1、工業4.0與德國工業4.0平臺

　　工業4.0是由德國政府《德國2020高技術戰略》中所提出的十大未來項目之一。該項目由德國聯邦教育局及研究部和聯邦經濟技術部聯合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升制造業的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及基因工程學的智慧工廠，在商業流程及價值流程中整合客戶及商業伙伴。其技術基礎是網絡實體系統及物聯網，即利用物聯信息系統(Cyber Physical System，CPS)將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化，最后達到快速、有效、個人化的產品供應。“工業生產的數字化與自動化”成為德國工業“4.0”理念最重要的外顯特征。而由德國經濟與能源部，德國聯邦教育部及三大行業協會組織(Bitkom(德國信息技術和通信新媒體協會)、VDMA(德國機械設備制造業聯合會)和ZVEI(德國電氣和電子制造商協會))共同發起成立的德國工業4.0平臺(Plattform Industrie 4.0)正是為了推進作為第四次工業革命的工業“4.0”戰略的實施而成立的、以政府為主導力量的跨界組織。其主要任務包括：支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新;升級本國工業體系，增強德國工業在全球的競爭力;構建工業4.0技術標準，并將行業應用示范推廣;其中包含為產學研用乃至政府部門提供具備前瞻性與可操作性的各個行動方案推薦，發起與實施合適的標準體系，以及鑒定評估具有說服力的行業應用案例。

　　然而，工業“4.0”戰略的目的并非是實現大部分人想象中以“數字化”、“智能化”與“自動化”為特征的“智能工廠”(“Smart Factories”)，而是能夠通過以“智能工廠”為特征的第四次工業革命，持久地保持德國工業經濟在復雜多變的經濟與技術背景下的響應能力與國際競爭力，能夠使得德國企業和勞動力具備隨時滿足這一背景的所需能力。因此，一般意義上的“智能化工廠”、“工業互聯網”及“數據互通”等生產中可實現的某種特定狀態并不能涵蓋工業4.0的戰略目的，在工業4.0理念下并不排斥相對獨立的企業生產運營狀態;另一方面，工業4.0也并非單純的僅僅指向工業制造企業，如果將德國經濟視作一個大型“工場”，那么手工業、服務性行業乃至媒體與娛樂行業都將被納入其“生產”過程中去。因此，工業4.0平臺并非是一個僅為實現技術與經濟目標而存在的組織，同時還承擔著社會性、政治性以及文化性等其他多元化目標。

　　2、工業4.0平臺的主要任務

　　由于德國制造企業，尤其是大中型制造企業生產的智能化水平已經很高，其工作重心在于如何高效利用現有的生產資源、去滿足各類消費者和客戶的個性化需求。因此，不像我國的眾多制造企業仍然需要完成從1.0、2.0階段向上實現能力提升的任務，大部分德國企業，包括中小企業在內的制造企業目前主要面臨的是如何找到適合一條自身的工業4.0發展之路，通過不斷保持自身的創新能力以應對未來可能出現的競爭機遇與風險。簡而言之，工業4.0的戰略意義在于如何使得企業內部的各個領域，如組織構架、信息與數據安全等，隨時隨地有能力應付數字經濟背景下可能出現的各種問題，而非促使各類企業達到一種動態或靜態的生產水平或狀態。

　　工業4.0平臺的重要組織者之一——德國機械設備制造業聯合會(VDMA)提出的工業4.0就緒度模型也從側面論證了上述結論。該模型提供了明確企業工業4.0現狀、逐步建立自己的工業4.0模式的方法，并提出了代表企業工業4.0水平的6個等級：未規劃級、初始級、中間級、熟練級、專家級、行業頂尖級，還提出了衡量企業工業4.0就緒度的6個維度，即戰略與組織、智能工廠、智能運營、智能產品、數據驅動服務以及雇員，并進一步分解成18個域。其等級定義反映的是企業在各個維度是否已經制定或是實施符合其自身的工業4.0戰略，而非反映企業在某個領域應該達到的水平或狀態。例如，被定義為熟練級的企業已經制定了適合自己的工業4.0發展戰略，在多項業務環節有資金投入，并將創新管理加入到企業發展戰略中去;而未規劃級的企業不滿足工業4.0的所有要求。一個大型整車裝配廠可能在智能工廠方面的就緒度高于一個巧克力廠商，而其在產品智能功能方面的就緒度遠遠低于家電制造廠商，同樣一個被評估為“未規劃級”的企業的生產車間并不一定處于低自動化的水平，只能說明該企業對工業4.0這一理念的陌生。此外，“未規劃級”的企業還包含諸如手工業、媒體與教育行業等目前和工業4.0基本不相關的行業企業，但并不排除其在未來需要做出相應變革的可能性，同樣也并非只有最高級才是適合每個企業的最佳選擇。

