一、工業(yè)4.0走向落地

1. 回顧主題變遷：圍繞工業(yè)4.0展開，側(cè)重點(diǎn)不斷走向?qū)嶋H應(yīng)用

漢諾威工業(yè)博覽會(huì)主題圍繞工業(yè)4.0展開，側(cè)重點(diǎn)不斷向?qū)嶋H應(yīng)用靠攏?！肮I(yè)4.0”的概念由德國(guó)于2011年漢諾威工博會(huì)首次提出，并于2013年漢諾威工博會(huì)上發(fā)布《實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》。

2014年以來，漢諾威工博會(huì)始終圍繞“工業(yè)4.0”概念展開。2014年漢諾威工博會(huì)的主題為“產(chǎn)業(yè)集成，未來趨勢(shì)”，專注于智能化、自動(dòng)化工廠和能源系統(tǒng)的改造；

2015年漢諾威工博會(huì)主題為“產(chǎn)業(yè)集成化——加入網(wǎng)絡(luò)大家庭”，格外關(guān)注了智能化生產(chǎn)、人機(jī)協(xié)作、創(chuàng)新型分包解決方案以及智能能源系統(tǒng)等；

2016年漢諾威工博會(huì)主題為“產(chǎn)業(yè)集成——發(fā)現(xiàn)解決方案”，展會(huì)展出的解決方案運(yùn)用范圍從機(jī)械改裝到完整生產(chǎn)線集成化，而大數(shù)據(jù)的捕捉和分析也為工業(yè)發(fā)展注入了新鮮動(dòng)力，這標(biāo)志著工業(yè)4.0的重大突破，下一步就是商業(yè)化階段。

2017年漢諾威工博會(huì)主題為“產(chǎn)業(yè)集成——?jiǎng)?chuàng)造價(jià)值”，已經(jīng)有了很強(qiáng)的應(yīng)用指導(dǎo)意義。

2.關(guān)注熱點(diǎn)更迭：硬件→軟件→大數(shù)據(jù)云平臺(tái)→ 提供解決方案

2014年：柔性裝配，單一產(chǎn)線生產(chǎn)多種產(chǎn)品。2014年是德國(guó)“工業(yè)4.0”概念全面推開的第一年，漢諾威工博會(huì)展覽的參展裝備多集中于概念方面，其中又以柔性裝配最為搶眼。

西門子推出“對(duì)話”生產(chǎn)線，能夠準(zhǔn)確識(shí)別正在經(jīng)過生產(chǎn)線的配件；博世旗下的力士樂以視覺系統(tǒng)為基礎(chǔ)，融合自身的機(jī)器人產(chǎn)品概念，推出能夠同時(shí)生產(chǎn)兩種差異化產(chǎn)品的生產(chǎn)線；菲尼克斯電氣公司展出了利用軟硬件結(jié)合的概念，能夠同時(shí)裝配6種不同斷路器的生產(chǎn)線；

SAP展示了能夠在一臺(tái)裝置上生產(chǎn)16種產(chǎn)品的技術(shù)概念；柏林工業(yè)大學(xué)展示了能夠?qū)崿F(xiàn)人工“教學(xué)”的工業(yè)機(jī)器人，可以通過一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人“學(xué)習(xí)”這一組機(jī)器人在生產(chǎn)線上的動(dòng)作流程。

2015年：軟硬件企業(yè)聯(lián)合，機(jī)器人技術(shù)奪目。2015年漢諾威工博會(huì)聚焦于讓機(jī)器加入網(wǎng)絡(luò)，相互通信相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)定制化、短流程加工。由16家著名企業(yè)和機(jī)構(gòu)共同參與研發(fā)的個(gè)性化名片盒自動(dòng)流水線是這個(gè)主題的一個(gè)縮影，將人、物、機(jī)器通過網(wǎng)絡(luò)鏈接實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制加工。

同時(shí)，各大廠商的智能機(jī)器人技術(shù)取得了顯著突破，ABB展示了一系列基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)工業(yè)所需的新產(chǎn)品和解決方案，旨在推進(jìn)實(shí)現(xiàn)“物、服務(wù)與人的互聯(lián)”；ABB還展示了雙臂協(xié)調(diào)高精度仿真機(jī)器人YUMI，專門用于精密制造；

