1.5 推進工業4.0的有關國際經驗

歐美在推進工業4.0方面有一些實踐可資借鑒。

1.5.1 加大市場培育，推進工業4.0戰略

德國工業4.0的發展路徑比較清晰：一是積極推進CPS技術研究，成為CPS技術的全球領先供應商；二是加快為CPS技術和產品培育新的市場，讓CPS成為全球先進制造業主流技術。在市場推廣方面，德國政府重視借助西門子等超大型企業的技術和市場實力，在全球宣傳“工業4.0”理念和CPS技術，形成大企業投入資源開拓市場，帶動中小企業跟進的發展態勢。

1.5.2 構建有利于工業4.0的良好創新體系

德國的創新體系在創新過程中扮演了重要角色，為該過程中的不同主體提供不同類型的資源和激勵。這種多目標、多層次的方針增加了企業開展研發活動的可能性，加強了研究人員和企業間的合作，促進了制造商及其所在區域經濟內的研究和技術知識積累。由于這種系統化的努力，德國的各類企業尤其是中小企業能夠得益于公共研究和私人研究，從而超越其國際競爭對手。

在項目實施方面，聚合政產學研，由政府出資，學術界和產業界共同推動，特別強調中小企業既是智能化生產技術的使用者和受益者，也是先進工業生產技術的創造者和供應者。為了協調創新進程，確保未來生產要素、技術和產業能夠互聯集成，德國電氣電子和信息技術協會編纂了《“工業4.0”標準化路線圖》作為規劃基礎。

1.5.3 工業4.0需要高度重視標準的制定

工業4.0涉及價值網絡對多個不同企業進行整合和聯網，只有在制定一套單獨的共同標準的情況下，這種協作伙伴關系才可能實現。德國三大協會調查結果表明，數據的標準化是工業4.0面臨的最大挑戰。德國電氣電子和信息技術協會于2013年12月發表了工業4.0標準化路線圖，在總體架構、使用案例、基本原理、非功能性的特性、技術體系和過程的參考模型、設備和控制功能的參考模型、技術和組織過程的參考模型、人員作用和角色的參考模型、開發、工程、標準庫（以實現互操作性）、技術和解決方案等12個領域為工業4.0行業標準的制定提出了具體建議。

1.5.4 工業4.0需有高技能的人力資源支撐

如果說創新仍是提高生活水平的關鍵，那么人力資本仍是創新的關鍵因素。工業4.0需要高素質的生產工人，這些工人必須擁有實用知識、創造力和適應能力去實施和完善新工藝、新技術。

德國工業4.0戰略的核心在于人-機關系的深刻變化。CPS用機器取代人執行操作性的勞動，使勞動者的主要精力轉向具有更高附加值的方面，大大提高了對勞動者知識和技能的要求。在這方面，德國教育和培訓體系一直特別擅長培訓其制造業工人適應新技術。最常見的就業途徑是二元制職業培訓，學生們從覆蓋所有經濟領域的349種職業（2013年）中選擇一種并接受專業的就業技能培訓。培訓課程主要包括在企業從事兩到三年的學徒，每周培訓三四天，剩余一兩天在非全日制職業學校接受更多的理論培訓。

1.5.5 工業4.0要加強數據安全保護

工業4.0建立在數據驅動型商業模式之上，通過使用廣泛的數據源，為私人用戶提供個性化定制服務。德國個人數據保護標準是世界上門檻最高的，同時也是執行得最嚴格的。雖然搜集、存儲規模日益龐大的數據量非常重要，但保護個人隱私不被侵犯和數據安全也極為重要。這些問題都提醒德國在發展智能服務的同時，需要盡可能確保數據資料最小化、匿名化以及這些資料的可控性。只要這些數據無法被搜索到，其他別有用心的組織就無法進行分析，數據匿名則能保證個體利益不受損害。

1.5.6 工業4.0要注重商業模式創新

一是構建以用戶為中心的商業模式。智能服務的用戶可以是消費者，也可以是公司雇員、居民、病人或游客，只要他們提出需求、請求，無論何時何地，智能服務商均可為其配置正確的產品和服務以滿足他們的需求。如圖1-7所示，以用戶為中心的新型商業模式徹底顛覆了傳統的以產品和服務提供商為中心的商業模式。

圖1-7 以用戶為中心的商業模式

二是注重數字化平臺的建設。在工業4.0背景下，基于互聯網的平臺模式（大平臺+小前端+富生態+共治理）實際上是一種對多個產業甚至是全社會資源進行開放重組和融合再造的組織方式。

波士頓咨詢集團發現并提煉出了平臺化企業組織的四大重要特征：大量自主小前端、大規模支撐平臺、多元的生態體系，以及自下而上的創業精神。例如，SAP在工業4.0和智能服務領域建立開放、連接、安全的數字化平臺，在水平和垂直兩個維度上全面推動企業的數字化，如圖1-8所示。

