一 互联网时代更多新挑战，各国制造业迫切需要转型

全球制造业重回风口，但互联网数字化时代给制造业带来了更多的新挑战：产品更复杂，交货期要求更短；柔性化需求增多，小批量、多批次的定制化或半定制化生产需求越来越多；能源利用效率亟待提高；基础工业劳动力短缺，尤其是熟练劳动力短缺，如欧美国家的人口老龄化、日本的少子化及中国人口红利逐渐消失。

为应对制造业的四大新挑战，各国纷纷提出适合各自国情的解决方案。

（一）德国

工业4.0上升至国家战略。工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命，该战略利用网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织，在制造领域形成资源、信息、物品和人相互关联的信息物理系统。

（二）美国

实施“再工业化”，提出“工业互联网”。工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、感应技术，以及互联网链接融合的结果，通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统相结合的手段，结合软件和大数据分析，推进信息技术和制造业深度融合，使制造业向智能化转型，进一步提升生产效率。

（三）中国

实施《中国制造2025》，加速制造大国转向制造强国。《中国制造2025》被誉为中国版工业4.0规划，将借鉴德国版工业4.0计划，围绕中国工业有待加强的领域进行强化，打造新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新能源产业和生物医药与生物制造产业等。

表1 主要国家工业4.0的战略规划

二 解析工业4.0

工业4.0最早于2011年在德国汉诺威工业博览会上被提出，并被定义为“第四次工业革命”。2013年4月德国在汉诺威工业博览会上首次发布《实施工业4.0战略建议书》，同时在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等学术界和产业界的大力推动下，德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年将“工业4.0”项目纳入了《高技术战略2020》的十大未来项目中，计划投入2亿欧元资金，支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。

（一）工业4.0的战略要点

德国工业4.0的战略要点可以概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成、实施八项计划。

表2 工业4.0的战略要点

续表

（二）工业4.0：信息通信技术与制造业的融合

德国学术界和产业界对于“工业4.0”概念比较统一的阐释是继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命。《实施工业4.0战略建议书》将蒸汽机推动的工业革命定义为工业1.0，将电力奠基的大规模流水线生产定义为工业2.0，将信息技术引导的自动化定义为工业3.0。工业4.0是指通过信息通信技术（ICT）和信息物理系统（CPS）的结合，使制造业向智能化转型，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。

从工业3.0开始，工业的发展基本上就是以信息通信技术为主的发展（如数控机床、CAD、柔性制造、CAM/CAE、ERP等）。可以说现代制造业发展始终在吸纳应用ICT解决自身问题（质量、过程、能耗、需求等都在不断变化），新的ICT几乎都会在10年内为制造业带来新的变化。在工业3.0阶段，信息通信技术最初只是作为制造业的辅助工具而出现在生产流程中。随着计算机、软件、通信和网络技术的发展，ICT在制造业中的地位越来越重要，生产自动化程度也得以不断提升。

工业4.0本质上是信息通信技术与制造业融合的延续。此时信息通信技术已经发展到互联网时代，传感技术、网络传输技术、云计算和大数据的兴起，一方面丰富了信息通信技术的内容，另一方面拓展了“信息通信技术+制造业”的边界。ICT在制造业全产业链全面融合渗透，制造的外延和生产模式全面变革，启动了智能制造的历程。

表3 ICT对制造业变革的影响

（三）实现工业4.0的路径：工业特征差异决定变革路径

简单来说，工业基础和特征的差异导致不同经济主体将从具备优势的条件切入，并通过完善弱势条件，最终实现工业4.0的全面贯穿。美国和德国的工业互联网/工业4.0的路径选择，说明了两个重要问题：第一，必须考虑本国工业实际情况；第二，优势领域是切入点。

1.德国：工业4.0着眼“硬”制造——CPS

德国工业拥有强大的机械和装备制造业，在嵌入式系统和自动化工程领域具有很高的技术水平。而当前德国面临的问题在于，其工业中的操作系统、软件及网络平台大多由美国