中國(guó)工業(yè)4.0發(fā)展分析

1、中國(guó)工業(yè)4.0政策環(huán)境分析

《中國(guó)制造2025》是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，于2015年5月發(fā)布，是中國(guó)工業(yè)未來(lái)10年的發(fā)展綱領(lǐng)、頂層設(shè)計(jì)。

《中國(guó)制造2025》提出通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國(guó)行列；第二步，到2035年我國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平；第三步，到新中國(guó)成立一百年時(shí)，制造業(yè)大國(guó)地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。

圍繞實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，《中國(guó)制造2025》明確了9項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)：一是提高國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新能力；二是推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合；三是強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力；四是加強(qiáng)質(zhì)量品牌建設(shè)；五是全面推行綠色制造；六是大力推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展，聚焦新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車(chē)、電力裝備、農(nóng)機(jī)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大重點(diǎn)領(lǐng)域；七是深入推進(jìn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整；八是積極發(fā)展服務(wù)型制造和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)；九是提高制造業(yè)國(guó)際化發(fā)展水平。

中國(guó)制造2025與德國(guó)工業(yè)4.0異曲同工，是布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的綱領(lǐng)性文件。不過(guò)二者也有適當(dāng)差別，德國(guó)工業(yè)4.0是瞄準(zhǔn)新一輪科技革命制定的措施，主要聚焦制造業(yè)的高端產(chǎn)業(yè)和高端環(huán)節(jié)。中國(guó)制造2025不是專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命制定的規(guī)劃，是對(duì)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的整體謀劃。

2、中國(guó)制造的現(xiàn)狀及發(fā)展分析

2016年中國(guó)是全球最具競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)國(guó)家，中國(guó)當(dāng)前的制造業(yè)規(guī)模非常大，早在2010年就超越美國(guó)成為了全球第一。按照聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，500多個(gè)產(chǎn)品中，220個(gè)產(chǎn)品中國(guó)的規(guī)模全球第一。從制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新來(lái)看，中國(guó)近幾年進(jìn)步很快。不過(guò)，2015年中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率為6.9%，經(jīng)濟(jì)放緩可能會(huì)進(jìn)一步持續(xù)。由于需求下降引起工業(yè)活動(dòng)不斷下滑，進(jìn)而導(dǎo)致工廠產(chǎn)能過(guò)剩。

中國(guó)汽車(chē)行業(yè)目前產(chǎn)能利用率從2009年的100%下降至70%，制造業(yè)占GDP的比重也在逐年遞減，其中大部分轉(zhuǎn)向了服務(wù)業(yè)。很顯然中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的任務(wù)非常繁重，主要的問(wèn)題仍然是結(jié)構(gòu)性問(wèn)題：有效需求不足，使得產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題凸顯；有效供給不能完全適應(yīng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)的需要，應(yīng)該提高供給側(cè)對(duì)消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)的適應(yīng)性和靈活性。

中國(guó)要順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢(shì)，以信息化與工業(yè)化深度融合為主線，重點(diǎn)發(fā)展新一代信息技術(shù)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車(chē)、電力裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備10大領(lǐng)域。這些領(lǐng)域需要投入大量的創(chuàng)新研發(fā)資金，需要軍工企業(yè)、大型國(guó)企、高?？蒲袡C(jī)構(gòu)的通力合作。同時(shí)，中國(guó)的中小企業(yè)是中國(guó)制造業(yè)最有潛力的組成部分，它的數(shù)量占到了所有企業(yè)的99%，創(chuàng)造了中國(guó)60%的GDP。中國(guó)中小企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)造遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大型企業(yè)，中國(guó)65%的專(zhuān)利，75%的發(fā)明專(zhuān)利及80%的新產(chǎn)品來(lái)自于中小企業(yè)。中國(guó)制造的未來(lái)不僅要依靠大型企業(yè)，更需要中小企業(yè)的創(chuàng)新和活力。

