挑戰(zhàn)杯論文-淺析工業(yè)40在中國(guó)的發(fā)展

1、淺析工業(yè)4.0在中國(guó)的發(fā)展 摘要“工業(yè)4.0”由德國(guó)在2013年推出，并上升到國(guó)家戰(zhàn)略。它以智能制造為主導(dǎo)，分為“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”兩大主題，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)將工廠內(nèi)外的事物和服務(wù)連接起來(lái)，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。工業(yè)4.0（Industrie 4.0）強(qiáng)調(diào)"智能工廠"和"智能生產(chǎn)"，實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)信息化與自動(dòng)化技術(shù)的高度集成，旨在保持德國(guó)制造業(yè)在全球的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，中國(guó)制造業(yè)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)，受到高端制造業(yè)向發(fā)達(dá)國(guó)家回流，低端制造業(yè)向低成本國(guó)家轉(zhuǎn)移的雙重?cái)D壓，因此，學(xué)習(xí)和借鑒工業(yè)4.0的理念，建設(shè)智能工

2、廠，推進(jìn)兩化深度融合，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，是推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一劑良方。黃培 博士 e-works總編目錄 一、緒論51.1什么是工業(yè)4.051.2構(gòu)成工業(yè) 4.0 的核心特征：71.3工業(yè)4.0涉及的技術(shù)101.4工業(yè)4.0在德國(guó)的應(yīng)用12二 、以孝義市和中興礦產(chǎn)有限公司為例淺析工業(yè)4.0的作用212.1企業(yè)簡(jiǎn)介212.2行業(yè)介紹222.3企業(yè)存在的問(wèn)題222.4解決方案23三、工業(yè)4.0在中國(guó)發(fā)展的限制因素263.1企業(yè)求穩(wěn)缺乏改革勇氣263.2中國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀不符合工業(yè)4.0的要求273.3中國(guó)缺乏工業(yè)4.0所需的中小創(chuàng)新型企業(yè)27四、中德現(xiàn)狀與差距284.1德國(guó)與中國(guó)工業(yè)4.

3、0的現(xiàn)狀284.2智能制造領(lǐng)域的現(xiàn)狀與差距304.3較差的工業(yè)基礎(chǔ)324.4傳統(tǒng)工業(yè)供應(yīng)鏈的缺陷33五、工業(yè)4.0在中國(guó)發(fā)展的可行性分析345.1工業(yè)4.0符合我國(guó)當(dāng)前的工業(yè)轉(zhuǎn)型與國(guó)家戰(zhàn)略345.2勞動(dòng)力成本逐漸上升使得制造自動(dòng)化更加迫在眉睫345.3收購(gòu)或企業(yè)合作的頻繁提供發(fā)展可能355.4巨頭利用資金優(yōu)勢(shì)布局為工業(yè)4.0引路355.5將部分行業(yè)與地區(qū)作為試點(diǎn)355.6國(guó)家政策的大力支持365.7電子商務(wù)和大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展365.8完整的工業(yè)供應(yīng)鏈36六、反思與總結(jié)37一、緒論1.1什么是工業(yè)4.0簡(jiǎn)單的說(shuō)“工業(yè)4.0”，是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命。 工業(yè)4.0的概念首先由德國(guó)提出，

4、2013年4月德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上首次發(fā)布實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書(shū)，德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)于2013 年12 月發(fā)布“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。工業(yè)4.0是德國(guó)政府提出的高科技戰(zhàn)略計(jì)劃，以保持德國(guó)制造業(yè)的全球領(lǐng)先地位。該項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預(yù)計(jì)達(dá)2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶(hù)及商業(yè)伙伴。其技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)4.0描繪了制造業(yè)的未來(lái)愿景，提出繼蒸汽機(jī)應(yīng)用、規(guī)?；a(chǎn)和電子信息技術(shù)應(yīng)用等三次工業(yè)革命后，人類(lèi)將迎來(lái)以信息物理系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)，以生

5、產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。 工業(yè)4.0的終極目的是使制造業(yè)脫離勞動(dòng)力稟賦的束縛，將全流程成本降到較低，從而實(shí)現(xiàn)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的較大化。在4.0 時(shí)代，不僅制造環(huán)節(jié)的人工將得到節(jié)?。C(jī)器人為主體的自動(dòng)化生產(chǎn)連線），前端供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)計(jì)劃（互聯(lián)網(wǎng)接入，實(shí)施管理訂單）、后端倉(cāng)儲(chǔ)物流管理都將實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，以及較低的渠道庫(kù)存和物流成本。1.2構(gòu)成工業(yè) 4.0 的核心特征：（1）工業(yè) 4.0 將在制造領(lǐng)域的所有因素和資源間形成全新的社會(huì)-技術(shù)互動(dòng)水平。它將使生產(chǎn)資源（生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)器人、傳送 裝置、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè) 施）形成一個(gè)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，這些生產(chǎn)資源將具有以下特性：自主性、可

6、自我調(diào)節(jié)以應(yīng)對(duì)不同形勢(shì)、可自我配置、基于以往經(jīng)驗(yàn)、配備傳感設(shè)備、分散配置，同時(shí)， 它們也包含相關(guān)的計(jì)劃與管理系統(tǒng)。（2） 工業(yè) 4.0 中的智能產(chǎn)品具有獨(dú)特的可識(shí)別性，可以在任何時(shí)候被分辨 出來(lái)。甚至當(dāng)它們?cè)诒恢圃鞎r(shí)，它們就可以知道整個(gè)制造過(guò)程中的細(xì)節(jié)。在某些 領(lǐng)域，這意味著智能產(chǎn)品能半自主地控制它們生產(chǎn)的各個(gè)階段。此外，智能產(chǎn)品也有可能確保它們?cè)诠ぷ鞣秶鷥?nèi)發(fā)揮最佳作用， 同時(shí)在整個(gè)生命周期內(nèi)隨時(shí)確認(rèn)自身的損耗程度。 這些信息可以匯集起來(lái)供智能工廠參考，以判斷工廠是否在物 流、裝配和保養(yǎng)方面達(dá)到最優(yōu)，當(dāng)然，也可以應(yīng)用于商業(yè)管理應(yīng)用的整合。 （3） 在未來(lái)，工業(yè) 4.0 將有可能使有特殊產(chǎn)品特性

7、需求的客戶(hù)直接參與到 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、構(gòu)造、預(yù)訂、計(jì)劃、生產(chǎn)、運(yùn)作和回收各個(gè)階段。更有甚者，在即 將生產(chǎn)前或者在生產(chǎn)的過(guò)程中，如果有臨時(shí)的需求變化，工業(yè) 4.0 都可立即使 之變?yōu)榭赡堋?當(dāng)然， 這會(huì)使生產(chǎn)獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品或者小批量的商品仍然可以獲利。 （4） 工業(yè) 4.0 的實(shí)施將使企業(yè)員工可以根據(jù)形勢(shì)和環(huán)境敏感的目標(biāo)來(lái)控制、調(diào)節(jié)和配置智能制造資源網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)步驟。員工將從執(zhí)行例行任務(wù)中解脫出來(lái)，使他們能夠?qū)Ｗ⒂趧?chuàng)新性和高附加值的生產(chǎn)活動(dòng)。因此，他們將保持其關(guān)鍵作用，特別是在質(zhì)量保證方面。工業(yè)1.018世紀(jì)60年代至19世紀(jì)中期，通過(guò)水力和蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)的工廠機(jī)械化可稱(chēng)為工業(yè)1.0。這次工業(yè)革命的結(jié)果是

