http://kadhoai.com.cn 2026-04-27 13:23:00 來源:中國科學報
導讀: 《經濟學人》雜誌提出,“第三次工業革命”的核心技術是製造業數字化。美國《連線》雜誌前主編、《創客》一書的作者克裏斯·安德森認為,將互聯網和製造業結合,實現創客運動,將掀起新一輪工業革命。德國則將這場變革視為繼機械化、電氣化和信息技術之後,工業化的第四個階段,因此將之命名為“工業4.0”。
實體物理世界與虛擬網絡世界的相互融合,意味著有工業化以來,第一次有可能將資源、信息、物品和人進行互聯。

德國的工業4.0概念將給中國帶來啟示和借鑒
一場國際金融危機,讓實體經濟的重要性得以凸顯。美國、德國、英國等發達國家紛紛提出以重振製造業為核心的“再工業化”戰略。不過,發達國家的再工業化並非簡單回歸,而是以信息網絡技術、數字化製造技術應用為重點,旨在依靠科技創新,搶占製造業新的製高點。
上述信息技術與製造業深入融合的浪潮,被視為一場新的工業革命。不過,各方對這場革命的理解不盡相同。《經濟學人》雜誌提出,“第三次工業革命”的核心技術是製造業數字化。美國《連線》雜誌前主編、《創客》一書的作者克裏斯·安德森認為,將互聯網和製造業結合,實現創客運動,將掀起新一輪工業革命。德國則將這場變革視為繼機械化、電氣化和信息技術之後,工業化的第四個階段,因此將之命名為“工業4.0”。
上個月,西門子股份公司工業業務領域首席執行官魯思沃帶隊走進中國工程院,將德國工業4.0理論與實踐在此宣講。相關專家近日接受記者采訪時表示,德國的工業4.0概念與我國強調的工業化和信息化深度融合的理念不謀而合,將給中國帶來啟示和借鑒。
新革命
工業4.0概念在今年4月舉行的漢諾威工業博覽會上被提出。10月以來,德國老牌製造企業西門子相繼在中國工程院舉辦的交流會議及2013中國國際工業博覽會上對這一概念進行了闡釋,工業4.0概念也由此吸引了更多人的興趣和關注。
對於工業4.0的革命性意義,西門子(中國)有限公司執行副總裁兼工業業務領域總裁吳和樂在接受《中國科學報》記者采訪時指出,在過去的30年左右的時間裏,功能強大的、自主的微型計算機(嵌入式係統)越來越多地相互間或與互聯網以無線方式互聯,促使實體物理世界與虛擬網絡世界相互融合。
“這意味著有工業化以來,第一次有可能將資源、信息、物品和人進行互聯。在製造領域,這種技術的漸進性進步被描述為工業4.0。”吳和樂說。
根據德國電子電氣工業協會的預測,工業4.0將使工業生產效率提高30%。
在今年10月由中國工程院和國資委舉辦的一次交流會議上,魯思沃介紹稱,工業4.0的基礎是分布式、自發式的生產流程,與大規模、單一部件生產的日益趨同。產品、運輸方式或工具構成了信息物理融合係統(CPS)。這些互聯互通的智能體,通過基於互聯網的技術進行通信,自行決定可行的最佳生產路徑。
“未來製造業的支柱就是我們目前正在經曆的工業範式的轉變:真實製造與數字化虛擬製造的融合。”魯思沃說。
據了解,在德國,工業4.0的發展得到了政府的大力支持,作為德國高科技戰略的一部分,德國政府對該項目的投資高達2億歐元。
如何實現
據了解,工業4.0主要分為兩大主題,一個是“智能工廠”,重點研究智能化生產係統及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現。第二個是“智能生產”,主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。
吳和樂告訴記者,在工業4.0的具體實踐中,如何以集成的方式,將虛擬世界和真實世界更加緊密地聯係起來,是應該關注的重點。
以汽車生產為例。在過去,如果想生產一輛汽車,我們需要經曆五個階段:設she計ji汽qi車che的de模mo型xing,規gui劃hua何he時shi何he處chu生sheng產chan零ling件jian以yi及ji組zu裝zhuang零ling件jian,告gao訴su機ji器qi我wo們men的de規gui劃hua,開kai動dong機ji器qi生sheng產chan汽qi車che,以yi及ji保bao證zheng機ji器qi在zai生sheng產chan過guo程cheng中zhong沒mei有you錯cuo誤wu和he故gu障zhang。
“汽車的生產非常好地詮釋了生產周期所需要的五個步驟:產品設計、生產規劃、生產流程、生產執行和服務。”吳和樂說。
在傳統的生產中,這些階段是按順序進行的。前一階段結束了,下一個階段才開始。同時,我們試圖提高的是每個階段的生產力。
而在吳和樂看來,在每個階段做到最優,並不代表整個生產過程能夠有最大的產出。“因此,我們需要用整體的眼光看待生產。隻有將各個階段集成,我們才能達到生產的最大優化。”吳和樂說。
正是秉承著“集成”的理念,西門子為製造企業提供了數字化企業平台解決方案。通過該方案,製造企業可以實現從產品設計、生產規劃、生產工程到生產執行和服務的全生命周期的高效運行,以最小的資源消耗獲取最高的生產效率。
