國務院發展研究中心/文

近年來，全球主要經濟體都在積極尋求構筑未來中長期增長的支點。美國提出制造業復興計劃，法國、英國、日本等也都各自提出了振興制造業的戰略或計劃。即便是一直被認為是制造業強國的德國也推出了工業4.0戰略。隨著中國經濟發展進入到新常態，進入增速換檔、結構優化和動力轉換的新階段，中國也宣布實施制造強國戰略和《中國制造2025》行動計劃。可以看出，各主要經濟體不約而同地將目光聚焦在制造業上。制造業是國民經濟的支柱型產業，目前中國的制造業規模已經位居世界第一，制造業占GDP比重接近35%，但一個清楚的事實是，中國的制造業總體上大而不強，結構性矛盾突出，自主創新能力弱的問題仍然沒有根本改觀。

新的形勢下，能否盡快提升中國制造業部門的核心能力和國際競爭力，將直接決定中國經濟轉型的成敗和大國崛起目標的順利實現。鑒于德國制造業部門在全球經濟中的引領地位和本國經濟中的特殊重要性，如何從理念到體系借鑒德國工業4.0，并結合中國實際，進行融合、創新和應用，從而推動中國制造業的轉型升級就顯得很有意義。

什么是工業4.0？

本報告所闡述的工業4.0，是以工業、制造業部門為對象，以德國工業4.0為核心的一個概念體系，工業4.0是一個內涵豐富、動態演進的概念。

“工業4.0”由德國率先提出，其核心理念是：深度應用信息通信技術，推動實體物理世界和虛擬網絡世界的融合，在制造領域形成資源、信息、物品和人相互關聯的“信息物理融合系統（CPS）”，該戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統—CPS相結合的手段，將制造業向智能化轉型。工業4.0相伴的是傳統工業創新與轉型，其實施過程是傳統工業創新發展的過程，涉及制造技術、產品、模式、業態、組織等方面的創新以及從大規模生產轉向個性化定制，從生產型制造轉型成服務型制造，從初級要素投入轉向知識性要素投入等。

工業4.0提出了參考框架模型（RAMI4.0），RAMI4.0從產品生命周期/價值鏈、層級和架構等級三個維度，分別對工業4.0進行多角度描述，它代表了德國對工業4.0所進行的全局式思考。

有了這個模型，各個企業尤其是中小企業，就可以在整個體系中，尋找到自己的位置。在此基礎上，德國政府進一步提出了“智能服務世界”戰略，其目標是在工業4.0生產出來的智能產品的基礎上，通過物聯網技術，將產品連接到互聯網上，并應用大數據和其他 IT技術，將企業的商業模式從產品驅動轉變為數據驅動，從銷售產品轉變為銷售服務，從而實現業務模式的革新甚至革命。

工業4.0具有“自下而上”與“自上而下”相結合、需求導向、“以人為中心”和大生態等基本特征。德國工業4.0源自于其企業界、產業界從定制化、個性化的終端需求出發解決生產過程中的質量問題、效益問題和效率問題而自發形成的自下而上的戰略，之后才上升到國家戰略，從而形成自上而下頂層設計、分層推動的系統優化組織和機制，總體布局是政府統籌，標準架構先行，龍頭企業與協會推動，中小企業廣泛參與。工業4.0注重人機協同，但強調以人（管理者、生產者、員工、用戶）為中心。工業4.0將利用新的工業平臺構建起比原先更為廣泛和宏大的生態系統，構建一個能夠自行“生長”的生態圈，實現更大范圍的資源與要素配置。

工業4.0的主要趨勢是實現從數字化工廠到智能工廠、從企業內部集成到企業間集成、從單一封閉的平臺到跨行業開放的平臺以及從生產性制造到服務型制造等。

工業4.0的支撐體系主要有一系列標準體系、工業4.0平臺、數字化設計和精益管理、以及人才、教育、職業培訓等組成，德國在國家戰略的推動下，圍繞工業4.0框架體系，由博世、西門子、SAP這樣的一些龍頭企業牽頭，中小企業廣泛參與進行了工業4.0眾多的實踐探索。

綜上所述，德國所定義的工業4.0，是由一個信息、一個網絡、四大主題、三項集成、八項計劃組成的框架機構。其整體框架與中國的實際國情有很多不同，但對于大而不強的中國制造業，其實踐探索仍然有很多經驗啟示可供中國借鑒，如：（1）德國提出工業4.0戰略符合其國家階段性的產業升級需求，我國當前的發展階段雖和德國不同，但面臨的挑戰和內外環境與德國有部分相似的地方，具備實踐工業4.0的環境和基礎。（2）平臺化機制有利于工業4.0的發展，自上而下的推動機制、平臺化戰略、標準制定等成熟經驗能夠給我國帶來很多啟示。（3）工業4.0的發展將形成整合大中小企業的生態體系，發揮中小企業的積極性，構建整合大中小企業同步推進工業4.0的生態體系對我國推動制造業轉型升級是個有益的借鑒。（4）工業4.0需要人才結構的轉換作為支撐，既重視藍領工人的能力提升、人機協同的發展，更注重管理者素質的發展和復合型的人才的培育。（5）工業4.0的推進是一個循序漸進的過程，德國提出“工業4.0”的規劃也不過幾年時間，無論是企業還是政府仍處在摸索前進的狀態。在借鑒“工業4.0”推進中國制造業轉型升級的過程中，還面臨很多本土化的問題，現在各方面都還處于初步的探索階段，尚未在探索中尋找到最佳實踐，不能盲目推進，是一個循序漸進的過程。