8、機(jī)械生產(chǎn)代替了手工勞動(dòng)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)從以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型到了以工業(yè)以及機(jī)械制造帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式。工業(yè)2.019世紀(jì)后半期至20世紀(jì)初，在勞動(dòng)分工的基礎(chǔ)上采用電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)可稱(chēng)為工業(yè)2.0。這次工業(yè)革命，通過(guò)零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離，開(kāi)創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式。工業(yè)3.0始于20世紀(jì)70年代并一直延續(xù)到現(xiàn)在，電子與信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得制造過(guò)程不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可稱(chēng)為工業(yè)3.0。自此，機(jī)器能夠逐步替代人類(lèi)作業(yè)，不僅接管了相當(dāng)比例的“體力勞動(dòng)”，還接管了一些“腦力勞動(dòng)”。工業(yè)4.0德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，未來(lái)10年，基于信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem，C

9、PS）的智能化，將使人類(lèi)步入以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命。產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的模塊集成，將形成一個(gè)高度靈活、個(gè)性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式?！肮I(yè)4.0”為我們展現(xiàn)了一幅全新的工業(yè)藍(lán)圖：在一個(gè)“智能、網(wǎng)絡(luò)化的世界”里，物聯(lián)網(wǎng)和務(wù)聯(lián)網(wǎng)（服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）將滲透到所有的關(guān)鍵領(lǐng)域，創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程逐步發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將重組，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。所謂工業(yè)4.0，是基于工業(yè)發(fā)展的不同階段作出的劃分。按照目前的共識(shí)，工業(yè)1.0是蒸汽機(jī)時(shí)代，工業(yè)2.0是電氣化時(shí)代，工業(yè)3.0是信息化時(shí)代，工業(yè)4.0則是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)

10、業(yè)變革的時(shí)代，也就是智能化時(shí)代。 “工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。 德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智

11、能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。通俗地講，這意味著未來(lái)工業(yè)的發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)智能通道。機(jī)器不再需要人工操作，各種智能設(shè)備將被內(nèi)置在從原材料到生產(chǎn)再到運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，云技術(shù)將把所有的要素都連接起來(lái)，生成大數(shù)據(jù)，自動(dòng)修正生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。1.3工業(yè)4.0涉及的技術(shù)1.4工業(yè)4.0在德國(guó)的應(yīng)用1.4.1德國(guó)對(duì)工業(yè)4.0的重視 工業(yè)4.0是德國(guó)政府高技術(shù)

12、戰(zhàn)略2020確定的十大未來(lái)項(xiàng)目之一，并已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。  工業(yè)4.0簡(jiǎn)介“工業(yè)4.0”研究項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手資助，在德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門(mén)子公司等德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成，并已上升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。德國(guó)聯(lián)邦政府投入達(dá)2億歐元。德國(guó)政府提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出，其目的是為了提高德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。該戰(zhàn)略已經(jīng)得到德國(guó)科研機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)同，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)將在其下屬67個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的研究所引入工業(yè)4.0概念，許多公司已經(jīng)

13、開(kāi)始將這一概念引入其工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)，例如ABB、巴斯夫、寶馬、博世、戴姆勒、英飛凌、思愛(ài)普（SAP）、西門(mén)子、蒂森克虜伯（ThyssenKrupp）及通快（TRUMPF）等。1.4.2德國(guó)工業(yè)4.0的發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)施工業(yè) 4.0 計(jì)劃是一個(gè)涉及諸多不同企業(yè)和部門(mén)以不同速度發(fā)展的漸進(jìn)性過(guò)程。BITKOM,VDMA 和 ZVEI 在年初提出了一項(xiàng)名為“工業(yè) 4.0 前景”的調(diào)查，確認(rèn)了這一題目的重要性，認(rèn)為這將關(guān)系到德國(guó)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力， 并且提出需要提供更加全面及目標(biāo)更加明確的信息。調(diào)查顯示，47%的企業(yè)表示已經(jīng)積極參與工業(yè) 4.0 計(jì)劃，18%的企業(yè)參加了對(duì)工業(yè) 4.0 計(jì)劃的研究，12%的

14、企業(yè)則已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施工業(yè) 4.0 計(jì)劃。1.4.3德國(guó)工業(yè)4.0的具體應(yīng)用1.“機(jī)器”有了靈魂，它能讀懂“產(chǎn)品” 位于巴伐利亞州東北小鎮(zhèn)上的西門(mén)子安貝格電子制造廠，雖然只有三座外觀簡(jiǎn)樸的廠房，卻被譽(yù)為德國(guó)“工業(yè)4.0”模范工廠，它是未來(lái)德國(guó)工業(yè)的一個(gè)縮影。安貝格擁有歐洲最先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)平臺(tái)。工廠主要生產(chǎn)PLC和其他工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論元件、半成品還是待交付的產(chǎn)品，均有各自編碼，在電路板安裝上生產(chǎn)線之后，可全程自動(dòng)確定每道工序；生產(chǎn)的每個(gè)流程，包括焊接、裝配或物流包裝等，一切過(guò)程數(shù)據(jù)也都記錄在案可供追溯；更重要的是：在一條流水線上，可通過(guò)預(yù)先設(shè)置控制程序，自動(dòng)裝配不同元件，流水

15、生產(chǎn)出各具特性的產(chǎn)品。由于“產(chǎn)品”與“機(jī)器”實(shí)現(xiàn)了“溝通”，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都為實(shí)現(xiàn)IT控制進(jìn)行了優(yōu)化，生產(chǎn)效率因此大大提高：只有不到四分之一的工作量需要人工處理，主要是數(shù)據(jù)檢測(cè)和記錄；工廠每年生產(chǎn)元件30億個(gè)，每秒鐘可生產(chǎn)出一個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)能較數(shù)字化前提高了8倍，而由于對(duì)所有元件及工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和處理，工廠可做到24小時(shí)內(nèi)為客戶(hù)供貨。此外，由于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并挖掘分析質(zhì)量數(shù)據(jù)，次品率大大降低，該廠質(zhì)量合格率高達(dá)99.9988%，“全球沒(méi)有任何一家同類(lèi)工廠可以實(shí)現(xiàn)如此低的次品率”。2.機(jī)器會(huì)自我更新位于德國(guó)北部的雷蒙哥，是德國(guó)弗勞恩霍夫研究院工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中心，專(zhuān)門(mén)為企業(yè)研發(fā)并生產(chǎn)推動(dòng)“工業(yè)4.0”所需的

