自從250年前英國發(fā)生了第一次工業(yè)革命，人類社會已經(jīng)經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，目前已經(jīng)在邁向第四次工業(yè)革命的道路上。按照德國工業(yè)4.0平臺的定義，這四次工業(yè)革命分別為工業(yè)1.0、2.0、3.0和4.0，其主要的技術特征是機械化、自動化、信息化和網(wǎng)絡化。
在工業(yè)4.0時代，全球制造業(yè)強國紛紛行動起來，相繼推出國家級的制造業(yè)戰(zhàn)略，美國提出了AMP 2.0（Advanced Manufacturing Partnership 2.0， 先進制造伙伴計劃），德國則提出了包含戰(zhàn)略、標準及路徑等的工業(yè)4.0體系，中國在2015年提出了《中國制造2025》，日本也結合機器人優(yōu)勢，計劃推出“機器人革命”國家戰(zhàn)略。
在這樣的背景下，中國制造應該利用新概念帶來的新思路、新方法和新模式，實現(xiàn)新常態(tài)下的轉型升級，其中，把握工業(yè)4.0時代的發(fā)展趨勢和發(fā)展規(guī)律，是中國企業(yè)家應該重點關注的。
一、認識第四次工業(yè)革命
雖然第四次工業(yè)革命的概念并未得到所有專家的認可，但從諸如哈佛商業(yè)歷史學家阿爾弗雷德.D.錢德勒在《信息改變美國：驅動國家轉型的力量》一書中提出信息技術的應用是第三次工業(yè)革命的論斷來看，德國人把網(wǎng)絡化在工業(yè)領域的應用稱為第四次工業(yè)革命也沒有什么不妥。
按照馬克思的論斷，只有生產力的提升，而沒有生產關系的改變，不是工業(yè)革命，第四次工業(yè)革命是技術創(chuàng)新發(fā)展到一定階段，對傳統(tǒng)的生產制造價值創(chuàng)造體系將產生顛覆性的改變，因此，第四次工業(yè)革命值得我們關注和學習。
德國對工業(yè)4.0的定義
德國工業(yè)4.0平臺明確指出，發(fā)生在英國的第一次工業(yè)革命是工業(yè)1.0，其主要技術特征是機械化，以電氣化和自動化為特征的第二次工業(yè)革命就是工業(yè)2.0，接著以PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）廣泛應用為特征的第三次工業(yè)革命就是工業(yè)3.0，當然，未來的以信息物理融合系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical Systems）技術為特征的制造業(yè)，可以稱為工業(yè)4.0。
德國工業(yè)4.0概念的階段性定義
在2015年4月德國工業(yè)4.0平臺發(fā)布的《工業(yè)4.0實施戰(zhàn)略計劃》報告中，對工業(yè)4.0進行了較為嚴格的定義：
“工業(yè)4.0概念表示第四次工業(yè)革命，它意味著在產品生命周期內對整個價值創(chuàng)造鏈的組織和控制邁上新臺階，意味著從創(chuàng)意、訂單，到研發(fā)、生產、終端客戶產品交付，再到廢物循環(huán)利用，包括與之緊密聯(lián)系的各服務行業(yè)，在各個階段都能更好滿足日益?zhèn)€性化的客戶需求。”
更進一步，德國工業(yè)4.0平臺闡釋了工業(yè)4.0概念的價值，它指出：
所有參與價值創(chuàng)造的相關實體形成網(wǎng)絡，獲得隨時從數(shù)據(jù)中創(chuàng)造最大價值流的能力，從而實現(xiàn)所有相關信息的實時共享。以此為基礎，通過人、物和系統(tǒng)的連接，實現(xiàn)企業(yè)價值網(wǎng)絡的動態(tài)建立、實時優(yōu)化和自組織，根據(jù)不同的標準對成本、效率和能耗進行優(yōu)化。
由此可見，德國對工業(yè)4.0的定義是比較清晰的，對工業(yè)4.0在工業(yè)革命史中的階段有比較明確的劃分，同時也對工業(yè)4.0階段的價值創(chuàng)造過程有了較為深入的分析，因此，工業(yè)4.0概念是一個較為完備的體系。
未來制造的網(wǎng)絡化趨勢