中國制造業在工業4.0坐標系中的位置

中國制造業整體上處于2.0到3.0過渡的階段。中國信息化百人會與中國兩化融合服務聯盟計算了2016年中國制造信息化指數。根據測算，2016 年中國制造信息化指數為 36.9，對標工業 4.0，正處于由工業2.0向工業3.0過渡的階段。

中國制造業尚缺乏具有較強綜合能力的產業綜合體。與德國、美國等發達國家相比，中國部分龍頭企業盡管在某方面的能力較為突出，但缺乏同時兼具各種能力的頂尖企業或者產業綜合體，導致在全產業鏈、全環節上推進工業4.0的能力仍然欠缺。

中國制造業推進工業4.0的能力有限。隨著全球經濟結構深度調整，中國制造業面臨低端和高端雙向擠壓的雙重挑戰。效益水平過低，制約了這些企業通過推進工業4.0和智能制造進行升級的能力。

中國制造業廣大中小企業的信息化能力不足。中國制造業企業之間發展水平參差不齊，尤其是多數小企業發展水平低，缺乏推進工業4.0，或者接入平臺的愿望和能力。

中國借鑒工業4.0推動制造業升級缺乏系統性的體系支撐。與德國相比，中國制造企業長期重生產，輕設計，致使產品設計環節嚴重落后，缺乏系統性的體系支撐，對整個制造過程形成了明顯的制約。

制造業轉型升級的思路和路徑

順應全球制造業數字化、智能化、服務化、平臺化和綠色化發展趨勢，借鑒發達國家推進工業4.0和工業互聯網過程中形成的信息物理系統（CPS）集成理念、結構化分層設計、嵌入式軟硬件集成、制造執行系統（MES）、大數據分析運營、云服務、平臺化支撐體系和商業模式創新等方面的成功經驗，結合中國制造2025戰略實施以及國內智能制造試點示范項目的有益探索，以推動制造業與數字化技術在全生命周期、全產業鏈上的深度融合為出發點，以推動中國制造業發展動能轉換和建設智能制造強國為近期和遠期落腳點，以實現中國智能制造的產業結構優化升級和企業生產效率提高為宏觀和微觀目標，全面推進中國制造業的數字化轉型，力爭到2050年將中國建成為世界智能制造強國，并在諸多新興和傳統制造業部門涌現出一大批全球領先的智能產品生產商、智能服務提供商和工業物聯網平臺綜合運營商。

宏觀目標（面向制造業）：借鑒以CPS為代表的工業4.0概念，推動實現基于工業4.0相關技術的優化升級，即通過工業4.0相關技術在制造業系統的深度應用，推動中國制造業結構的優化和提升，包括增長驅動力、價值網絡、數字生產力、智能基礎設施、大數據決策與監管、產業生態群落和協同聯盟平臺等幾個方面的子目標。

微觀目標（面向企業）：總體微觀目標是應用工業4.0相關技術，通過生產效率提高、質量改善等等提升企業核心競爭力。涉及精益管理、涉及精益管理、數字化集成、需求響應、數據安全與標準、商業模式、數字化人才等若干子目標。

中觀目標（面向細分行業）：——汽車產業：實現智能產品、智能生產、智能服務，以提高生產敏捷性，滿足消費者的個性化需求。——裝備制造業：推進裝備制造業工業知識體系、精益生產水平、工業云服務平臺的夯實與突破，促進工業綜合體和新型工業生態的培育。——家電行業：積極探索互聯工廠，縮短研發周期，提升產品滿意度，提升工廠的自動化程度和生產效率，快速滿足用戶個性化需求，實現從大規模制造到大規模定制的智能化轉型。——電子信息產業：借鑒工業4.0，提高企業競爭力，自主創新能力得到大幅提升，掌握一批關鍵核心技術，擁有一批自主知識產權，形成一批行業標準，形成若干具有全球競爭力的世界級龍頭大企業和電子信息產業集群；電子信息產業的產品在社會各領域的智能化應用得到普及。——石油化工業：實現石油化工智能制造的產品創新、技術創新和產業模式創新。

第一步（3-5年）：補短示范和全面追趕。核心任務為“補短板、打基礎、擴試點、塑平臺”。一是補齊工業互聯網的數字短板，打好軟硬件基礎；二是通過試點示范尋求重點突破的領域；三是借鑒德、美等國經驗，打造“中國版工業4.0平臺”，為政、產、學、社、研、用等不同利益主體搭建一個通暢的信息溝通與利益訴求機制。

第二步（5-10年）：重點突破、縮小差距。核心任務為“夯實基礎、提升水平、重點突破、局部領先”。一是鞏固第一階段已有成果，同時總結試點示范的經驗，及時發現問題并找到解決對策。二是提升水平，顯著提升工業4.0相關技術的應用水平；三是在軍民融合、3D打印、在人工智能、機器學習、虛擬現實、數字化園區、智能人才等領域明顯縮小與發達國家的差距，并形成一大批優勢產業集群，參與國際競爭并力爭取得競爭優勢。

第三步（10-15年）：并駕齊驅，全面超越。核心任務概括為“創新、超越、再創新、再超越”。經過二、三十年的探索與積累、學習與超越，中國智能制造水平無論是硬件方面還是軟件方面，都能達到國際領先水平，中國作為世界智能制造強國的地位最終確立。

沿著“邊練內功、邊抓機遇”這個總體思路， 加強頂層設計和統籌協調；突破基礎共性技術，實現關鍵技術融合；突出示范應用、“以點帶面”和“從線到面”；加快標準體系建設；加快建設多層次人才隊伍；提升通信基礎設施建設水平；廣泛深入開展國際合作；加強實施方案的監測和反饋。