16、設(shè)備和解決方案?！皞鹘y(tǒng)工業(yè)時(shí)代下，如果更換一臺(tái)流水機(jī)器的設(shè)備往往需要數(shù)天，但是現(xiàn)在我們只需要幾分鐘。這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)設(shè)備的安裝過(guò)程中，技術(shù)人員需要先把新的部件手動(dòng)連接到工作環(huán)境，然后再去調(diào)整生產(chǎn)線上的控制裝置。就像幾十年前使用電腦工作時(shí)一樣?！澳菚r(shí)，每個(gè)新部件都需要一張帶有驅(qū)動(dòng)程序的軟盤(pán)，安裝之后經(jīng)常與計(jì)算機(jī)上的其他部件發(fā)生沖突，以至于用戶(hù)不得不手工進(jìn)行調(diào)整?！倍F(xiàn)在USB的出現(xiàn)讓一切變得簡(jiǎn)單和輕松。我們只需把新裝置插到計(jì)算機(jī)上即可?！凹床寮从谩背蔀檫@一技術(shù)進(jìn)步的生動(dòng)描述?，F(xiàn)在，工業(yè)4.0的專(zhuān)家們用“即插即生產(chǎn)”來(lái)指設(shè)備和系統(tǒng)的順暢配置，就像雷蒙哥公司的場(chǎng)景一樣。就像電腦一樣，未來(lái)的部件會(huì)自發(fā)地

17、與工作環(huán)境相連接，自己把自己集成到現(xiàn)有控制系統(tǒng)當(dāng)中。3.讓工廠成為整體“工業(yè)4.0”想連接的是生產(chǎn)設(shè)備。這就是生產(chǎn)的“一體化”。把不同的設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)交互連接到一起，讓工廠內(nèi)部，甚至工廠之間都能成為一個(gè)整體。這種工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)的交互在德國(guó)正在變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。蔡司集團(tuán)2013年在歐洲機(jī)床展上展出的一套名為PiWeb的系統(tǒng)，通過(guò)PiWeb能夠把跨國(guó)公司分布在不同地區(qū)工廠的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享，生產(chǎn)經(jīng)理在辦公室里即可看到每一個(gè)工廠的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)的同步監(jiān)測(cè)。德國(guó)的奔馳公司和大眾汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始使用了這套系統(tǒng)。1.4.4德國(guó)智能工廠初級(jí)模式以“Modellfactory”項(xiàng)目為例在德國(guó)正在進(jìn)行的一個(gè)“Mod

18、ellfactory”項(xiàng)目，其目的是實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的功能，作為智能工廠研究的第一步，需要在此模型中完成以下幾點(diǎn) 分散智能模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 以流程控制為主導(dǎo)的自適應(yīng)生產(chǎn)制造模型； 在上電通過(guò)即接即用的自動(dòng)化配置功能(Plug and Play) ； 采用WLAN的通信技術(shù)； 數(shù)字仿真模型與實(shí)際對(duì)象的一致性； 采用Plug and Play 的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層、控制層和管理 層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變；這是一個(gè)爆米花生產(chǎn)自動(dòng)化流水系統(tǒng)，作為多功能生產(chǎn)制造適應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)模型，首先為了模擬系統(tǒng)功能的擴(kuò)展性和靈活性，整個(gè)系統(tǒng)的功能分散化和功能化，需要用仿真技術(shù)（數(shù)字工廠）來(lái)描述整個(gè)生產(chǎn)制造工藝流程的模型。（1）采用仿

19、真技術(shù)（數(shù)字工廠）建立智能模塊化的生產(chǎn)制造的過(guò)程模型分割各功能塊，用仿真技術(shù)建立智能模塊化的生產(chǎn)制造的過(guò)程模型，每個(gè)功能塊具有機(jī)電智能控制的功能，它一般是一個(gè)“黑箱子”僅有相對(duì)應(yīng)的各種信號(hào)輸入和輸出端。其信號(hào)的種類(lèi)有數(shù)字、模擬、通信、以太網(wǎng)、傳感、執(zhí)行、無(wú)線、有線等，進(jìn)行前后功能塊之間的信息的傳輸和控制，這些黑箱子可以按照生產(chǎn)工藝的需求任意的配置和規(guī)劃。其中，他們開(kāi)發(fā)一整套的軟件，不僅包括了控制算法與通信方法（工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、WLAN和各種無(wú)線通訊），也開(kāi)發(fā)了智能性的過(guò)程系統(tǒng)的組態(tài)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算方法，以達(dá)到即接即用的目的。軟件算法中整合了生產(chǎn)管理和生產(chǎn)調(diào)度技術(shù)的功能，按照生產(chǎn)實(shí)際需要來(lái)組

20、成新的生產(chǎn)制造工藝線。當(dāng)然智能化的現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試、診斷和故障預(yù)警功能也包含在這套軟件之中，利用模擬和仿真工具對(duì)于所有系統(tǒng)的功能、質(zhì)量、速度、安全、可靠、場(chǎng)地分配和布置做了仔細(xì)的分析和研究。（2） 設(shè)計(jì)和制造機(jī)電控制一體化的智能模塊 當(dāng)仿真實(shí)驗(yàn)完成以后，按工藝要求設(shè)計(jì)制造機(jī)電控制一體化的智能模塊的硬件，如圖12所示。這種模塊與原來(lái)機(jī)電一體化模塊的根本不同在于，原來(lái)機(jī)電一體化的模塊是一個(gè)被控對(duì)象，它僅僅是個(gè)執(zhí)行裝置，一切由主控或控制器來(lái)控制。而現(xiàn)在機(jī)電控制一體化的智能模塊是一個(gè)stand alone獨(dú)立的具有控制功能的模塊，它可以自行對(duì)于對(duì)象進(jìn)行控制。其關(guān)鍵點(diǎn)是采用嵌入式控制技術(shù)，將各種通信接口融

21、合在此控制模塊之中。簡(jiǎn)單地講，機(jī)電控制一體化的智能模塊帶有傳感器和執(zhí)行器的感應(yīng)功能，帶有嵌入式自適應(yīng)控制器的對(duì)于控制對(duì)象進(jìn)行控制、處理及分析的功能，帶有各種通信接口具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。?）爆米花生產(chǎn)制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 最后進(jìn)行爆米花生產(chǎn)制造系統(tǒng)的組裝和調(diào)試，如圖13所示。目前這套系統(tǒng)已經(jīng)完成，可以對(duì)智能工廠的一些概念和性能進(jìn)行試驗(yàn)。同時(shí)作為大學(xué)一個(gè)試驗(yàn)基地，學(xué)生們和教師們可以利用這個(gè)模型進(jìn)行智能工廠的各種功能進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)更多更智能化的軟件，使得學(xué)生與技術(shù)人員對(duì)智能工廠有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，一步一步地對(duì)這方面進(jìn)行新的探索。如在這個(gè)模型上開(kāi)始最佳能量管理的研究，最佳系統(tǒng)效率的研究，物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)制造智能化