　　目前，工業4.0平臺的工作重心主要包含以下五大領域：

　　(1)促進基于數字化制造流程的企業組織和工作方式變革。

　　(2)推進信息與數據安全系統的建立。

　　(3)打造標準體系并進行宣貫實施。

　　(4)構建工業4.0戰略下的法律框架體系。

　　(5)加強全球性的知識交換與創新。

　　上述五大領域除了(2)與(3)更為專注于技術變革與進步外，其余任務更多考慮的是，如何為企業打造一個環境去適應于更充分的應對以數字化為特征的第四次工業革命帶來的機遇和挑戰。在工業4.0平臺目前成立的5個工作組中，工作組2“研究與創新”(Forschung und Innovation)、工作組4“法律體系構架”(Rechtliche Rahmenbedingungen)與工作組5“工作、培育與再教育”(Aus- und Weiterbildung，Arbeit)致力于為包含中小企業在內的眾多企業提供創新與應用推廣計劃;對企業與行業在工業4.0環境下的機會與風險進行評估以及為企業人員的智能化改造與能力提升提供相關服務，同時工作組推動跨行業跨企業間的對話，促進不同國家與區域及專業領域間專家間的交流合作。

　　在工業4.0平臺目前的體系中，諸如大眾、西門子之類的大型制造企業提供技術與解決方案;占絕大多數的德國中小企業以聯合方式參與創新研發并分享創新成果，行業協會負責4.0技術與理念的推廣，填補研究機構與產業界初創企業的鴻溝;研究院所負責技術開發與標準制定及人才培養。眼下，即使在德國，占企業總數量98%，其產品市場份額不低于70%的中小企業仍然出于投資的性價比與風險等原因還處在是否要向數字化的生產模式轉型的懷疑與猶豫之中：相當部分的中小企業既不積極主動參與其他企業的研究與創新，也不期待自身從第四次工業變革中能夠獲取多少利益。因此，如何最大限度調動這部分企業，尤其是占制造業總數95%以上的中小企業參與積極性，為其鑒定并展示出工業4.0的應用成效，是工業4.0平臺目前工作成功與否的核心評估標準。如何準確挖掘與評估占經濟總量絕大多數的中小企業在工業4.0道路上的重要問題與瓶頸，是工業4.0平臺各個工作組能否有針對性開展工作的關鍵所在。

　　3、德國中小企業在工業4.0道路上面臨的問題與挑戰

　　3.1 工業4.0的實現需要將相當一部分高素質的專業人才帶回德國中小企業

　　目前，德國的中小企業，尤其是中小制造企業和新興技術產業面臨著人才不斷流失這一關鍵問題。一方面，離散型的制造模式需要現代信息通信技術與自動化機械設備的深度融合，從而使得生產與管理組織機構的復雜性與靈活性大大加強，并對企業的雇員的專業技術能力提出更高更廣泛的要求，并為企業雇員帶來明顯的競爭壓力。由于中小企業自身經濟與技術基礎有限，不像諸如大眾、西門子等跨國公司具備良好的人才造血機制與空間并能得到頂尖高校的大力支持，很難真正且有效地滿足工業4.0環境下的人機互動場景所需要的組織機構改造與雇員能力提升。根據工業4.0就緒度模型，雇員的技術技能與技能獲取以及企業組織的在該領域的投入投資是衡量企業工業4.0的重要標準之一。以德國機械設備制造業聯合會即VDMA為例，該協會有會員企業3100家，其中87%是雇員人數少于250人的中小型企業，而這些中小型企業當中又有80%是家族企業，早在工業4.0理念正式出臺之前，在機械制造行業領域就普遍出現了專業技術人才培養的缺乏與滯后，從而導致技術創新與應用的延遲和中斷，這一現象在中小制造企業當中尤為突出。2012—2014年期間，大約22%的機械制造企業因專業人才的缺乏無法有效開展技術進步工作，而這一比例在2004—2006期間約為20%，這一現象目前已經延伸到電氣與汽車行業領域，并且在短期內這一現象暫時無法得到有效解決。另一方面，由于較周邊國家的稅收負擔較高，而大量德國的技術人才由于其優秀的專業能力與教育背景更能得到周邊國家各類制造企業的青睞，客觀上造成了局部的人才缺乏，這一現象尤其在企業研發經費有限的情況下尤為明顯。盡管近來年，德國的各級地方政府已經充分意識到這一問題，但是由于受公共財政的制約，未能對這一瓶頸問題實現本質的改善。

