工業4.0戰略實現之路
顧名思義
作者：德國國家科學與工程院
德國是世界上製造業最具競爭力的國家之一，其裝備製造業居全球領先地位。這在很大程度上要歸功於德國在創新製造技術的研究、開發和生產方麵以及複雜工業流程管理方麵的專業化。德國強大的機械和裝備製造業（machinery and plant manufacturing industry）、全球顯著的IT能力及其在嵌入式係統和自動化工程領域的專業技術，都意味著德國在成為製造工程業的領袖方麵處於極其有利的位置。因此，德國在利用新型工業化——工業4.0（Industrie 4.0）的潛力方麵具有得天獨厚的優勢。
前三次工業革命分別由機械化（mechanization）、電氣化（electricity）和IT化推動的。而今，將物和服務聯網（internet of things and services）引入製造業正在開啟第四次工業革命。未來，企業將建立如下全球網絡：該網絡將機器、倉儲係統和生產設施以信息物理係統（CPS）的形式整合在一起。在製造業中，信息物理係統由能夠獨立自動交換信息、觸發行動及相互控製的智能機器、儲存係統和生產設施組成。這將為製造、工程、物料使用以及供應鏈和生命周期管理所涉及的工業流程的根本改進提供便利。
工業4.0的潛力
已經開始出現的智能工廠（smart factories）采用了全新的生產方法。智能產品具有唯一標識，可以在任何時候被定位，並存儲了有關自身曆史狀態、當前狀態以及實現其目標狀態的其他路徑的信息。嵌入式製造係統與工廠和企業內部的業務流程縱向互聯，並與可以實時管理的分散價值網絡——從發送訂單一直到出貨物流（outbound logistics）——橫向互聯。此外，無論是縱向互聯還是橫向互聯都要求並且能夠實現整條價值鏈上的端到端工程（end-to-end engineering）。
工業4.0擁有巨大潛力。智能工廠能夠滿足單個客戶的要求，這意味著即便是一次性製造項目也有利可圖。比方說，在工業4.0時代，動態的業務和工程程序（dynamic business and engineering process）使最後一分鍾改變生產成為可能，並使供應商能夠靈活應對幹擾和故障。在製造過程中可以實現端到端的透明化（end-to-end transparency），從而促進決策優化。工業4.0也將帶來價值創造的新方式和新穎的業務模式。特別是，工業4.0將給初創企業和小型企業帶來發展並提供下遊服務的機會。
此外，工業4.0將解決當今世界所麵臨的一些挑戰，例如資源和能源效率、城市生產和人口結構變化。工業4.0將持續提升整個價值網絡中的資源生產率和效率。工業4.0以考慮人口結構變化和社會因素的方式來組織工作。智能輔助係統（smart assistance system）將工人從不得不完成日常工作中解放出來，讓他們能夠專注於有創新性的價值增值活動。考慮到技術工人短缺的迫切形勢，智能輔助係統將延長年齡較大的工人的工作年限，並更持久地保持其生產力。靈活的工作安排將使工人更有效率地將他們的工作、私人生活和持續職業發展結合起來，促進工作—生活更好地平衡。
製造工程業的全球競爭正越來越激烈，德國並不是唯一一個認識到“將物和服務聯網運用於製造業”趨勢的國家。此外，給德國製造業帶來威脅的不僅僅是來自亞洲的競爭對手——美國也已采取措施，通過促進“先進製造業”發展的計劃來應對去工業化（deindustrialization）。
工業4.0的特點
為了實現從工業生產到工業4.0的轉變，德國需要采取雙重戰略（dual strategy）。通過不斷將信息和通信技術融入其傳統高科技戰略中，德國應該努力保持其裝備製造業在全球市場中的領導地位，以便使德國成為智能製造技術的主要供應國。與此同時，德國將有必要為CPS技術和產品創造新的主要市場並為其提供服務。為了實現CPS的雙重戰略目標，工業4.0應具有以下特點：
（1）整個價值網絡的橫向一體化（horizontal integration）
（2）整條價值鏈中工程的端到端數字一體化（digital integration）