1.5 推进工业4.0的有关国际经验

欧美在推进工业4.0方面有一些实践可资借鉴。

1.5.1 加大市场培育，推进工业4.0战略

德国工业4.0的发展路径比较清晰：一是积极推进CPS技术研究，成为CPS技术的全球领先供应商；二是加快为CPS技术和产品培育新的市场，让CPS成为全球先进制造业主流技术。在市场推广方面，德国政府重视借助西门子等超大型企业的技术和市场实力，在全球宣传“工业4.0”理念和CPS技术，形成大企业投入资源开拓市场，带动中小企业跟进的发展态势。

1.5.2 构建有利于工业4.0的良好创新体系

德国的创新体系在创新过程中扮演了重要角色，为该过程中的不同主体提供不同类型的资源和激励。这种多目标、多层次的方针增加了企业开展研发活动的可能性，加强了研究人员和企业间的合作，促进了制造商及其所在区域经济内的研究和技术知识积累。由于这种系统化的努力，德国的各类企业尤其是中小企业能够得益于公共研究和私人研究，从而超越其国际竞争对手。

在项目实施方面，聚合政产学研，由政府出资，学术界和产业界共同推动，特别强调中小企业既是智能化生产技术的使用者和受益者，也是先进工业生产技术的创造者和供应者。为了协调创新进程，确保未来生产要素、技术和产业能够互联集成，德国电气电子和信息技术协会编纂了《“工业4.0”标准化路线图》作为规划基础。

1.5.3 工业4.0需要高度重视标准的制定

工业4.0涉及价值网络对多个不同企业进行整合和联网，只有在制定一套单独的共同标准的情况下，这种协作伙伴关系才可能实现。德国三大协会调查结果表明，数据的标准化是工业4.0面临的最大挑战。德国电气电子和信息技术协会于2013年12月发表了工业4.0标准化路线图，在总体架构、使用案例、基本原理、非功能性的特性、技术体系和过程的参考模型、设备和控制功能的参考模型、技术和组织过程的参考模型、人员作用和角色的参考模型、开发、工程、标准库（以实现互操作性）、技术和解决方案等12个领域为工业4.0行业标准的制定提出了具体建议。

1.5.4 工业4.0需有高技能的人力资源支撑

如果说创新仍是提高生活水平的关键，那么人力资本仍是创新的关键因素。工业4.0需要高素质的生产工人，这些工人必须拥有实用知识、创造力和适应能力去实施和完善新工艺、新技术。

德国工业4.0战略的核心在于人-机关系的深刻变化。CPS用机器取代人执行操作性的劳动，使劳动者的主要精力转向具有更高附加值的方面，大大提高了对劳动者知识和技能的要求。在这方面，德国教育和培训体系一直特别擅长培训其制造业工人适应新技术。最常见的就业途径是二元制职业培训，学生们从覆盖所有经济领域的349种职业（2013年）中选择一种并接受专业的就业技能培训。培训课程主要包括在企业从事两到三年的学徒，每周培训三四天，剩余一两天在非全日制职业学校接受更多的理论培训。

1.5.5 工业4.0要加强数据安全保护

工业4.0建立在数据驱动型商业模式之上，通过使用广泛的数据源，为私人用户提供个性化定制服务。德国个人数据保护标准是世界上门槛最高的，同时也是执行得最严格的。虽然搜集、存储规模日益庞大的数据量非常重要，但保护个人隐私不被侵犯和数据安全也极为重要。这些问题都提醒德国在发展智能服务的同时，需要尽可能确保数据资料最小化、匿名化以及这些资料的可控性。只要这些数据无法被搜索到，其他别有用心的组织就无法进行分析，数据匿名则能保证个体利益不受损害。

1.5.6 工业4.0要注重商业模式创新

一是构建以用户为中心的商业模式。智能服务的用户可以是消费者，也可以是公司雇员、居民、病人或游客，只要他们提出需求、请求，无论何时何地，智能服务商均可为其配置正确的产品和服务以满足他们的需求。如图1-7所示，以用户为中心的新型商业模式彻底颠覆了传统的以产品和服务提供商为中心的商业模式。

图1-7 以用户为中心的商业模式

二是注重数字化平台的建设。在工业4.0背景下，基于互联网的平台模式（大平台+小前端+富生态+共治理）实际上是一种对多个产业甚至是全社会资源进行开放重组和融合再造的组织方式。

波士顿咨询集团发现并提炼出了平台化企业组织的四大重要特征：大量自主小前端、大规模支撑平台、多元的生态体系，以及自下而上的创业精神。例如，SAP在工业4.0和智能服务领域建立开放、连接、安全的数字化平台，在水平和垂直两个维度上全面推动企业的数字化，如图1-8所示。

