工业4.0”公开课。德国总理默克尔多次表示，希望中国企业积极参与德国“工业4.0”，参与的前提是深入了解、认知，这堂涉及从顶层设计到具体实施的权威“工业4.0”公开课，为中国企业提供了一个接触世界制造业塔尖的机会。
德国“工业4.0”提出了建设物理信息系统(CPS)，积极布局智能工厂，推进智能生产，瞄准的是新一轮科技革命，聚焦的是制造业中的高端产业和高端环节。而《中国制造2025》提出以推进信息化和工业化深入融合为主线大力发展智能制造，构建信息化生态下的产业生态和新的制造模式。《中国制造2025》关注的是制造业转型升级，同时要解决制造业创新能力、产品质量以及工业基础等方面的突出矛盾和问题。
虽然我国与德国的工业基础、发展水平以及终极目标有所差别，但两者却有着类似的战略使命和核心理念。当前我国大部分工业体系处在由2.0向3.0过渡阶段，深入理解德国“工业4.0”的战略背景、内涵、发展路线图对实现《中国制造2025》，推动我国工业转型升级无疑有着深远影响。
■CPS是“工业4.0”基础
“工业4.0”指的是技术与产业之间的关系，也可称之为第四次工业革命。它包括人类、技术和组织三大类共17个要素，德国“工业4.0”平台科学顾问委员会用了17篇论文才准确地概述了它的含义。“其实从范围上看，工业并非是‘工业4.0’的全部，它还包括智能产品、物流、供应链等，此外还有通过互联网所能提供的个性化服务。”德国机械设备制造业协会信息技术、研发和技术创新部部长莱纳·格拉茨强调，“只是工业在德国是基础，所以德国‘工业4.0’主要关注的是工业。”
德国“工业4.0”平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔从三个维度阐述了“工业4.0”的定义：首先，横向上是生命周期和价值流层，在生产和设计阶段可实现数据模型与现实产品的无缝连接;其次，纵向上运用CPS将场地、设备、工作站等融入到生产环境中;最后在前两个维度的基础上引入业务、信息以及资产等进行融合。这三个维度可以看作企业制定“工业4.0”路线图的参考框架。
当然，“工业4.0”的最终构成取决于具体的应用领域，如汽车、电子或者机械等。需要指出的是，“工业4.0”的基础是CPS，也就是整合了传感器、执行器的嵌入式系统。“CPS可以实现系统与系统之间的通信，建立起虚拟世界与现实世界之间的联系。”艾纳·安德尔说，“比如汽车行业未来的流行趋势是实现人与车、车与车之间的通信，也就是常说的车联网，这就是CPS的基础技术运用。”
■实现机器与机器对话
“工业4.0”并非像“爆炸”一样，突然袭来，其典型特征是每天都在演进的过程性，它需要逐步完善。需要明确的是“工业4.0”并非是从零开始，而是建立在现有生产线之上。
艾纳·安德尔用一个生产线优化的例子解释了“工业4.0”是如何运行的：首先，实验室会对每一个产品进行识别，搜集生产数据和质量保障数据，通过评估后就可以知道制造流程;其次，通过测试，对错误的产品进行数据分析，从而还原其当时的制造情况，找到生产过程中是哪些环节的设备出现了问题;最后，就是要维修或者更换设备。“尤其对于汽车产品来说，涉及上万个零部件，所以，生产线上的数字化、智能化更为重要。”艾纳·安德尔说，“汽车产业是‘工业4.0’最难的应用点，同时也是最佳切入点。”
如果说目前的自动化生产是人与机器对话，“工业4.0”则可实现机器与机器对话。比如德国的机床销往全球，这意味着要把产品交付给不同的市场。这些机床需要相应的维修部件进行维护。如果在德国生产之后再发往目的地，这显然是一个大工程。“工业4.0”如何解决这一问题?莱纳·格拉茨解释说：“现在人们的想法是在不同市场建设制造中心，如果当地需要零部件，德国的机器会将零部件的数据发送给当地制造中心，在这些制造中心就可以直接生产所需的零部件。当然所有设备都要应用‘工业4.0’技术，实现对整个流程的控制，这样我们就可以知道每个零部件的生产状态。”
