夏妍娜、赵胜编著的这本《工业4.0（正在发生的未来）》认为：

200年的全球工业化进程中，中国与历次工业革命都失之交臂，如今当我们还在琢磨和探讨“第三次工业革命”的话题时，德国人已率先启动第四次工业革命，提出了工业4.0战略。工业4.0战略旨在通过现代制造技术的突破和应用，进一步发挥德国在产品创新、信息技术、高端装备和复杂工艺管理等领域的优势，从而维持和巩固其在全球制造业的领先地位。通过实施“工业4.0”战略，德国工业企业既可以满足消费者高度个性化的需求，也能够对变化的市场需求和原材料供应变动做出及时的反应和调整。当前，作为“世界工厂”的中国，正受到双重的挑战：发达国家正在进行“再工业化”运动，东盟国家、印度和拉美国家则拥有更低的劳动力和资源成本。在这样的形势之下，如何在保持增长的同时，促进产业升级，是中国制造业不得不思考的问题。同样是制造业大国的中国，同处在工业革命浪潮之中，同样也是自动化技术需求大国，德国“工业4.0”，描绘出来的正是未来中国制造业工厂的生产景象。

夏妍娜、赵胜编著的这本《工业4.0（正在发生的未来）》阐述了：

虽然互联网带来的时代变革才刚刚开始，但产业互联网时代已经到来，放眼全球，发达国家利用技术优势，已然开始行动。在欧洲，德国提出了“工业4.0”战略，试图摸索未来工业生产的新途径；在美洲，美国政府喊出了“再工业化”“能源互联网”等口号，发动了以“工业互联网”为代表的一系列“先进制造业”计划；而在亚洲，日本、韩国也利用智能技术正在迎头赶上。

德国工业4.0是把工厂、机器、生产资料和人通过网络技术高度联结，形成自组织的生产，其内涵已经远远超越机器的自动化。西门子的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体；宝马的虚拟手势识别系统让制造汽车酷炫好玩；大众早已用机器人制造汽车，大大解放了工人的劳动力；高智能、高性能的库卡机器人游走在各种工厂之中；博世的射频码系统让智能工厂跃然眼前……百年底蕴的德国制造散发出未来之感。

工业4.0不仅为中国的工业生产提供了一种全新思路，而且与中国国策“两化融合”（工业化与信息化深度融合）战略不谋而合。新一届中国政府鼎力推荐工业4.0，工信部快马加鞭制定“中国制造2025”，都是为了使工业4.0能顺利落地中国，并开花结果，升级“中国智造”，调整就业的结构性失衡。中国版“工业4.0”——“中国制造2025”是我们未来十年的国之大略。

工业4.0，正在发生的未来……

前言　全球视野下的工业4.0

引子　未来畅想：一台来自工业4.0时代的冰箱

第一章　新一轮全球工业革命的标准之争

 前工业4.0时代

 前三次工业革命：改变全球经济产业格局的助推器

 新一轮全球工业革命：智能化来袭

 进入工业4.0时代

 从互联开始

 高度集成化

 数据就是核心

 不断创新

 生产方式大变身

 工业4.0 VS. 工业互联网：新工业革命的标准之争

 德国工业4.0的战略意图

 美国的工业互联网

 中国的选择

 中德合作的契机

 中国版工业4.0：中国制造

第二章　工业4.0的目标和基石

 工业4.0的目标：智能制造

 智能工厂—工业4.0的精髓

 智能制造—未来制造业的发展新趋势

 预见未来—智能制造带来的改变

 工业4.0的硬件基础

 精益生产—智能制造的基石

 工业机器人—工业4.0的最佳助手

 工厂标准化—工业4.0的必要条件

 工业4.0的软件支撑

 信息物理系统—连接虚拟空间与物理现实

 大数据—掌控未来的密钥

 产品生命周期管理系统—通往工业

 的阳关大道

 工业4.0的人才保障

 工业4.0对人的改变

 工业4.0时代人的作用

 工业4.0时代人的培养

第三章　工业4.0的实践

 西门子的数字化魔力

 自己生产自己

 可见即可得

 流程更快、更优化

 全程透明的数字化物流

 宝马：机器人接管工厂

 未来工厂

 变形金刚

 自动化个性定制

 大众与库卡：人机领跑工业4.0

 大众：与机器人互为“同事”

 库卡机器人：人工智能并不“高冷”