庫卡展示了物流機(jī)器人Swisslog，能夠在倉儲(chǔ)物流中實(shí)現(xiàn)很高的精確度和靈活性；同時(shí)，各大廠商醫(yī)用機(jī)器人、快速拾放機(jī)器人、汽車裝配機(jī)器人、仿生袋鼠機(jī)器人等新型機(jī)器人等領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破，發(fā)那科甚至推出了能夠制造機(jī)器人的機(jī)器人。

2016年：工業(yè)“生態(tài)系統(tǒng)”模式發(fā)力，互聯(lián)網(wǎng)融合物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)彈性生產(chǎn)。2016年漢諾威工業(yè)展上，西門子展出了虛擬與現(xiàn)實(shí)融合的“生態(tài)系統(tǒng)”，大小企業(yè)均可參與其中，在同一平臺(tái)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)，大大降低研發(fā)過程中制造階段性新品的費(fèi)用，可以有選擇地滿足單個(gè)客戶的需求。

GE展示了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Predix，有效融合物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析；達(dá)索系統(tǒng)展示了類似的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品部件進(jìn)行有效優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的無縫接合；華為展示了物聯(lián)網(wǎng)解決方案，以車聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛的多種附加功能。

3. 工業(yè)4.0新動(dòng)向：基于不同生產(chǎn)領(lǐng)域的解決方案走向成熟

工業(yè)4.0是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)（CPS ），將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化、智能化，最終達(dá)到迅速、高效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng)。

實(shí)現(xiàn)完整的工業(yè)4.0成果，總共需要三個(gè)步驟，即負(fù)責(zé)智能化、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)系統(tǒng)的“智能工廠”，涉及企業(yè)生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)、3D打印等最新技術(shù)在生產(chǎn)和供應(yīng)上應(yīng)用的“智能生產(chǎn)”，以及通過物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)整合需求和服務(wù)匹配的“智能物流”。

通過這些環(huán)節(jié)完成生產(chǎn)者、銷售者和消費(fèi)者的對(duì)接，最大限度地節(jié)約成本、提高效率，將信息化科技成果完美運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)，推動(dòng)人類社會(huì)向著第四次工業(yè)革命邁進(jìn)。

柔性制造為表，數(shù)據(jù)互聯(lián)為里，縮短周期為魂。智能工廠的表觀要求，是能夠?qū)崿F(xiàn)柔性制造，即在同一條生產(chǎn)線或數(shù)個(gè)企業(yè)通過數(shù)據(jù)互聯(lián)形成的聯(lián)合生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品的同時(shí)生產(chǎn)，同時(shí)滿足個(gè)性定制化生產(chǎn)，生產(chǎn)模式為小批量、多批次、個(gè)性化、定制化。

實(shí)現(xiàn)柔性制造，要求快速改變生產(chǎn)線上的流程工藝，同一位置的生產(chǎn)設(shè)備（機(jī)器人等）需要前后面對(duì)不同類型的原材料或半成品，這就要求原料、產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；定制信息的輸入，需要生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)接入設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，不斷接受新的生產(chǎn)工藝指示，并將拆分的生產(chǎn)工藝落實(shí)到具體的行動(dòng)指令；

工廠內(nèi)物料的智能流動(dòng)也需要數(shù)據(jù)互聯(lián)，AGV等搬運(yùn)設(shè)備需要與物料實(shí)現(xiàn)有效精準(zhǔn)識(shí)別；同時(shí)，倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)互聯(lián)是高效選擇物料、分類存放產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

柔性制造、數(shù)據(jù)互聯(lián)的根本目的，是實(shí)現(xiàn)短周期生產(chǎn)，對(duì)于新產(chǎn)品，不再需要重新建設(shè)生產(chǎn)線，而是可以在原有智能生產(chǎn)線上直接生產(chǎn)，從而有效縮短產(chǎn)品周期，實(shí)現(xiàn)高效滿足用戶個(gè)性化需求的根本目的。

