作者：杨青峰
出版社：电子工业出版社
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智变：新工业思维试读：
前言
就现在地球上活着的这一代人来说，从出生开始，所看到的工厂，就是轰隆隆的流水线，以及联排的厂房；所看到的商场，就是琳琅满目的商品和熙熙攘攘的人群。在很多时候，我们中的大多数人，包括我自己，一直认为这样的工业生产方式和产品销售方式到我们老去之前也会是这个样子。但是近年来的变化让我们逐渐意识到有些不对劲了，互联网上购物的人越来越多，商场的人越来越少，微信朋友圈的微商越来越多，滴滴打车好像一夜间就出现了，洗车、打扫卫生、做饭、买菜，几乎所有与我们生活相关的事都通过一个二维码在我们手机上占了一个位置。就在一瞬间，你会觉得我们现在熟悉的世界正在不停地摇晃，如同飓风来临，随着时间推移而愈加猛烈。
不仅仅是我们日常感受到的消费端的变化，生产端也在发生着巨大的变化。德国工业4.0战略的提出，让我们认识到一个全新描绘的智慧生产和智慧工厂，而中国发布的“互联网＋”行动计划和“中国制造2025”战略，从新技术与产业融合和智能制造两个维度提出了一个面向未来的全新智慧工业蓝图。一个基于互联网的、面向虚实时空的、智慧的、个性化生产和服务的全新工业体系已经跃然而出。虽然生产端的变化还没有消费端那么显性，但无疑变化已经开始。一个新时代已经开始，我们必须要应对这样的全新世界。
对于大多数传统企业而言，正面临着一个巨大的挑战。过去已经无法延续，新的蓝图也已经绘就，而在举步维艰的过去和宏伟蓝图之间，如何才能顺利到达？不变肯定会死，速变可能会速死，如何做才能让传统工业企业平稳地过渡到智慧工业的正确道路上，是摆在大家面前的问题。所有人都希望，在一个全新时代的开始，保持正确的方向和姿态，能够让我们在未来的新工业蓝图中找到属于我们自己的位置。甚至于我们每个人，也必须在新工业蓝图中找到属于我们自己的位置。现在有多种看起来很合理的观点，如传统企业与互联网思维的结合、传统企业智能化改造、工业大数据的运用、企业的服务化，但事实上，这些思考都是未来的一个侧面，不是对工业转型全面系统的思考。任何片面的思考不仅仅不能帮助传统企业，而且还有可能把传统企业带入歧途，机器换人就可能是这样的歧途。
我们不能否认机器换人的进步意义，但在机器换人之前，或者说在智慧工厂建设之前还有一堆问题等待我们回答。比如，满足什么样的用户需要？解决什么样的问题？生产什么样的产品？需要什么样的智慧生产？用什么样的智慧工厂支持生产？这些问题是有先后顺序的，我们绝对不能从最后一个问题开始回答。如果转型仅仅从机器换人和智慧工厂开始，产品生产出来就可能面临没有人购买的新困境。因此，打通这一系列问题的思维逻辑，要比一个智慧工厂建设重要得多。
传统企业和工业创客们也必须认识到，新工业的意义远大于机器换人，远大于建设一个智慧工厂。从第一次工业革命开始，传统工业有接近250年的历史，人们对传统工业的认识已经非常深刻，曾经产生过许多影响全世界的生产和管理的理论和方法。但今天来看，很多内容都已经过时了。如果还是按照传统的理论和方法建设我们的工业，即使工厂里布满了智能机器，这个工业仍然是传统的，仍然是将要淘汰的对象。智慧工业的核心之处，并不是新技术本身，而是在于对工业体系、工业生态的全面重构。这种重构涉及工业企业的所有元素，包括用户、产品、生产、工厂、管理、竞争力构造等各个方面。我们必须站在工业4.0、互联网＋、中国制造2025所描绘的智慧工业蓝图之上，对所有工业元素进行系统而全新的思考，并建立全新的观念。这个全新的观念就是本书想要讨论清楚的“新工业思维”。传统企业不能盲目地推进企业的智慧化，而是必须首先搞清楚为什么要智慧化和什么是最有效的智慧化。只有这样，智慧工业才是有价值的，有生命力的。
当然，智慧工业是关于未来时代的全新命题，没有谁能够简单回答它的一切问题。2013年，笔者撰写了《信息化2.0＋：云计算时代的信息化体系》，核心讨论新一代信息技术对企业信息架构的影响。2014年，笔者撰写了《智慧的维度：工业4.0时代的智慧制造》，重点讨论在德国工业4.0战略提出后，一个完整的智慧工业蓝图是什么样子的。本书要回答的问题就是：传统企业应该如何建立正确的思维，来落地实施智慧工业蓝图。这三本书是一个系列，从新技术到新工业蓝图，再到新思维的构建，力图全方位解读未来新工业的逻辑，大家可以连起来看，或许更有收获。现在，新工业只是起点，远未到终点，还有待我们更深入地探索和实践，笔者也将会把更多的思考带给大家。第1章新工业文明正在到来
随着对互联网＋、工业4.0、中国制造2025，以及未来工业趋势思考的越来越清晰，我们就会发现，传统工业根本就不是换了机器人就能解决升级的问题。升级的根本问题在于升级思维模式，在于站在全新时代的视野上对新工业的全新领悟。而那些走在前面的，看来如同未来怪兽一样的新工业生物正在蜂拥而至。它们从心里流淌的是新工业的血液，满满的新工业的思维，它们可能根本与机器人毫无关系，但却能够在新时代游刃有余。它们行走在横向世界和纵向世界，以迅猛之势对人类荣耀了约250年的传统工业企业进行摧枯拉朽般的致命攻击。也许某一天，一些规模庞大的传统工业企业轰然倒下，可能到最后也没有明白，不是它们不够努力，而是因为它们只属于过去的文明。文明演进的威力是巨大的，如果我们不能适应它，淘汰出局是唯一结局。1.1 基石：从互联网到互联网＋（智慧的大联结与大分发）