图1-8 开放、连接、安全的数字化平台

1.5.7 着力消除工业4.0发展的政策障碍

新技术、新产品、新产业、新组织、新商业模式等会对传统产业和企业格局带来重大影响，也会遇到一些政策的制约和束缚。例如，罗兰贝格认为欧洲要推进新工业4.0战略，欧洲各国政府需要达成共同愿景，共同促进欧洲新工业4.0的发展。现存工业政策对新工业是无效的，欧洲政府必须建立全新的整体框架，就工业政策达成共识，优先考虑发展工业4.0，同时需要制定激励政策和行动路线图，聚焦欧洲新工业4.0，建立立法基础，促进创新创业。

专栏：博世工业4.0在苏州工厂的应用

博世是工业4.0的重要发起者之一，在中国苏州工厂，博世工业4.0进行了成功的应用，如图1-9所示。

图1-9 博世苏州工厂工业4.0方案

（1）互联器件在苏州工厂传统车间中的应用

互联器件帮助传统车间为未来做好准备，通过装载RFID和物联传感器，博世苏州汽车电子工厂的传统车间逐步实现了升级改造，这也使得众多工业4.0相关解决方案的应用成为可能。

博世物联传感器集成了感知、通信、网络和计算等功能，是物联网全面感知的基础。与传统传感器不同的是，它具有无线、网络化、智能化等特点，实现了现实世界和虚拟世界的高效互联。传感器云端提供了各种各样的云服务，比如数据分析、可视化和异常状况的通知。

目前，在博世苏州汽车电子工厂的主要应用有：在设备上装载即插即用的物联传感器来实时监控设备的健康状况，通过检测机器的振动和噪声及时知悉机器的异常状况并预防突发性的机器故障。将传统以时间为基础的保养计划，升级成为根据设备实时状况为基础的保养；在实验室和机房装载体积小、重量轻、节能经济的物联传感器来实时监控环境如温度、湿度、大气压力、空气质量等，通过博世传感网络服务随时随地知晓环境状况。RFID技术在物流中的应用，如通过在生产运输中装载RFID，以实现实物和信息系统之间的沟通，完成物料在SAP中的自动扣账；通过RFID技术实现员工和机器间的对话。通过岗位来定制员工发展培训计划，员工的技能和机器设备能够实现相互通信、自我通信。在RFID技术的帮助之下，员工只要站到机器前面，机器就能识别出他本身具有什么技能。如果他的技能不允许他操作这台机器，机器会锁住操作界面，以此来预防因为人为的失误或者能力的不足造成质量事故。同时，员工从事符合自身技能的工作也能够提升他们的工作安全性。

工业4.0促进了生产效率提升。实时监控和数据收集可以带来质量和生产力的提升，同时博世通过开发其他功能来缩短反应时间，提高工作效率。例如，机器的物料需求直接跟仓库挂钩，仓库收到指令后会自动备料，然后交由运料小车运输物料。博世智能工作平台项目帮助在生产线实现无纸化，所有的文档和检查单都是无纸化的办公，相关数据可以立即传输到相关工程师的计算机上。博世还开发了一个生产敏捷响应系统，能够把各种生产资源以及MES和SAP连接在一起，帮助更快地响应客户波动，增强生产车间信息的透明化和提高生产管理的灵活性。

（2）实施eBox项目：全套工业4.0服务全面支持苏州工厂的制造流程

eLogistics模块能够实现机器设备间的互联与交流。例如，以自主方式沟通所需要的物料，并组织处理和运输。在苏州工厂的SMT子项目中，eLogistics实现了在线库存减少40%。从技术角度看，eLogistics模块由前文中提到的RFID技术支持。

eCompetence模块同样如上所述，能够使人与机器和系统相连，并开展个人间的技术协同工作。在eMaintenance模块中，应用物联传感器能够实现机器自我保养，并且实现预防性和预知性维护。通过eQuality模块，中心数据库能够提供相互连接的生产数据和质量数据，其目标是运用这些数据在生产过程中实现风险预防和快速反应。报告将会自动生成，报告实时并且定制化（通过eReport模块），以无纸化的方式（通过eDocument模块）提供。

敏捷制造反应系统项目旨在实现生产资源和生产执行系统的高度融合。这一整体系统将运用所有集成系统的数据，如生产现场执行系统，来实现全盘协调以及整个制造过程的规划，以此对客户方的变化及时做出反应，并通过自发组织产品资源带来更高的生产效率。此外，这一系统能够提供透明的信息，帮助鉴定和解决问题。而这就是完善了苏州工厂的eBox项目的ePlanning模块。

eBox项目正在苏州工厂逐步实现，eLogistics等模块已投入使用。

（3）依照工业4.0最新行业标准设计的苏州工厂全新测试车间

苏州无尘测试车间自成立之初就是按照工业4.0理念来设计的。从简单的无纸化办公到自动备料，通过机器和机器的对话自动获取物料并送达；集成机器产生的数据来定制报告；通过机器人的配合对生产计划做一个优化的电子排程；在机器设备端通过数据解析通知供应商送料，实现物流的透明化；做一些预知性的设备维护和保养，这些都充分体现了在工业4.0理念下生产车间的高效运作。