互聯(lián)的可編程機(jī)器人實(shí)現(xiàn)同一生產(chǎn)線高效切換不同產(chǎn)品，我國(guó)產(chǎn)品缺口明顯。互聯(lián)的可編程機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)寫入，執(zhí)行多種運(yùn)動(dòng)指令，從而完成不同類型的生產(chǎn)工序。

同時(shí)，機(jī)器人切換生產(chǎn)模式可以通過批量寫入程序?qū)崿F(xiàn)批量操作，快速完成生產(chǎn)線產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，相對(duì)于傳統(tǒng)流水線，不僅可以避免重新建設(shè)專門生產(chǎn)線帶來的資本投入，也可以有效節(jié)約工人培訓(xùn)時(shí)間與財(cái)務(wù)成本。

隨著智能工廠的建設(shè)，機(jī)器人使用需求將得到充分釋放，充分帶動(dòng)機(jī)器人制造領(lǐng)域的需求。目前，我國(guó)機(jī)器人以能完成簡(jiǎn)單搬運(yùn)工作的機(jī)器人本體為主，缺少可以執(zhí)行多種復(fù)雜工序的高端機(jī)器人。

2016年，自主品牌機(jī)器人約有83%是三軸及以上產(chǎn)品，六軸以上工業(yè)機(jī)器人占全國(guó)新增裝機(jī)量不足10%；61%的機(jī)器人是上下物料搬運(yùn)型機(jī)器人，高精度焊接與裝配機(jī)器人合計(jì)不足23.1%。

工業(yè)軟件：數(shù)據(jù)互聯(lián)的接口，我國(guó)處于起步期。工業(yè)軟件可以通過虛擬工廠呈現(xiàn)出企業(yè)所有經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的映像，可以進(jìn)行各類計(jì)算、仿真、設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、決策等。

工業(yè)軟件是實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)CPS的重要一環(huán)，可以在虛擬制造環(huán)境完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、數(shù)字實(shí)驗(yàn)到制造工藝參數(shù)和流程設(shè)計(jì)過程，并以數(shù)據(jù)不落地的方式進(jìn)入實(shí)體制造環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)范、制造計(jì)劃、物流配套的準(zhǔn)確制定和無縫銜接。

目前我國(guó)工業(yè)軟件多數(shù)處于基本解決方案階段，尚不完全具備良好產(chǎn)品形態(tài)，擁有專利及獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品更少，這使得應(yīng)用實(shí)施的效率不高。工業(yè)軟件市場(chǎng)基本被國(guó)際巨頭壟斷，SAP是工業(yè)軟件領(lǐng)域的龍頭，在ERP、BI、SCM領(lǐng)域均擁有超過20%的市場(chǎng)占有率。

受國(guó)內(nèi)工業(yè)4.0落地的巨大需求驅(qū)動(dòng)，加之多重政策利好、知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理不斷規(guī)范，我國(guó)工業(yè)軟件企業(yè)有望迎來高速發(fā)展時(shí)期。

廠內(nèi)/ 廠間物流與倉儲(chǔ)：我國(guó)市場(chǎng)增速快，物流機(jī)器人大有可為。智能物流是支撐智能制造的重要環(huán)節(jié)，自主決策、去中心化、離散控制的廠內(nèi)物流裝備能夠?qū)崿F(xiàn)智能工廠內(nèi)差異巨大、變化多樣的物料運(yùn)輸。

智能單元化物流技術(shù)、智能物流裝備、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智能物流信息系統(tǒng)是智能物流的核心。在工業(yè)軟件的統(tǒng)一調(diào)配下，CPS系統(tǒng)中接入物聯(lián)網(wǎng)、裝配機(jī)械手且有感知能力的AGV可以實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)極高效率與實(shí)時(shí)變動(dòng)的物流要求。

我國(guó)AGV市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，2016年突破11億元，新增AGV中超過85%為自主產(chǎn)品，AGV在汽車工業(yè)、家電制造中應(yīng)用廣泛。

但是國(guó)內(nèi)高端AGV市場(chǎng)大多數(shù)采用的是科爾摩根的NDC系統(tǒng)，另外市場(chǎng)非常不規(guī)范，沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有形成具有較大影響力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，行業(yè)內(nèi)部低價(jià)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)也比較激烈。我們認(rèn)為，在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，我國(guó)物流機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望迎來快速發(fā)展期。