在德国工业4.0战略发布以后，中国也陆续发布“互联网＋”行动计划和“中国制造2025”战略。至此，一个面向未来的新工业蓝图已经基本绘就。认识这个新工业蓝图，首先必须清晰地认识它能够成立的基石，那就是互联网。
1969年，只能连接4台计算机的网络诞生。仅仅50年，网络演变为地球上连接一切的互联网。它不仅仅具有连接一切的宽度，而且还具有从底层通信到顶层智慧交互的纵深，如表1-1所示。现在，互联网正在吞噬着一切，从万物甚至到空气质量，都被连接到这一张大网上。到目前为止，人类对互联网的能量还远未探索清楚。但现在，我们每个人，以及将要发生的我们接触的每个物体都将被互联网连接在一起。人类通过互联网进入了一个全新的大连接时代，从而开始了一个全新的文明时期。没有基于大连接的智慧交互，就没有工业4.0所表达的新工业。所以，从根本上，新工业文明就是互联网演进发展的结果。表1-1 互联网是一个纵深网络
现在，我们要这样理解互联网，它不是一项技术，不是一个知名网站，更不是一个社交网络，而是一个智慧交互和智慧传递的大连接系统。它的终极价值就是要实现智慧在地球的各个角落间自由流淌，从而实现人类社会价值倍增式增长。
2015年3月，在政府工作报告中正式提出：“制定互联网＋行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合”。至此，这一概念以官方正式文件的方式正式提出，标志着互联网正式演进到一个全新的互联网＋阶段。不狭隘、不夸大地准确认识互联网＋，是利用互联网推动产业革命的关键。互联网＋是互联网的强化，也是互联网的延伸，主要有如下两层含义。
1．传统互联网发展衍生的新业态
以云、大、物、移（云计算、大数据、物联网、移动互联网）为代表的互联网新业态。同时，从服务上，它们是互联网上的新模式；从技术上，它们是一组以互联网为基础的新技术。
2．互联网新业态、新模式、新技术与传统产业的融合
由于互联网＋在这个角度的含义边界很难界定，也导致了泛化解读的出现。我们必须知道，无论是互联网，还是互联网＋，连一个面包也烤不出来，面包只能是面粉和鸡蛋，经过加工和烘烤而成，过度解读是没有意义的。从传统产业来看，互联网＋就是一个产业变革的基石，永远不可能成为产业的本身。它的出现和发展加快了产业变革的进程，促使新业态、新模式的涌现。传统产业变革还需要产业技术与模式本身的革命性变化。例如，从互联网＋的语境角度，工业4.0就是以互联网＋为基石，提出的一套新工业的解决方案。工业4.0以实现个性化大规模生产为目标，以业务组件标准化为基因，以CPS（信息物理融合）的实现为支撑，以打造智慧生产体系和智慧工厂为主题，重塑了工业体系。没有人会说：工业4.0就是互联网＋，这种逻辑是说不通的。因此，互联网＋的延伸含义就是：促进传统互联网，以及以云、大、物、移为代表的互联网新业态与传统行业的融合发展，把互联网新业态的基因融合到传统产业的基因中去，以期引发产业领域的全新变革。传统互联网、互联网＋与产业变革的关系如图1-1所示。图1-1 传统互联网、互联网＋与产业变革的关系
互联网＋与传统互联网比较来看，它的创造意义在于，它不再把互联网仅仅局限于大连接层面，而是实现了智慧的大连接与大分发。例如，云计算把计算资源变得可以连续切割并能够通过互联网按需分发。结合云计算，移动终端和物联网的每个节点把每个人的智慧，以及每个物体的智慧无缝地连接起来、汇聚起来，从而进入智慧大规模生产和大规模分发时代。智慧可以在人—人之间、人—物之间，物—物之间自由地流淌。由于这种自由流淌，我们可以汇聚智慧、分发智慧、共享智慧。在此基础上，智慧不再局限于有限的聪明人，也不再局限于有限的聪明机器，而是成为普适智慧，实现了人—人分享、人—人享有、人—物分享、人—物享有、物—物分享、物—物享有的全新智慧利用模式，如图1-2所示。互联网＋具有引发传统行业发生革命性变化的魔力的关键就在于，这种智慧大连接和大分发的机制的实现。也正是由于这种机制的产生，人类突破了从有限智慧到无限智慧的边界，从而给全社会带来根本性的改变。图1-2 普适智慧
全社会化的智慧利用新机制正在建立过程中，但已经有一些案例能够证明这一点。例如，提供消费点评服务的手机应用把我们每个人的消费评价汇总起来，优化了大众消费服务的质量，也帮助服务企业优化了服务，从而产生了前所未有的价值。价值产生的关键就在于把移动终端每个人的智慧进行了汇聚和分发。还有一个例子就是大数据，大数据平台并不产生数据，数据来源是我们自己及每一台智慧设备，但大数据把个体智慧进行汇聚和分析，再把产生的新智慧分发给我们和设备使用，从而产生了全新的价值。现在，已经有一些工厂通过工业大数据平台把机器数据和人类的操作运行数据采集起来，经过汇聚和分析，分析结果用来对生产过程进行优化，从而显著地提高了效率和节省了成本。
从互联网到互联网＋，从单一地实现人类的大连接升级到智慧本身的大连接和大分发，从而为新工业文明的出现和发展提供了一个坚实的基石。但是，传统企业一定要明白，互联网＋只是基石，而不会是行业变革本身。这也是很多传统企业觉得互联网＋理念很好，但似乎又觉得离自己比较远的原因。传统企业要积极吸收和融合互联网＋，但关键还在于从新工业思维出发，要把未来工业的关键问题考虑清楚。1.2 一直被忽视的横向世界和纵向世界
