读懂德国工业4.0 才有资格谈论企业转型

宣布时间：

2019-10-31

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　　“工业4.0”——德国制造业的生长之路

　　1.德国制造业系统的生长

　　德国政府部分和制造业领域的专家普遍将制造业领域手艺的渐进性前进形貌为工业革命的四个阶段。

　　“工业1.0”。18世纪60年月至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为“工业1.0”。这次工业革命的效果是机械生产取代了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造发动经济生长的模式。

　　“工业2.0”。19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上接纳电力驱动产品的大规模生产可称为“工业2.0”。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的乐成疏散，开创了产品批量生产的新模式。

　　“工业3.0”。始于20世纪70年月并一直延续到现在，电子与信息手艺的普遍应用，使得制造历程一直实现自动化，可称为“工业3.0”。自此，机械能够逐步替换人类作业，不但接受了相当比例的“体力劳动”，还接受了一些“脑力劳动”。

　　“工业4.0”。德国学术界和工业界以为，未来10年，基于信息物理系统( Cyber-Physical System，CPS) 的智能化，将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通讯手艺的�？榧�，将形成一个高度无邪、个性化、数字化的产品与效劳的生产模式。

　　由于政治不统一等多种因素的影响，德国在第一次工业革掷中希望不大，1820年-1870年间人均海内生产总值的年增添率为1.09%，低于英国的1.26%。不过，迈向统一的德国却是第二次工业革命的领军者，新科技与新发明层出不穷，德国经济也因此在1870年-1913年间以1.63%的年均增速凌驾了英国的1.01%。

　　虽然第三次工业革命领航者的接力棒传到了美国手中，但德国在古板的机械制造、化工化学、电力电气等行业依然通过一直的手艺前进坚持住了在全球竞争中的优势职位。特殊是在“北落”(指以鲁尔区为代表的煤钢等古板工业虚弱)的大配景下，形成“南起”(巴伐利亚等南部地区兴起了电子、生物手艺等新兴工业)，让德国制造业焕发出新的活力。

　　1990年两德统一后，德国经济经由短暂的统一景气后陷入恒久障碍，然而在10年不到的时间内，德国经济重现活力。即即是席卷欧盟的欧债�；缘鹿斐芍卮笥跋�，以制制品出口拉动的德国经济依然能做到在欧洲“佼佼不群”。制造业在德国海内生产总值中的占比近20年来险些坚持恒定，1994年为23%，而2014年为22.3%。和欧盟平均水平以及欧盟其他国家相比，德国制造业的强势则更为突出：2014年，欧友邦家制造业平均占比为15.3%，法国为11.4%、英国则仅为9.4%。若是按一个品牌来权衡，“德国制造”约莫价值45820亿美元，相当于德国海内生产总值的167%，位居天下第三。

　　不过，在后�；贝�，德国也日益感受到一些隐忧，从而提出“工业4.0”计划来加以应对。一是短期内面临出口下滑，德国联邦统计局的数据指出，2013年德国出口同比下降了0.2%，进入2014年，德国出口形势也未见大的改观。二是中期感受到工业升级压力，自本世纪头一个十年的最后几年起，科学应用手艺上又一次泛起了较大前进，包括无线电通讯手艺、3D打印手艺、物联网等。据预计，2020年全球物联网行业的终端装备销售额预计为1.9万亿美元，爆发的利润(包括效劳费)将达3000亿美元。三是恒久面临欧盟内部和新兴经济体的双重竞争压力，欧盟2012年10月宣布的《指向增添与经济苏醒的更强盛的欧洲工业》，明确设定了2020年将工颐魅占欧盟海内生产总值的比重由其时的15.6%提高到20%的“再工业化”战略的目的;新兴经济体中，印度倚仗盘算机和软件业等高端制造业成为“天下办公室”，中国更是于2010年凌驾美国成为天下第一制造大国，被称为“天下工厂”，其效果就是蓬勃国家的商业优势日渐损失。

　　如前所述，鉴于受到可预计未来内外部的压力，德国再次未雨绸缪，通过提出“工业4.0”战略，来实现德国工业区位的升级，确保德国制造业未来的国际竞争力。德国“工业4.0”看法问世于2011年4月在德国举行的汉诺威工颐魅展览会，成型于2013年4月德国“工业4.0”事情组揭晓的名为《包管德国制造业的未来：关于实验工业4.0战略的建议》的报告，进而于2013年12月19日由德国电气电子和信息手艺协会细化为“工业4.0”标准化蹊径图。现在，“工业4.0”已经上升为德国的国家战略，是德国面向2020年高科技战略行动妄想的十大未来项目之一。