圖1-8 開放、連接、安全的數字化平臺

1.5.7 著力消除工業4.0發展的政策障礙

新技術、新產品、新產業、新組織、新商業模式等會對傳統產業和企業格局帶來重大影響，也會遇到一些政策的制約和束縛。例如，羅蘭貝格認為歐洲要推進新工業4.0戰略，歐洲各國政府需要達成共同愿景，共同促進歐洲新工業4.0的發展。現存工業政策對新工業是無效的，歐洲政府必須建立全新的整體框架，就工業政策達成共識，優先考慮發展工業4.0，同時需要制定激勵政策和行動路線圖，聚焦歐洲新工業4.0，建立立法基礎，促進創新創業。

專欄：博世工業4.0在蘇州工廠的應用

博世是工業4.0的重要發起者之一，在中國蘇州工廠，博世工業4.0進行了成功的應用，如圖1-9所示。

圖1-9 博世蘇州工廠工業4.0方案

（1）互聯器件在蘇州工廠傳統車間中的應用

互聯器件幫助傳統車間為未來做好準備，通過裝載RFID和物聯傳感器，博世蘇州汽車電子工廠的傳統車間逐步實現了升級改造，這也使得眾多工業4.0相關解決方案的應用成為可能。

博世物聯傳感器集成了感知、通信、網絡和計算等功能，是物聯網全面感知的基礎。與傳統傳感器不同的是，它具有無線、網絡化、智能化等特點，實現了現實世界和虛擬世界的高效互聯。傳感器云端提供了各種各樣的云服務，比如數據分析、可視化和異常狀況的通知。

目前，在博世蘇州汽車電子工廠的主要應用有：在設備上裝載即插即用的物聯傳感器來實時監控設備的健康狀況，通過檢測機器的振動和噪聲及時知悉機器的異常狀況并預防突發性的機器故障。將傳統以時間為基礎的保養計劃，升級成為根據設備實時狀況為基礎的保養；在實驗室和機房裝載體積小、重量輕、節能經濟的物聯傳感器來實時監控環境如溫度、濕度、大氣壓力、空氣質量等，通過博世傳感網絡服務隨時隨地知曉環境狀況。RFID技術在物流中的應用，如通過在生產運輸中裝載RFID，以實現實物和信息系統之間的溝通，完成物料在SAP中的自動扣賬；通過RFID技術實現員工和機器間的對話。通過崗位來定制員工發展培訓計劃，員工的技能和機器設備能夠實現相互通信、自我通信。在RFID技術的幫助之下，員工只要站到機器前面，機器就能識別出他本身具有什么技能。如果他的技能不允許他操作這臺機器，機器會鎖住操作界面，以此來預防因為人為的失誤或者能力的不足造成質量事故。同時，員工從事符合自身技能的工作也能夠提升他們的工作安全性。

工業4.0促進了生產效率提升。實時監控和數據收集可以帶來質量和生產力的提升，同時博世通過開發其他功能來縮短反應時間，提高工作效率。例如，機器的物料需求直接跟倉庫掛鉤，倉庫收到指令后會自動備料，然后交由運料小車運輸物料。博世智能工作平臺項目幫助在生產線實現無紙化，所有的文檔和檢查單都是無紙化的辦公，相關數據可以立即傳輸到相關工程師的計算機上。博世還開發了一個生產敏捷響應系統，能夠把各種生產資源以及MES和SAP連接在一起，幫助更快地響應客戶波動，增強生產車間信息的透明化和提高生產管理的靈活性。

（2）實施eBox項目：全套工業4.0服務全面支持蘇州工廠的制造流程

eLogistics模塊能夠實現機器設備間的互聯與交流。例如，以自主方式溝通所需要的物料，并組織處理和運輸。在蘇州工廠的SMT子項目中，eLogistics實現了在線庫存減少40%。從技術角度看，eLogistics模塊由前文中提到的RFID技術支持。

eCompetence模塊同樣如上所述，能夠使人與機器和系統相連，并開展個人間的技術協同工作。在eMaintenance模塊中，應用物聯傳感器能夠實現機器自我保養，并且實現預防性和預知性維護。通過eQuality模塊，中心數據庫能夠提供相互連接的生產數據和質量數據，其目標是運用這些數據在生產過程中實現風險預防和快速反應。報告將會自動生成，報告實時并且定制化（通過eReport模塊），以無紙化的方式（通過eDocument模塊）提供。

敏捷制造反應系統項目旨在實現生產資源和生產執行系統的高度融合。這一整體系統將運用所有集成系統的數據，如生產現場執行系統，來實現全盤協調以及整個制造過程的規劃，以此對客戶方的變化及時做出反應，并通過自發組織產品資源帶來更高的生產效率。此外，這一系統能夠提供透明的信息，幫助鑒定和解決問題。而這就是完善了蘇州工廠的eBox項目的ePlanning模塊。

eBox項目正在蘇州工廠逐步實現，eLogistics等模塊已投入使用。

（3）依照工業4.0最新行業標準設計的蘇州工廠全新測試車間

蘇州無塵測試車間自成立之初就是按照工業4.0理念來設計的。從簡單的無紙化辦公到自動備料，通過機器和機器的對話自動獲取物料并送達；集成機器產生的數據來定制報告；通過機器人的配合對生產計劃做一個優化的電子排程；在機器設備端通過數據解析通知供應商送料，實現物流的透明化；做一些預知性的設備維護和保養，這些都充分體現了在工業4.0理念下生產車間的高效運作。