此外,有對工業4.0持(chi)懷(huai)疑(yi)態(tai)度(du)的(de)人(ren)士(shi)聲(sheng)稱(cheng),無(wu)人(ren)化(hua)生(sheng)產(chan)將(jiang)令(ling)廠(chang)房(fang)空(kong)無(wu)一(yi)人(ren),並(bing)由(you)此(ci)給(gei)社(she)會(hui)帶(dai)來(lai)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)。但(dan)在(zai)魯(lu)思(si)沃(wo)看(kan)來(lai),實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)恰(qia)恰(qia)相(xiang)反(fan)。他(ta)在(zai)上(shang)述(shu)交(jiao)流(liu)會(hui)議(yi)中(zhong)強(qiang)調(tiao),在(zai)工(gong)業(ye)4.0中,人的作用將更為重要。
“在(zai)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)創(chuang)新(xin)領(ling)域(yu),例(li)如(ru)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)和(he)生(sheng)產(chan)規(gui)劃(hua)階(jie)段(duan),人(ren)的(de)聰(cong)明(ming)才(cai)智(zhi)仍(reng)是(shi)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)。同(tong)樣(yang),在(zai)操(cao)作(zuo)層(ceng)麵(mian),人(ren)類(lei)還(hai)將(jiang)繼(ji)續(xu)發(fa)揮(hui)核(he)心(xin)作(zuo)用(yong)。他(ta)們(men)將(jiang)不(bu)再(zai)從(cong)事(shi)體(ti)力(li)勞(lao)動(dong),而(er)主(zhu)要(yao)從(cong)事(shi)創(chuang)新(xin)設(she)計(ji)、控製和檢測等工作。”魯思沃說。
中國啟示
當前,作為“世界工廠”的中國,正受到雙重的挑戰:發達國家正在進行“再工業化”運動,東盟國家、印yin度du和he拉la美mei國guo家jia則ze擁yong有you更geng低di的de勞lao動dong力li和he資zi源yuan成cheng本ben。在zai這zhe樣yang的de形xing勢shi之zhi下xia,如ru何he在zai保bao持chi增zeng長chang的de同tong時shi,促cu進jin產chan業ye升sheng級ji,是shi中zhong國guo製zhi造zao業ye不bu得de不bu思si考kao的de問wen題ti。
2013年9月5日,工信部針對當前製約工業轉型升級的突出矛盾和問題,製定了《信息化和工業化深度融合專項行動計劃(2013-2018年)》。
“何謂兩化的深度融合?我們從德國提出的工業4.0概念中,是可以得到一些啟示的。”中(zhong)國(guo)社(she)科(ke)院(yuan)信(xin)息(xi)化(hua)研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)秘(mi)書(shu)長(chang)薑(jiang)奇(qi)平(ping)對(dui)記(ji)者(zhe)說(shuo)。他(ta)進(jin)一(yi)步(bu)解(jie)釋(shi)說(shuo),中(zhong)國(guo)製(zhi)造(zao)業(ye)未(wei)來(lai)如(ru)何(he)適(shi)應(ying)市(shi)場(chang)的(de)變(bian)化(hua),有(you)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)意(yi)見(jian)。一(yi)種(zhong)是(shi)強(qiang)調(tiao)更(geng)迅(xun)速(su)、靈活地適應市場,用“貿工技”的方法跟上時代,還有一種則是“技工貿”的方法。比如,同樣是家用電器,海爾走的是貿工技的路子,格力則是技工貿。
“我們從德國的工業4.0概(gai)念(nian)得(de)到(dao)的(de)啟(qi)示(shi)是(shi),格(ge)力(li)這(zhe)條(tiao)路(lu)子(zi)也(ye)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)路(lu)子(zi)。我(wo)們(men)和(he)德(de)國(guo)相(xiang)比(bi),研(yan)發(fa)投(tou)入(ru)不(bu)足(zu)。而(er)格(ge)力(li)強(qiang)調(tiao)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)在(zai)創(chuang)新(xin)中(zhong)所(suo)發(fa)揮(hui)的(de)作(zuo)用(yong),這(zhe)對(dui)於(yu)我(wo)們(men)從(cong)製(zhi)造(zao)業(ye)大(da)國(guo)到(dao)強(qiang)國(guo)的(de)轉(zhuan)變(bian),是(shi)有(you)意(yi)義(yi)的(de)。因(yin)此(ci),德(de)國(guo)的(de)工(gong)業(ye)4.0,可以作為兩化深度融合的一個可選的方向。”薑奇平說。