二、國(guó)際比較：工業(yè)4.0趨勢(shì)所向，中美德各有千秋

1. 德國(guó)工業(yè)4.0：制造業(yè)體系提供支撐，產(chǎn)業(yè)集聚促進(jìn)發(fā)展

德國(guó)工業(yè)4.0：自下而上推動(dòng)，保持制造業(yè)領(lǐng)先。德國(guó)工業(yè)始終強(qiáng)大，企業(yè)自發(fā)解決痛點(diǎn)，自下而上推動(dòng)工業(yè)4.0?！肮I(yè)4.0”的提出是與德國(guó)工業(yè)界遇到的瓶頸緊密聯(lián)系在一起的，最大目的是建立一個(gè)與互聯(lián)網(wǎng)融合的智能化先進(jìn)制造方式，提高效率、降低成本和加快反應(yīng)速度。

解決成本問題和Time to Market是德國(guó)提出工業(yè)4.0的關(guān)鍵，這兩點(diǎn)正是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中產(chǎn)品生命周期不斷縮短的集中表現(xiàn)。德國(guó)企業(yè)不斷主動(dòng)推動(dòng)“工業(yè)4.0”：西門子的“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”系統(tǒng)為數(shù)字制造提供了載體；

寶馬集團(tuán)的虛擬手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)使得汽車制造再進(jìn)一步；大眾用機(jī)器人制造汽車，實(shí)現(xiàn)了極高的人力替代效率；ABB強(qiáng)大、精細(xì)而全面的機(jī)器人產(chǎn)品在世界上有著明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；博世力推用于工廠智能化的射頻碼系統(tǒng)；SAP推動(dòng)云平臺(tái)互聯(lián)萬物，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)支撐決策。

德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略幫助德國(guó)保持制造領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，提高有效生產(chǎn)。2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上德國(guó)政府正式宣布“德國(guó)工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。金融危機(jī)后時(shí)代，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，德國(guó)外需疲軟，同時(shí)中美工業(yè)科技發(fā)展迅速，對(duì)德國(guó)出口形成進(jìn)一步競(jìng)爭(zhēng)。

工業(yè)4.0戰(zhàn)略讓德國(guó)重新抓住工業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)，保持“德國(guó)制造”的國(guó)際金品牌。德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的提出背景是全球產(chǎn)能過剩的嚴(yán)峻形勢(shì)，德國(guó)希望通過利用物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)網(wǎng)結(jié)合的方法，使產(chǎn)業(yè)鏈管理智能化，市場(chǎng)需求分析有效化，從而提高工作效率。

德國(guó)是機(jī)械設(shè)備制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有近10%的歐洲制造業(yè)公司位于德國(guó)，德國(guó)制造業(yè)產(chǎn)品毛利附加值約占?xì)W盟的30%。機(jī)械制造業(yè)是德國(guó)最為活躍的經(jīng)濟(jì)部門，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上約有6419家公司和超過100萬的勞動(dòng)人口，生產(chǎn)效率排在世界前列。

同時(shí)，機(jī)械制造業(yè)是德國(guó)第二大支柱產(chǎn)業(yè)，也是德國(guó)最具創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)部門。2015年，德國(guó)機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)總值為2300億歐元，占GDP總值的7%。該行業(yè)主要以出口為導(dǎo)向。

2015年德國(guó)機(jī)械制造出口率高達(dá)66%，出口額約1510億歐元。按產(chǎn)品細(xì)分，2014年機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)值最高，收入約195億歐元，電力傳輸工程與材料處理居二、三位，分別為174億歐元與147億歐元。

德國(guó)完善的制造業(yè)體系是行業(yè)不斷發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。在二十世紀(jì)初，“德國(guó)制造”備受歧視，以低質(zhì)量、高山寨的形象臭名在外。二十世紀(jì)中期，德國(guó)政府致力改善制造業(yè)發(fā)展，重視自主創(chuàng)新，追求工藝技術(shù)與技術(shù)密度型生產(chǎn)，并自成體系。

