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“工业4.0”，一个引起全世界关注的概念，颠覆着全球制造业的新思维，掀起了新一轮工业革命的浪潮。本书采用独特视角，全面剖析德国“工业4.0”的本质、核心、关键、愿景和用意，揭示德国4.0背后的秘密，并从信息哲学角度探讨人工智能、大数据对制造业的影响，描绘未来制造业与信息产业的新关系。同时对中国“工业4.0”进行探讨和畅想，阐述中国“工业4.0”所面临的机遇和问题。

本书以通俗易懂的语言，为读者全面揭开“工业4.0”的神秘面纱，适合管理人员、经济研究人员、投资分析人士等阅读和参考，也适合科普阅读。

作者介绍

王喜文，工学博士，博士后，高级工程师，九三学社中央科技委委员。现为工业和信息化部国际经济技术合作中心正处级干部。

2009年前主要从事计算机软件与互联网技术研发工作；2009年后主要从事工业和信息化研究工作以及科技管理工作，其中2011年曾经挂职北京市房山区经济和信息化委员会副主任，参与过北京市高端制造业基地的重大招商项目。主要关注：新一代信息技术、高端制造、电动汽车等领域。

图书序言

最近，习总书记在首届世界互联网大会的贺词中指出：当今时代，以信息技术为核心的新一轮科技革命正在孕育兴起，互联网日益成为创新驱动发展的先导力量。信息技术已在深刻影响和改变人类社会，而制造业正是其应用的重要领域。互联网技术的飞速发展，给传统制造业的发展方式带来颠覆性、革命性的影响。应用信息技术，能实时感知、采集、监控生产过程中产生的大量数据，促进生产过程的无缝衔接和企业间的协同制造，实现生产系统的智能分析和决策优化，使智能制造、网络制造、柔性制造成为生产方式变革的方向。从某种程度上讲，以制造业互联网化为代表的工业互联网化正成为大家关注的焦点，并应成为工业化和信息化两化融合的前沿和重点。

就产品而言，随着信息技术在制造业领域的广泛渗透，互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计，使产品逐步成为互联网化的智能终端。例如，汽车将不仅仅是嵌入了电子产品的交通工具，在未来会成为网络产品——大型可移动的智能终端，具有全新的人机交互方式，通过互联网终端把汽车改造成为一个包含硬件、软件、内容和服务的体验工具。

从制造模式看，工厂的集中生产将向网络协同生产转变。信息技术使不同环节的企业间实现信息共享，能够在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象，整合企业间的优势资源，在研发、制造、物流、服务等各产业链环节实现全球分散化生产。这也使得传统信息技术企业有机会更多地参与到制造业创新之中，而传统制造企业则向跨界融合企业转变。企业生产从传统的以产品制造为核心转而提供具有丰富内涵的产品和服务，直至为顾客提供整体解决方案，互联网企业与制造企业、生产企业与服务企业之间的边界日益模糊。

当前，发达国家在完成工业化的基础上进入了信息化阶段，而我国工业化尚未完成即赶上了信息化浪潮，这为打造中国经济升级版提供了难得的历史机遇。要牢牢抓住这一机遇，把握产业发展主导权，就必须充分吸收和借鉴先发国家的有益经验，为我所用。

作为老牌工业强国，德国在信息化浪潮下充满危机意识，也在努力探索信息技术在传统产业中的应用。在行业协会的推动下，德国政府将“工业4.0”上升为国家战略，冀望通过充分利用信息通信技术和信息物理系统相结合的手段，推动制造业向智能化转型。

德国的“工业4.0”国家战略为中国提供了很好的借鉴，中国产业界、学术界对此进行了深入研究。令人欣慰的是，九三学社社员王喜文也跻身其中，并将自己的成果以专著形式加以展现，就是摆在我们面前的《工业4.0：最后一次工业革命》。

长期以来，九三学社充分发挥人才和智力优势，就事关经济社会发展的重大问题进行调研，向中共中央提出了多项政策建议，受到党和政府的高度重视。近年来，在加快工业转型发展和促进大数据、云计算、物联网等现代信息技术应用方面，九三学社先后提交了一系列极具价值的对策，对相关政策的研究制定和出台产生了重要的推动作用。

王喜文同志是九三学社中央科技委的委员，他长期从事工业信息化国别政策的研究，取得了丰硕的成果。在本书中，他通过对德国工业4.0战略的研究，以及对我国制造业优势与劣势、机遇与挑战的比较，提出了中国制造业从“工业3.0”到“工业4.0”的产业路线图。相信他的见解，能为中国的两化融合提供一些很好的思路，供决策者参考。

作为九三学社中央副主席，我为九三学社拥有这样的青年才俊深感欣慰。同时，也期待更多的九三学社社员，发挥专业特长，认真踏实研究，以著书建言的方式参政议政，为国家经济社会发展贡献自己的智慧和力量。