同時,以工業4.0為代表的新一輪工業革命,也是中國製造業轉型升級的重要契機。今年1月,中國工程院啟動並開展了《製造強國戰略研究》重大谘詢項目,提出了在2020年nian進jin入ru製zhi造zao強qiang國guo行xing業ye的de指zhi導dao方fang針zhen和he優you先xian行xing動dong。相xiang關guan專zhuan家jia指zhi出chu,新xin一yi輪lun的de工gong業ye革ge命ming,對dui於yu當dang今jin中zhong國guo,尤you其qi是shi對dui於yu中zhong國guo的de製zhi造zao業ye,既ji是shi極ji為wei嚴yan峻jun的de挑tiao戰zhan,更geng是shi一yi個ge技ji術shu上shang趕gan超chao發fa展zhan、結構上加快升級的重大機遇。對此,必須高度重視、密切跟蹤、迎頭趕上。
鏈接
曆史上的工業革命
第一次工業革命於18世紀60年(nian)代(dai)發(fa)生(sheng)在(zai)英(ying)國(guo),這(zhe)次(ci)工(gong)業(ye)革(ge)命(ming)以(yi)蒸(zheng)汽(qi)機(ji)作(zuo)為(wei)動(dong)力(li)機(ji)被(bei)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)為(wei)標(biao)誌(zhi),它(ta)徹(che)底(di)改(gai)變(bian)了(le)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)方(fang)式(shi),開(kai)創(chuang)了(le)以(yi)機(ji)器(qi)代(dai)替(ti)手(shou)工(gong)勞(lao)動(dong)的(de)時(shi)代(dai)。
到了19世紀上半葉,機器本身也使用機器來生產,標誌著工業革命的完成。繼英國之後,法國、美國等國家也相繼進行了第一次工業革命。
第二次工業革命始於20世紀之交,這次工業革命在勞動分工的基礎上,采用電力驅動產品的大規模生產,從而將人類帶入了大批量生產的“電氣時代”。
20世紀70年(nian)代(dai)初(chu),第(di)三(san)次(ci)工(gong)業(ye)革(ge)命(ming)取(qu)代(dai)了(le)第(di)二(er)次(ci)工(gong)業(ye)革(ge)命(ming),並(bing)延(yan)續(xu)到(dao)現(xian)在(zai)。第(di)三(san)次(ci)工(gong)業(ye)革(ge)命(ming)引(yin)入(ru)了(le)電(dian)子(zi)和(he)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu),從(cong)而(er)使(shi)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)不(bu)斷(duan)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua),機(ji)器(qi)不(bu)僅(jin)接(jie)管(guan)了(le)相(xiang)當(dang)比(bi)例(li)的(de)“體力勞動”,而且還接管了一些“腦力勞動”。
而隨著信息技術、互聯網和物聯網技術的發展,實體物理世界與虛擬網絡世界走向融合,人們通過信息物理融合係統(CPS),將資源、信息、物(wu)品(pin)和(he)人(ren)進(jin)行(xing)互(hu)聯(lian),建(jian)立(li)高(gao)度(du)靈(ling)活(huo)的(de)個(ge)性(xing)化(hua)和(he)數(shu)字(zi)化(hua)的(de)產(chan)品(pin)與(yu)服(fu)務(wu)的(de)生(sheng)產(chan)模(mo)式(shi)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)的(de)漸(jian)進(jin)性(xing)進(jin)步(bu)被(bei)描(miao)述(shu)為(wei)工(gong)業(ye)化(hua)的(de)第(di)四(si)個(ge)階(jie)段(duan),即(ji)工(gong)業(ye)4.0。在工業4.0時代,傳統的行業界限將消失,並會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變,產業鏈分工將被重組。