德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略為我們展現(xiàn)了一幅全新的工業(yè)藍圖，深入分析其愿景與要點，可以洞察德國提出工業(yè)4.0的目的與戰(zhàn)略意圖。在新的發(fā)展背景下，將信息化的時代特征與我國工業(yè)化歷史進程緊密結合起來，把兩化深度融合作為主線，為推動工業(yè)轉型升級注入新的動力，從而在向工業(yè)化邁進的過程中占得先機，這是4.0戰(zhàn)略對我國推進工業(yè)轉型升級的重要啟示。

與美國流行的第三次工業(yè)革命的說法不同，德國將制造業(yè)領域技術的漸進性進步描述為工業(yè)革命的四個階段，即工業(yè)4.0的進化歷程。

工業(yè)1.0 18世紀60年代至19世紀中期，通過水力和蒸汽機實現(xiàn)的工廠機械化可稱為工業(yè)1.0。這次工業(yè)革命的結果是機械生產(chǎn)代替了手工勞動，經(jīng)濟社會從以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為基礎轉型到了以工業(yè)以及機械制造帶動經(jīng)濟發(fā)展的模式。

工業(yè)2.0 19世紀后半期至20世紀初，在勞動分工的基礎上采用電力驅動產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)可稱為工業(yè)2.0。這次工業(yè)革命，通過零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離，開創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式。

工業(yè)3.0 始于20世紀70年代并一直延續(xù)到現(xiàn)在，電子與信息技術的廣泛應用，使得制造過程不斷實現(xiàn)自動化，可稱為工業(yè)3.0。自此，機器能夠逐步替代人類作業(yè)，不僅接管了相當比例的“體力勞動”，還接管了一些“腦力勞動”。

工業(yè)4.0 德國學術界和產(chǎn)業(yè)界認為，未來10年，基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業(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的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。

工業(yè)4.0為我們展現(xiàn)了一幅全新的工業(yè)藍圖：在一個“智能、網(wǎng)絡化的世界”里，物聯(lián)網(wǎng)和務聯(lián)網(wǎng)(服務互聯(lián)網(wǎng)技術)將滲透到所有的關鍵領域，創(chuàng)造新價值的過程逐步發(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，并會產(chǎn)生各種新的活動領域和合作形式。

工業(yè)4.0將使得工業(yè)生產(chǎn)過程更加靈活、堅強。這將使得動態(tài)的、適時優(yōu)化的和自我組織的價值鏈成為現(xiàn)實，并帶來諸如成本、可利用性和資源消耗等不同標準的最優(yōu)化選擇。包括在制造領域的所有因素和資源間形成全新的循環(huán)網(wǎng)絡、智能產(chǎn)品獨特的可識別性、個性化產(chǎn)品定制以及高度靈活的工作環(huán)境等。

工業(yè)4.0將發(fā)展出全新的商業(yè)模式和合作模式。這些模式將力爭確保潛在的商業(yè)利潤在整個價值鏈所有利益相關人之間公平地共享，包括那些新進入的利益相關人。同時，工業(yè)4.0“網(wǎng)絡化制造”、“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，也使得它追求新的商業(yè)模式以率先滿足動態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡而非單個公司，這將引發(fā)一系列諸如融資、發(fā)展、可靠性、風險、責任和知識產(chǎn)權以及技術安全等問題。

工業(yè)4.0將帶來工作方式和環(huán)境的全新變化。全新的協(xié)作工作方式使得工作可以脫離工廠，通過虛擬的、移動的方式開展。員工將擁有高度的管理自主權，可以更加積極地投入和調節(jié)自己的工作。同時，隨著工作環(huán)境和工作方式的巨大改變，可以大幅度提升老年人和婦女的就業(yè)比例，確保人口結構的變化不會影響當前的生活水平。