在物理的空间环境和时间次序限制下，我们的日程生活就是端到端的模式，从家到单位，单位到客户，然后再到单位和家。所以顺序都是从前到后，从起点到终点按顺序排开，这是一种端到端的模式。与人类的日常生活类似，传统的工业模式也是端到端地构建起来的。供—产—销就是原始的端到端，接着发展起来的供应链管理就是从供应商到客户的端到端，再进一步发展的从供应商的供应商到客户的客户全价值链的打通，也是端到端。符合常识往往是最成熟的。我们现有的工业生产模式、管理模式基本上在端到端角度理论最成熟，运行也最好。与生活常识不同，互联网不是一个端到端的线条，而是一个网络化的大连接世界，从而为横向世界和纵向世界的构造提供了可能，如图1-3所示。下面以社交网络为例，看看横向世界与纵向世界是如何构筑起来的。图1-3 解构新工业的三个世界
社交网络出现以前，我们每个人的人际关系也是围绕端到端构建起来的，大多数人的朋友被限定在同学、同事、邻居、客户当中。不能说过去完全没有横向关系，也有，但主要是通过一些行业的会议、同事的介绍来建立横向联系的。互联网的出现，使人类之间的横向联系增强，而互联网＋的发展，使纵向联系也建立起来。借助于互联网的直接和高效，人际间的横向世界和纵向世界被全面放大和加强。
互联网的出现，拉近了我们每个人的距离，世界变平了。只要我们愿意，我们就能够很方便地与世界上每一个人建立联系。我们能够找到同行，找到关注共同话题的人，一个横向的人际世界就产生了。在基于PC的传统互联网时代，这种人际间的联系主要以横向联系为主。我们并不能很方便地找到朋友的朋友，也就很难构建起纵向的人际关系世界。随着智能手机的普及和移动互联网的发展，在互联网＋时代，我们开始发现一个能量巨大的纵向世界。以我们非常熟悉的微信为例，我们能够以朋友圈的方式构建一个全新的纵向交际世界。当然，每个人的朋友圈可以认为是一个横向世界，朋友圈的每个人可能是以端到端的价值关系建立起来的，但朋友圈之间的纵向传播的能量正在显露出来。比如，某一天小王在自己朋友圈发布了一条信息：“万能的朋友圈，谁能帮我约见马云？”他的朋友圈中的小李就转发了这条信息，而在小李的朋友圈里正好有小张，小张的朋友圈中正好有马云，能够帮助小王见到马云。小王和小李，以及马云之间就建立了一个纵向的联系，如图1-4所示。图1-4 微信朋友圈的横向世界和纵向世界
从上面人际关系的例子我们就可以简单明了地认识到，以往一直被忽略的横向世界和纵向世界具有强大的威力。从这个角度来说，互联网的出现打通了我们横向世界的障碍，而互联网＋的发展价值在于帮助我们构筑了一个纵向世界。社交网络的横向世界和纵向世界已经被大家习惯性地称为万能的，所带来的财富也是巨大而隐形的。
在工业和商业领域构筑横向世界和纵向世界的力量就意味着巨大的财富。传统的电子商务的意义就在于挖掘了横向世界的价值，把海量的商品摆在了一个横向的统一平面上，用户可以很轻松地选择到所需的商品。电子商务网站把商品的流通和销售环节进行了横向的集成，从而汇聚了海量的财富。阿里巴巴和京东商城的崛起，以及所汇聚的巨大财富正是横向世界的力量体现。而互联网正是这种横向世界力量的源泉，它能够把分布在世界各个角落的用户汇聚起来，因为它的快和便捷，最终形成巨大的财富流。
同样是电子商务，并不是说电子商务只能汇聚横向世界的力量。2014年，一个叫作“必要”的网站创办，正在构筑一个纵向的网络世界。它由原百度公司市场总监毕胜创办，打造一种叫作C2M（Customer to Manufactory）的用户直连制造模式。按照纵向的思路，打通用户手机端定制—平台—设计师—生产工厂之间的纵向联系，实现用户的个性化定制。从个性化定制的眼镜开始，逐渐覆盖到运动服饰、男装、鞋靴、箱包、女装等更多的纵向领域。从“必要”网站平台，我们就会看到一个正在开启的纵向世界的大门。
在德国工业4.0战略中提出了端到端集成、横向集成、纵向集成三大集成的概念。对大多数人来说，端到端的集成最好理解，横向集成稍微解读一下也能够理解，但纵向集成就比较难以理解。端到端最符合我们的常识，是价值的实现和传导过程。横向集成可以理解为生产的协同，主要价值在于提高效率。在工业4.0当中，纵向集成被描述为：在工厂内部实现产品、生产设备之间的集成，实现个性化的生产。工业4.0描绘了下一代工业的蓝图，但它的实现必须构筑在横向世界和纵向世界之上，尤其需要构造一个纵向世界，要不然就不能称之为工业4.0。
传统企业必须要认识到端到端价值链世界、基于互联网的横向世界，以及基于互联网＋的纵向世界，都是未来新工业的构成部分，没有谁比谁更重要。与传统观念相比，端到端是大多数企业已经拥有的，关键在于不能忽视横向世界和纵向世界，它们才是未来创造财富的关键。总体来说，端到端的意义在于价值传递，横向世界的意义在于效率，而纵向世界的意义在于个性化，三者缺一不可。1.3 从工业1.0到工业4.0的演进
工业1.0到工业4.0一般是这样描述的：
第一次工业革命也称为蒸汽机革命，发生在18世纪60年代—19世纪中期。世界上第一次出现了现代工业，并延续至今。