行業(yè)參與主體是以家族企業(yè)為主的中小型企業(yè)，也被稱為“隱形冠軍”與“工匠精神的延續(xù)者”，不追求規(guī)模生產(chǎn)，以“精而?！敝Q；監(jiān)管上，德國(guó)采用“二元結(jié)構(gòu)”，由政府和標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)等一系列非政府組織組成，二者分工明確。

德國(guó)政府不插手企業(yè)經(jīng)營(yíng)，提倡競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)科研創(chuàng)新與企業(yè)社會(huì)責(zé)任體系的建立，保證行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。各類標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)及行業(yè)協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化制度的制定、執(zhí)行與監(jiān)管，是德國(guó)質(zhì)量最重要的保障和體系核心；從生產(chǎn)要素看，

受惠于完善的教育體系，金融系統(tǒng)和政府合理引導(dǎo)，德國(guó)老牌公司與中小企業(yè)擁有充足的高素質(zhì)勞動(dòng)力與科研潛能；高度分散化的產(chǎn)業(yè)群使得企業(yè)在降低成本、提高效率的同時(shí)，不斷互相學(xué)習(xí)、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

德國(guó)工業(yè)4.0：產(chǎn)業(yè)集聚促發(fā)展，巴伐利亞高科技產(chǎn)業(yè)大步向前。巴伐利亞地區(qū)是以Fraunhofer創(chuàng)新研究所為中心高科技產(chǎn)業(yè)帶。巴伐利亞地區(qū)面積7萬多平方公里，人口1200萬，擁有慕尼黑和紐倫堡兩座大城市。

巴伐利亞地區(qū)區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，是歐洲東-西和南-北貿(mào)易通道匯集處，產(chǎn)品便于運(yùn)輸?shù)綒W洲各市場(chǎng)。因此，許多外國(guó)高科技企業(yè)落戶于此，業(yè)務(wù)廣泛輻射周圍地區(qū)。2012年，德國(guó)政府發(fā)起“Go Cluster”運(yùn)動(dòng)。

經(jīng)過4年努力，德國(guó)已經(jīng)有100個(gè)創(chuàng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，政府大力扶持并引導(dǎo)投資以鼓勵(lì)德國(guó)科技創(chuàng)新。該區(qū)域的核心研究所Frauhnofer-Gesellschaft為投資者與企業(yè)提供了新鮮的思路，是該地區(qū)的工業(yè)發(fā)展科創(chuàng)動(dòng)力的源泉。

巴伐利亞產(chǎn)業(yè)群的各類新型高科技都處于德國(guó)領(lǐng)先地位，機(jī)器人巨頭庫卡位于該區(qū)。巴伐利亞州的奧格斯堡市是德國(guó)機(jī)器人巨頭庫卡的所在地，庫卡是世界機(jī)器人“四大家族”之一，近期被中國(guó)美的集團(tuán)收購。

目前巴伐利亞擁有19個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)集群，包括生物技術(shù)、汽車工業(yè)、醫(yī)療技術(shù)、納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、航天航空、衛(wèi)星導(dǎo)航、信息與通信技術(shù)、能源技術(shù)、新型工業(yè)原材料、鐵路技術(shù)、傳感和電子電力技術(shù)、機(jī)電整合和自動(dòng)化技術(shù)等。

三分之一計(jì)入德國(guó)成分股指（DAX）的大型上市公司將總部設(shè)在巴州。此外，巴州的慕尼黑已經(jīng)能夠成為僅次于法蘭克福的德國(guó)第二大金融中心，是巴州科技創(chuàng)新的堅(jiān)強(qiáng)金融后盾。

德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)是德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實(shí)施主體。整個(gè)平臺(tái)的參與者可以分成三類：政府，公司以及教育科研機(jī)構(gòu)組成的有機(jī)體。教育科研機(jī)構(gòu)責(zé)為工業(yè)4.0的推進(jìn)舉措和方向提供理論基礎(chǔ)；政府負(fù)責(zé)提供搭建政策框架與促進(jìn)政府間合作；企業(yè)則是工業(yè)4.0的技術(shù)的具體實(shí)踐者。

