1.3 工业4.0的战略框架与基本特征

1.3.1 工业4.0的战略框架

德国工业4.0中实现人、物、服务联网的核心是信息物理系统平台，其由智能机器、存储系统和生产设施三部分组成，这是德国工业4.0的技术基础。制造业通过信息物理系统可以整合制造和物流过程，实现数字化和基于信息技术的端对端集成，建立高度灵活的个性化产品与服务生产模式，实现智能制造。

智能工厂中的智能产品被生产出来之后进入流通领域，也要实现智能化，因此德国政府进一步提出了智能服务世界战略。智能服务世界涵盖了产品的全生命周期，其目标是在工业4.0生产出来的智能产品的基础上，通过物联网技术将产品连接到互联网上，并应用大数据和其他IT技术将企业的商业模式从产品驱动转变为数据驱动，从销售产品转变为销售服务，从而实现业务模式的革新甚至革命。

基于以上框架，德国提出了工业4.0战略的要点，如图1-4所示。

图1-4 德国工业4.0的战略要点

1.3.2 工业4.0的基本特征

无论是德国工业4.0、美国工业互联网、OECD下一代生产革命或其他机构的认知，作为工业发展新阶段的工业4.0，大体上都具有一些共同体现时代气息的特征，如图1-5所示。

图1-5 工业4.0的基本特征

一是以人为中心。工业4.0是一个以人（用户、生产者、管理者、员工）为中心的战略，制造全生命周期（设计-制造-物流-销售-维护）与用户实现交互，由用户驱动生产、销售和物流，追求消费者最佳体验。工业4.0给员工及管理者更好的决策支持辅助，同时人在生产中仍然扮演着决定性角色。

二是数字化互联。工业4.0的前提与基础是互联，将设备、技术、生产线、工艺、工厂、产品、工人、管理者、供应商、客户以及服务紧密地数字化连接成一个网络，使物理世界与虚拟世界以信息物理系统的形式相互融合。各种产品、服务和人都将配备一个IP地址、通过标准协议彼此联网。

三是新要素。数据成为重要生产要素。传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在，连接无处不在，数据无处不在。工业4.0连接产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。

四是协同和集成。工业4.0不是一种特定技术，它是一系列业已存在或正在发展的特定技术的协同与集成。工业4.0使人与人、人与机器、机器与机器，以及服务与服务之间实现互联，再加之大数据分析，实现工业的纵向协同与集成、横向协同与集成和端到端协同与集成，最终是全方位协同与集成。这种全方位的协同与集成解决了互联互通中的数字化一致性问题。

五是自动化。制造业将从孤立的自动化单元转化为整合的自动化设施，并且能够相互联通，从而提升制造系统的灵活性、速度、生产力和质量。通过使用便宜的机器人或智能软件替代昂贵的工人，获取更高的利润率。

六是智能。工业4.0致力于生产智能产品、创建智能程序和流程、构建智能工厂、发展智能服务，最终实现智能产业体系。智能是工业4.0的一个主要特征。工业4.0的智能工厂是什么样的？它的系统更加柔性、更加灵活，可以帮助人们实现端到端的柔性生产和交付，同时，所有智能工厂和价值链参与者在层与层之间可以交互，所以，智能工厂意味着无缝的沟通、无缝的通信，产品是这个网络的一部分，而不再是传统的物理存在。

七是一切皆服务。工业4.0使产品从聚焦于生产向服务转变、从卖产品到卖服务转变或卖产品与卖服务并重，工业品中服务价值增值的比重会更大。产品智能化将企业与用户从一次性交易转变为长期服务关系，企业为用户提供全生命周期的服务。用户也从主要关注产品质量转变为关注产品的全生命周期服务。

八是大生态。工业4.0将利用新的工业平台构建比原先更为广泛和宏大的生态系统，实现更大范围的资源与要素配置。

与以上这些特征相伴的是传统工业创新与转型。工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，涉及制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新。工业4.0也是传统工业转型的过程，整个生产形态从大规模生产转向个性化定制，从生产型制造转型成服务型制造，从初级要素投入向知识性要素投入转变等。