第二次工业革命也被称为电气革命，发生在1870年到20世纪中期。
第三次工业革命以计算机、原子能、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，由于计算机的影响最为广阔，所以往往称为计算机革命，时间从20世纪中期到2010年左右。
第四次工业革命是以智慧生产工具在工业中的融合利用为标志，以生产方式和生产基础设施变革为起点，引发的工业领域的全方位变革，时间起点在2010年左右。
上述的描述虽然抓住了工业1.0到工业4.0的主要区别性标志，能够帮助我们理解工业发展过程的大致阶段，但对于我们理解工业化的演进规律是远远不够的。实质上，即便是在蒸汽机时代，工业1.0也是最先进的生产方式，也形成了一套机制来支持大机器生产的运行。每一次工业领域的大变革，都不是简单的生产工具的变革，而是包括生产模式、技术基础、成功基因的全方位变革。如表1-2所示，我们就能明白每一个工业发展阶段都是综合性的由渐变到突变的过程。在这个过程中，有技术因素的变迁，也有人类对生产方式的全新理解和设计。表1-2 工业1.0到工业4.0的演进
在1776年，瓦特虽然已经发明了有一定实用价值的蒸汽机，但还没有实现“万能的原动机”。直到1785年，瓦特发明了可以通用使用的改进蒸汽机，蒸汽机才真正成为第一次工业革命中的核心推动力量。蒸汽机代替畜力、人力、风力和水力，从而显著地提高了工业的效率。围绕蒸汽机，需要很多人在一起工作，从而产生了现代意义的工厂。我们现在认为理所当然的工厂，其实也只有230年左右的历史，这样的工厂就是厂房、机器和工人的一种组合。从工厂角度来说，过去的一切都像是缓慢的渐进，而工业4.0以后，工厂也将发生根本性的变化。工业1.0的生产模式是没有标准的大机器生产，只要能够快速地生产出来，就推向市场。
我们知道标准化是一种效率的精进和成本的集约。这个问题在第二次工业革命中获得了解决。化石能源和电力的发明，让工业产生了全新的原动力，产品也因为新能源赋予了全新的含义。1903年是一个关键时间点，福特制的形成，开始了大规模生产的时代。大规模生产的价值基因在于产品的标准化，以及可替换零部件的大规模采用。由于产品的标准化，产品的所有部件也可以大规模采购和生产，工人可以围绕流水线很娴熟地工作，产品成本集约化，产品质量得到了质的飞跃。工厂以流水线为核心进行全新的布局，工人开始围绕流水线工作，分工理论逐渐成熟，科学管理被提了出来。这个时期的工厂基本上已经接近我们现在看到的工厂的样子。机器和人在工厂的结构里进行统一分工和协同工作。第二次工业革命从工业的角度来看不能简单地理解为能源革命，而是生产机器、生产模式、工厂布局、管理模式、组织结构、人力资源的全方位革命。第二次工业革命关注价值要点仍然在生产的效率提高，以及生产成本的节约。
工业3.0以工业自动化技术的应用为起点，但以大规模定制模式的形成为巅峰。随着信息技术的发明和发展，信息技术出现了两个分支，一个是工业自动化领域，另一个是传统信息化领域。从本质上和逻辑上来看，这两个分支都是人工计算智能技术的运用。由于机器领域和管理领域特性的差异，逐渐形成了不同的技术体系。工业自动化领域出现了传感器、工业总线、PLC、DCS等技术；在传统信息化领域，人们开发出了ERP、CRM、SCM等应用信息系统。同时，在网络技术发展的基础上出现了互联网，互联网为第四次工业革命又埋下了伏笔。起初的工业自动化与信息技术应用到企业主要是用来提高工作效率和节约成本。70后的IT工作者一般都经历过“无纸化”的阶段，就是当时的一种对信息技术价值的描述。但很快地，人们逐渐认识到信息技术不仅仅是“无纸化”和效率提升这么简单，它还能改变工业的生产模式。1987年，大规模定制生产模式就被提了出来。而且，只有借助于信息技术和自动化技术，大规模定制才能够实现。现在我们看到的定制工厂，大多数也只是实现了大规模定制模式，也就是多种可选零部件的组合。这是20世纪90年代的理论，2000年后的实践。需要强调的是，这种模式与我们现在谈的个性化定制完全不是一回事，它们的价值基因完全不一样。大规模定制的价值基因是零部件标准化和模块化，通过大规模生产标准化和模块化的零部件，为用户提供多样性的选择空间。从本质上看，这种生产模式仍然是大规模生产的，采用的仍然是标准化产品技术，只不过分解到产品的部件层级。对于大规模定制，工厂也不需要做根本性的改变，增加流水线的柔性和工厂的模块化就能够做到这一点。当然，企业也可以通过构建智慧工厂，扩展可选部件的数量，让可选部件接近于无穷多，这就接近了德国工业4.0所描绘的蓝图，可以称为三代半工业，但仍然不能称为工业4.0。
基于智慧生产方式和智慧工厂的研究，工业4.0被初步描绘出来了。就目前的德国工业4.0版本看来，作为一个“good idea”的意味可能更强一些。它是一个开创性的想法，但还远远没有完善。工业4.0之所以区分于工业3.0，不仅仅在于智慧生产方式和智慧工厂，关键在于工业生产模式要发生质的飞跃，否则工业4.0的提法就不能成立。工业4.0区分工业3.0的关键之处就是要实现大规模的个性化定制，确保即便用户只需要一件产品也能够以合理的成本和时间生产出来。这其实是一个很高的要求，用前几代的工业生产方式，那就意味着巨大的成本和很长的时间。举个例子，个性化定制的男式西装不能比大规模生产的西装贵很多，也不能说需要几个星期，甚至几个月才能交付，需要在同等价格上，以同等时间效率来完成。所以，实现大规模的个性化定制必须改变工业的生产、组织、工厂、管理等全方位的要素才能实现，这在过去是不可想象的，但智慧技术为实现这个目标创造了可能。例如，德国工业4.0战略中提出在CPS技术支撑之上，基于工艺组件标准化，通过三大集成实现个性化需求的定制化生产。同时，提出了一个智慧工厂的蓝图作为这种智慧生产方式的基础设施。所以，工业4.0就是工业4.0，它的目标是清晰的，价值基因也是清晰的，绝对不能与工业3.0混为一谈。