22、系統(tǒng)的應(yīng)用，云數(shù)據(jù)應(yīng)用于生產(chǎn)管理的方法等。1.4.5德國(guó)的智慧工廠之路以西門(mén)子為例2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，西門(mén)子展示了如何通過(guò)世界領(lǐng)先的科技與創(chuàng)新幫助制造業(yè)應(yīng)對(duì)今天的挑戰(zhàn)，及如何打造未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展模式。西門(mén)子股份公司管理委員會(huì)成員兼西門(mén)子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃博士（Prof. Siegfried Russwurm）在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上發(fā)言時(shí)說(shuō)：“當(dāng)今的制造業(yè)和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的變化巨大并且快速”。他認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”雖然還有很長(zhǎng)的路要走，但今天的西門(mén)子已為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)新的工業(yè)信息技術(shù)及軟件在此發(fā)揮了決定性的作用，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)得以集成和協(xié)同，為全面優(yōu)化產(chǎn)品

23、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程創(chuàng)造條件。魯思沃表示：“今天，信息技術(shù)不斷突破、工業(yè)技術(shù)日益融合等越來(lái)越成為趨勢(shì)。但是，若干年后我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)看今天，當(dāng)基于信息技術(shù)下的人、產(chǎn)品與機(jī)器之間的互動(dòng)，將是一場(chǎng)真正的工業(yè)革命?！苯裉欤吞摂M規(guī)劃和實(shí)際生產(chǎn)所進(jìn)行的信息技術(shù)集成，已顯著提高了面臨全球競(jìng)爭(zhēng)的工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)力。工業(yè)領(lǐng)域的一些主要企業(yè)，如汽車(chē)制造、航空航天和機(jī)械工程，正在著手優(yōu)化其在整個(gè)價(jià)值鏈的競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，推動(dòng)現(xiàn)代化生產(chǎn)方式的變革，在這方面，西門(mén)子付出了比其他企業(yè)更多的努力，例如與戴姆勒、寶馬汽車(chē)、空中客車(chē)三家公司簽訂了長(zhǎng)期的合同。 西門(mén)子公司憑借全集成自動(dòng)化（TIA）和“數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)”，

24、長(zhǎng)久以來(lái)占據(jù)著信息技術(shù)集成領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，西門(mén)子展示了融合規(guī)劃、工程和生產(chǎn)工藝以及相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)的全面解決方案。西門(mén)子展臺(tái)將突出展示西門(mén)子的最新技術(shù)成就，包括創(chuàng)新性的工程軟件平臺(tái)TIA博途V12、新一代控制器Simatic S7-1500、針對(duì)電氣傳動(dòng)應(yīng)用的“全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”（IDS）概念，以及以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的服務(wù)，例如，狀態(tài)監(jiān)控。另外，西門(mén)子公司還將與德國(guó)弗勞恩霍夫研究院以及大眾汽車(chē)公司聯(lián)合展示，通過(guò)利用產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）進(jìn)行虛擬生產(chǎn)規(guī)劃，可降低生產(chǎn)線上機(jī)器人的能耗高達(dá) 50%。 美國(guó)宇航局噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用了西門(mén)子 PLM軟件，從而在實(shí)

25、際模型建造前，建造出“好奇號(hào)”火星探測(cè)器數(shù)字化模型，進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)動(dòng)仿真，并模擬操作、組裝探測(cè)器。 在醫(yī)療設(shè)備方面，西門(mén)子正在研發(fā)一種新型的計(jì)算機(jī)斷層掃描儀，速度比以往的同類(lèi)產(chǎn)品高，成像所需要的放射量也會(huì)少很多。據(jù)介紹，這種新型的掃描儀掃描胸腔只需要0.6秒的時(shí)間，而接受掃描的病人甚至不需要像以往那樣屏住呼吸?！皬那?，從準(zhǔn)備到完成掃描需要至少10分鐘的時(shí)間，”西門(mén)子介紹說(shuō)，10分鐘在醫(yī)療尤其是急救上，往往就是決定了生與死之間的距離。二 、以孝義市和中興礦產(chǎn)有限公司為例淺析工業(yè)4.0的作用2.1企業(yè)簡(jiǎn)介 孝義市和中興礦產(chǎn)有限公司成立于1993年，位于中國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)鋁礬土原料生產(chǎn)基地山西省孝義市，注冊(cè)

26、資金1356萬(wàn)元，在冊(cè)職工336人，其中高中級(jí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員21人。至2009年資產(chǎn)總額達(dá)到1.6億，年銷(xiāo)售額超過(guò)3億。公司于2012年度被評(píng)定為呂梁市市級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，同年度被評(píng)定為省級(jí)優(yōu)秀企業(yè)，是中國(guó)耐火材料行業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事單位，全國(guó)耐火材料行業(yè)排名35名。公司占地面積126000平方米，建筑面積70000平方米，擁有自動(dòng)化配料生產(chǎn)線2條，無(wú)水炮泥生產(chǎn)線2條，400噸以上各類(lèi)壓磚機(jī)27臺(tái)，55米回轉(zhuǎn)窯2條，136米高溫隧道窯兩條，梭式爐12座。年產(chǎn)高鋁礬土熟料8萬(wàn)噸，均化料6萬(wàn)噸，定型產(chǎn)品3萬(wàn)噸，不定形產(chǎn)品6萬(wàn)噸。   2000年公司與原唐鋼耐火材料有限公司（現(xiàn)改制為唐山

27、時(shí)創(chuàng)耐火材料有限公司）開(kāi)展合作，將其高鋁制品生產(chǎn)線及相關(guān)工程技術(shù)人員整體搬遷至本公司，使公司的高鋁制品達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并在2001年通過(guò)ISO9001-2000質(zhì)量體系認(rèn)證。在逐年的發(fā)展過(guò)程中，不斷擴(kuò)大信息和技術(shù)的交流與合作，不斷加強(qiáng)高新技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研究，開(kāi)發(fā)出了熔鋁爐用抗?jié)B透高鋁磚、儲(chǔ)鐵式鐵溝用快干澆注料、環(huán)保型無(wú)水炮泥等一系列耐火產(chǎn)品。2.2行業(yè)介紹 中國(guó)的耐火材料行業(yè)具備許多良好的條件：一是耐火原料資源較為豐富，特別是菱鎂礦和石墨；二是擁有較強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和較好的科技條件；三是擁有巨大的內(nèi)需市場(chǎng)，需求是發(fā)展的最為強(qiáng)大的動(dòng)力；四是擁有世界上最多的耐火材料科技人才和人才教育培養(yǎng)體系；五

