我国工业4.0发展的突破方向

        制造业依旧是国民经济的支柱产业，而占全球制造业GDP60%的美国、中国、日本、德国、韩国和印度六国，更是在制造业上争夺激烈。

        2008年全球金融危机后，由于产能增加但全球消费市场有限，各国为了保持国家的长期竞争力，纷纷出台各种引领制造业升级的国家战略和产业政策。

        美国先后提出了《重振美国制造业政策框架》、《美国先进制造业的领先地位计划》和《先进制造业国家战略计划》等政策，利用冲压机械手、自动化和3D打印等新兴产业构成美国的“再工业化”战略，这也是美国建国后的第五个国家战略，其重要性可见一斑。

        德国则针对美国和中国制造业的步步紧逼，提出了《高新技术战略2020》和《把握德国制造业的未来：实施工业4.0的建议》，认为将物联网和服务引入制造业的趋势将迎来第四次工业革命，明确把工业4.0定位为国家发展战略，通过西门子、宝马等大公司形成标准而推广到国内为数众多的中小企业，以提高德国在生产和研发上的国际优势。

        当然日本、韩国、英国、印度等国也纷纷根据自身情况提出了相应的先进制造发展战略。

        中国在2013年短暂地成为全球第一制造大国，后迅速被美国的“再工业化”战略冲击而在2014年让出了这一位置。在实体经济遭遇下滑、制造企业大量倒闭的情况下，中国政府也开始在制造业产业政策上发力，于2015年推出了“中国制造2025”，计划通过三步走，推进信息化与工业化的融合，以实现综合实力进入世界制造强国行列的远期目标。

        《中国制造2025》发布之后，许多人将之解读为中国版的工业4.0，一方面是由于德国政府主动邀请中国加入工业4.0体系，另一方面则是因为两国在制造业的数字化、网络化和智能化方向上有许多重合之处。

        工业4.0随之在中国升温，但基本上还是定位在智能生产、智能工厂、智能物流和智能服务四个领域的纵向集成、横向集成和端到端集成等制造领域上。

        几年来，从西门子、博世、宝马、空客到弗劳恩霍夫协会斯图加特研究所、德国工业科学联盟，笔者多次到德国工业4.0的发起企业和标准制定部门参观访问，从中发现，工业4.0中真正行之有效的革命并不是表现在制造环节的提升上，而在于全制造过程中各个物流环节的创新。

        工业4.0是以赛博物理系统（Cyber-PhysicalSystem，CPS）来打通整个制造的数据环节，通过完善供应链条的待加工件（包括产品、零部件及原材料），实现与设备、相关人的实时互联。其在改型改性的加工或包装的技术、设备和工艺上并未有创新或本质的改变，生产管理中的生产计划、实时调度、质量控制、设备运维和故障诊断也未因赛博物理系统CPS而有节点上的创新突破。因而，工业4.0并不比其他的生产管理模式（如福特的反U型生产线、大野耐一的JIT、沃马克的精益生产）更为有效，也不一定比企业资源规划ERP、制造执行系统MES、并行工程、虚拟制造等软硬件系统在制造环节的效率提升上更为创新。

        但是，工业4.0却在全供应链的各个物流环节上取得了突飞猛进的效率提升。其利用赛博物理系统CPS为核心，将原材料、零部件或最终产品赋予关联的数据属性，通过自组织的智能规划，主动寻找同样赋予关联数据属性的移动载体、分拣设备、加工设备等加工或包装载体、各环节的管理人员、操作人员或工业机器人，并可以通过自组织的协同、协调能力，有效准时地完成需要的处理任务。简单地说，就是零部件可以自己找车、找设备、找工人进行符合最优规划的加工，或者原材料、产品可以自己找车、找库、找人进行符合最优规划的采购、库存、包装和交付。

        赛博物理系统CPS是工业4.0的核心，它包含了计算、网络和物理实体，通过计算、通讯和控制技术的协同和融合，实现了人机交互和物理进程交互。

        事实上，由于赛博物理系统CPS的存在，可以使得建立全产业链的供应链管理仿真模型，利用物联网将产品、AGV、叉车、货架、托盘、周转箱、加工设备、工业机器人、由人机交互设备辅助控制的操作人员和管理人员直接接入赛博物理系统CPS，通过完整供应链供应任务或终端市场真实而个性化的需求，综合优化供应链资源，并进行实时的资源重组，形成自组织协同能力，完成最有效的物流保障任务。

        因此，在工业4.0运行环境中，产品设计、开发、加工设备、加工技术、加工工艺、生产线以及生产管理中的排产、调度、质量控制和设备运维并不需要改变，需要改变的是每一个智能化的保障系统或保障单元，如待加工件、AGV小车、货架及周转箱、分拣系统、工业机器人等，这些保障系统和保障单元通过主动协同赛博物理系统的其他相关单元，使得物流作业网络更加高效、准时和低成本，以完成供应链的系统优化。

        在工业4.0中，人是极其重要的组成单元。一方面是因为人本身就具有自组织的主动协调和协同作业能力，另一方面则是可以通过人机交互接口实现对人操作的辅助支撑功能，让人发挥出更大的主动能力。

        中国制造业企业的信息化基础还很差，但是互联网、移动互联网、物联网、供应链商业渠道优化的基础却位居全球前列，完全有条件先在制造过程的物流保障体系、供应链系统优化方面实现信息化与工业化融合，提高制造过程的效率，从而形成制造业的竞争力。