如图1-5所示，从工业1.0开始，工业经过了每个阶段缓慢发展，然后突变，再缓慢发展，再突变的过程。而且，随着人类技术的叠加，每次突变的间隔更短，整体发展呈现加速状态。也正是因为每个时期工业领域各方面都有质的变化，所以人类的工业生产才能够不断地进步。图1-5 工业1.0到工业4.0的演进1.4 工业4.0：新工业的未来蓝图
德国工业4.0战略是目前为止对未来工业发展描述最清晰的蓝图，而且直入核心的生产环节和工厂构造，引起了业界的普遍共鸣。正如前文所述，它也可以被看作一个“good idea”或者一个未来工业的解决方案。理解这个蓝图是一个基准，我们才能在其上创造出属于我们的未来工业模式。传统企业需要从以下几个要点来理解德国工业4.0战略。1.4.1 德国工业4.0战略首先是德国的
德国工业4.0战略立足于德国工业的现状，包括其优势和劣势。德国的优势主要有两个：德国传统工业发达，尤其是在机械工业领域；优秀中小企业众多，很多是隐形冠军。德国的劣势也主要有两个：信息技术发展落后于美国，互联网发展得缓慢；老龄化严重，面临人力资源压力。因此，德国工业4.0战略也有两个战略意图：其一，通过工业4.0，发展德国信息产业优势，并把德国信息产业输出到全世界；其二，通过智慧工业发展，巩固德国制造的优势，应对新工业革命挑战。德国工业4.0从德国实际情况出发，扬长补短，为德国的新工业，以及信息产业的未来描绘了一个清晰的蓝图。通过这个战略，德国达到了“四两拨千斤”的效果。所以，德国工业4.0战略首先是德国的，我们可以学习和吸收，但不适合照搬。1.4.2 以CPS（信息物理融合系统）为核心的技术基础
在德国工业4.0战略提出的智慧生产方式中，每个智慧对象都具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治五大功能。不同智慧对象如何联合，实现什么样的目标，就决定了有很多种不同的连接方式。CPS就是实现这种连接的一个解决方案。而且很重要的一点是，CPS提出了把虚拟的数字世界和物理世界相融合的观点，实现物理时空和虚拟时空间的无缝切换。CPS的重要性在于，通过它把设备、资源、信息、人互连在一起，为工厂提供了一个完全智慧的环境。目前看来，如果没有CPS，即使有别的替代，工业4.0的智慧生产效率也会大打折扣。
CPS的实现需要依赖新一代信息技术的综合利用，是云计算、物联网、移动互联网、大数据、智能机器的综合利用。也可以说，CPS是新一代信息技术之上的工业实用技术。构想中的CPS是一个全资源协同网络，这些资源至少应包括生产资源、员工资源，以及社会智力资源，所有资源都能够被这个网络有效地组织起来。现在，CPS发展的主要制约因素在于标准，而不在于技术本身，如何把所有属于不同领域的工业资源进行识别、连接、交互是一个难题。1.4.3 指向个性化定制的智慧生产
在极端情况下，用户只需要一件，智慧生产系统要能够在合理的成本和时间效率下生产出来，这就是德国工业4.0战略设定的生产目标。智慧生产被描述为一个动态配置的生产方式，来应对个性化的需求。根据个性化需求，智慧的生产设备能够根据相关信息，自主组织生产、自主切换生产模式和更换生产资料，从而调整为最优的生产作业。即使在生产过程中任何环节需求出现变动的情况，都能有随时变更的解决方案。个性化生产是自治完成的，这是智慧生产与过去生产的最大不同。在智慧生产主题中，德国工业4.0战略提出的解决方案是：通过IT结构的模块化，可以根据个性化需求定制一组IT结构化模块，按照不同的产品生产需要自动搭建出特定的结构（包括模型、数据、通信和算法等所有相关需求）。这种模块化提供了动态重新配置生产资源的可能性，从而使得生产流程的智能化应变能力大大增强。智能生产的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。IT结构的模块化，本质上对应的是生产过程中工艺组件的标准化。不同的个性化生产需求通过不断重组生产工艺，并映射到不断重组IT结构的模块结构来实现，这样就实现了个性化需求和成本效率要求的统一。1.4.4 支持分布式网络化制造的智慧工厂
智慧工厂是智慧生产得以实现的基础，是智慧工业时代的基础设施。智慧工厂并不是单指一个物理上的工厂，而是支持分布式网络制造的虚拟工厂。智慧工厂被认为是智慧基础设施的关键组成部分，它的核心研究重点是智能化生产系统、过程及网络化分布生产设施的实现。