政府：政策推動(dòng)工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)智能制造。2006年和2010年德國(guó)政府提出《高科技戰(zhàn)略2006-2009》和《高科技戰(zhàn)略2020》兩個(gè)全國(guó)性的高科技政策，旨在提高高科技領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

工業(yè)4.0其核心為信息物理系統(tǒng)Cyber-Physical System(CPS)，指的是一個(gè)通過機(jī)械、電子零件、軟件、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用信息化技術(shù)的整合控制網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)物理世界，實(shí)現(xiàn)企業(yè)、工作人員、生產(chǎn)機(jī)器、產(chǎn)品、客戶等多方聯(lián)動(dòng)、交互、組合式創(chuàng)新，達(dá)到智能制造、智慧運(yùn)營(yíng)的全新業(yè)態(tài)。

德國(guó)希望通過工業(yè)4.0建立起智能工廠系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能制造，從而降低成本，提高產(chǎn)品利潤(rùn)，預(yù)期德國(guó)企業(yè)帶來每年6-8%的制造效率提升。

德國(guó)工業(yè)增加值占GDP比重維持在30%左右，英美僅為20%。經(jīng)歷了20世紀(jì)后期的數(shù)次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)以后，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家“去工業(yè)化”特征明顯，美國(guó)工業(yè)增加值占GDP的比重從1970年的35.24%下降到2014年的20.69%，英國(guó)從1970年的42.10%下降到2015年的19.42%。

相比而言，德國(guó)1970年工業(yè)增加值占GDP的比重為48.09%，2015年為30.49%，是世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家中唯一工業(yè)增加值占比超過 30%的國(guó)家。

德國(guó)人均工資顯著高于發(fā)展中國(guó)家。德國(guó)是典型“高工資、高福利”的“歐洲國(guó)家”，2016年人均工資高達(dá)326183元人民幣/年，約為我國(guó)的5倍、泰國(guó)的10倍。

德國(guó)人均工資顯著高于發(fā)展中國(guó)家，這給德國(guó)制造業(yè)帶來了嚴(yán)重的成本問題，如果繼續(xù)高密度地使用人工勞動(dòng)力，德國(guó)制造業(yè)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力將遠(yuǎn)低于發(fā)展中國(guó)家。

德國(guó)工業(yè)機(jī)器人使用密度高，緩解人力成本壓力，對(duì)我國(guó)具有指導(dǎo)意義。面對(duì)高企的人力成本，德國(guó)制造業(yè)“選擇”了使用工業(yè)機(jī)器人替代人類勞動(dòng)力。德國(guó)工業(yè)機(jī)器人使用密度遠(yuǎn)超歐洲平均水平，2015年汽車工業(yè)工業(yè)機(jī)器人使用密度達(dá)到1143臺(tái)/萬人，與美日兩個(gè)汽車工業(yè)大國(guó)相近。

相對(duì)于人類勞動(dòng)力，特別是高福利下工作積極性偏低的歐洲工人，工業(yè)機(jī)器人加工效率高、可靠性好、生產(chǎn)持續(xù)能力強(qiáng)，一方面可以有效節(jié)約制造業(yè)企業(yè)人力成本，一方面能夠更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制。

隨著機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)與控制系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)器人能夠適應(yīng)越來越復(fù)雜的制造工藝與流程，能夠在更多的制造業(yè)領(lǐng)域替代人類勞動(dòng)力。

工業(yè)機(jī)器人單價(jià)高，工作復(fù)雜程度相對(duì)較高。德國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口均價(jià)與出口均價(jià)均處于主要發(fā)達(dá)國(guó)家主流水平，進(jìn)出口均價(jià)均高于中國(guó)。德國(guó)使用的工業(yè)機(jī)器人定位相對(duì)高端，相對(duì)于仍具有一定勞動(dòng)力成本優(yōu)勢(shì)的中國(guó)而言，機(jī)器人的附加值更高，工業(yè)機(jī)器人替代的工作復(fù)雜度更高。