 SAP：推动工业4.0从理念到应用

 SAP HANA：大数据时代的创新

 物联网：助力工业4.0落地

 信息化：让生产、物流更加智能

 博世：看智能工厂有多智能

 洪堡物流中心

 伊门斯塔特工厂

 硅谷与智能化浪潮

 谷歌：“智能硬件＋互联网”布局

 特斯拉：智能产品＋智能生产

第四章　中国的工业4.0之路

 构建软硬件一体化智能系统

 软件即未来

 制造执行系统：构建智能工厂的核心

 全面使用智能设备

 大力推进人才队伍转型

 助推职业教育变革

 重视岗位培训

 潜心夯实精益管理

参考文献

作者简介

“中国或许是世界工厂，但德国是世界工厂的制造者。”德国管理学思想家赫尔曼·西蒙(Herxnann Simon)对中德制造业发展的现状，一言以蔽之。

中国和德国是目前世界上最主要的制造业大国。在2008年的金融危机中，得益于在制造业的强大优势，德国的表现非常稳健自如，这让全球都意识到，工业实体经济的重要性。同时，德国的经验也告诉中国：继续全力发展工业，推动工业化的转型升级，对整个国家的经济发展依然具有十分重要的意义。

白1972年中德建交以来，至今已有40余年，两国在制造业方面已经实现了全方位的合作。如今，全球化水银泻地般的发展，无疑为两国创造了巨大的互利合作空间。在德国推出工业4.0战略之时，中国正全力走在从“制造”向“智造”迈进的路上。

同美国硅谷的公开戒备态度不同，德国十分看重中国的商业机会和中国政府的合作态度。在虚拟经济的创新方面，中国同美国的差距较大；但是，在“智能制造”（即制造业数字化、网络化、智能化）这样的核心技术方面，中国有着独特的优势。与德国在工业4.0战略上的合作，将为中国引进更多高精尖技术，极大提升制造业水平，帮助中国制造业早日接近国际标准，并将给中国科技企业带来在诸如互联网、物联网、云计算、大数据等领域的众多发展机遇。可以说，工业4.0是中国制造业转型的巨大契机。

合作并不只是对中国一方有利。虽然，德国最先提出工业4.0的概念，但其应用市场仍十分有限。“从竞争的角度来看，我们从不把中国视为对手。”西门子管理委员会成员、工业业务领域首席执行官鲁思沃(Siegfried Russwum)说，“德国的国内市场较小，而中国拥有全球最大的机器设备市场，我们完全可以很好地合作，共同开发其中的价值。”由此可见，最终能够使工业4.0真正成功的市场在中国。德国是中国在西方最亲密的伙伴，中德双方不仅在这方面达成了共识，更为重要的是，双方都对美国信息技术的两面性抱有疑虑。

中德两国正式合作的契机始于2014年10月，多达110条的《中德合作行动纲要》充分显示了双方的合作诚意。在这个涵盖了政治、经济、文化、农业、工业、文明等诸多方面的行动纲要中，工业4.0领域合作的内容颇为引人瞩目。

以往大国间的技术合作，往往以实用主义为导向，合作的核心离不开精密机床或核心零部件这样的“硬货”，但细细拆解这份行动纲要中的几项重要目标，就不难发现中德两国对于观念契合层面的追求已经远远超越了实用层面的以物易物。中国与德国向来都不缺乏创新精神，只是相比于工业革命1.0、2.0乃至工业3.0时代，它们为工业4.0战略下的合作增添了更多的创新之意。

按照这份行动纲要，中国工业和信息化部、科技部将同德国联邦经济和能源部、联邦教研部，以加强相关领域信息交流为目的，建立工业4.0对话，为两国企业在该领域开展自愿、平等的互利合作搭建平台；同时加强两国企业集团及行业协会之间的专业交流，从而进一步深化彼此间的合作，而两国政府也将为合作提供更为有利的框架条件和政策支持。

由于工业4.0在世界范围内的成功与否取决于国际通行的规则与标准，因此中德两国将在标准问题上紧密合作，将工业4.0议题纳入中德标准化合作委员会的合作框架中。此外，双方还将继续加强该委员会主导的现有合作项目——例如电动汽车、高能效智慧能源控制、智慧家居、供水及污水处理等，致力于开展更具系统性和战略性的合作。

同时，凭借中国担任2015年德国汉诺威消费电子、信息及通信博览会(CeBIT)合作伙伴国这一契机，以公正、开放的贸易及产品竞争为基础，两国将在移动互联网、物联网、云计算、大数据等领域进一步深化合作。

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全球视野下的工业4.0

这个时代，消费互联网如火如荼，产业互联网呼啸而来，任何优势都敌不过时代的趋势，全球工业4.0应运而生。

回顾互联网在中国20余年的发展历程，我们可以看到一个耐人寻味的事实：在层层推进的各个领域，互联网基本游走在诸如娱乐业、传媒业、零售业、金融业等“虚”的服务领域，对于通常所说的“实”的经济，即制造业，却影响甚微。很多中国制造企业隔岸观火，埋头苦干，除了改造、升级生产流水线，推行精益改善，加入全球化的工业分工体系之外，那些互联网“打劫”各类产业的颠覆故事，仿佛只是存在于另一个次元的传说。