28、是在以往的發(fā)展中，耐火材料行業(yè)在自主創(chuàng)新方面已取得了顯著的成績(jī)。因此，中國(guó)耐火材料的未來(lái)發(fā)展仍是充滿動(dòng)力和值得期待的。2.3企業(yè)存在的問(wèn)題（1）耐火材料企業(yè)屬于中國(guó)目前的傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)，傳統(tǒng)工業(yè)在中國(guó)當(dāng)下的形勢(shì)下正面臨著巨大的挑戰(zhàn)，能源問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，生產(chǎn)效率問(wèn)題等一系列問(wèn)題都是需要正視的，但從另一方面看，這也意味著新的機(jī)遇，這也是我們選擇這一類(lèi)型企業(yè)的原因。（2）銷(xiāo)售、管理模式。這一產(chǎn)業(yè)和當(dāng)前新興互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不同，屬于典型的傳統(tǒng)工業(yè)，在信息交匯，企業(yè)和用戶(hù)之間的聯(lián)系方面有它先天的不足，甚至可以說(shuō)是落后的，而信息產(chǎn)業(yè)的及時(shí)性和高效性是未來(lái)工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)所在。工業(yè)4.0恰恰契合了這一系列要求。（

29、3）生產(chǎn)線和裝備的落后。通過(guò)一系列我們收集到的資料來(lái)看，足以反映當(dāng)下該行業(yè)普遍存在的問(wèn)題。首先，生產(chǎn)線的原料運(yùn)輸上，配料線各個(gè)環(huán)節(jié)銜接不夠緊密，采用傳統(tǒng)人工運(yùn)輸，增加成本的同時(shí)加大了安全隱患，在大機(jī)器生產(chǎn)的今天是不可取的；生產(chǎn)線設(shè)備方面，工藝落后，效率低下，如材料成型環(huán)節(jié)，設(shè)備原因?qū)е碌拇纹仿矢?、熔鑄環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的高爐冶煉勢(shì)必會(huì)被淘汰、冶煉環(huán)節(jié)、深加工環(huán)節(jié)，流水線各部分分配不合理，生產(chǎn)能力低，不精確，能耗和污染巨大，既不符合可持續(xù)發(fā)展理念，也不利于企業(yè)成本的節(jié)約和效率的提升；企業(yè)依河而建，生產(chǎn)的同時(shí)造成大量污染。（4）服務(wù)。應(yīng)該擁有前瞻性，學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)思維，為客戶(hù)提供最好的服務(wù)。2.4解決方案（1

30、）實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的智能化。這是工業(yè)4.0的核心思想之一，旨在最大化的實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能化管理。要善于借鑒，將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理理念融入企業(yè)管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)流程再造、信息集成、智能管控、組織優(yōu)化，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的企業(yè)，不斷提升信息化背景下企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。這也意味著，要像現(xiàn)在流行的信息產(chǎn)業(yè)學(xué)習(xí)看齊，打破傳統(tǒng)企業(yè)傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)思維的禁錮。（2）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和產(chǎn)品的智能化。準(zhǔn)確地說(shuō)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的現(xiàn)代化、智能化。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)傳感無(wú)所不在、連接無(wú)所不在、數(shù)據(jù)無(wú)所不在、計(jì)算無(wú)所不在、服務(wù)無(wú)所不在的時(shí)候，就意味著生產(chǎn)組織方式全面變革時(shí)代的來(lái)臨，當(dāng)然，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。對(duì)于該企業(yè)來(lái)說(shuō)，首要任務(wù)是引進(jìn)更

31、加先進(jìn)的設(shè)備，包括機(jī)器、配料線、材料加工線。耐火材料生產(chǎn)線工廠設(shè)計(jì)的生產(chǎn)效率直接決定了生產(chǎn)工藝能夠?yàn)榭蛻?hù)帶來(lái)多少經(jīng)濟(jì)上的收益，而耐火材料生產(chǎn)線廠設(shè)計(jì)的生產(chǎn)效率取決于以下幾個(gè)方面：從整體工藝流程的連貫性來(lái)講，耐火材料生產(chǎn)線工廠設(shè)計(jì)中各個(gè)工序之間銜接的緊密性決定了整體設(shè)備的運(yùn)行效率。生產(chǎn)線工藝流程的設(shè)計(jì)要結(jié)合實(shí)際情況，地基的建設(shè)，每臺(tái)機(jī)械設(shè)備的布局，篩分設(shè)備和輸送設(shè)備的傾斜角度等等 ；從單一的從每道工序上進(jìn)行考慮，只有確保了每道工序正常穩(wěn)定的運(yùn)行效果，才能保證整體耐火材料生產(chǎn)線工廠設(shè)計(jì)的高效運(yùn)行。這也是為什么耐火材料生產(chǎn)線工廠設(shè)計(jì)中的破碎篩分設(shè)備需要按照客戶(hù)的需求來(lái)進(jìn)行選購(gòu)，對(duì)于特殊的工藝還需要對(duì)

32、設(shè)備進(jìn)行技術(shù)上的改造，這些都是為了保證機(jī)械設(shè)備有一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行效果。為了提高效率，必要的一個(gè)措施是減少生產(chǎn)過(guò)程中的人工參與的環(huán)節(jié)，這樣還可以杜絕降低安全隱患。生產(chǎn)線的智能化，可以總結(jié)為提高耐火原料生產(chǎn)用裝備水平，優(yōu)化工藝，盡可能減少人為因素對(duì)質(zhì)量的影響，同時(shí)兼顧節(jié)約資源、降低能源消耗。在配料線上，要使用精度更高、自動(dòng)化程度更高、速度更快、除塵效果更好的生產(chǎn)設(shè)備，在配料過(guò)程中實(shí)現(xiàn)收料自動(dòng)化，控制室內(nèi)采用工控機(jī)及PLC系統(tǒng)，整個(gè)配料線狀態(tài)在工控機(jī)屏幕上可一目了然，用戶(hù)可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行操控，現(xiàn)場(chǎng)不需人工，系統(tǒng)還可記錄打印各次配料結(jié)果。在傳送環(huán)節(jié)，采用全自動(dòng)化設(shè)備，各環(huán)節(jié)之間通過(guò)數(shù)字化語(yǔ)言進(jìn)

33、行交流。在高爐燒制上，采用溫度調(diào)控系統(tǒng)，通過(guò)智能監(jiān)控，提供最佳的燒制溫度。此外，還應(yīng)高度重視節(jié)能環(huán)保，發(fā)展耐火材料（原料） 的綠色制造。如制定強(qiáng)制性政策，淘汰落后產(chǎn)能；采用新型數(shù)字化控制的節(jié)能型高溫窯爐，推進(jìn)行業(yè)節(jié)能、減排、降耗；加大新技術(shù)、新原料和再生資源在耐火材料設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)節(jié)能和環(huán)保新工藝、新品種，減少或替代對(duì)環(huán)境污染的材料，推動(dòng)行業(yè)環(huán)保和職業(yè)健康水平的提高（3）服務(wù)智能化。企業(yè)要高效、準(zhǔn)確、及時(shí)挖掘客戶(hù)的潛在需求并實(shí)時(shí)響應(yīng)，還要為產(chǎn)品交付后對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)線上線下服務(wù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理。兩股力量在服務(wù)的智能化方面相向而行，一股力量是傳統(tǒng)的制造企業(yè)不斷拓展服務(wù)業(yè)務(wù)，一股

