【摘要】：智能工业或者“工业4.0”，是从嵌入式系统向信息物理融合系统（CPS）发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代表，“工业4.0”不断向着实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。德国“工业4.0”对未来进行了系统展望，清晰描绘了未来制造业的发展愿望和工作场景，给出了比较具有操作性的行动框架，体现了德国式的严谨与缜密。本文介绍了“工业4.0”的主要内容，并结合我国的制造业实际情况提出了建设性建议。
【关键词】德国“工业4.0” 制造业 挑战 启示
一、德国“工业4.0”的主要内容
（一）“工业4.0”的定义
（二）“工业4.0”的本质
前三次革命分别是关于机械化、电力和信息技术革命，而未来即将掀起的是虚拟网络――实体物理系统（Cyber Physical Systems，简称CPS）的革命，因此“工业4.0”对制造业的发展愿望是建立全球网络，把机器、仓储系统、生产设施融入到CPS中，使得它们之间能够相互独立地自动交换信息、触发动作、进行控制，所以，“工业4.0”的本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”。我们可以将CPS看作是一个网络平台，在这个平台上，大量功能强大、自主控制的微芯片互联互通，实现机器与机器的对话，从而产生相当的“智能”，完成以往需要由人控制的生产活动。这将从根本上改善包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理的一系列过程。
（三）“工业4.0”的核心
“工业4.0”报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人能够通过网络实时访问所有有关信息，并根据信息内容，自主切换生产方式以及更换生产材料，从而调整成为最匹配模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同设计、零部件构成产品订单、生产计划、生产制造、物流配送，杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同，动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中，都能够随时变更最初的设计方案。
（四）“工业4.0”中的CPS
CPS体现了当前嵌入式系统的进一步进化。与互联网或者网上可搜集的数据、服务一起，嵌入式系统也是构成CPS的主要要素之一。它可以提供构建物联网的基础部分，并且与服务互联网一体化，实现工业4.0。
由于全新的划时代应用和服务的提供商将不断涌现，渐渐形成新价值链，所以CPS也将对现有业务与市场模式带来范式转变。汽车工业、能源经济，还有包括诸如“工业4.0”的生产技术的各个工业部门，将同步因这些新价值链发生巨变。未来，CPS将以以往人类无法想象的形式，对人类安全、效率、生活舒适度、提升健康水平等做出贡献。同时，CPS也将对解决人口结构变化、自然资源不足、可持续发展以及能源结构变化等带来的问题，发挥关键性作用。
CPS在应对社会面临主要问题的同时，对涵盖自动化、生产技术、汽车、机械工程、能源、运输以及远程医疗等众多工业部门、应用领域，具有非常重要的意义。仅仅从制造业来看，CPS就可带来惊人的效率提升，它实时地统筹处理制造、工业链以及各个顾客的要求，实现智能工厂。
（五）“工业4.0”的特点
“工业4.0”之所以与众不同，成为现代制造的升级版，在于它将无处不在的传感器、嵌入式终端、智能控制系统、通信设施通过CPS平台形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联互通，实现横向、纵向的权价值链集成。根据其集成方式，可分为“通过价值链以及网络实现的企业间横向集成”，“贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成”和“网络化制造体系纵向集成”，这就是“工业4.0”的特点。
二、中国战略性新兴产业及高技术发展面临的挑战
中国的战略性新兴产业和高技术产业在政策扶持下，总体呈现平稳发展的态势，生产规模有所增加，但是相比于发达国家，中国制造业中战略性新兴产业和高技术产业所占比重不高，产业发展中还存在着诸多问题亟待解决，主要包括以下四个方面：稳定而有发展前景的市场需求是战略性新兴产业和高技术产业发展的动力保障，但是中国目前尚存在市场有效需求不足的情况。虽然中国不断加强研发投入水平，但是R&D（research and development）强度仍然比较低，并且生产效率并不高。中国目前国内投资增速下降、产能过剩和劳动力成本上升等带来的企业融资成本的上升阻碍了高技术中小企业的发展。人才是国家实现战略性新兴产业和高技术产业发展的基础，这两类产业的发展需要相应的高端适用人才，而中国的高科技人才面临严重匮乏的境况。
三、德国“工业4.0”对我国制造业发展的启示
对政府来说。一要高度重视，分析和把握“工业4.0”的特性与规律，制定我国的“工业4.0”发展战略规划，为重建工业竞争优势指明方向。二要启动和实施工业智能制造研发和产业化专项工程，组建综合研究小组和平台，加强重大共性技术攻关，强化示范、推广和应用，推动中国制造业加快向智能化方向转型。三要加快制定和实施促进“工业4.0”发展的法律法规、标准和政策，鼓励和规范企业和相关机构的研发设计和产品转型升级。
对企业来说。一要大力发展由企业主导、科研机构和高校共同参与的产业技术创新联盟，形成创新合力，加快创新进程。二要面向市场，利用国内市场规模优势，对传统工业企业进行智能化改造，研发和生产个性化和多样化的智能工业产品。三要依托创新优势企业，加快建设关键核心技术研发和产业化平台，尽快形成自身的品牌和竞争优势。四要整合资源，凝聚人才，吸引资金，着力培育企业的集成创新能力。