　　3.2 工業4.0技術與解決方案的推廣傳播方式與應用領域還有待進一步拓展

　　2015年工業4.0平臺提出一個參考模型(Referenzmodel)作為德國工業4.0的標準體系構架后，并未據此進一步就工業4.0的具體實踐與實施場景進行描述。與此同時，眾多源于制造企業生產領域與信息通信領域的工業4.0項目的開展與實施玩去取決于企業與行業的具體需求。來自于德國工業4.0平臺的另一重要參與機構——德國信息技術、電信與新媒體協會(Bitkom)的最新研究報告顯示，工業4.0在德國大部分企業，尤其是中小企業仍然以自動化解決方案的開發與實施為主，這無疑還屬于工業3.0的進一步延伸，而非以數字化智能化為特征的工業4.0革命。該研究反映，這類技術變革與應用的目的仍然致力于企業現有業務模式的優化，從而實現時間與經濟成本的降低;另一方面，這類技術變革目前還首先局限于機械制造行業，其次是車輛及其零部件行業領域。在其余工業制造領域及非工業企業當中，無論是面向生產流程的智能技術，還是作為輸出物的智能化產品及延伸服務，都罕有成熟的案例和典范，除了某些帶有個性化定制的在線服務以外。從這一點也反映出德國工業4.0就緒度模型的戰略意義：幫助眾多企業定位工業4.0環境下的自身產品與服務應具備的能力，為企業找到一條能夠適合未來競爭要求的建設路徑。上述現象也反映出另一具有德國特征的事實：機械制造行業與汽車行業領域由于受政府扶持政策較多，因此具備對競爭威脅有較強的抵御能力。然而，這一情況也造成德國眾多工業企業將技術投資與投入的重點放在設備與數據的互聯互通方面，很多企業尚未看到設備與數據的互聯互通的真正目的是為了實現企業與其市場伙伴及其他參與者之間的互動，打破過往企業與企業之間，行業與行業之間的壁壘，從而發掘新商業模式的潛在空間。

　　除此之外，大部分成功的研究成果與應用方案對公眾、對大部分中小企業而言是難以企及的。除工業4.0平臺之外，鮮有行業組織有能力與機會將工業4.0相關的技術與應用成果面向企業與大眾進行公開，到目前為止，包括工業4.0平臺之內基本只能通過少部分專家與行業組織以及媒體公開的出版物了解與收集相關應用案例。

　　相較于機械與車輛制造等高端裝備行業領域，以日用消費品、食品、服裝等為代表的都市輕工業中小企業具備濃厚的家族化與區域局限性等行業特征，以全球工業互聯與數據互通為重要特征的工業4.0對其的影響還相對有限，尤其是與農業相關的食品加工制造行業企業長期以來是德國政府傳統的重點扶植對象，在相當程度上使其免受因全球化區域化競爭帶來的巨大沖擊與影響。如何促使這部分企業能夠盡快適應工業4.0這一不可抗拒的全球產業發展趨勢，也是工業4.0平臺及其參與組織乃至德國各級政府目前極為關注的熱點問題之一。

　　3.3 德國企業，尤其是中小企業的對外直接投資需求是以基于工業4.0的創新能力作為支撐的

　　在全球經濟一體化的整體趨向下，諸如德國一樣的發達工業國家的對外資本輸出形式逐漸由早先的技術輸出轉變為向目標國家進行大規模的直接投資，投資的主體也逐漸由以車輛與機械為代表的裝備制造企業擴展到其它產業與行業領域。作為大型制造企業供應鏈體系中的部分中小企業，也逐漸主動與被動參與到對外資本與技術輸出的變革進程中來。