赖 明

2014年12月5日

图书前言

从智能手机、智能手表到智能家居、智能电网，“智能”已经成为创新的代名词。工业领域为了适应新技术的高速发展，也冠以“智能”来描绘智能工厂和智能制造。于是，新一轮工业革命的呼声越来越高。美国学者杰里米·里夫金预言了“第三次工业革命”，德国政府则推出定义为“第四次工业革命”的“工业4.0”。一时间，工业革命再次成为全球关注的最大焦点。那么，这场工业革命对我国是机遇还是挑战？我们准备好了吗？

作为制造业大国，德国2013年开始实施一项名为“工业4.0”的国家战略，希望在“工业4.0”中的各个环节应用互联网技术，将数字信息与物理现实社会之间的联系可视化，将生产工艺与管理流程全面融合。由此，实现智能工厂，并生产出智能产品。相对于传统制造工业，以智能工厂为代表的未来智能制造业是一种理想状态下的生产系统，能够智能判断产品属性、生产成本、生产时间、物流管理、安全性、信赖性以及可持续性等要素，从而为每位顾客进行最优化的产品定制。

“工业4.0”在德国被认为是第四次工业革命，是德国政府《高技术战略2020》中的一项战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，保持德国的国际竞争力。德国总理默克尔亲自不遗余力地推动“工业4.0”，其实还有其背后的用意。

本书旨在剖析德国“工业4.0”的本质、核心、关键、愿景、最终用意，揭示德国“工业4.0”背后的秘密，并从信息哲学角度探讨工业软件、大数据、信息安全对制造业的影响，描绘未来制造业与信息产业的新关系。

我们通常把工业化时代称作原子的时代，把信息化时代称作比特的时代。工业革命以动力能源改变了世界的原子结构，信息革命则以计算机和互联网技术改变世界的比特结构，并重构出一个崭新的信息空间。原子代表物质，比特代表信息。智能工厂从供应商那里采购来原材料之后，添加上工艺流程信息，配送至生产制造车间，到产品出厂时打上标签，在售后服务时实现追踪溯源。这个过程将整个生产制造的全价值链环节进行信息化的汇总管理，其制造过程本身就是一直在处理信息。所以说，“工业4.0”消除了“信息”与“原材料”本身的差别，使得制造业与信息产业二者同义化。也就是，制造业终将是信息产业的一部分。那么，“工业4.0”也将是最后一次工业革命。

本书完稿于2014年10月，恰系我在中国浦东干部学院参加由中央统战部组织的“民主党派中青年干部培训班”期间。由于时间匆忙，其中难免有不当之处，还请读者指出并谅解！

王喜文

2014年11月10日

图书目录

001 第一篇 带着疑问看德国“工业4.0”

004 第一章 为何是4.0？

008 第二章 “工业3.0”与“工业4.0”有哪些不同？

014 第三章 “工业4.0”具体能实现什么？

021 第四章 “工业4.0”能带来哪些改变？

027 第五章 “工业4.0”能产生多大价值？

031 第二篇 “工业4.0”的科学发展观

033 第六章 本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”

044 第七章 核心是动态配置的生产方式

049 第八章 关键是信息技术应用

053 第九章 愿景是解决能源消费等社会问题

058 第十章 最终用意是标准化

067 第三篇 “工业4.0”背后的秘密

069 第十一章 美、德的制造业回归现象

072 第十二章 以电子商务模式区分美、德制造业

076 第十三章 “工业4.0”抗衡美国

079 第十四章 “工业4.0”压制中国制造业

083 第四篇 中国版“工业4.0”畅想

085 第十五章 中国制造业的优势与劣势

090 第十六章 中国制造业的机遇与挑战

101 第十七章 从“制造”到“智造”的升级

109 第十八章 中国制造业从“工业3.0”到“工业4.0”的产业路线图

127 第五篇 对未来制造业的探讨

129 第十九章 工业软件充斥整个制造业

132 第二十章 大数据驱动制造业迈向智能化

140 第二十一章 网络信息安全同样影响工厂

142 第二十二章 制造业将成为信息产业的一部分

图书摘录

“工业4.0”抗衡美国

“工业4.0”从一个侧面体现出德国对美国的危机感和极高的竞争意识。CPU、操作系统、软件以及云计算等网络平台几乎都由美国掌控覇权。近两年来，Google开始进军机器人领域、研发自动驾驶汽车；Amazon进入手机终端业务，开始实施无人驾驶飞机配送商品……美国互联网巨头正在从“信息”领域加速进入“物理”业务领域（图13-1）。显而易见，这一趋势对制造业的破坏性影响只是时间问题，因此，德国产生了前所未有的危机感。