■三大制约瓶颈待打破
虽然“工业4.0”的概念始于德国，但在发展过程中同样面临着诸多问题。莱纳·格拉茨表示，“工业4.0”最突出的问题表现在标准上，德国“工业4.0”三大协会负责整合不同行业，在标准制定上，三大协会存在明显差异。如通讯和技术协会遵循自上而下的原则制定标准，而机械电子行业制定标准的过程却是自下而上的;第二，德国“工业4.0”平台目前囊括了近6000家企业，如何用统一的标准去平衡他们的需求成为棘手难题;第三，目前“工业4.0”平台真正涉及的只有标准、研发和安全三个方面的技术问题，还没有精力去考虑职业培训、市场宣传、全球化等其他内容。
德国“工业4.0”目前也处于摸索阶段，未来依旧面临着诸多挑战。德国弗朗霍夫研究院生产系统和设计技术研究所所长、德国技术科学学院院士艾卡特·古纳特·乌尔曼认为，“工业4.0”要在安全的基础上追求较低的生产成本，其中安全是最为重要的原则，指的是既要保证生产线的安全，又要能对之进行分析。“工业4.0”的前身是德国2008年提出的《高科技战略2020》，它包括移动、能源、安全、通信、健康五个领域的十个项目，德国政府对这些研究项目的资助超过了2000亿欧元。艾纳·安德尔表示，经过4年的发展，德国在2012年才组建了“工业4.0”工作组，正式提出了“工业4.0”的定义、愿景以及如何实施。“中国正在进行的《中国制造2025》和德国‘工业4.0’高度相似，实施过程非常重要不能着急，可能需要几年、十几年甚至20年的时间去慢慢演进。”艾纳·安德尔指出，“当然，‘工业4.0’也是德国面向未来10~20年制定的发展战略。”
延伸阅读：工业4.0时代，人该干嘛
早在“工业4.0”提出之前，很多人就担心自动化会代替人。如今，自动化、智能化程度更高的“工业4.0”是否会让这一进程加快?
德国机械设备制造业协会信息技术、研发和技术创新部部长莱纳·格拉茨表示，企业真正的决策不可能由机器人来完成，必须由人来进行，所以自动化的核心是从人的角度出发，需要满足人的需求。“工业4.0”不是要让机器代替人，而是让机器为人服务。“人可以说是所有‘工业4.0’技术的指挥者，也是这个复杂系统的控制者，人能作出比计算机更精密细小的决策，而且在系统开发过程中，需要由人去决定一个正确的方向。”莱纳·格拉茨说。
德国联邦信息技术、通讯技术和新媒体技术协会“工业4.0”主任沃尔夫冈·多尔斯特也给出了相同的论断：“其实在过去150年中，自动化、机械化一直为我们生产更多的产品，创造更多的财富。如果我们在制造业中失去了一些工作岗位，这不是因为‘工业4.0’，而是因为人们一直在努力优化制造流程，这个过程在过去150年中从未停止。”
中国与德国目前的社会老龄化趋势都在不断加剧，这种趋势要求“工业4.0”必须尽快进入到应用层面，以解决劳动力不足的问题。莱纳·格拉茨介绍：“现在德国在谈工作与人口平衡，‘工业4.0’中的一些新技术可以帮助人们找到这种平衡。未来，可能不需要工人去上班，只需要在家里给工厂发送一些指令。这是德国未来经济的竞争力。”
同时，社会老龄化也要求有限的劳动力要尽快地融入“工业4.0”生产环境中。据了解，德国正在实施一项以人为本的“工业4.0”战略，它要求每个工人都有智能援助系统，以获取所需的信息和技术。“未来工人的资质，肯定会比今天更为重要。他们需要持续地学习，我们也希望能够把这些工人的资质从专业资质进一步推向学术资质。”艾纳·安德尔说，“而在大学中，却需要把学术资质推向专业资质，这可以通过改变大学的课程设置来实现。”
艾纳·安德尔还强调，未来的劳动力要具备跨学科的思维和理解能力，这是“工业4.0”时代必须要思考的问题。据了解，在德国，主要由企业的工会负责培养员工技能，另外，对于在“工业4.0”平台科学顾问委员会有席位的企业，委员会也会为他们开设一些新技术方面的课程。