3、中國(guó)工業(yè)4.0的產(chǎn)業(yè)鏈分析

從工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)鏈的上游看，現(xiàn)代智能工廠所高度依賴(lài)的四大基礎(chǔ)條件--傳感器（數(shù)據(jù)采集）、大容量存儲(chǔ)（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、大數(shù)據(jù)計(jì)算能力（數(shù)據(jù)處理）和工業(yè)以太網(wǎng)（數(shù)據(jù)通信），以及執(zhí)行單元-智能機(jī)器人，均是工業(yè)4.0實(shí)施的關(guān)鍵要素；產(chǎn)業(yè)鏈中游包括軟硬結(jié)合的行業(yè)解決方案提供商、智能工廠解決方案設(shè)計(jì)方，由于在中國(guó)大部分行業(yè)并沒(méi)有成熟的智能工廠解決方案，先進(jìn)入者往往具有較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在細(xì)分行業(yè)形成較高進(jìn)入壁壘；從產(chǎn)業(yè)鏈下游看，接受工業(yè)4.0 改造的產(chǎn)業(yè)和廠商將大幅節(jié)省勞動(dòng)成本、提高生產(chǎn)效率、提升客戶(hù)體驗(yàn)，增強(qiáng)制造廠商的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4、中國(guó)工業(yè)4.0發(fā)展優(yōu)勢(shì)分析

中國(guó)工業(yè)體系具備拓展工業(yè)4.0的明顯優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）中高端人力資源優(yōu)勢(shì)。智能化生產(chǎn)將使人擔(dān)當(dāng)更有挑戰(zhàn)性的角色，如創(chuàng)新、規(guī)劃、監(jiān)督和協(xié)調(diào)機(jī)器的運(yùn)作。知識(shí)型員工需求的大幅上升，將成為工業(yè)智能化的可持續(xù)性支撐，而中國(guó)是此類(lèi)中高端人力資源的“富礦”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年初我國(guó)科技人力資源總量約為8114萬(wàn)人，仍然保持世界科技人力資源第一大國(guó)的地位。

（2）完整齊全的工業(yè)體系。中國(guó)工業(yè)如今在競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)已更多的體現(xiàn)在擁有完整的供應(yīng)鏈條上。中國(guó)是世界上唯一擁有聯(lián)合國(guó)產(chǎn)業(yè)分類(lèi)中全部工業(yè)門(mén)類(lèi)的國(guó)家，形成了“門(mén)類(lèi)齊全、獨(dú)立完整”的工業(yè)體系，這個(gè)龐大完整的工業(yè)體系依托眾多工業(yè)企業(yè)的集聚效應(yīng)而具備了高度靈活性。

（3）全球最大的需求市場(chǎng)。中國(guó)不僅是重要的產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)，還是世界最大的消費(fèi)市場(chǎng)之一，這種雙重角色將使國(guó)內(nèi)市場(chǎng)與工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生更為強(qiáng)勁的互動(dòng)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并有助抵御世界經(jīng)濟(jì)波動(dòng)的沖擊。

5、中國(guó)工業(yè)4.0發(fā)展進(jìn)程分析

據(jù)2015年底發(fā)布的《中國(guó)工業(yè)4.0進(jìn)程報(bào)告》顯示，超過(guò)一半的企業(yè)已經(jīng)對(duì)工業(yè)4.0的整體概念有了一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)：其中31.13%的企業(yè)認(rèn)為工業(yè)4.0是引導(dǎo)新一輪技術(shù)的變革，22.87%的企業(yè)認(rèn)為它將是面對(duì)行業(yè)危機(jī)的必然轉(zhuǎn)型之趨勢(shì)。其中，最認(rèn)同的工業(yè)4.0的特點(diǎn)，最多選擇的前四個(gè)選項(xiàng)分別是智能化（16.78%）、數(shù)字化（13.82%）、互聯(lián)化（12.83%）、物聯(lián)化（12.41%），顯示出中國(guó)制造業(yè)企業(yè)對(duì)工業(yè)4.0的認(rèn)知程度已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較好的水平。