阿迪達(dá)斯：機(jī)器人成本壓縮優(yōu)勢(shì)明顯，傳統(tǒng)勞動(dòng)力密集型制造業(yè)回歸。阿迪達(dá)斯正在德國(guó)建一個(gè)4600平方米的“機(jī)器人工廠”，起名“速度工廠”（Speed factory），預(yù)計(jì)2017年投產(chǎn)。這家工廠只有160名工人，卻可以實(shí)現(xiàn)100萬雙鞋的年產(chǎn)能。

阿迪達(dá)斯同時(shí)計(jì)劃在美國(guó)建第二家機(jī)器人工廠，之后在歐洲各地還會(huì)陸續(xù)建成類似工廠。阿迪達(dá)斯是傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型制造業(yè)的典型代表，其在勞動(dòng)力價(jià)格相對(duì)較低亞洲雇傭高達(dá)100萬名工人。而阿迪達(dá)斯以機(jī)器人工廠的形式使生產(chǎn)線高調(diào)“回歸”發(fā)達(dá)國(guó)家，是機(jī)器人壓縮人工勞動(dòng)力成本的重要標(biāo)志。

2. 美國(guó)重振制造業(yè)：提升制造業(yè)效率，推動(dòng)工業(yè)復(fù)興

美國(guó)制造業(yè)空心化，政府主導(dǎo)復(fù)興制造業(yè)業(yè)，自上而下推動(dòng)工業(yè)4.0。2002年起，為了享受發(fā)展中國(guó)家的人口紅利，發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)紛紛外移。2002年至2010年，美國(guó)制造業(yè)就業(yè)人數(shù)連年下降。

08年金融危機(jī)后，美國(guó)政府呼吁重新振興制造業(yè)，以實(shí)體強(qiáng)國(guó)。奧巴馬政府實(shí)行積極的產(chǎn)業(yè)政策，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和鼓勵(lì)制造業(yè)回歸美國(guó)。2011年，奧巴馬總體推出了先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃（AMP）與先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃；

2012年，AMP針對(duì)制造業(yè)振興提出16調(diào)建議，包括成立網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究所與3D打印研究所。13年，美國(guó)在先進(jìn)制造業(yè)方面了增加19%的預(yù)算，并成立數(shù)字制造和設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究所。

隨著美國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷回暖，出口與內(nèi)需增加，制造業(yè)再迎春風(fēng)。2010年起，美國(guó)制造業(yè)就業(yè)人數(shù)開始小幅攀升。特朗普新政對(duì)召回海外制造商態(tài)度強(qiáng)硬，預(yù)計(jì)美國(guó)制造將迎來新拐點(diǎn)。

美國(guó)通用提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”計(jì)劃，倡導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈效率提升。2012年，美國(guó)通用率先提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，與美國(guó)政府的“再工業(yè)化”戰(zhàn)略舉措相呼應(yīng)，隨后美國(guó)制造業(yè)與IT巨頭紛紛抱團(tuán)成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來。

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”主要含義是，通過高性能設(shè)備、低成本傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)收集及分析技術(shù)等的組合，大幅提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的效率并創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)，其側(cè)重點(diǎn)主要在于借助互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，使制造業(yè)的數(shù)據(jù)流、硬件、軟件實(shí)現(xiàn)智能交互，通過大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能決策，提升美國(guó)制造業(yè)生產(chǎn)效率。

經(jīng)過美國(guó)通用測(cè)算，若生產(chǎn)效率提升1%，美國(guó)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)，包括航空、電力、醫(yī)療、鐵路和石油天然氣等，在未來15年內(nèi)將節(jié)省2760億美元的生產(chǎn)成本。美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與“德國(guó)工業(yè)4.0”本質(zhì)含義基本相同，但側(cè)重有所不同。

3. 中國(guó)制造2025：政府推動(dòng)+企業(yè)參與，智能制造空間大

人口紅利喪失，我國(guó)同樣面臨著成本控制問題。隨著我國(guó)人口紅利的逐漸喪失，人工工資不斷上升對(duì)制造企業(yè)的成本端構(gòu)成較大壓力。

社科院發(fā)布的《藍(lán)皮書》指出，在2020年之前，我國(guó)勞動(dòng)年齡人口減幅相對(duì)放緩，年均減少155萬人；之后一個(gè)時(shí)期減幅將加快，2020-2030 年將年均減少790萬人，2030-2050年將年均減少835萬人。