然而，移动互联网、大数据和云计算等技术的到来，快速地推动了实体经济和虚拟世界的结合，使得中国的制造业无法再置身事外。这些技术日新月异，为产品销售方式的改变、增值服务的提升，以及商业模式的创新提供了空前的可能。今天，传感器价格和互联网连接成本已大幅下降，而带宽的飞速发展基本实现了网络全覆盖。随着技术的进步，各种商业标准软件的实施费用更是得到了大幅下降，新的工业大数据技术给工业智能化带来了无尽的想象空间。

山雨欲来风满楼。新时代的变局虽然才拉开序幕，但意义重大。放眼全球，发达国家利用技术优势，已然开始行动。在欧洲，拥有雄厚工业基础的德国提出了“工业4.0”战略，试图摸索未来工业生产的新途径；在美洲，美国政府喊出了“再工业化”“能源互联网”等口号，发动了以“工业互联网”为代表的一系列“先进制造业”计划；而在亚洲，日本、韩国迎头赶上，工业机器人不仅得以普及，而且智能化程度正在不断提高。

由于工作的原因，最近五年，我基本上每月都会去一次德国，带领数以千计的中国企业家赴德学习其制造业的精益管理、品质管理和技术创新等。从2013年开始，“工业4.0之风”吹遍了德意志的大地，通过对德国制造工厂的实地参访，以及与德国教授、专家的深度交流探讨，我发现，工业4.0已在德国形成了浓厚的氛围。德国工业4.0是工厂、机器、生产资料和人通过网络技术的高度联结，形成自组织的生产，其内涵已经远远超越机器的自动化。德国各家企业的成果更是让我大开眼界：西门子（Siemens）的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体；宝马（BMW）的虚拟手势识别系统让制造汽车酷炫好玩，似打游戏；大众（Volkswagen）早已用机器人制造汽车，大大解放了工人的劳动力；高智能、高性能的库卡（Kuka）机器人游走在各种工厂之中；博世（Bosch）的射频码系统让智能工厂跃然眼前……沉淀了百年底蕴的德国制造，正在以智能化的节奏一步步散发出未来之感。众多不同规模、类型迥异的德国企业，不约而同地将战略方向指向一个目的地，在充分利用工业4.0技术成果的同时，也以各种方式积极驱动着工业4.0前进的车轮。

在美国硅谷，充足的加州阳光令人沉醉不已，而互联网科技巨头们的一系列“大动作”更是令人震撼。通用电气公司（General Electric Company，简称GE）在硅谷成立了全新的研发中心，招兵买马，用最顶级的软件工程师布局“工业互联网”；IBM的“智慧地球”计划与思科（Cisco）的“万物互联”计划都表明了它们以物联网为战略发展重点的决心；谷歌（Google）以Google Glass艳惊四座，不断收购机器人公司，并借助“天马行空”的Google X实验室一次次给大众带来惊喜；而特斯拉（Tesla）的杀出更是开“汽车智能化”之先河，其“超级工厂”让“多才多艺”的机器人大显身手。

感受过这个世界的轮廓，方知当下的潮流将去向何方。从制造工厂到智造时代，是产品革新与进化的必然过程，也是制造业完善自我、突破创新的关键。制造业这座古老的“活火山”，正在因新技术和新智能的注入而慢慢积蓄能量，重新喷发出活力与生机。

回望中国，感慨良多。中国制造的发展速度也曾令世界惊叹：一座座城市拔地而起，一家家企业蓬勃而生，辉煌的建设成就使中国一改贫穷落后的旧面貌，成了充满力量的“世界工厂”。于是，一些人认为，中国的工业化就快完成了，很快就要进入发达工业国家的行列了，而一些工业品产能过剩的情况又似乎标志着工业的末路，应该“去工业化”了。然而事实上，和德国、美国相比，中国仍有很大的差距，中国工业创造和积蓄物质财富的使命还远未完成，我们仍然重任在肩。

虽然从顶尖的企业来看，中国制造的名号可以说是响当当的；但是整体上，我们的工业进程是割裂的，东部沿海可以“齐步走”，中西部城市还在学习“站军姿”。发展水平的不平衡导致总体水平的低下，高耗能、劳动密集型、把核心竞争力定位于低劳动成本的加工制造企业仍占据了中国制造的半壁江山，相较于品质精良的德国制造和极具创新活力的美国制造，中国的产品在研发和品牌两端均无比较优势。