作為新一輪的工業(yè)革命，工業(yè)4.0時代跟前三次工業(yè)革命不同的地方是網(wǎng)絡化，由于在生產制造核心價值創(chuàng)造環(huán)節(jié)大量采用了網(wǎng)絡化技術，原有的價值創(chuàng)造體系將發(fā)生革命性的改變，從而促使整個社會技術體系產生變革，這是第四次工業(yè)革命存在的證據(jù)和理由。
大家知道，互聯(lián)網(wǎng)技術在人們消費領域的應用，導致了人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，特別是在中國，大量的用戶使用電子商務、即時通信和移動應用等互聯(lián)網(wǎng)產品及服務，大大改變了人們的傳統(tǒng)生活形態(tài)?？梢灶A想，如果互聯(lián)網(wǎng)技術在生產制造領域得到充分利用，將對人們的生活產生巨大的改變。
人口僅為8500萬，面積僅為兩個廣東一樣大的德國，缺乏中國這樣的一體化大規(guī)模市場，難以推動互聯(lián)網(wǎng)技術在德國人生活中深度應用，但由于德國的制造業(yè)非常發(fā)達，具有很好的應用新技術的環(huán)境，因此，德國工業(yè)4.0概念提出之后，得到了德國制造業(yè)的大量響應，紛紛加入德國工業(yè)4.0平臺，共同推動德國的工業(yè)4.0的應用。
從未來制造業(yè)發(fā)展的趨勢來講，利用CPS技術，把物理世界虛擬化，是降低創(chuàng)新成本的最佳途徑。例如，傳統(tǒng)汽車的制造過程需要先設計出圖紙，制作出模型汽車，然后用模型汽車進行碰撞等試驗，檢驗設計的效果，這樣的流程花費的成本比較高，但利用CPS技術，新設計的汽車可以在模擬的測試環(huán)境中進行多次試驗，而不用擔心汽車碰撞實驗中的損壞，這樣可以大大降低成本。
理解未來制造業(yè)，需要考慮網(wǎng)絡化技術給原有的制造過程帶來的變革，高度網(wǎng)絡化在多個層面發(fā)生作用，它可以在產業(yè)鏈環(huán)節(jié)、車間之間、生產線之間、流水線各環(huán)節(jié)以及任何物體之間發(fā)生，而達到物與物的連接，則是CPS技術發(fā)展的最高境界，那就是物聯(lián)網(wǎng)。
總而言之，工業(yè)4.0時代就是第四次工業(yè)革命，它的核心技術CPS帶來的大量連接，形成了各種層級的網(wǎng)絡化，這將大大改變現(xiàn)有的生產制造流程，從而影響制造業(yè)的價值創(chuàng)造體系，這就是第四次工業(yè)革命最大的趨勢和特征。
二、解構中國制造的困境
經(jīng)工業(yè)4.0研究院考證，中國在1850年左右喪失了全球制造業(yè)大國的地位，經(jīng)過160年的時間，在2010年，我國經(jīng)過三十年左右的工業(yè)化努力，再次奪回世界制造業(yè)大國的地位。雖然從制造業(yè)產值上講，中國現(xiàn)在是全球排名第一，但從制造業(yè)的國家競爭力來講，我們遠遠落后于全球制造業(yè)強國。
正是基于這樣的背景，《中國制造2025》提出，“實施制造強國戰(zhàn)略，加強統(tǒng)籌規(guī)劃和前瞻部署，力爭通過三個十年的努力，到新中國成立一百年時，把我國建設成為引領世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢打下堅實基礎。”
中國制造低端產能過剩
在中國制造過去三十年的發(fā)展期，中國人口紅利帶來的低成本，一直是中國制造走向全球的法寶，據(jù)美國知名媒體記者查訪，幾乎沒有哪個美國人可以離開中國制造的產品而正常生活，可見中國制造在全球人類的生活中扮演了多么重要的角色。
但是，隨著中國的發(fā)展，人口紅利已經(jīng)逐步喪失，制造業(yè)的平均成本增長非常迅速，相比之下，東南亞更低的人工成本更具有吸引力。美國波士頓咨詢公司（BCG，Boston Consulting Group）曾經(jīng)做了一項對比研究（該報告中文版全文可在工業(yè)4.0研究院官方網(wǎng)站下載），提出中國制造的成本指數(shù)為96，而美國制造的成本指數(shù)為100，如果以這樣的對比方式來看，中國制造幾乎跟美國制造的成本相當。雖然這樣的對比模型包含了一些諸如環(huán)境成本以及其他估算成本，并不具有很強的對比性，但中國制造成本上升的結論是肯定的。