工業(yè)4.0將促進形成全新的信息物理系統(tǒng)平臺。全新的信息物理系統(tǒng)平臺能夠聯(lián)系到所有參與的人員、物體和系統(tǒng)，將提供全面、快捷、安全可靠的服務和應用業(yè)務流程，支持移動終端設備和業(yè)務網(wǎng)絡中的協(xié)同制造、服務、分析和預測流程等。

德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的要點可以概括為：建設一個網(wǎng)絡、研究兩大主題、實現(xiàn)三項集成、實施八項計劃。

建設一個網(wǎng)絡：信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡。信息物理系統(tǒng)就是將物理設備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調和自治等五大功能，從而實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡世界與現(xiàn)實物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起，從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關服務，并將生產(chǎn)工廠轉變?yōu)橐粋€智能環(huán)境。這是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基礎。

研究兩大主題：智能工廠和智能生產(chǎn)?！爸悄芄S”是未來智能基礎設施的關鍵組成部分，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程以及網(wǎng)絡化分布生產(chǎn)設施的實現(xiàn)?！爸悄苌a(chǎn)”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業(yè)生產(chǎn)過程，從而形成高度靈活、個性化、網(wǎng)絡化的產(chǎn)業(yè)鏈。生產(chǎn)流程智能化是實現(xiàn)工業(yè)4.0的關鍵。

實現(xiàn)三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業(yè)4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。

橫向集成是企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網(wǎng)絡所實現(xiàn)的一種資源整合，是為了實現(xiàn)各企業(yè)間的無縫合作，提供實時產(chǎn)品與服務;縱向集成是基于未來智能工廠中網(wǎng)絡化的制造體系，實現(xiàn)個性化定制生產(chǎn)，替代傳統(tǒng)的固定式生產(chǎn)流程(如生產(chǎn)流水線);端對端集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數(shù)字集成，是在所有終端數(shù)字化的前提下實現(xiàn)的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合，這將最大限度地實現(xiàn)個性化定制。

實施八項計劃：工業(yè)4.0得以實現(xiàn)的基本保障。一是標準化和參考架構。需要開發(fā)出一套單一的共同標準，不同公司間的網(wǎng)絡連接和集成才會成為可能。二是管理復雜系統(tǒng)。適當?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ涂梢詾楣芾砣遮厪碗s的產(chǎn)品和制造系統(tǒng)提供基礎。三是一套綜合的工業(yè)寬帶基礎設施。可靠、全面、高品質的通信網(wǎng)絡是工業(yè)4.0的一個關鍵要求。四是安全和保障。在確保生產(chǎn)設施和產(chǎn)品本身不能對人和環(huán)境構成威脅的同時，要防止生產(chǎn)設施和產(chǎn)品濫用及未經(jīng)授權的獲取。五是工作的組織和設計。隨著工作內(nèi)容、流程和環(huán)境的變化，對管理工作提出了新的要求。六是培訓和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展。

有必要通過建立終身學習和持續(xù)職業(yè)發(fā)展計劃，幫助工人應對來自工作和技能的新要求。七是監(jiān)管框架。創(chuàng)新帶來的諸如企業(yè)數(shù)據(jù)、責任、個人數(shù)據(jù)以及貿(mào)易限制等新問題，需要包括準則、示范合同、協(xié)議、審計等適當手段加以監(jiān)管。八是資源利用效率。需要考慮和權衡在原材料和能源上的大量消耗給環(huán)境和安全供應帶來的諸多風險。

總的來看，工業(yè)4.0戰(zhàn)略的核心就是通過CPS網(wǎng)絡實現(xiàn)人、設備與產(chǎn)品的實時連通、相互識別和有效交流，從而構建一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的智能制造模式。在這種模式下，生產(chǎn)由集中向分散轉變，規(guī)模效應不再是工業(yè)生產(chǎn)的關鍵因素;產(chǎn)品由趨同向個性轉變，未來產(chǎn)品都將完全按照個人意愿進行生產(chǎn)，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造;用戶由部分參與向全程參與轉變，用戶不僅出現(xiàn)在生產(chǎn)流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產(chǎn)和價值創(chuàng)造的全過程。