智慧工厂是一个智慧的虚实协作空间，无论它是一个物理上独立的节点，还是网络化分布的虚拟工厂，都应该自由地实现自治协作。这种协作包括制造所有的元素，如人、产品、机器和资源。例如，智能产品（不是完工的产品，而是从第一个部件开始的产品）理解它们被制造的细节及将被如何使用。它们积极协助生产过程，回答诸如“我是什么时候被制造的”、“哪组参数应被用来处理我”、“我应该被传送到哪里”等问题。在德国工业4.0战略描绘智慧工厂蓝图中，人类能够以虚拟和移动的方式来完成工作，也就意味着工人可以脱离工厂的环境，这是工厂产生以来前所未有的图景，这将把我们这一代人自出生以来对工厂的直接感受全部颠覆。1.4.5 端到端、横向、纵向三个维度的集成
以CPS技术为核心，综合利用新一代信息技术，德国工业4.0提出实现三个维度的集成，实现了价值流、效率和个性化定制的统一。其中，端到端集成强调对价值链的打通，实现价值传递的无缝连接。举例来说，一个产品的生产过程可能包括产品设计、产品规划、产品工程、生产、服务等多个价值链环节，而且每个环节可能由不同的企业完成，那么端到端的集成要把这种在一个企业之中或者多个企业之间的产品价值链集成起来，确保用户价值能够实现。横向集成协作不同企业、不同工厂的资源无缝连接和交互，确保实时提供用户需要的产品和服务。通过横向集成，确保了在不同情形下生产效率的实现，不会因为企业内部环节的不足就拖延产品交付的效率。所以可以说，横向集成最大的价值在于效率保障。纵向集成主要在智慧工厂内部实现。它本质上是企业内部灵活且可以重新组合的网络化制造体系，打通用户需求、产品、人员、生产设备之间的纵向连接和交互，确保个性化的需求在纵向的各个层面能够被准确分解和表达，从而实现个性化定制。例如，不同个性化产品生产需求，需要不断地更新和重组工艺组件，并映射为IT模块的重组，最终通过不同的智能生产设备准确地理解需求并执行准确的操作。因此，纵向集成的核心价值在于支持个性化定制的实现。
一个具体的个性化定制需求，既包括价值流，也包括效率要求。需要强调的是，三项集成不是孤立的，而是相互关联、相互支持的一个统一体系，目的只有一个，就是实现针对个性化定制的智慧生产需要。三项集成是实现智慧生产和智慧工厂的关键。
德国工业4.0战略是一个复杂的体系，还有其他的辅助性内容。但上述五个方面是它最为核心的要点，明白了这五个方面，就明白了德国工业4.0要描绘的未来工业蓝图。这个蓝图非常清晰地回答了未来工业的关键问题，如个性化定制如何实现？价值如何被组织和传递？未来工厂如何构造？什么样的技术提供支撑？正是它清晰的逻辑价值，让它成为全世界范围内关注的焦点。
德国工业4.0战略还没有回答的关键问题是，对于处于不同工业阶段的单个企业，如何才能达到这个蓝图？在新工业时代如何梳理企业存在和发展的逻辑？如果简单地说，不是工业4.0的企业就不应该生存，那么这很显然让地球上绝大多数企业都不能接受。现实是，即便传统企业知道了这个蓝图，还得采取一些措施渐进式地到达这个蓝图。如果简单而盲目地复制这个蓝图，那么对大多数企业来说可能不是进步，而是灾难，这也是本书试图解决的问题。1.5 互联网＋与中国制造2025，这个组合才是中国版工业4.0
一些人认为互联网＋工业就是中国版的工业4.0，还有一些人认为中国制造2025就是中国版的工业4.0。其实，这两种理解都是不对的。笔者个人认为，中国版的工业4.0是互联网＋与中国制造2025的组合。为什么这么说？因为这二者的组合实现了针对中国工业现实的三个战略目标：强基、扬长、补短。
强基。智慧工业涉及两个方面的融合应用：一个是工业本身；另一个是新一代信息技术。无论哪一方面落后，都会导致在新工业革命中落后。而在这两个方面，中国恰恰都有短板，需要迅速夯实基础。中国制造规模庞大但没有高端技术，问题在哪里？核心就在于工业基础技术的落后。因此，在中国制造2025中把创新驱动放在指导思想的首位，重点提出：“突破一批重点领域关键共性技术，促进制造业数字化、网络化、智能化，走创新驱动的发展道路。”同时，在中国制造2025提出的战略任务和重点中第三个就指出：“核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础（以下统称“四基”）等工业基础能力薄弱，是制约我国制造业创新发展和质量提升的症结所在。要坚持问题导向、产需结合、协同创新、重点突破的原则，着力破解制约重点产业发展的瓶颈。”并提出工业强基工程，强化工业基础能力。在互联网领域，中国的基础技术发展并不先进，但互联网商业非常发达，出现了BAT、京东等互联网巨头。通过互联网＋行动计划，推动互联网向工业后端的融合推进。同时，通过推进云计算、物联网、移动互联网、大数据行业应用，拉动需求，加快本土新一代信息技术产业的发展。
扬长。在中国制造领域，经过几十年的快速发展，中国的载人航天、载人深潜、大型飞机、北斗卫星导航、超级计算机、高铁装备、百万千瓦级发电装备、万米深海石油钻探设备等领域一批重大技术装备取得突破，形成了若干具有国际竞争力的优势产业和骨干企业。在这些领域需要进一步强化，巩固中国已有的优势。所以，在中国制造2025中提出的重点领域突破发展中把航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、电力装备列为重点突破发展领域。这是让强者更强，巩固既有优势。在互联网＋行动计划中，把互联网商业中积累的优势扩大到传统产业，从而拉动传统产业的发展。同时，依托互联网＋，为大众创业、万众创新提供环境，打造出全新的经济增长点。