同时，为了实现快速的经济效益，许多中国企业向来奉行抄来主义，依葫芦画瓢，将“山寨”发扬光大。如果抄不来，也宁愿买下来，而不是自己去研究开发。在低层次的竞争中，这样的做法确实可以规避研发风险，节约时间，但是，若要在世界范围内树立品牌形象，获得更高、更稳定的收益，企业必须有自己的技术优势、理念以及风格，而这些都需要经过长时间的积累。正因为缺乏技术研发的能力与耐心，中国许多资金雄厚、人才济济的大型企业始终无法进入世界高端产品领域。要知道，产品的核心是技术与品牌—苹果公司（Apple）并没有自己生产手机，却始终是高端手机领域的领导者。

人才，也成了中国制造企业在新时代发展的瓶颈。诸如“21世纪最宝贵的就是人才”“人才就是核心竞争力”这样的口号经常被大家反复强调，然而，对于什么是人才这个问题，人们似乎抱有过于狭隘的理解。中国的高等教育普遍歧视工人，歧视生产一线，几乎没有培养高级工人的意识和想法。但中国制造业的就业人口过亿，他们受教育水平的高低决定着制造业发展的速度与水平—智能机器人、物联网、云计算、工业大数据不断涌入各个工厂，若缺乏相关的知识，不懂操作，如何能实现人机和谐共处？

由此可见，中国制造业的现状令人担忧：大量从事低端加工的中小企业、庞大的就业需求、缺乏创新能力和核心技术、简单工艺的平面管理……种种问题时刻提醒着我们与世界的差距。所幸的是，向世界敞开怀抱的中国，迎来了实现跨越式发展的新机遇。

工业4.0不仅为中国的工业生产提供了一种全新思路，而且与中国国策“两化融合”（工业化与信息化深度融合）战略不谋而合。中德合作在很多方面都有高度互补性，德国的开发力和中国的生产力、德国的技术与中国的市场等都组成了完美的合作基础。在智能化时代，两国的合作会更有利于双方在激烈竞争中抢占先机。新一届中国政府鼎力推荐工业4.0，工业和信息化部快马加鞭制定“中国制造2025”，都是为了使工业4.0能顺利落地中国，并开花结果，一来可以升级“中国智造”，二来能够调整就业的结构性失衡。可见，中国版“工业4.0”—《中国制造2025发展纲要》是我们未来十年的国之大略。

习近平总书记提出，世界范围内的新一轮科技革命与中国加快转变经济发展方式、建设制造强国形成了历史性交汇。这对中国既是极大的挑战，也是极大的机遇。我们必须实现工业2.0、3.0、4.0的“并联式”发展，充分发挥市场和政府作用，统筹利用各方面资源，以“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”为发展方针，动员全社会的力量，从而大大压缩工业化进程的时间，争取让中国制造业在2025年进入世界第二方阵，迈入制造业强国行列。

工业4.0不仅是中国经济结构调整的重大任务，而且是经济增长动力持续的现实出路；它不仅是经济新常态的主要方法，而且是走向经济新常态的战略选择。最后，借用工信部部长苗圩在“2014智能制造国际会议”的一句精彩发言来做结尾：“工业4.0将成为全球工业互联网的新典范，中国会全力参与，在新一轮制造革命中实现‘弯道超车’。”

工业4.0，正在发生的未来……

“中国制造2025”与德国工业4.0既有很多相同之处，也有很多不同之处。从时间段上看，德国实现工业4.0大体需要8-10年，和“中国制造2025”基本在一个时期。从内容上看，德国工业4.0和中国提出的工业化与信息化深度融合、发展物联网或工业互联网有异曲同工之处。

——苗圩，工业和信息化部长

新一轮工业革命正在深化，发达国家纷纷实施再工业化战略。数字化、智能化技术深刻地改变着制造业的生产模式和产业形态，是新工业革命的核心技术。

——周济，中国工程院院长

深刻地把握新一轮科技和产业革命发展新趋势。近来，国际社会对新工业革命的讨论比较多，尽管观点各有不同，但较为一致的看法是信息技术和制造业进行融合，加上新材料、新能源等技术的重大突破，将引发新一轮科技和产业革命。

——苏波，工业和信息化部原副部长

随着信息技术与制造技术的不断深度融合，随着知识对经济增长的基础作用越来越显现，智能制造将会成为我国制造业转型升级和跨越式发展的关键技术，是未来20年、30年、40年都会长盛不衰的关键技术。

——屈贤明，机械科学研究总院原副院长

在国家积极推进两化融合的政策环境下，高度融合各类技术实现智能化制造的需求正不断发酵，市场对智能化工业发展的呼声很高。另外，随着劳动力成本的逐年上扬，企业也对提高生产效率、降低成本的新型智能化生产方式越来越热衷。

——李培根，华中科技大学校长