這還不是最糟糕的，雖然傳統(tǒng)制造產品的需求已經(jīng)大幅下降，但各地政府依然考慮就業(yè)等因素，繼續(xù)通過財政支持等手段維持原有的生產能力，或者繼續(xù)上馬原有規(guī)劃的工廠，這導致全國不少地方的制造能力過剩。
過剩的產能不能退出市場，影響了整個行業(yè)的盈利能力，同時也導致?lián)碛胸S富制造業(yè)經(jīng)驗的人才不能流動，這使得中國制造的各種資源不能實現(xiàn)高效配置，反而阻礙了中國制造的轉型升級過程的推進。更為可惜的是，過剩產能不退出，企業(yè)也難以轉向技術創(chuàng)新要出路，長期以往會影響中國跟進第四次工業(yè)革命的發(fā)展機會。
核心技術缺乏問題嚴重
由于中國工業(yè)化進程不過三十多年，大部分中國制造企業(yè)缺乏核心技術，它們主要通過引進來自美國、德國和日本等制造強國的裝備，加工好產品銷售給消費者，由于中國還缺乏成熟的高端裝備產業(yè)，在相當長一段時間內無法改變繼續(xù)引進制造強國裝備的現(xiàn)狀。
在2015年8月的工信部人才交流中心舉辦的“德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略解讀”會議上，來自德國電氣電子制造協(xié)會（ZVEI，Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.）的Klaus Mittelbach明確指出，德國就是要利用“工業(yè)4.0”去制造“中國制造”（”Made in China 2025” made by “Industrie 4.0”），可見德國意圖繼續(xù)做中國制造的裝備設備提供商的目的很明確。
從《中國制造2025》提及的十個領域來看，大部分是中國企業(yè)不具有核心技術的，國內大部分產業(yè)企業(yè)是通過集成等方式提供相關產品及服務。值得我們警惕的是，這些產業(yè)涉及到大量的核心技術研發(fā)，國內高校和研究機構相關基礎研究也不到位，在相當長一段時間，國內是缺乏相關技術獲取可能的。
目前國內一些制造大省在大張旗鼓進行機器換人，但涉及到機器換人的一些自動化設備，中國是沒有能力提供關鍵部件的，幾乎所有的關鍵部件都是采購國外企業(yè)的，在這樣的格局下，中國制造缺乏核心技術的困境是無法通過機器換人獲得緩解的，相反，大量采用國外的自動化設備，反而讓中國制造業(yè)在相當長一段時間難以投入資源去解決核心技術缺乏的問題。
除此之外，中國高校和研究機構對工業(yè)4.0相關的基礎科學和技術缺乏深入研究，《中國制造2025》要實現(xiàn)十年的計劃周期獲得技術的提升，可能會比較困難。例如，機器人所需要的基礎學科涉及到計算機視覺，國內大部分就是采用英特爾提供的開源平臺OpenCV；對于大家熱衷的3D打印，其操作系統(tǒng)也是歐洲提供的開源平臺Arduino。
因此，對于中國制造目前的現(xiàn)狀，低端產能過剩和核心技術缺乏是兩個突出的問題，而中國制造企業(yè)經(jīng)營理念陳舊，缺乏對未來制造業(yè)制高點的深刻認識，將阻礙中國制造的轉型升級順利進行，而要改變這樣的困境，中國制造企業(yè)必須認識到創(chuàng)新的重要意義，并切實通過創(chuàng)新來形成新的發(fā)展動力。
三、創(chuàng)新驅動中國制造業(yè)
實事求是的講，中國制造業(yè)是一個缺乏創(chuàng)新的領域，由于中國改革開放初期落后西方工業(yè)化進程幾百年，直接模仿西方工業(yè)化是一個較為經(jīng)濟的選擇。經(jīng)過三十年的高速發(fā)展之后，中國進入了簡單模仿成效不佳的狀況，這迫使中國制造選擇創(chuàng)新的道路。