补短。实质上，中国在新一代信息技术领域是一个短板，但对于未来工业发展却至关重要。因此，我们可以看到，发展新一代信息技术在中国制造2025和互联网＋行动计划中都被列为重点。在中国制造2025中把新一代信息技术列为重点突破发展领域的第一位，这也表明新一代信息技术对未来工业的基础战略意义。互联网＋行动计划更是把推进新一代信息技术的行业应用作为核心内容。在中国制造2025中把高档数控机床和机器人、节能与新能源汽车、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农机装备等对未来具有战略意义的短板领域作为重点突破发展领域，这也是补短的战略。
通过强基和扬长补短，有针对性地提出了中国面向新工业挑战的战略举措，把面向新工业的所有重点问题都覆盖其中，并从实效性出发提出了非常有针对性的实施措施。从新工业的角度，中国的应对战略是一个组合拳，包括了互联网＋行动计划和中国制造2025，相辅相成。一个从信息新技术融合应用出发，一个从工业本身出发，为中国新工业的发展描绘了一个中国式的蓝图。可以说，互联网＋与中国制造2025的组合才是中国版的工业4.0。这个组合蓝图既应对了德国强大的工业基础，也应对了美国的信息新技术导向的工业互联网。随着互联网＋行动计划和中国制造2025细则的陆续推出，这个蓝图将会描绘得更加细致和具体，中国也将全面走上新工业的道路。
当然，中国的互联网＋与中国制造2025也有短板，就是没有针对新工业的智慧生产和智慧制造提出更细致的实施方案或者针对德国工业4.0战略的替代方案，这方面内容可以参照德国工业4.0战略的相关内容进行解读。1.6 新工业文明就是智慧工业文明“文明”既有状态的含义，也有过程的意义。维基百科中是这样解释的：文明（Civilization）一词源于拉丁文“Civilis”，有“城市化”和“公民化”的含义，引申为分工、合作，即人们和睦地生活于“社会集团”中的状态，也就是一种先进的社会和文化发展状态，以及到达这一状态的过程。
人类迄今为止发展的文明有原始文明、农业文明、工业文明，当然也有人认为到1971年为止，微型计算机开始普及，工业文明已经结束，开始进入知识文明。就目前来看，在新一代信息技术应用到工业领域之前，工业文明尚没有发生根本性的变化，全世界工业的形态也没有发生本质上的飞跃或者消失，所以工业文明还没有结束。
但无疑，随着互联网和互联网＋的融合渗透，并成为全社会的基础设施，以信息为基础的知识资本崛起为与土地资本、金融资本、劳动力资本并列的第四种资本力量，工业文明的内涵和状态发生了根本性变化。这种根本性变化让我们不能把未来新工业与传统的工业形态混为一谈，因此，全社会进入一个新工业文明时代。
新工业文明以互联网和互联网＋为基石，以知识资本为基础推动力量，以智慧工业为社会构造的基本元素，以工业领域的产品形态、生产方式、管理模式、组织结构、工厂布局、人力资源利用等全方位的变革为过程，最终在全新的成本水平和效率水平上满足人类个性化需要，人类智慧价值得到最大化的释放，社会资源得到充分的精确利用，从而让人类生活、社交、工作、娱乐等各个方面发生质的飞跃。
新工业文明是继承也是创新。新工业文明不会把过去工业文明中的人类智慧创造弃而不用，而是在新信息技术基础上对工业活动知识积累进行全方位的反思和重新构造。因此，智慧工业文明也是知识工业文明。例如，对于如何做好一个产品，传统工业近250年以来积累的工匠精神、工业技术、工业基准、工艺规范仍然是重要的基础，确保了新工业产出的最低标准。没有这个基础，新工业就没有立足资本。也就是说，面包仍然是面粉和鸡蛋做的，如何发酵和烘烤仍然是新工业的一个基础。但新工业能够在全新水平上让面包生产更有效率、更低成本、更加满足个性化的需要，这就是传统工业传承的意义。但毫无疑问，新工业也是知识创新，它利用新一代信息技术、智能机器，网络化的协同，创新生产过程和生产工艺，以及产品的服务交付过程，实现个性化的需要。
借助于互联网和互联网＋，新工业将会把原来隐藏起来、被我们忽略的横向世界和纵向世界的价值最大化，最终构造一个立体的涵盖端到端、横向和纵向的虚实时空世界。社会中所有的元素，如人、机器、材料、产品都将生活在这样一个立体的虚实时空世界中。人们通过虚拟世界和物理世界的融合来实现自己需求的满足，从而让人类生活更加舒适和自然。旧工业把人分割在不同的物理空间中，如家、工厂、办公室、交通工具中，未来这一边界将会被突破，人们可以无缝地在虚实的时空中间完成所有的活动。也就是说，我们在家里所能够完成的学习、工作、生活、娱乐将与工厂、办公室、交通工具中没有差别。
新工业文明是需要一个过程才能构建的文明，我们现在尚处于起点阶段，需要我们在全社会范围里接受这个观念，并一点点地改造我们的世界。从一个螺母、一台机器、一辆汽车开始，充分利用各种智慧技术，把这些小部分变为虚实时空的一部分。有人认为这一过程需要很长的时间，如30～50年，但我们往往会低估科技变革的力量，因为它是一个加速的过程，我们以起点速度来估计未来就会有偏差。比如，一个智慧工厂开始建立，它就需要与它相关联的材料、供应商、客户服务全面地智慧化，从而呈现一种级数化增长的趋势。可能只需要20年的时间，新工业文明在社会较大范围就将形成。