　　2.“工业4.0”的焦点内容

　　剖解德国政府的“工业4.0”妄想，简朴可以归纳综合为“1个焦点”、“2重战略”、“3大集成”和“8项行动”。

　　1个焦点。“工业4.0”的焦点是“智能+网络化”，即通过虚拟实系一切(CPS)，构建智能工厂，实现智能制造的目的。通过大宗安排种种传感元件实现信息的大宗收罗;将IT控件小型化与自主化，然后将其嵌入种种制造装备中，从而实现装备的智能化;依托通讯手艺抵达数据的高速与无过失传输;对控制装备、制造装备的数据云存储和剖析系统，从而抵达生产历程的智能化以及利便人工实时控制的目的。

　　2重战略。一是“领先的供应商战略”，关注生产领域，要求德国的装备制造商必需遵照“工业4.0”的理念，产出具备“智能”与乐于“交流”的生产装备。该战略注重吸引中小企业的加入，希望它们不但成为“智能生产”的使用者，也能化身为“智能生产”装备的供应者。二是“领先的市场战略”，强调解个德国海内制造业市场的有用整合，构建遍布德国的高速互联网络是实现这一战略的要害。通过这一网络，德国的种种企业就能实现快速的信息共享、最终告竣有用的分工相助。在此基础上，生产工艺可以重新界说与进一步细化，从而实现更为专业化的生产，提高德国制造业的生产效率。除了生产以外，商业企业也能与生产单位无缝衔接，进一步拉近德国制造企业与海内市场以及天下市场之间的距离。

　　3大集成。一是关注产品的生产历程，力争在智能工厂内通过联网建成生产的纵向集成;二是关注产品整个生命周期的差别阶段，包括设计与开发、安排生产妄想、管控生产历程以及产品的售后维护等，实现各个差别阶段之间的信息共享，从而告完工程数字化集成;三是关注全社会价值网络的实现，从产品的研究、开发与应用拓展至建设标准化战略、提高社会分工相助的有用性、探索新的商业模式以及思量社会的可一连生长等，从而告竣德国制造业的横向集成。

　　信息通讯手艺(ICT)是3大集成实现的包管，相关手艺包括：机械对机械(M2M)手艺，用于终端装备之间的数据交流;物联网(IoT)手艺，将整个社会的人与物毗连成一个重大的网络;种种实现企业系统化治理的应用软件，如企业资源妄想系统(ERP)、产品生命周期治理(PLM)、供应链治理(SCM)、系统生命周期治理(SysLM)等，这些系统进一步施展协同的作用，成为企业举行智能化生产和治理的利器。

　　8项行动。一是实现手艺标准化和开放标准的参考系统。这主要是出于联网和集成的需要，没有标准显然无法告竣信息的交流，而开放标准的参考系统，包括果真完整的手艺说明等资料，有助于增进网络的迅速普及与社会各方的加入。二是建设模子来治理重大的系统。由于“工业4.0”的跨学科、多企协同和异地相助等特征，一定对整个系统的治理提出了很高的要求。只有事先建设并一直完善治理模子，才华充分验展功效。三是提供一套综合的工业宽带基础设施。这是实验联网的基础，以包管数据传输的高速、稳固与可靠。四是建设清静包管机制。包括清静生产必需予以包管;在传输与贮存历程中需要维护信息清静;整个系统应具有健全的容错机制以确保人为失误不会酿成灾难等。五是立异事情的组织和设计方法。由于“工业4.0”的高度自动化和疏散协同性，对社会生产的组织和设计方法提出了新的要求，需要探索与建设新的生产协作方法，让员工能高效、愉快、清静地举行生产运动。六是注重培训和一连的职业生长。在“工业4.0”中，员工需要面临的生产装备和协作同伴的规模远远凌驾了现在生产方法的要求，并且事情情形的转变速率也显著加速。面临上述两方面的挑战，员工的一连学习就变得尤为主要。只有全社会拥有大宗的及格员工，“工业4.0”的威力才华真正得以体现。七是健全规章制度。涉及企业怎样举行数据�；ぁ⑹萁涣骼讨星寰残浴⒈；ば∥宜饺艘健⑿鞲鞴牟畋鹕桃倒嬖虻�。八是提升资源效率。“工业4.0”所说的资源，不但包括原质料与能源，也涉及人力资源和财务资源。