按照創(chuàng)新的通常定義，可以把創(chuàng)新分為技術創(chuàng)新、模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。中國制造企業(yè)可以根據(jù)實際情況，通過多方位的創(chuàng)新努力，實現(xiàn)中國制造轉型升級的宏偉目標。
從產業(yè)鏈考慮技術創(chuàng)新
技術創(chuàng)新主要以核心技術創(chuàng)造發(fā)明或者工程技術應用來體現(xiàn)，這是人類工業(yè)革命以來的最基本約束條件，也是人類社會生產力的直接體現(xiàn)。在過去三十多年期間，中國制造成為了全球的工廠，可是，美國、德國和日本等裝備制造強國卻成為了工廠的工廠（Factory of Factories），也就是中國制造企業(yè)的工廠使用的裝備設備，大都是國外企業(yè)提供的。
雖然中國一直不遺余力的發(fā)展裝備制造業(yè)，甚至于工信部裝備司多年前就提出了“智能制造”的概念，并成為《中國制造2025》文件中的關鍵詞之一，但中國裝備制造業(yè)不強是不爭的事實。
中國裝備制造業(yè)不強，與以產業(yè)鏈創(chuàng)新布局的方式不足有很大關系。因為目前全球的工業(yè)產業(yè)大都以復雜的產業(yè)鏈形式存在，如果不從完整的產業(yè)鏈角度去考慮，是無法避免掌握的技術競爭優(yōu)勢不強的困境，也就不能持續(xù)的進行技術革新。
中國高鐵之所以可以稱為中國制造的名片，當初引入國外技術的時候，從整個產業(yè)鏈考慮創(chuàng)新，是當時最為正確的決策；而與之相反的是中國汽車業(yè)，由于各地政府忙于引進汽車企業(yè)提升GDP，而忽略了全產業(yè)鏈的技術創(chuàng)新布局，即便中國汽車業(yè)增長迅速，但中國自主的汽車業(yè)幾乎沒有發(fā)展起來。
在工業(yè)4.0時代，由于高度網(wǎng)絡化在生產制造核心價值鏈上的實現(xiàn)，那么相關核心技術的創(chuàng)新將更少由簡單的單個技術創(chuàng)新來實現(xiàn)，這也許是為什么德國工業(yè)4.0平臺把領先的市場納入到其雙領先戰(zhàn)略中的根本原因，因為如果沒有完整的技術供應鏈，是不太可能實現(xiàn)面向解決方案級別的技術創(chuàng)新的。
在數(shù)控機床領域，PLC是一個常用的核心器件，但超過95%以上的市場份額都是由國外企業(yè)占有，例如西門子、三菱、歐姆龍、施耐德等，它們利用自身工業(yè)自動化整體解決方案能力，各自在細分的PLC市場占據(jù)壟斷地位，而國內企業(yè)要打破這個格局，需要從產業(yè)鏈的技術創(chuàng)新入手，這樣的難度是比較高的。
如果不是從產業(yè)鏈的技術創(chuàng)新介入，單一的技術點很容易被領先的國外企業(yè)通過各種方式扼殺。
因此，中國制造在進行技術創(chuàng)新的時候，需要從整個產業(yè)鏈或產業(yè)生態(tài)去考慮，這樣才可能發(fā)揮技術創(chuàng)新帶來的優(yōu)勢。
工業(yè)4.0模式創(chuàng)新變革
在工業(yè)4.0時代，由于技術約束條件發(fā)生了改變，企業(yè)經(jīng)營的商業(yè)模式也有機會發(fā)生變化。通常來講，商業(yè)模式是利益相關者的交易結構，也就是需要考慮與價值創(chuàng)造體系有關的主要利益相關者，這樣才可能真正創(chuàng)造并獲取價值。
工業(yè)4.0研究院根據(jù)德國工業(yè)4.0體系，梳理了三種基本的商業(yè)模式，它們分別是企業(yè)邊界內的縱向集成、產業(yè)鏈范圍的端到端集成和跨產業(yè)鏈的橫向集成，這三種基本的工業(yè)4.0模式，可以給企業(yè)具體經(jīng)營管理提供創(chuàng)新方向。
從工業(yè)革命發(fā)展史來看，企業(yè)大部分的創(chuàng)新發(fā)生在車間，例如汽車的大發(fā)展，是福特在車間完成的，這是流水線作業(yè)的最經(jīng)典應用案例，也促使了汽車真正走向大眾市場。在工業(yè)4.0時代，制造企業(yè)仍然難以避免在車間進行創(chuàng)新，縱向集成就是車間創(chuàng)新的工業(yè)4.0版本，通過對車間現(xiàn)場流水線的改造，可以向智能工廠演進，從而為諸如大規(guī)模個性化定制奠定基礎。
