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作者：国务院发展研究中心课题组

出版社：机械工业出版社

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借鉴德国工业4.0推动中国制造业转型升级试读：

近些年特别是国际金融危机爆发以来，全球主要经济体都在积极寻求构筑中长期经济增长的新结构、新动力和新支点，并不约而同地把目光再度聚焦于制造业。中国经济发展进入新常态以后，也面临着结构调整、产业升级和动力转换的重大任务。在此背景下，能否尽快提升我国制造业部门的核心能力和国际竞争力，直接决定着我们是否能够成功实现经济转型和进入高收入国家的战略目标。鉴于德国制造业在全球的引领地位，更好地借鉴工业4.0的理念和方法，并结合我国实际进行融合、创新和应用，对最终推动我国制造业转型升级具有重要意义。为了回答上述问题，2015年8月，国务院发展研究中心和德国博世集团联合开展了“德国工业4.0在中国的创新与应用”课题研究，并组织了国内外多家机构共同参与。经过两年时间的合作研究，完成了计划的研究内容，形成了以下主要观点和判断。

一、工业4.0是一个内涵丰富、动态演进的概念，其核心目标是实现数字化、网络化、智能化的制造及服务

从本质上看，工业4.0是以“智能制造+智能服务”为标志的一场生产及服务方式革命。

一是从技术层面看，强调CPS。工业4.0涉及的先进技术种类很多，但核心还是“信息物理系统”（CPS）。通过构建CPS体系，深度整合传感器、物联网、工业大数据、人工智能等先进技术，推动实体物理世界和虚拟网络世界的融合，在制造领域形成资源、信息、物品和人相互关联的CPS，实现制造业的数字化、网络化、智能化转型。

二是从制造层面看，强调服务型制造。在新技术推动下，传统制造企业的业务重心正逐渐从生产型制造向服务型制造过渡，制造与服务正呈现出融合发展的趋势。借助工业物联网平台，通过在产品智能化的基础上衍生出越来越多的附加服务，制造业企业可以提供更大范围的“产品+服务”组合，延伸服务体系，创新服务模式。

三是从企业层面看，强调互联互通。为了整体上解决供需信息不透明、不匹配的矛盾，避免因供需错配导致的产能过剩，就必须打破信息“围墙”，拓展企业边界，将单一企业的订单、设备、物料、人员等信息通过开放平台进行共享，通过供应链上不同企业资源的整合，实现涵盖设计、生产、物流、运维的产品全生命周期管理，实现企业-企业、企业-个人等多种组织形态的社会化协作。

四是从产业层面看，强调大生态系统。工业4.0不只是建设智能车间、智能工厂，更是以此为基础，以工业物联网为载体，构建一个包括智能产品、智能制造和智能服务并存，大中小制造企业协同，平台企业、工业软件服务商、工业安全方案提供商支撑的制造业生态系统，意味着整个制造业网络体系的重构，带来的是产业组织方式的根本改变。

二、工业4.0是一个长期愿景，即使在德国，相关目标的实现还需要10～15年的时间，有关各方目前都还处在不断探索阶段

一是工业4.0符合德国阶段性的产业升级目标。工业4.0是德国政府确定的面向2020年甚至更长时期的制造业发展战略，是其针对自身产业发展现状和问题提出的系统解决方案。德国制造业在技术研发、质量控制等方面已达到国际领先，在精益生产等方面也有很高水平，工业4.0主要是解决如何通过数字化、网络化、智能化手段进一步提高效率，打造竞争新优势。

二是“自下而上”与“自上而下”相结合。工业4.0概念最早是由产学研联盟通信促进小组提出，首先体现为一种自下而上的倡议。在此基础上，经过多次讨论才上升为国家战略。此后，德国相关政府部门牵头，在协会原来建立的工业4.0平台基础上，升级成立了国家级工业4.0新平台，形成了自上而下顶层设计、分层推动的系统化推进新机制。

三是大中小企业协同推进。德国大约有330多万家中小企业，其中一些是全球性的隐形冠军，对德国经济发展意义重大。尽管工业4.0是由少数德国大型企业首倡和推动的，但各方普遍认为，让广大中小企业参与到工业4.0战略中，发挥中小企业的积极性和创造性，构建一个大中小企业协同推进的生态系统非常重要。否则，这个体系就是不稳固的，效率提升也是有限的。