　　以中國市場為例，德國中小企業一直將中國作為消費產品的加工基地，在華生產的產品大部分返銷歐美地區，隨著中國經濟的穩定高速發展，越來越多的德國企業的對華投資方式由以往的資本與設備輸出轉向技術與服務輸出;另一方面，中國政府出于產業轉型升級的巨大壓力也對來自于境外的投資提出的新的要求，大眾于2014—2015年期間在寧波、成都和佛山的巨大投資并不是僅僅為了滿足中國乘用車市場的需要，同時還肩負著幫助國內汽車制造行業提升工廠與車間的數字化智能化水平以及為我國未來新能源車輛的研發與生產提供技術支撐與試驗環境的關鍵任務。和大眾等跨國集團稍有不同，德國中小企業更傾向于保護自身的專業技術與知識產權，一來德籍的高層管理人員和頂尖專業技術人員通常無法長居中國，二來中國的信息安全與法律體系能否對德國企業的技術與應用創新成果提供足夠的保障也是眾多德國行業企業長久以來較為擔心的原因。受土地、勞動力等成本上升等的影響，以上海為代表的中國制造業發展面臨嚴峻的形勢，而作為上海制造業中占有重要地位的德資制造業同樣面臨嚴峻挑戰。體現德國“工業4.0”理念的技術解決方案以及在諸如生物醫療、環境保護等領域的高技術產品既是中國實現制造業轉型升級不可或缺的途徑，也是德國中小企業及其創新成果落地轉化的理想模式之一，中國在軟件開發與互聯網領域的良好土壤亦是德國企業踐行工業4.0道路的試驗場景之一。

　　針對許多德國高技術中小企業想到中國發展，但缺少資金這一普遍現象。中德工業4.0聯盟執委會主席周向前表示：“我們篩選后會對一些企業進行金額較少的投資，幫助他們建立中國團隊，這樣他們就能進入A輪融資階段，與上海企業合作，開拓中國市場。”在上海，諸如中德高科技投資對接會之類的專業機構目前為中德企業交流合作搭建平臺，促進德國高科技項目在中國落地，也讓國內投資基金有機會評估德國項目，這種方式同時降低了德國企業，尤其是中小企業以及投資企業雙方的風險。如何面對與進一步推進“中國制造2025”和的德國“工業4.0”對接，如何實現技術與應用創新的對外輸出與成果落地轉化，也是工業4.0平臺各個工作組關注的核心問題之一。在4.0平臺與各個行業協會的配合下，2016年德國成立10家中小企業數字化中心，用于促進手工行業的數字化進程，2017年預計將會有更多中小企業工業4.0能力中心成立，用于提升德國中小企業的創新能力;同時，大力支持諸如能源環保、生物醫療、化工及循環經濟等領域的高科技中小企業的技術與標準輸出;此外，在華德國企業和德國商會將會進一步大力推進雙元制培訓和相關職業培訓的開展與實施，實現從雇員、組織管理到工廠管理直至技術與產品創新的全方位對外輸出，從而加強德國企業，尤其是中小制造企業對外投資的競爭力。

　　4、結論與建議

　　工業4.0平臺作為德國國家戰略的主要載體之一，承擔著為國際上產學研用政各界提供技術與標準體系架構研究、應用案例征集乃至基于需求的商業模式的驗證與部署等多樣化工作任務。“工業4.0平臺”在制造業中根基雄厚，是國家戰略計劃和高技術新戰略中數字與經濟社會主題下的一個計劃，旨在實現制造業轉型升級，從以服務為導向上為眾多德國中小制造企業的未來發展找尋出路;而美國的工業互聯網產業聯盟體現的是工業界愿景，旨在充分利用工業物聯網，實現更多領域的互聯互通互感互知，通過分布式智能設備利用先進軟件分析創造更多數據價值。從中可以看出，工業4.0重在構建面向下一代制造價值鏈的詳細模型;工業互聯網注重工業物聯網中的跨領域與互操作性。因此，德國制造企業，尤其是中小企業自身供應鏈體系的能力提升及其對外輸出效益是德國工業4.0平臺制定工作重心的首要出發點，在德國工業領域的芯片、操作系統、軟件及云計算等核心技術都被美國掌握的情況下，德國工業4.0平臺希望通過打造并推廣應用“信息物理系統”(CPS)這一以數字化為特征的轉型升級路徑，即在充分利用德國領先的嵌入式等技術的情況下，在智能工廠與智能生產兩個核心領域進行重點研究與應用，并通過縱向、端對端及橫向集成，實現企業內、企業間、生態圈的集成，從而達到高度自動化、數字化、網絡化、智能化、個性化、社會化的生產與服務模式，并實現由局部優化到整體優化的質變與轉型升級，從而實現不斷保持德國整個企業群體乃至國家的核心競爭力處于國際前列的國家戰略目標。同樣，美國的工業互聯網產業聯盟在定義自身工作重心的首要參考要素是其IT行業對于海量數據的深度挖掘與價值實現模式。