图13-1 Google正在从“信息”领域加速进入“物理”业务领域

所以说，德国总理默克尔亲自不予余力地推动“工业4.0”，其实还有其背后的用意——德国政府在未来的科技战略中之所以最重视“工业4.0”是因为与美国的竞争。

新一代信息通信技术的发展，催生了移动互联网、大数据、云计算、工业可编程控制器等的创新和应用，推动了制造业生产方式和发展模式的深刻变革。在这一过程中，尽管德国拥有世界一流的机器设备和装备制造业，尤其在嵌入式系统和自动化工程领域德国更是处于领军地位，但德国工业面临的挑战及其相对弱项也显而易见。一方面，机械设备领域的全球竞争日趋激烈，不仅美国积极重振制造业，亚洲的机械设备制造商也正在奋起直追，威胁德国制造商在全球市场的地位。另一方面，互联网技术是德国工业的相对弱项。为了保持作为全球领先的装备制造供应商以及在嵌入式系统领域的优势，面对新一轮技术革命的挑战，德国推出“工业4.0”战略，其目的就是充分发挥德国的制造业基础及传统优势，大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用，形成信息物理网络（CPS），以便在向未来制造业迈进的过程中先发制人，与美国争夺新一轮工业革命的话语权。

美国是利用互联网优势，向未来制造业进化。德国是基于制造业基础，向未来互联网融合。

实施“工业4.0”战略是积极应对新一轮工业革命，争夺国际竞争力和话语权的重要举措。为此，德国的“工业4.0”战略详尽描绘了信息物理系统（CPS）概念。希望利用CPS系统，开创新的制造方式，通过传感器物联网紧密连接物理现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中，从而实现“智能工厂”，使得在生产制造过程中，设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统。

从某种意义上说，“工业4.0”是德国希望阻止信息技术不断融入制造业之后带来的支配地位。一旦制造业各个环节都被云计算接管，那么制造业还是制造业吗？所以，“工业4.0”希望用“信息物理系统”升级“智能工厂”中的“生产设备”，使生产设备因信息物理系统而获得智能，使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。那时，云计算不过是制造业中的一个使用对象，不会成为掌控生产制造的中枢所在。

“工业4.0”压制中国制造业

近年来，从中国机械产业的高速增长中，德国看到更多的是“德国制造”自身的危机（图14-1）。除了抗衡美国之外，德国“工业4.0”还意在对中国的压制。

资料来源：《德国工业4.0最终报告》（作者改译）

数据显示，德国以16%的份额占据2013年在全球机械出口首位，中国以11%份额，略低于美国，位于全球第三。同时，在全球设备制造业的32个子行业中，中国已经在7个子行业中取得了领先地位。更有甚者，美国波士顿咨询公司的一篇相关分析报告曾提出警告：“欧洲机械制造商必须意识到，竞争环境已经改变，必须对越发明显的威胁做出反应，否则他们将被来自中国的咄咄逼人的挑战者打倒。”由此，德国《世界报》网站在2014年3月27日报道称“中国机械制造业严重威胁德国！”

2014年6月24日，德国机械设备制造业联合会(VDMA)在日本东京举行发布会，介绍了德国机械制造行业的情况。德国机械设备制造业联合会拥有120多年的历史，涵盖机床工业联合会、机器人工业联合会等38工业联合会，是德国横跨各个机械产业的庞大社团组织。德国机械设备制造业联合会也是搭建“工业4.0” 平台，实施德国“工业4.0”战略的重要牵头组织之一。

据日本媒体报道，当天，德国机械设备制造业联合会主席莱因霍尔德·菲斯特格(Reinhold Festge)旗帜鲜明地指出：“日本和德国的机械制造企业应该为确保长期发展和经济上的成功，应进行深入合作。尤其在有交叉的一些产品领域，两国应该携手面对中国的挑战”。从中，德国对中国制造业的防备之心已显而易见。

或许有专家认为，“工业4.0”不过是德国的一项高科技领域的国家战略，主要是在高端制造技术上对抗美国，跟主要以低端制造为主的我国没有多大关系。因此，我国也没有必要对“工业4.0”采取应对策略。但是，从德国对中国制造业未来发展的防备心态来看，对于“工业4.0”，我们一定要借鉴，也要采取应对策略。

一方面，对于德国“工业4.0”，我们应该深入研究，参考借鉴。“工业4.0”是德国举国实施的全球市场运动，我们应该搭乘这辆便车。借势借力，在德国推广“信息物理系统”过程中，通过学会生产制造过程与业务管理系统的深度集成，实现对生产要素的高度灵活配置，实现大规模生产高度定制化产品。从而，让制造业紧跟时代趋势，提前迈向智能化，以适应未来的国际竞争。

另一方面，在《中国制造2025》中应涵盖应对策略。据媒体报道，工业和信息化部正联合发改委、科技部和国资委等多个部门，由中国工程院院士一起参与研究起草的制造业中长期规划——《中国制造2025》将阐述未来十年中国工业发展的整体理念。我国一直是制造大国，却不是制造强国。《中国制造2025》中，应充分考虑到德国“工业4.0”带来的冲击和潜在竞争因素。“工业4.0”来了，物联网、服务互联网将取代传统封闭性的生产制造系统，成为未来工业的根基。而在物联网、服务互联网等信息产业领域相对落后的我们，未来还有没有成为制造强国的机会？