34、力量是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)從消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，如騰信提出微信、QQ未來(lái)連接的不僅是人，而且還包括人和設(shè)備、設(shè)備和設(shè)備、服務(wù)和服務(wù)、人和服務(wù)。這兩股力量的勝利會(huì)師將不斷激發(fā)智能服務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、理念創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。總之，對(duì)于此耐火材料企業(yè)來(lái)說(shuō)，工業(yè)4.0的應(yīng)用具有很大的可行性。應(yīng)高度重視耐火材料生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的管理和優(yōu)化配置，加強(qiáng)耐火材料生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)和能量的高效、循環(huán)利用；以降低成本為核心，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程工序的優(yōu)化、物流環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理等；從結(jié)構(gòu)成本考慮，由于勞動(dòng)力成本的不斷攀升，今后大規(guī)模使用人工不劃算，這不僅僅是對(duì)降低成本而言，而且從控制質(zhì)量的均一性、減少人為因

35、素的影響考慮更為重要。因此，提高整個(gè)行業(yè)的裝備自動(dòng)化水平顯得尤為迫切，而且未來(lái)應(yīng)高度重視耐火材料制造的數(shù)字化發(fā)展，這也是工業(yè)4.0趨勢(shì)的要求。三、工業(yè)4.0在中國(guó)發(fā)展的限制因素3.1企業(yè)求穩(wěn)缺乏改革勇氣 從對(duì)智能制造設(shè)備運(yùn)用的廣度和深度看，當(dāng)前許多企業(yè)內(nèi)部的基礎(chǔ)設(shè)施、人力等條件還不具備使用工業(yè)機(jī)器的要求。同時(shí)，礙于成本回報(bào)比率和周期的不確定性，許多企業(yè)對(duì)運(yùn)用智能制造設(shè)備等仍有疑慮，智能制造設(shè)備價(jià)格偏高，難以承受，成本回收周期過(guò)長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)大。這就導(dǎo)致“兩化融合”這樣的國(guó)家戰(zhàn)略進(jìn)展緩慢。 如今，這個(gè)以企業(yè)為推動(dòng)核心的“工業(yè)4.0”，不過(guò)是“兩化融合”的延伸，“兩化融合”從提出到制定標(biāo)準(zhǔn)用了十年時(shí)

36、間。中國(guó)的成就來(lái)源于血汗工廠模式，所以中國(guó)又有多少企業(yè)能夠做出改變，敢于壯士斷腕，推動(dòng)起“工業(yè)4.0”呢？國(guó)際上尚未提出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 德國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、德國(guó)機(jī)械制造商協(xié)會(huì)和德國(guó)電器電子行業(yè)協(xié)會(huì)共同開(kāi)展的調(diào)查表明，被調(diào)查的近300家企業(yè)中有半數(shù)以上都認(rèn)為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是“工業(yè)4.0”所提出的最大挑戰(zhàn)，難度甚至超出了流程和工作組織。 所以，正處于探索階段、連統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)都尚未確立的的“工業(yè)4.0”對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)實(shí)在是風(fēng)險(xiǎn)巨大，等德國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化之爭(zhēng)結(jié)束，世界有了一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，中國(guó)再來(lái)討論“工業(yè)4.0”也不遲。3.2中國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀不符合工業(yè)4.0的要求一些業(yè)內(nèi)人士表示，近期的“工業(yè)4.0”并不盡適合中國(guó)

37、制造業(yè)。 首先，中國(guó)的工業(yè)化過(guò)程還沒(méi)完全走完。從制造設(shè)備到產(chǎn)品工藝都與其他制造大國(guó)差距很大，沒(méi)有核心技術(shù)，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，只能停留在低利潤(rùn)的初級(jí)加工階段。第二，便是中國(guó)制造業(yè)目前的一個(gè)通?。杭惫龃笞鰪?qiáng)。2005年聯(lián)想收購(gòu)IBM PC業(yè)務(wù)，結(jié)果其美國(guó)市場(chǎng)份額由2005年的9.2%至2012年跌倒8.7%，如今又收購(gòu)摩托羅拉，29億美元只拿了2000個(gè)移動(dòng)核心專(zhuān)利；TCL收購(gòu)湯姆森，豪言十八個(gè)月扭虧為盈，結(jié)果2006年累計(jì)虧損20億人民幣，2007年申請(qǐng)破產(chǎn)清算；再看2010年吉利收購(gòu)沃爾沃，2012年沃爾沃全年虧損4.46億人民幣。而歐美的制造業(yè)，無(wú)不是專(zhuān)注于掌握核心科技，調(diào)整管理方式、優(yōu)

38、化成本管控，把企業(yè)做大做強(qiáng)是把企業(yè)的利潤(rùn)率做大，抗風(fēng)險(xiǎn)能力做強(qiáng)。3.3中國(guó)缺乏工業(yè)4.0所需的中小創(chuàng)新型企業(yè)在內(nèi)部改革方面，中小型創(chuàng)新性企業(yè)的發(fā)展將是“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的關(guān)鍵，而這正是中國(guó)工業(yè)體系中所欠缺的。在國(guó)內(nèi)，并不缺少像中石油、一汽這樣的大型工業(yè)央企，但這并不符合“工業(yè)4.0”強(qiáng)調(diào)分散化、個(gè)性化的特點(diǎn)。受制于體制機(jī)制障礙，甚至還背負(fù)著沉重的歷史包袱，大型央企們可能難以擔(dān)綱“工業(yè)4.0”的主力。相比之下，那些勇于嘗試破壞性創(chuàng)新、體制機(jī)制更為靈活的中小型創(chuàng)新性企業(yè)，才是“工業(yè)4.0”真正的載體。但在國(guó)內(nèi)，這部分企業(yè)往往面臨著融資難、融資貴的問(wèn)題，并且很容易陷入政商關(guān)系、惡性同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的泥潭中，

39、難以專(zhuān)注于主業(yè)的發(fā)展。中國(guó)政府需要?jiǎng)?chuàng)造良好的工業(yè)發(fā)展環(huán)境，為這部分企業(yè)掃除后顧之憂，而這離不開(kāi)一系列深層次的體制機(jī)制改革。4.部分行業(yè)工業(yè)4.0并不符合實(shí)際需要率先提出工業(yè)4.0的德國(guó)目前也不是所有企業(yè)都達(dá)到工業(yè)3.0階段。德國(guó)企業(yè)的某些關(guān)鍵工序甚至停留在1.0至2.0之間。全球最大工程機(jī)械用關(guān)鍵零部件公司凱奧集團(tuán)，其液壓件鑄件清砂工序，還由很年長(zhǎng)的工人慢悠悠手工進(jìn)行。他們?yōu)槭裁床徊杉{機(jī)械化、自動(dòng)化甚至數(shù)字化呢？德國(guó)人很現(xiàn)實(shí)，他們主要是考慮投資收益，考慮實(shí)際需要，而不是片面為追求先進(jìn)而追求先進(jìn)，為“高大上”而“高大上”。而放在中國(guó)，更是有許多行業(yè)或場(chǎng)景并不需要一味的追求先進(jìn)的工業(yè)4.0。四、中