可以說(shuō)智能化是制造業(yè)追求的最高境界，同樣也是最難實(shí)現(xiàn)和最大投入的。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的路線圖看，數(shù)字化、互聯(lián)化和物聯(lián)化是第一步，大集成是第二步，之后才是智能化。目前已經(jīng)有很多企業(yè)都認(rèn)可工業(yè)4.0的愿景，并積極地投身實(shí)踐，調(diào)查顯示，已經(jīng)開(kāi)始投入到工業(yè)4.0變革的企業(yè)占到43.92%，未來(lái)三年內(nèi)開(kāi)始投入的企業(yè)占到32.43%，沒(méi)有考慮的只有14.86%。

自動(dòng)化與智能設(shè)備是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。工業(yè)4.0的升級(jí)改造必須建立在自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)上，這點(diǎn)得到了大多數(shù)企業(yè)的認(rèn)同。其中17.14%的企業(yè)選擇更新自己內(nèi)部的生產(chǎn)設(shè)施，加強(qiáng)自動(dòng)化與智能化，16.43%的企業(yè)選擇升級(jí)MES/ERP軟件系統(tǒng)，而在工業(yè)4.0最為關(guān)鍵的大數(shù)據(jù)、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)、云制造等方面投入的企業(yè)相對(duì)較少，分別只有7.04%、6.34%、6.10%和5.87%，顯示出中國(guó)企業(yè)在進(jìn)軍工業(yè)4.0領(lǐng)域時(shí)漸進(jìn)而突變的特點(diǎn)。云制造、大數(shù)據(jù)需要整體行業(yè)的配合和沉淀，目前還處在前期探索階段。

6、中國(guó)工業(yè)4.0發(fā)展難點(diǎn)分析

工業(yè)4.0是由大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，是由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，是由傳統(tǒng)制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變。但是，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0尚存以下4方面的難題：

（1）標(biāo)準(zhǔn)化。工廠要對(duì)內(nèi)外各種物品與服務(wù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，那么通信方式、數(shù)據(jù)格式等許多內(nèi)容都需要標(biāo)準(zhǔn)化。我國(guó)在推進(jìn)信息技術(shù)與工業(yè)深度融合的具體實(shí)踐中，也應(yīng)高度重視標(biāo)準(zhǔn)化在制造業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，及時(shí)出臺(tái)“兩化融合”或“兩化深度融合”的標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，盡最大可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化，使中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)得到國(guó)際上的廣泛采用。

（2）復(fù)雜的系統(tǒng)管理。邁向工業(yè)4.0的道路上，生產(chǎn)過(guò)程與各種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)協(xié)同之后，系統(tǒng)整體會(huì)更加復(fù)雜化，對(duì)其進(jìn)行管理將更為困難。為此，需要實(shí)現(xiàn)“制造系統(tǒng)的橫向、縱向集成”和“工程端到端的集成”。橫向集成主要解決企業(yè)和企業(yè)之間復(fù)雜系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)信息無(wú)縫的交流；縱向集成主要解決企業(yè)內(nèi)部的復(fù)雜系統(tǒng)管理，在企業(yè)的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、物流、交互各環(huán)節(jié)，所有的信息都無(wú)縫隙、高效、順暢地傳遞；端到端集成主要解決貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的工程化信息系統(tǒng)集成的復(fù)雜系統(tǒng)管理問(wèn)題，以保障大規(guī)模個(gè)性化定制的實(shí)施。

（3）通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。德國(guó)工業(yè)4.0的本質(zhì)就是基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，讓制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)充分地與互聯(lián)網(wǎng)融合，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施恐怕難以滿(mǎn)足“工業(yè)4.0”時(shí)代的要求。因此，構(gòu)建容量更大、服務(wù)質(zhì)量更可靠的工業(yè)通信基礎(chǔ)設(shè)施，將成為未來(lái)制造業(yè)迫切需要解決的一項(xiàng)課題。

（4）網(wǎng)絡(luò)安全保障。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，人力、物料、生產(chǎn)設(shè)備、各種生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及價(jià)值鏈上的眾多協(xié)同企業(yè)都將互聯(lián)，隨之而來(lái)的是網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的隱憂(yōu)，這就迫切需要建立一套完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全認(rèn)證體系，此外在認(rèn)證制度的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究與設(shè)計(jì)方面，還需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。