　　以不来梅疾驰汽车组装厂为例，对“工业4.0”下的生产方法举行说明。该工厂在2014年生产了34万辆汽车，是全球第二大梅赛德斯疾驰工厂。其销售模式是先定制再生产，通过电子订单到从经销商发到工厂。团队事情职员会建设一个含有生产日期的条形码，包括车辆识别码(VIN)和准确的设置规格以及激活代码，这将作为可交付的订单。在装配车间中数百个德国KUKA公司制造的焊接机械人一起加入组件事情，车身组装后还要接受工人检查，以验证要害部位焊接的精度和尺寸。当所有的焊接完成后，再次检查，确保车身是否可以举行下一道工序的组装。在经由喷漆工序后，车辆会返回到装置内部部件和发念头装配车间，机械人和工人运用自己的种种手艺，相互配合事情，用不了多久，一辆组装好的车辆就泛起在我们的眼前。2015年，戴姆勒集团将投资7.5亿欧元，来更新其位于德国北部不莱梅的工厂，为两款新车型的制造做准备。此次投资将包括所有生产流程的完整网络化和数字化，以提升工人和机械人之间的相助效率。在疾驰不莱梅工厂“信息物理系统”的�？榛�，正在举行装配的汽车能够自律地在生产�？榧浯┧�，接受所需的装配作业。其中，若是生产、零部件供应环节泛起瓶颈，能够实时调理其他车型的生产资源或者零部件，继续举行生产。在这种动态设置的生产方法下，可以施展出生产治理软件原本的综合治理功效，能够动态治理设计、装配、测试等整个生产流程，既包管了生产装备的运转效率，又可以使生产种类实现多样化。正是高度的自动化和信息化的完善融合，疾驰不莱梅工厂具备简单生产线生产多款车型的能力，包括C-Class Saloon、C-Class Estate与GLK都可以在这家工厂的统一生产线举行组装。

　　3.“工业4.0”的远景与预期

　　思略特咨询公司和普华永道(PwC)团结市场研究机构TNS Emnid最近针对“工业4.0”这一行业关注热门举行了一项调研，面向235家德国工业企业和员工，涉及制造和工程、电子和电气系统、信息与通讯、汽车与流程等多个行业。研究显示，“工业4.0”将极大地刷新和倾覆企业产品和效劳组合，进而提升客户知足度;“工业4.0”实现了产品、商业模式以及价值链的数字化和互联互通;要实现“工业4.0”，需要大宗的投资，投资规模不可低估。未来5年，企业在“工业4.0”解决方肮亓投资将占其所有资源投资的50%以上。其中，预计到2020年，德国公司每年的投资将高达400亿欧元(即428.9亿美元)，而放大到整个欧洲工业领域，类似投资每年可能会抵达1400亿欧元(即1500亿美元)。在所有视察的工业企业中，仅有1/5的企业已经实现了工业链上要害流程的数字化。

　　可见，德国“工业4.0”尚需多年的投资、开发、实验才华完全转变为现实。不过，这一理念在德国已经获得普遍撒播，形成了一定的共识。只是种种企业对这一看法的接受水平保存差别，规模越大或手艺含量越高的企业越容易接受“工业4.0”的理念，雇员人数在500-999人之间的大企业以35%的接受度高于小企业(20-99人)的21%;高手艺企业以47%大幅领先一样平常企业的22%。德国政府更是起劲推进，2014年8月提出了“数字化议程”，希望通过增进先进信息手艺的普遍应用，为“工业4.0”的生长提速。展望未来，“工业4.0”的效果依然值得期待。德意志银行的一份研究报告引用德国科学与工程院的结论，乐观预计，“工业4.0”可资助德国企业提高30%的劳动生产率。别的，德国信息手艺、电信和新媒体协会与弗劳恩霍夫协会配合举行了一项研究，以为“工业4.0”除了可以显著提升德国制造业的水平外，也将使六大行业受益匪浅：至2025年，六大行业将多创立787.7亿欧元的产值，每年增速上升1.7个百分点。

　　贯串于德国企业的产品立异

　　1.产品效劳系统与“工业4.0”

　　20世纪最伟大的经济学家之一熊彼特以为，经济生长源于立异，所谓立异，是建设一种新的生产函数，是把一种历来没有过的关于生产要素和生产条件的新组合引入生产系统，可以简朴形貌为资源的重新组合。在德国大型企业中，这种综合性的立异以产品效劳系统的形式获得了普遍的接纳，其整体目的关注商颐魅战略的立异。以西门子公司的研发与营业部分派合实现产品立异为例，西门子中央研究院着力于实验“手艺地图”手艺，做出未来20年的手艺妄想，着重于手艺立异;营业部分实验“多代产品妄想”手艺，事先确定未来几年内特定产品产销妄想所需要的手艺，着重于市场需要。中央研究院实验“手艺地图”手艺，比营业部分的“多代产品妄想”手艺有更久远的眼光，而“多代产品妄想”更顺应市场现实需求。在双方的妄想做出后，中央研究院就与营业部分最先讨论妄想，举行有建设性的争论，使妄想得以刷新。团结妄想运动使中央研究院和营业部分形成配合语言，提高了事情效率和效果。简言之，德国企业的立异不是伶仃的围绕手艺睁开，而是围绕着产品效劳工具的需要睁开，这个历程中需要企业内外部在各个环节中的加入、相同、反响，属于全流程的立异。同时，德国的手艺立异始终关注市场的需要，纵然前瞻性的手艺研发也是为了知足市场潜在的需求。