40、德現(xiàn)狀與差距4.1德國(guó)與中國(guó)工業(yè)4.0的現(xiàn)狀 盡管我國(guó)不乏非常先進(jìn)的工業(yè)企業(yè)，但是很多工廠的自動(dòng)化程度都比較低，信息化應(yīng)用水平還比較低。我國(guó)其實(shí)也一直在推動(dòng)信息化與產(chǎn)業(yè)的融合，只是做得比較簡(jiǎn)單?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛，但集中在消費(fèi)領(lǐng)域，很少向產(chǎn)業(yè)滲透?？偟膩?lái)說(shuō)，德國(guó)工業(yè)企業(yè)整體上處于工業(yè)3.0階段，而中國(guó)企業(yè)整體上處于2.0階段。 德國(guó)制造工業(yè)是世界上最具競(jìng)爭(zhēng)力的制造工業(yè)之一：1）德國(guó)更專(zhuān)注于創(chuàng)新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開(kāi)發(fā)，以及對(duì)復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的管理。2）德國(guó)擁有強(qiáng)大的設(shè)備和車(chē)間制造工業(yè)，在世界信息技術(shù)領(lǐng)域擁有很高的能力水平，在嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程方面也有很專(zhuān)業(yè)的技術(shù)。3）在挖掘新型工業(yè)

41、化的潛能方面，德國(guó)擁有先進(jìn)的工業(yè)基礎(chǔ)與大量的人才儲(chǔ)備。4）歐盟擁有眾多科技強(qiáng)國(guó)，德國(guó)作為歐盟成員國(guó)之一，在科研、管理技術(shù)、專(zhuān)業(yè)人才等方面與歐盟其他成員國(guó)之間的交流可以更頻繁便捷。 反觀中國(guó)制造工業(yè)的現(xiàn)狀，有以下幾點(diǎn)：1）中國(guó)制造業(yè)發(fā)展迅速，但屬于粗獷式發(fā)展，集中在中低端。雖然基礎(chǔ)很大，可是總體技術(shù)含量不高，這也是中國(guó)企業(yè)僅僅對(duì)“大”的追求的病態(tài)現(xiàn)象。2）中國(guó)現(xiàn)在很多生產(chǎn)設(shè)備能夠國(guó)產(chǎn)化，但其品質(zhì)，穩(wěn)定性，擴(kuò)展性上看和國(guó)外相比，還有差距。比如在精密模具方面，還需要大量進(jìn)口。3）從業(yè)人員，制造業(yè)第一線的工人文化素質(zhì)普遍不高，缺少技術(shù)工人，依賴(lài)國(guó)外技術(shù)人員。4）“工業(yè)4.0”所要求的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制

42、，即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)的前提的精加工，而中國(guó)制造業(yè)的主體還是停留在初級(jí)加工。5）中國(guó)周邊的形勢(shì)導(dǎo)致中國(guó)能與鄰邦在科研、管理、人才方面的交流十分有限。4.2智能制造領(lǐng)域的現(xiàn)狀與差距在智能制造方面，我國(guó)目前取得了一批基礎(chǔ)研究成果和智能制造技術(shù)，智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成，國(guó)家對(duì)智能制造的扶持力度不斷加大。但企業(yè)的理論和技術(shù)的建設(shè)相對(duì)落后，智能制造中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略缺失，高端技術(shù)、高端設(shè)備、核心部件依靠進(jìn)口，重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。目前基本上關(guān)鍵的智能設(shè)備、裝備、工業(yè)軟件都依靠進(jìn)口，尤其是90%左右的工業(yè)軟件和90%的工業(yè)機(jī)器人，都需要依靠進(jìn)口，而且費(fèi)用昂貴。此外，80%左右的集成電路芯片70%左右的汽

43、車(chē)制造關(guān)鍵設(shè)備、40%左右的大型石化裝備等也需要依靠進(jìn)口。 智能制造不僅需要單項(xiàng)技術(shù)突破，也需要各種技術(shù)綜合集成，而這正是德國(guó)的優(yōu)勢(shì)所在。具體來(lái)說(shuō)： 一是工業(yè)軟件優(yōu)勢(shì)。工業(yè)軟件是智能裝備的核心和基礎(chǔ)，德國(guó)企業(yè)資源管理（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、可編程控制器（PLC）等核心工業(yè)軟件在全球都處于領(lǐng)導(dǎo)地位。 二是工業(yè)電子優(yōu)勢(shì)。集成了傳感、計(jì)算、通信的工業(yè)電子是智能裝備的核心，這也是德國(guó)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域所在，一批德國(guó)企業(yè)在汽車(chē)電子、機(jī)械電子、機(jī)床電子、醫(yī)療電子等領(lǐng)域引領(lǐng)全球發(fā)展。三是制造技術(shù)優(yōu)勢(shì)。德國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)裝備、基礎(chǔ)元器件核心技術(shù)領(lǐng)域一直在全球處于領(lǐng)

44、先地位，機(jī)械出口占全球16%，居全球首位，其在創(chuàng)新性制造技術(shù)領(lǐng)域的研究、開(kāi)和生產(chǎn)，以及復(fù)雜工業(yè)過(guò)程管理領(lǐng)先性無(wú)人能比。 目前國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展側(cè)重技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn)，而基礎(chǔ)研究能力相對(duì)不足，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度不夠，原始創(chuàng)新匱乏。 一是基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系建設(shè)滯后。目前國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展側(cè)重技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn)，而基礎(chǔ)研究能力相對(duì)不足，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度不夠，原始創(chuàng)新匱乏。控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱，技術(shù)體系不夠完整。 二是關(guān)鍵數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及核心基礎(chǔ)部件主要依賴(lài)進(jìn)口。構(gòu)成智能制造裝備或?qū)崿F(xiàn)制造過(guò)程智能化的重要基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵零部件主要依賴(lài)進(jìn)口，如

45、新型傳感器等感知和在線分析技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人及關(guān)鍵部件技術(shù)、典型控制系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能液壓件與氣動(dòng)元件、高速精密軸承、大功率變頻技術(shù)等。三是重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是以信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)全面結(jié)合為基礎(chǔ)的。而中國(guó)制造業(yè)的“兩化”融合程度相對(duì)較低，低端CAD軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及，但應(yīng)用于各類(lèi)復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、資源計(jì)劃軟件、電子商務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家差距依然較大。四是中國(guó)高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等智能制造裝備重點(diǎn)領(lǐng)域急需稀缺領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人才和統(tǒng)籌裝備制造經(jīng)濟(jì)管理的管理人才。對(duì)海外高層次人才和國(guó)外

