德美中三国工业4.0简介与对比

“互联网+制造”就是工业4.0。

“工业4.0”是德国推出的概念，美国叫“工业互联网”，我国叫“中国制造2025”，这三者本质内容是一致的，都指向一个核心，就是智能制造。

1：德中美三国不同的“工业4.0”德国：德国“工业4.0” 研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。

德国联邦政府投入达2亿欧元。

德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。

该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。

[3]自2013年4月在汉诺威工业博览会上正式推出以来，工业4.0迅速成为德国的另一个标签，并在全球范围内引发了新一轮的工业转型竞赛。

德国“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。

在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。

创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。

德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。

该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。

[5]“工业4.0”项目主要分为三大主题：一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

德国工业4.0将会在未来在各方面给德国带来不同的好处生产力方面。

在接下来的五年到十年，工业4.0将会对德国制造业领域内的更多企业产生推动作用，并提高生产力，预计产值讲会从900亿欧元提高到1500亿欧元。

不计算材料的成本，生产成本可能会提高15%到25%；如果把材料成本计算在内，生产成本可能会提高5%到8%。

工业各行业差别很大。

工业零部件制造商有望实现生产力最大的一些改进（20-30%），例如，汽车公司可以预期增加10-20% 税收增长方面。

工业4.0也将推动收入增长。

厂家提高设备和新的数据应用需求，以及消费者对更广泛的定制产品的需求将越来越多，这可以税收增加300亿欧元，或德国的大约占GDP的1%。

就业方面。

工业4.0将使德国在未来五年内就业增长6%。

在同一时期，机械工程部门对员工的需求可能会上升10%之多。

然而，也会因此需要会不同技术的人。

在短期内，自动化的趋势将取代一些操作简单、重复率高的低技能的工。

同时，软件、连接和分析越来越多地被使用，将增加对软件开发和相关技术员工的需求。

投资方面。

在接下来的十年里，为适应生产过程一体化，德国生产商投资约2500亿欧元。

工业4.0将直接影响生产商和他们的劳动力以及供应制造系统的公司。

美国：在美国，“工业4.0”的概念更多的被“工业互联网”所取代，尽管称呼不同，但这两个概念的基本理念一致，就是将虚拟网络与实体连接，形成更具有效率的生产系统。

从政策层面来讲，美国政府在金融危机后将发展先进制造业上升为国家战略，希望以新的革命性的生产方式重塑制造业。

从行业层面上看，行业组织工业互联网联盟的组建，宣告了企业界进军工业4.0时代的号角吹响。

与德国强调的“硬”制造不同，软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命，希望用互联网激活传统工业，保持制造业的长期竞争力。

政府战略推动创新为应对新科技产业革命，争夺国际产业竞争话语权，美国将重振制造业作为近年最优先发展的战略目标。

金融危机后，美国政府出台了一系列法案，着力兴建制造业创新研究中心，希望以高新技术改造传统制造业，推动美国经济再次走上可持续增长之路。

2009年4月，刚刚出任美国总统的奥巴马发表演讲，提出将重振制造业作为美国经济长远发展的重大战略。

同年12月，美国政府出台《重振美国制造业框架》，详细分析了重振制造业的理论基础及优势，成为美国发展制造业的战略指引。

随后奥巴马政府从战略布局、发展路径到具体措施，逐步铺展，完成了制造业创新计划部署。

2011年6月，美国正式启动“先进制造伙伴计划”，旨在加快抢占21世纪先进制造业制高点。

2012年2月进一步推出“先进制造业国家战略计划”，通过积极政策，鼓励制造企业回归美国本土。

上述计划包括两条主线，一是调整、提升传统制造业结构及竞争力，二是发展高新技术产业，提出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。

2012年3月，奥巴马首次提出建设“国家制造业创新网络”，建立最多45个研究中心，加强高等院校和制造企业之间的产学研有机结合。

2013年1月，美国总统执行办公室、国家科学技术委员会和高端制造业国家项目办公室联合发布了《国家制造业创新网络初步设计》，投资10亿美元组建美国制造业创新网络(NNMI)，集中力量推动数字化制造、新能源以及新材料应用等先进制造业的创新发展，打造一批具有先进制造业能力的创新集群。