此轮的新工业文明与智慧技术的利用与智慧实体的建立息息相关，所以也可以称为智慧工业文明。用智慧技术改造工业领域的产品形态、生产方式、管理模式、组织结构、工厂布局、人力资源利用等各个方面就是新工业文明构建的过程，最终在全社会范围内建立起以智慧生产与智慧工厂为核心的社会化的智慧工业体系。围绕智慧工业核心，还需要思考人类如何智慧地生活、产品如何智慧地设计、物流如何智慧的到达、服务如何智慧地满足，这些问题的解决就形成了一个具有生态性的智慧工业体系。可以说，此轮新工业文明的本质就是智慧工业文明普及和发展的过程。1.7 新工业文明的生态正在形成
一个文明之所以能够存在并能够繁荣发展，生态的形成至关重要。生态中包含生物，生物之间具有正向促进机制，从而拉动全社会向前发展。讨论这一点就能够证明，新工业文明不是一种空想，而是正在形成中的现实。属于新工业文明的生物正在涌现出来，在未来的一个时间点上终会量变引起质变，形成全社会范围的新工业生物的大爆发，从而加速新工业文明的建立。本书所说新工业文明的生物，是指具有新工业特征的工厂、互联网网站、创客、个体创造者、手机应用等各类型实体，它们正在构成一个原始的新工业生态。如图1-6所示，就像一个拼图，新工业生态圈中不断涌现的新生物正在不断地补充完整这个拼图。生态的力量在于它的自生长机制，一旦开始，就会长成大树。属于新工业文明生物的故事现在已经多得数不过来，每天都有大量的创业者进入这个领域，这本书只能列出小部分案例帮助读者理解正在形成中的新工业生态。图1-6 新工业生态圈就像一个正在完成的拼图1.7.1 支持定制的纵向互联网案例
必要商城的C2M模式：2014年1月成立的必要商城由原来百度市场总监毕胜创办，把C2M（Customer-to-Manufactory）用户直连制造模式变为现实。采用C2M模式实现用户到工厂的两点直线连接，去除所有中间流通环节，连接设计师、制造商，为用户提供奢侈品质、平民价格、个性且专属的商品。必要商城从一个个产品开始，打通用户和制造的直连，支持用户在线定制。从眼镜开始，逐渐扩展到运动服饰、男装、鞋靴、箱包、女装、汽车等领域，如同一个刀片一样迅速攻城略地，逐渐建立起一个纵向的世界。这种模式简单而直接，可以在很高效率下形成力量。据新闻报道，2015年11月5日，必要商城宣布进军汽车定制，同日吉利熊猫定制版汽车上线并开放预约。截至11月12日下午4时，前66台熊猫酷趣1.0L版特惠车全部卖光，1.5L车型也已售出85台，所有订单实现全额付款，这种模式的能量和效率已经初步显现。当然，必要商城本身并不能实现定制制造过程，但是它为能够定制制造的工厂构建了直连用户的平台通道，为定制制造工厂提供了必要的商业前端服务，从而为定制化的制造工厂提供了生存的环境。同时，通过多个商品布局，形成互相促进关系，兼顾了传统B2C横向世界的威力。
小米手机实质是产品定制：小米手机本质上也是定制化的互联网模式。表面上看，小米手机是产品的大规模生产和销售；反过来看，小米手机是把具有相似需求的不确定用户需求进行了汇聚，把可能的定制需求规模化。也就是说，小米手机通过互联网方式把相似定制需求的用户进行了汇聚，从而形成了巨大的力量。由于这种汇聚，对可能的差异化用户需求进行了集约，获得了最大公约数。正是因为这种从用户需求出发的定制基因，使小米手机成为新工业的范例，而不是旧工业的。当然，小米手机牺牲了一对一的个性化需求，这是小米手机与必要商城的不同之处。1.7.2 定制化智能工厂案例
近两年，在制造端能够支持定制化的智能工厂日益增多，这里只列举3个影响比较大的案例。
青岛红领集团的定制西装工厂：青岛红领集团实现定制西装工厂的核心在于使用了大数据系统、3D打印式的智能3D打版装备，以及全面数字化的工厂环境。通过个性化的需求与大数据的关联计算形成个性化的定制数据，把定制数据进行计算机3D打版后自动传输到智能化的机器进行裁剪。所有裁剪后的布料通过物联网的方式进行传送和加工，从而实现了西装的个性化定制。传统的定制服装意味着巨大的成本和较长的时间。通过智能化的定制工厂，把需要高价定制的服装成本降到了普通人能够接受的程度，而且单件定制时间只需要一周左右即可完成，产能也得到了大幅度提升。现在工厂每天能够完成1200套西装的定制。
法国依视路定制眼镜的智能工厂：我们知道，眼镜需求是一个非常需要定制化的需求。每个人的镜片参数都是不同的，传统的方法很难做到精确，所以导致很多人的眼睛变得更坏，近视眼镜度数会越来越高。依视路公司通过全新设计的眼镜定制流程与智能工厂，为每个人提供精准的定制眼镜。依视路公司把制作镜片的工序分为两段，其中一段制作镜片毛坯，可以大规模生产；第二段工序根据个性化的需要做一些个性化的加工和添加化学涂层。这个阶段利用大规模的计算机网络和大量的客户配镜数据支持，结合这些数据，系统把客户订单转化成生产指令并通过网络传送给相关智能生产设备，从而实现个性化的定制。通过这种方式，以前需要一周左右的定制眼镜，现在几个小时内就实现了客户的个性化需求。在前面谈到的必要商城，用户就能够很方便地与依视路定制眼镜的智能工厂对接。
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