46、智力的引進(jìn)工作力度不夠，高端人才引進(jìn)政策不夠靈活。企業(yè)、科研院所、高校、職業(yè)院校和其他培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的平臺(tái)作用發(fā)揮不夠充分，還沒(méi)有形成良好的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，對(duì)充分掌握機(jī)械、自動(dòng)化、信息計(jì)劃等復(fù)合人才的培養(yǎng)投入不足。尚未建立起企校聯(lián)合培養(yǎng)人才的長(zhǎng)效機(jī)制。所以，綜合這幾個(gè)方面，我認(rèn)為德國(guó)可謂是厚積薄發(fā)，完全有能力去開(kāi)展對(duì)下一個(gè)工業(yè)時(shí)代的探索。而中國(guó)的現(xiàn)狀致使中國(guó)當(dāng)前還無(wú)力去實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”。4.3較差的工業(yè)基礎(chǔ)從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0的發(fā)展存在基礎(chǔ)性、連續(xù)性。東部沿海城市工業(yè)發(fā)展較快的很多地區(qū)已達(dá)到了工業(yè)2.0時(shí)代，少數(shù)城市達(dá)到工業(yè)3.0時(shí)代，但是中西部有的地區(qū)甚至沒(méi)有達(dá)到工業(yè)2.0時(shí)代，區(qū)域性的發(fā)

47、展不平衡使得工業(yè)4.0的部署實(shí)施不能一蹴而就，需要更多考慮地區(qū)的發(fā)展情況。同時(shí)，各行業(yè)的發(fā)展水平也不一致。航空航天、鋼鐵、石化、機(jī)床工具、汽車(chē)、集成電路領(lǐng)域由于在政策的指引下，信息化的水平較高，目前可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)字化、裝備智能化、加工數(shù)控化。而其他行業(yè)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。4.4傳統(tǒng)工業(yè)供應(yīng)鏈的缺陷 傳統(tǒng)供應(yīng)鏈和生產(chǎn)制造技術(shù)不能支持他們的快速反應(yīng)，尤其是機(jī)械和電氣產(chǎn)品，中國(guó)雖然是號(hào)稱(chēng)制造業(yè)大國(guó)，但是很多企業(yè)找不到好的供應(yīng)商可以滿足他們多品種、小批量、快速反應(yīng)的生產(chǎn)能力，大部分的制造廠家更愿意去做單產(chǎn)幾十萬(wàn)的單子，但是卻做不了一款幾千單甚至幾百單的定制化產(chǎn)品，一方面他們?nèi)狈?shí)這種柔性的生產(chǎn)能力（這正是德國(guó)制

48、造業(yè)的發(fā)展方向），另一方面他們不肯犧牲眼前的利益（傳統(tǒng)的大單）。4.5制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力較弱 一方面，從盈利能力及品牌地位來(lái)看，中國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距。近30年來(lái)，中國(guó)制造業(yè)經(jīng)歷了追趕乃至在規(guī)模上超越主要發(fā)達(dá)國(guó)家的過(guò)程，2010年中國(guó)制造業(yè)增加值在全球占比超越美國(guó)，成為世界制造業(yè)第一大國(guó)。但從整體來(lái)看，我國(guó)制造業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)中低端水平，產(chǎn)業(yè)過(guò)度集中于原材料及加工制造中低端環(huán)節(jié)，盈利能力及品牌地位有待提升。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，2012年入圍中國(guó)500強(qiáng)的272家制造業(yè)企業(yè)利潤(rùn)占比僅為25.04%；從國(guó)際來(lái)看，我國(guó)制造業(yè)缺乏世界一流大型企業(yè)與知名品牌，在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的高附加值環(huán)節(jié)份額相對(duì)較小。另

49、一方面，從研發(fā)投入比較來(lái)看，中國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升亦面臨較大挑戰(zhàn)。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)研發(fā)的重視程度不斷加大，研發(fā)投入規(guī)模占GDP比重從1995年的0.6%逐步提升到2011年的1.6%，但與美歐發(fā)達(dá)國(guó)家仍有一定差距。目前在全球研發(fā)投入排名前50的企業(yè)中有18家為美國(guó)企業(yè)。預(yù)計(jì)美國(guó)2012年的工業(yè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)將達(dá)2730億美元，即使扣除美國(guó)企業(yè)在境外的相關(guān)投資，也將超過(guò)中國(guó)的研發(fā)總額。美歐發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)期以來(lái)積累的研發(fā)優(yōu)勢(shì)使其搶占了技術(shù)制高點(diǎn)，其借此在各種技術(shù)指標(biāo)上設(shè)定的所謂“國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”，更是對(duì)我國(guó)制造業(yè)向高端發(fā)展形成較大挑戰(zhàn)。五、工業(yè)4.0在中國(guó)發(fā)展的可行性分析5.1工業(yè)4.0符合我國(guó)當(dāng)前的工業(yè)轉(zhuǎn)型與國(guó)家戰(zhàn)

50、略工業(yè)4.0之所以在我國(guó)引起廣泛關(guān)注，是因?yàn)樵谌斯こ杀旧仙⒃牧蟽r(jià)格波動(dòng)、信息技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)影響不斷深入等的背景下，我國(guó)制造業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型。而且工業(yè)4.0的很多理念，與我國(guó)提出的“兩化”融合戰(zhàn)略不謀而合。 中國(guó)本身是個(gè)工業(yè)大國(guó)，正處在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)刻，而工業(yè)4.0有助于中國(guó)工業(yè)提高效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)的靈活性以滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求。5.2勞動(dòng)力成本逐漸上升使得制造自動(dòng)化更加迫在眉睫隨著人口紅利的消失，勞動(dòng)力供給減少、人工成本上升和新一代勞動(dòng)力制造業(yè)就業(yè)意愿的下降，對(duì)我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力形成了巨大制約。波士頓咨詢(xún)集團(tuán) (Boston Consulting Group)最近進(jìn)行的一項(xiàng)

51、研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)去十年中國(guó)勞動(dòng)力的工資漲幅超過(guò)4倍，再加上人民幣升值，使得中國(guó)的制造成本直逼美國(guó)。低廉的勞動(dòng)力成本不能再作為中國(guó)制造在全球市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)標(biāo)簽，中國(guó)制造企業(yè)要最大化利用資源，將生產(chǎn)變得更加高效;要盡可能地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)更加快速，從而快速滿足不斷變化的客戶(hù)需求;還要快速實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的靈活變動(dòng)，將生產(chǎn)變得更加柔性。5.3收購(gòu)或企業(yè)合作的頻繁提供發(fā)展可能據(jù)德國(guó)世界報(bào)報(bào)道，截至2014年上半年，中國(guó)企業(yè)對(duì)德國(guó)企業(yè)完成了總價(jià)值超過(guò)350億美元的98起收購(gòu)和合并，其中82%的收購(gòu)案發(fā)生在機(jī)械、汽車(chē)和化工等制造業(yè)領(lǐng)域。2014年10月中德雙方共同發(fā)表中德合作行動(dòng)綱要，綱要明確指出了以智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)4.0的合作。5.4巨頭利用資金優(yōu)勢(shì)布局為工業(yè)4.0引路華為布局萬(wàn)物互聯(lián)的工業(yè)4.0大數(shù)據(jù)時(shí)代，長(zhǎng)