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行业新闻

日期: 2016-11-06
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德国、美国、中国:三个“工业4.0”有何不同

 

最早由德国提出、现在已经在世界上几个工业大国开始进行实施的、通过信息技术与工业相融合以提升工业水平的国家产业战略,正在深刻影响今后的全球工业产业布局。德国将之称作“工业4.0”,美国定义为工业互联网,中国或沿用德国的定义,或称作互联工厂。

工业4.0将整体提升企业、行业、国家的竞争优势,这主要体现在五个方面:

1)互联:除了基础层面的生产设备之间,设备和产品之间的互联外,虚拟和现实之间的互联等更深层次的概念也将在一定程度上实现;

2)集成:这既包括传统意义上端到端的集成,也包括一个产业链及其相关行业的纵向和横向集成;

3)数据:大数据等相关技术大类的发展将使得工业领域实现对产品、运营、价值链等一系列内外部数据更为科学的管理和把控;

4)创新:由技术创新所引领的一系列产品、模式和业态的创新将形成大规模的良性创新循环,带动相关各工业链条内的技术提升;

5)转型:在前述的各项变革基础上,工业领域内也将实现若干转型,比如从大规模生产向个性化定制的转型,从生产型制造向服务型制造的转型等。

我们在此将对德美中三国的工业4.0规划进行对比,以便相关机构和企业对工业4.0在全球范围内的最新发展有更深入的了解,进而制定相应行业和公司发展策略。

德国的工业4.0规划

德国提出并实施工业4.0战略,是其应对最新技术发展,全球产业转移,以及自身劳动力结构变化的国家级战略。历史上,在工业2.0及之前的世界工业变革中,德国一直是作为世界工业化领导者、行业游戏规则制定者的姿态出现。然而从以信息技术为主导的工业3.0以来,美国在新产业发展上独占鳌头,德国等欧洲国家在其中的表现却乏善可陈。面对着美国从2009年开始实施的制造业回归政策并提高其产品和技术在高端工业市场竞争力的局面,以及中国等新兴市场国家通过成本优势和技术升级从低中端开始向上对全球市场的蚕食,以德国为代表的西欧传统工业国面临着巨大压力。

因此,由德国默克尔政府发起并在世界范围内推广的工业4.0,希望重塑自己在工业领域的全球龙头地位,并解决老龄化等问题的积极应对战略。在这一高度下,德国本身的工业4.0规划,非常侧重借助信息产业将其原有的先进工业模式智能化和虚拟化,重视智能工厂和智慧生产,并把制定和推广新的行业标准,放在发展的首要位置即德国的工业4.0的产业集成。

以在其规划中占据重要地位的智能工厂战略为例,其设计中,人、机器和资源将会如同在一个社交网络里自然地相互沟通协作;生产出来的智能产品能够理解自己被制造的细节以及将如何使用,并积极协助生产过程。这种设计集中体现了德国的变革思路:将信息技术引入其有着传统技术优势的“刚性”工厂,通过大数据和虚拟化等工具增强其产品的柔性,也就是生产过程适应变化的能力和定制化的程度,来达到以信息技术的“器”为其制造业所用的目标,并将此模式标准化,加以推广。

美国的工业互联网规划

近年来,虽然美国依旧在航空航天、芯片制造等先进制造业领域占据全球领先地位,但其制造业内部空心化的局面,和在全球市场份额中的丢失已经很难通过简单的政策调整或商业方式加以扭转。与德国渴望利用新的变革重塑领导地位类似,美国亦认为,更有效的方法是一场具有变革性的制造业模式转变,这样才能使其从本质上突破现有的国际行业格局,再次实现在新的制造业中的复兴。与此同时,美国同样面临类似的人口结构问题,和国际消费者对产品定制化多样化的要求也从内外部促使美国利用其在信息产业的优势对制造业加以改造。

美国于2012年启动的“先进制造业国家战略计划”中,这一被称为“再工业化”的思路得到全面阐释。其中提出要发展包括先进生产技术平台、先进制造工艺及设计与数据基础设施等先进数字化制造技术,其核心是鼓励创新,并通过信息技术来重塑工业格局,激活传统产业。这种从CPU、系统、软件、互联网等信息端,通过大数据分析等工具“自上而下”的重塑制造业,与德国的从制造业出发,利用信息技术等手段改造制造业的“自下而上”的思路完全不同。近年来GE等制造业公司倡导的将重心放在互联网上的“工业互联网”策略,以及谷歌等高科技公司向机器人、汽车等制造业领域的渗透,可以说是美国工业4.0思路的一种体现。

中国的工业4.0规划

异于德美,身为制造业大国的中国目前尚未进入世界级的制造业强国,在发展时期上也处于西方国家已经经过了的工业2.0和3.0并行发展阶段。既没有德国在传统工业领域的雄厚基础,也缺乏如美国般引领世界信息技术发展的先进技术。在中国制造业发展的过程当中,我们还要解决产品质量提升、强化工业基础能力、制造业升级转型等基本问题。这种“边跑动边调整”,最终达到工业4.0的理想水平,在理论和实践上都是挑战性非常大的课题。

因此,中国的规划思路是在继续大力发展先进工业技术的同时,紧盯新的信息产业发展动向,实现二者共同进步,推进二者的深度融合。我们看到中国领先的家电企业、电子类高科技企业正在对工业4.0进行布局, 一个切入点是“智能工厂”或是“互联工厂”。在企业内部统一的信息管理体系基础上,集成MES系统,计划、调度、生产,做到人和机器的高度匹配,从而可能在较低成本下实现大规模的定制化生产。但是中国距离全面有效的管理信息和综合使用信息、大数据还有相当的差距。

除了单个企业之外,行业也正在开始建立一些联盟,进行产业集成。工业4.0的产业集成要求企业横跨设计、制造、物流、环境、人的活动等产业链要素,通过高度集成的信息系统加以控制:收集所有数据,通过控制技术和相关环节实现互动、组织生产。通过产业集成,未来整个产品需求、生产制造、物流配送和售后服务等链条中捕捉到的数据都可进行实时分析,帮助决策,而且在发生故障时,系统将自动发送警告并协助处理。这些技术在中国都是相对薄弱的,单个企业无法实现这些革新性变化,需要跨行业乃至政府的力量加以推动。

在实现工业4.0的进程中,德美中三国均希望借此推进信息技术和制造技术的融合,并且上升到国家战略,在政策和资金层面提供了强大的支持。但在战略理念和操作方式上,德美等制造业强国或者将传统工业进行智能化信息化升级,或者以信息技术带动传统工业,渐进式的进入工业4.0时代;而在制造领域相对落后的中国,则需要实现从工业2.0到4.0的跨越式发展。这一进程既面临着更多的技术和管理上的挑战,需要实现精益生产管理。同时又能够给广大相关的行业和企业带来西方国家当下所缺乏的大量商机和快速发展前景。今后一段时期内,国内众多利益相关方对这一重要的时代机遇的把握能力,将决定这一个新的工业时代的经济版图。

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