除了企業(yè)邊界內的縱向集成，還有產業(yè)鏈范圍的端到端集成，通常是后向整合供應鏈，前向推出電子商務平臺，通過這樣的方式，企業(yè)可以提供個性化的產品及服務給客戶，同時，企業(yè)還可以獲得較強的競爭優(yōu)勢。
海爾就是按照端到端集成的思路來改造其商業(yè)模式的，它首先做完了工廠內部的縱向集成改造，形成了“互聯(lián)工廠”，初步具有較強的柔性生產能力，同時，海爾還整合了大量的供應鏈企業(yè)，以保證來自前端的消費者個性化定制需求。雖然目前還看不出海爾的端到端集成的效率和效果，但如果可以持續(xù)改進，將來可能形成有別于競爭對手的差異化優(yōu)勢。
當然，真正具有工業(yè)4.0特征的應該是橫向集成的商業(yè)模式，由于跨產業(yè)鏈的企業(yè)實現(xiàn)了高度網(wǎng)絡化，它們之間可以進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互，相互之間的協(xié)同創(chuàng)新能力將大大提升，這樣會產生大量的創(chuàng)新商業(yè)模式。例如，新型的車聯(lián)網(wǎng)就是利用了跨產業(yè)鏈的信息共享，實現(xiàn)了橫向集成，可以向客戶提供創(chuàng)新的解決產品和解決方案。
管理理念及方法創(chuàng)新
從第一次工業(yè)革命以來，管理理念和方法都在進行變化。在第一次工業(yè)革命時期，由于機械化的使用，要求工人擁有較熟練的使用機器，出現(xiàn)了公司的實體，這導致了公司的概念出現(xiàn)；在第二次工業(yè)革命階段，由于電氣化的應用，生產制造的自動化程度大大提升，導致了專業(yè)化分工的出現(xiàn)，流水線開始成為標準配置，這個時候專業(yè)管理層也出現(xiàn)了；在第三次工業(yè)革命發(fā)生的時候，技術創(chuàng)新和模式變革要求大量的資本投入，因此風險投資開始發(fā)展起來。
工業(yè)4.0研究院認為，在工業(yè)4.0時代，將出現(xiàn)新的企業(yè)家、新的管理者和新的工作者，這需要我們更新管理理念和方法，真正把創(chuàng)新放到價值創(chuàng)造過程的核心位置。
在工業(yè)4.0時代，激發(fā)工作者的創(chuàng)新能力，是一個關鍵的問題。傳統(tǒng)的流水線和科層制管理方法，是不能滿足高度網(wǎng)絡化條件下的創(chuàng)新需要的，這需要突破傳統(tǒng)的管理方法和理念，才可能實現(xiàn)管理跟新價值創(chuàng)造方式的匹配。
海爾等傳統(tǒng)制造企業(yè)也在探索諸如谷歌的新型管理模式，不再通過制度約束工人來實現(xiàn)價值創(chuàng)造，而是把時間交給工人，讓工人自行決定如何安排工作，從而激發(fā)工人的創(chuàng)造力。對于德國企業(yè)來講，它們也在探索新型的管理模式，例如，它們借助新興技術，提供機器與人共同協(xié)作完成產品生產及服務交付，通過人機協(xié)作，可以大大提高生產效率，并達到較高的生產靈活性。
從目前研究及實踐的情況來看，適合工業(yè)4.0時代的管理理念和方法還有待進一步發(fā)現(xiàn)，但這些理念和方法滿足一定的條件倒是比較明確的，例如，更加符合人性需要，設備跟人的交互更加智能化，管理工作的可視化實現(xiàn)等等。
總結
總而言之，工業(yè)4.0時代是以網(wǎng)絡化滲透為特征的第四次工業(yè)革命，傳統(tǒng)的生產制造價值創(chuàng)造體系將發(fā)生革命性的改變。中國制造面臨低端產能過剩和核心技術缺乏等挑戰(zhàn)，但如果中國企業(yè)家深刻理解創(chuàng)新的意義，通過技術創(chuàng)新、模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，實現(xiàn)自身的轉型升級，會成為工業(yè)4.0時代的領先者和贏家。
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