这一创新网络的重点研究领域包括：开发碳纤维复合材料等轻质材料，提高下一代汽车、飞机、火车和轮船等交通工具的燃料效率、性能以及抗腐蚀性;完善3D打印技术相关标准、材料和设备，实现利用数字化设计进行低成本小批量的产品生产;创造智能制造的框架和方法，允许生产运营者实时掌握来自全数字化工厂的“大数据流”，以提高生产效率，优化供应链，并提高能源、水和材料的使用效率等。

过去两年中，上述规划已逐步展开。

2012年8月，美国政府和私营部门联合出资8500万美元成立了“国家3D打印机制造创新研究所”。

2013年5月，美国政府宣布提供2亿美元联邦资金，成立“轻型和当代金属制造创新研究所”、“数字制造和设计创新研究所”和“下一代电力电子制造研究所”等三个制造业创新中心。

今年2月又成立了复合材料制造业中心。

据美国智库威尔逊中心发布的《全球先进制造业趋势报告》，美国研发投资量位于世界首位，其中四分之三投向制造业，在合成生物、先进材料和快速成型制造等先进制造业领域优势明显。

分析人士认为，在政府和私营部门的大力推动下，美国很有可能出现以无线网络技术全覆盖、云计算大量运用和智能制造大规模发展为标志的新一轮技术创新浪潮。

例子：ＧＥ通过产品服务化实现向生产服务型制造的转型。

其具体做法是：将传感器安装在飞机发动机叶片上，实时将发动机运行参数发回监测中心，通过对发动机状态的实时监控，提供及时的检查、维护和维修服务。

以此为基础，发展了“健康保障系统”。

同时，大数据的获取，将极大改进设计、仿真、控制等过程。

从１９９１年到２００９年，ＧＥ开展“按小时支付”等商业服务模式，飞机发动机业务从年收入６９亿美元增长到１８７亿美元，服务业的收入占比则从１９９４年的不足４０％到２０００年的６０％以上。

ＧＥ的例子告诉我们，在工业互联网、云计算、大数据技术迅猛发展的大态势下，工业互联网将包括机器、设备和设施群在内的工业网络与先进的传感器、控制装置和应用软件相连，将服务整合在内延展到了产品的全生命周期，延展产业链的同时，服务带来了新的产业价值，智能制造时代的产品其核心价值已不是产品本身，而是服务用户中国中国制造2025，是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。

其总结构可以用“一二三四五五十”来说明“一”，就是从制造业大国向制造业强国转变，最终实现制造业强国的一个目标。

“二”，就是通过两化融合发展来实现这一目标。

党的十八大提出了用信息化和工业化两化深度融合来引领和带动整个制造业的发展，这也是我国制造业所要占据的一个制高点。

“三”，就是要通过“三步走”的一个战略，大体上每一步用十年左右的时间来实现我国从制造业大国向制造业强国转变的目标。

“四”，就是确定了四项原则。

第一项原则是市场主导、政府引导。

第二项原则是既立足当前，又着眼长远。

第三项原则是全面推进、重点突破。

第四项原则是自主发展和合作共赢。

“五五”，就是有两个“五”。

第一就是有五条方针，即创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本。

还有一个“五”就是实行五大工程，包括制造业创新中心建设的工程、强化基础的工程、智能制造工程、绿色制造工程和高端装备创新工程。

十个领域包括新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十个重点领域。

《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。

例子：1.小米手机的“互联网开发”模式小米手机的“互联网开发”模式引领了“创客”设计模式的新潮流。

小米是当代按销售额计算成长最快的公司之一，２０１４年的销售额达８００亿人民币。

小米采用“互联网开发”模式，研发人员根据微博、微信、论坛渠道汇集的网友需求对产品进行改进，手机系统的更新有五分之四是根据网友建议而产生的，有三分之一是由用户直接研发的。

2.我国已成为世界上高速机车技术最发达的国家之一。

轨道交通机车历经蒸汽机车、内燃机车、电力机车到数字化电力机车的进化，目前正向智能化电力机车方向发展。

综观机械产品创新升级的历程（图６）蒸汽机技术这一共性使能技术所带来的动力革命曾催生出了“蒸汽一代”机械产品；电机技术这一共性使能技术所带来的另一场动力革命则曾导致了“电气一代”机械产品的产生；当今，数控化和智能化这一共性使能技术不仅使机械产品从“电气一代”跃升为“数控一代”，并正在逐步向“智能一代”机械产品进化。

我国各个产业的工业4.0节能环保产业: 中国城市化和工业化进程的加快带来了严重的环境污染问题，近年来，中国政府逐渐加大了对环保和节能减排的重视程度。