　　我國的工業互聯網產業聯盟(AII)借鑒并對標美國工業互聯網產業聯盟與德國工業4.0平臺于2016年年初成立。由于美德兩國自身已經具備較為突出與明顯的產業核心競爭力與需求，其產業聯盟和平臺的自身工作任務與目標也十分清晰，并且其運作已經具備鮮明的產業化市場化特征。而我國無論是在工業傳感器、工控系統領域，還是在工業軟件和工業網絡產業領域都和國際先進水平有著明顯的代溝性差距，而我國的互聯網產業雖然已經形成規模效應，但是較高的工業技術門檻在一定程度上延緩其涉足工業互聯網與制造領域的步伐，因此我國的產業聯盟除了需承擔德國工業4.0平臺下諸如標準制定等典型工作任務外，還應該肩負起一些致力于解決我國行業與企業特有問題的關鍵性任務：

　　(1)政府產業扶持政策的導向把控與專項資金的優化配置。不同于美德等國在類似領域內已經具備較為完善的自我市場調控能力這一特征，我國工業互聯網領域的發展步伐在相當程度上依賴于各級政府的產業政策方向與資金扶持力度，無論是在技術攻關、應用創新方面，還是在產業互動融合、投融資及風險承擔等領域，需要開展大量的前瞻性研究與探索，過程性的跟進與監控等工作，以保證工業互聯網領域的發展不偏離我國國家整體戰略的方向，保障資金與資源投入在產業、行業與企業的基本使用效率。

　　(2)與同質/相關產業聯盟形成常態化的互動溝通機制，并對相關行業協會組織的工作任務進行指導與資源協調。伴隨著工業互聯網與智能制造在我國的落地進程，在汽車、機械、信息通信等領域涌現了一批以行業領軍企業為核心成員的聯盟、協會或其他類似形式的行業組織，由于其成員結構的相對單一性、專業技術領域的相對局限性等特征，已經逐漸不能滿足工業4.0與工業互聯網提出的“跨領域”、“多向集成”及“生態圈打造”等諸多新要求。作為我國行業聯盟的領軍者，無論是工業互聯網產業聯盟，還是智能制造產業聯盟，一方面需要通過相互間的橫向溝通，提升技術與標準成果的轉化質量;另一方面需要通過對聯盟中的行業和企業實現縱向溝通協調與行業集成，更好地挖掘與滿足行業與企業對于技術與產業資源的特定需求，使聯盟參與者能夠更好地發揮自身特點同時也能更高效地分享到聯盟的各類資源與工作成果，尤其是對同樣在我國占絕大多數的中小企業來說，其生命周期的長短相當程度上依賴于產業聯盟中的成果共享與產需資源對接機制，因此打造兼顧多方的效益分享機制也成為國內外同類機構眼下的當務之急。

　　德國工業4.0平臺作為德國國家戰略實施的重要載體之一，其組織構建、工作模式及成果經驗在很多方面值得我國政府主管部門和產學研各界的主導機構借鑒吸收。尤其是如何促使大量中小企業加強其自身的研發投入與創新，改變目前我國創新主體仍然來源于少數高校、科研機構和大型企業這一局限性特征，讓中小企業成為真正的創新主體與產業“隱形冠軍”，讓高校與科研機構成為技術成果轉化的前沿基地，則是我國國家戰略成敗與否的關鍵點之一。