制造行業(yè)作為典型的勞動(dòng)密集型行業(yè)，人工成本的大幅上升與勞動(dòng)力人口的快速下降對(duì)企業(yè)的生存產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，倒逼企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

生產(chǎn)成本的飆升正在蠶食著中國(guó)制造業(yè)在世界上的競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)咨詢公司BCG通過對(duì)全球前25名出口經(jīng)濟(jì)體在2004-2014年的數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論：

一些過去制造業(yè)成本較低的經(jīng)濟(jì)體由于制造業(yè)工資、勞動(dòng)力生產(chǎn)率、能源成本和匯率等因素，正慢慢在國(guó)際市場(chǎng)上喪失優(yōu)勢(shì)，這其中就包含了中國(guó)。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)在2004年到2014年之間，中國(guó)在成本競(jìng)爭(zhēng)力下降了5%-9%，中國(guó)相對(duì)美國(guó)的工廠制造業(yè)成本優(yōu)勢(shì)已經(jīng)減弱到5%以下。

國(guó)內(nèi)“機(jī)器換人”不斷推進(jìn)，進(jìn)一步利好機(jī)器人、工業(yè)軟件行業(yè)。人口紅利的消退，用工成本的上升，發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)回流以及東南亞低成本競(jìng)爭(zhēng)的雙面夾擊，都不斷壓縮著我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)的生存空間。

為了降本增效，由政府力推、企業(yè)力行的“機(jī)器換人”潮正加快部署中，廣東、浙江、福建等制造業(yè)大省不斷從省級(jí)層面推動(dòng)“機(jī)器換人”，完全由機(jī)器人來代替人工進(jìn)行生產(chǎn)的“黑燈工廠”不斷涌現(xiàn)。

“機(jī)器換人”的不斷推進(jìn)，進(jìn)一步加速我國(guó)工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)軟件行業(yè)成長(zhǎng)，對(duì)我國(guó)機(jī)器人、工業(yè)軟件企業(yè)形成利好。

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口依賴性強(qiáng)，中國(guó)制造2025推動(dòng)國(guó)產(chǎn)替代。中國(guó)持續(xù)多年大規(guī)模進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人，2011-2015年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口量連續(xù)5年世界第一，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口額連續(xù)5年世界第一，是名副其實(shí)的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口大國(guó)。

2015年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口量達(dá)4.68萬臺(tái)，金額合計(jì)8.05億美元。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人使用密度為49臺(tái)/萬名工人，而全球平均水平為69臺(tái)/萬名工人，韓國(guó)則高達(dá)531臺(tái)/萬名工人。較低的機(jī)器人使用密度說明我國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化水平仍然較低。

基于國(guó)情提出中國(guó)制造2025，解決制造業(yè)現(xiàn)實(shí)困難。“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略在2015年兩會(huì)提出，與德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略出臺(tái)時(shí)間較近，因此被看作中國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃。但兩個(gè)戰(zhàn)略差異巨大。

從信息化水平看，我國(guó)信息化與工業(yè)的融合度較低，整體企業(yè)尚處于工業(yè)2.0到工業(yè)3.0過渡的時(shí)期。各個(gè)行業(yè)的信息發(fā)展水平不夠均衡，信息化程度存在較高差距。部分行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)3.0自動(dòng)化時(shí)代，而少數(shù)企業(yè)，如華為，甚至已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代。

“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略不僅期望推進(jìn)我國(guó)制造業(yè)進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，同時(shí)也力圖改變我國(guó)低端、粗放、資源依賴性的制造局面，并加速我國(guó)信息程度較高的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化程度。

我國(guó)在2015年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)提出該戰(zhàn)略，一方面是因?yàn)殡S著發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)制造業(yè)提出更高要求，我國(guó)必須緊跟步伐；另一方面希望借助世界制造業(yè)復(fù)蘇的春風(fēng)，不斷發(fā)展制造技術(shù)，吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)從制造大國(guó)轉(zhuǎn)身制造強(qiáng)國(guó)的夙愿。