四是强调“以人为中心”的理念。这不仅是一个口号。工业4.0强调要充分利用人的创意和机器的稳定性，将这“两类员工”的特长相结合，把人和机器各自的优势发挥到极致，让工人可以高质量、安全地进行智能设计、运作、维护，人机协同打造一个美好和谐的工业环境。工业4.0绝不是简单的“机器换人”，而是要构建一个以人（管理者、生产者、员工、用户）为中心的生产模式。

三、对我国而言，工业4.0最重要的价值是提供了一次全面、系统审视我国制造业在工业4.0坐标系中位置的机会，并给出了一种转型升级的路径选择

一是我国制造业整体上处于工业2.0向工业3.0过渡的阶段，但不同地区和行业之间有较大差异。据中国信息化百人会、两化融合服务联盟共同测算的“2016年中国制造信息化指数”显示，2016年我国制造信息化指数为36.9，对标工业4.0体系，总体上处于由工业2.0向工业3.0过渡的阶段。分地区看，江苏、浙江、广东、天津、上海、山东等智能制造水平位于第一梯队；分行业看，石化、电力、电气等行业智能制造水平较高。

二是我国已成长起一批龙头企业，但尚缺乏具有较强综合能力的产业综合体。目前，我国一些制造业企业已经在数字化、网络化、智能化转型发展方面进行了诸多有益探索，并在一些单项领域形成了全球性的影响力和竞争力。但与美国、德国等国的企业相比，我国尚缺乏同时兼具软硬件和系统集成能力、能通过构建工业物联网平台打通物理世界和数字世界的顶尖企业或者产业综合体，在全产业链、全环节上推进工业4.0的能力仍然需要提高。

三是需求空间已经出现，但推进工业4.0的基础能力依然有限。我国居民消费随着收入水平的提高正呈现快速升级态势，消费者对高品质、个性化、定制化产品的需求集中涌现，市场空间非常广阔，为借助工业4.0等新生产方式转型升级提供了机遇。但是，在“三大失衡”和越来越激烈的竞争形势下，我国制造业近年来的整体盈利能力有明显下滑，加之多数制造企业特别是中小企业信息化水平较低，制约了企业以智能制造和智能服务为核心的转型升级能力。

四是对推动制造业转型升级高度重视，但尚缺乏整体性的体系支撑。近年来，我国对促进制造业转型升级高度重视，先后出台了《中国制造2025》战略和“1+X”的规划体系，以及一系列促进企业技术创新和转型升级的政策措施。但与发达国家相比，我国在制造业创新体系构建、知识产权保护、人才体系建设等方面存在明显短板，这对制造业转型升级构成了明显制约。

四、借鉴工业4.0推动我国制造业转型升级应该有明确的思路、目标和路线图

一是“边练内功、边抓机遇”，全面推动我国传统制造业向智能制造转型升级。要顺应新工业革命背景下制造业数字化、智能化、服务化、平台化、绿色化等发展趋势，借鉴德国推进工业4.0的先进经验，与我们在《中国制造2025》战略下已有的探索实践相结合，以推动制造业与数字化技术在全生命周期、全产业链上的深度融合为核心，以大型产业综合体为牵引，引导和整合产业链、价值链、创新链，强化制造业系统性创新。

二是在统筹考虑中长期目标的同时，优先抓好近中期目标。主要有以下重点：主要行业的制造业企业普及精益生产和管理；规模以上制造业企业基本实现内部的互联互通和数字集成；重点行业的龙头企业完成数字化改造，建立基于工业云平台的产品全生命周期管理；工业物联网、传感器、工业大数据、机器学习和人工智能等数字化制造共性技术发展取得积极进展；钢铁、化工、装备、汽车、电子、家电等主要行业的工业云平台初步建成；新型职业技能培训和数字化标准体系初步建成。

三是整体设计，分步实施。第一步主要任务是补短示范、起步追赶，可以概括为“补短板、打基础、扩试点、塑平台”。第二步主要任务是重点突破、缩小差距，可以概括为“夯实基础、提升水平、重点突破、局部领先”。第三步主要任务是并驾齐驱、争取超越。经过前两个阶段的探索与积累、学习与借鉴，使得我国制造水平无论是在硬件和软件方面，还是在平台建设和网络集成方面，在多数关键领域能达到国际先进水平，我国作为世界制造强国的地位最终基本确立。