　　实质上看，“工业4.0”是古板的产品效劳系统在信息化、�？榛碌难有�，接纳“工业4.0”能够对产品效劳系统的提升有显著改善作用，实现产品效劳系统的高效运转，至少能够在以下几个方面起到作用：一是增强信息的转达。这包括企业内部各个部分之间，也包括与企业外部的上下游、咨询公司、高校和科研院所。相比于小企业，大企业信息的转达越发重大，因此如前所述对“工业4.0”的接受水平更高;二是缩短了与产品效劳工具，即用户举行相同的时间和空间，能够快速掌握用户需求的转变;三是提升效劳的质量、多样性和无邪性，“工业4.0”的泛起使“个性化定制”的工业化生产成为现实，并凭证市场、订单转变无邪安排采购、生产。以西门子公司为例，其位于德国安贝格市的电子制造厂经由刷新，已建成为全欧洲最先进的数字化工厂，制造印刷电路板等电子产品时蜕化率仅为百万分之十二。

　　2.德国企业的立异系统建设

　　企业的立异系统是陪同着企业的生长壮大而建设起来的，关于首创公司，公司的立异所有来自于个体人的发明，只要一直有新发明泛起，公司就一直获得高速生长。但随着公司规模扩大，企业面临着怎样把少数人的立异能力酿成整体立异能力的问题。企业生长壮大的要害，是要把小我私人的创立才华酿成组织的创立才华。

　　立异战略。建设一种市场上必不可少的新手艺，从而获得髙额利润的战略。要依赖强盛的手艺实力作为后援。特殊是对那些要害手艺，以及那些会对市场爆发破损性或革命性影响的手艺举行掌握，并获得专利。别的，立异战略还必需与公司的营业战略细密团结。

　　立异战术。聚焦于更好地提高研发的效率和效果，同时一连开发爆发协同的潜力，运用许多要领来抵达这样的效果，包括：设定指标、最佳实践共享、全公司规模内的专利治理、团结开发，以及平台战略等。好比设计一个软件�？榭梢酝庇τ糜诙喔鱿低持�，又好比清静手艺、声音识别、图像处理，以及控制手艺等都可以同时被用在工业领域以及能源领域。

　　立异流程。为告竣立异战略，通过系统的流程一直地在从事以下的立异循环：识别具有生长潜力的手艺;识别手艺突破;展望未来主顾的需求以及新的商业时机;将公司塑造成在该领域中的向导者。

　　立异妄想。为生长出一个系统的、一连的、强有力的研发系统，由相关部分与咨询公司、研究机构、专家相助创立了一种用“创立未来”取代“展望未来”的“未来图景”立异妄想，成为实现其研发战略的最有用的工具。这不但为公司创立了新的产品、系统和效劳的营业时机，更使其研发与其他部分最终融为一个整体。出于对立异妄想的重视，公共汽车公司的恒久妄想已经做到2037年。

　　立异人才。通过选聘、培训、激励三个环节来包管人的立异。在选聘环节，除了应聘者自己的专业手艺以外，对小我私人品质或特质方面的要求是：“有普遍的兴趣"、“有好奇心”、“无论在何种难题情形下都能坚持强烈的立异愿望”。在培训环节，除了“双员制教育”，尚有始终一直的在职终身教育，西门子公司在每年投入的培训费中，有60%用于员工在职培训。在激励环节，在兴趣激励、生长激励、物质激励、文化激励四个方面，通过事情轮岗、目的治理等手段，上级主管和人力资源部分一同加入，激励员工的立异运动。

　　立异制度。一是研发资金制度。以西门子公司为例，研究机构的资金由三方面提供，其中总公司提供35%的资金、营业部分提供50%、政府资助占15%，这就要求，研究部分必需要完成营业部分要求的特定研究事情，才华获得50%经费，抵达了围绕市场需要立异的目的。二是立异项目治理制度。通过立异妄想找出有须要实验的远、中、近期项目。同时，在全球规模内寻找其需要手艺的泉源，通过购置、相助、培育等要领来获得。三是手艺孵化制度。对其希望获得的任何外部手艺举行危害投资，建设“种子企业”，并为其提供立异所需的资金和手艺资源。西门子危害基金妄想迄今为止已向全球100多其中小立异企业注入了5亿欧元的种子资金。

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