五、按照“边练内功、边抓机遇”这个总体思路，重点做好以下十项工作

一是系统深入地开展对新工业革命的基础性研究。全面总结国内重要行业一些优秀企业的实践经验，提出与我国制造大国地位相匹配的工业思想和工业文化，逐步形成有中国特色的、符合当前发展阶段和国情的工业转型升级理论体系。

二是加强顶层设计和统筹协调。加大中央和地方、中央各部门之间有关中国制造业转型升级规划、政策和资金的协调统筹力度，促进各种政策、资源支持，提高指导意见的系统性及互补性，切实消除各类“隐性门槛”，加强知识产权保护，形成政策合力。

三是尽早布局工业互联网平台建设。鼓励大型企业的联盟协作，鼓励具备资源条件的互联网企业向工业领域渗透，鼓励各垂直生态内的龙头企业开展工业云服务平台建设。

四是持续突破关键技术和基础零部件的短板。充分利用好我们的“制度优势”，发挥重大专项、技术创新联盟及制造业创新中心等多种研发组织方式的作用，针对从事关键技术与基础零部件研发生产的企业，在落实好现有支持政策的基础上，进一步加大在数字化、网络化和智能化方向上的支持力度。

五是突出示范应用和“以点带面”。聚焦汽车、钢铁、石化、机械、航空、航天、电子信息、船舶、冶金、轻工、纺织等重点领域，加快建立国家智能制造创新中心，分类实施流程制造与离散制造试点示范，逐步实现“以点带面”。

六是加快已有先进技术的扩散和应用。研究设立“中国制造业扩展项目”，鼓励大型企业、工程类大学、各类社会性组织、生产力促进中心和具有先进生产制造技术的中小企业面向产业进行工艺技术、现场管理和产业工人技能提升等方面的培训和合作。

七是加快标准体系建设。坚持标准引领，优先开展智能制造综合标准化建设指南，以构建智能制造标准体系作为重点任务，梳理已有标准，并按“共性先立、急用先行”的原则集中力量制定一批包括信息安全等在内的关键标准，助力智能制造技术和产业发展。

八是提升通信基础设施建设水平。综合运用财政资金、PPP等多种模式，积极探索跨区域共建共享机制和模式，推动云计算、大数据等基础设施建设，加快城乡工业宽带网络升级改造，推进全国范围内的物联网建设。加强信息通信服务商与工业企业的对接，提高信息通信服务与企业智能化改造需求的匹配度。

九是加快建设多层次人才队伍。统筹产业发展和人才培养开发规划，加强产业人才需求预测，加快培育重点行业、重要领域人才。调整优化职业教育管理体制，完善职业认证等级制度，提升技能型、专门型职业人才在人才体系中的地位。加快推进学校教育体系改革。

十是广泛深入开展国际合作。可以考虑选择智能制造发展基础较好、在区域经济战略中承担重要功能的国家级开发区、新区或自贸区，对接德国、美国智能制造高端资源，开展高层次、机制化国际智能制造合作示范试点工作。

以上就是这项合作研究的一些主要判断和认识。应该说，我们正处于一个非常不同于以往的时代，新工业革命正在全球兴起，对人类社会的生产方式和生活方式已经、正在和可能带来许许多多巨大、深远的影响。我们已经看到了一些，尚有更多未知情况将会发生。身处这样一个时代，对决策者、企业和每一个人，既是机遇，自然也是挑战。我们相信，中国绝不会失去抓住新一轮工业革命的机遇。

本课题延续了国务院发展研究中心近年来开展重大国际合作研究的基本方式，课题组既有来自外方特别是博世集团的高水平专家，也有来自中国政府、智库组织、研究机构、大学和企业的诸多专家学者，课题研究的主要结论就是在汇聚各方智慧、学识、洞察的基础上形成的。本课题的高层次顾问和核心专家组在研究过程中发挥了重要作用，课题研究框架的设计、主要判断的形成等都多次听取了课题顾问和核心专家的意见建议。此外，课题组也先后赴德国、奥地利、美国等进行了实地调研并与有关政府部门、企业等开展座谈，在国内也深入走访了博世苏州工厂、海尔、宝钢、华为、商飞、沈阳机床、长安、九江石化、红领、绿叶制药、宝马沈阳工厂等诸多企业。在研究过程中，课题组围绕相关主题撰写了多篇研究报告，有些也在一定程度上推动了有关改革和政策的出台。当然，这是一个全新的课题，理论和实践都在快速变化和发展中，本项研究难免有疏漏和不妥之处，请相关领域的专家和各界朋友们批评指正。国务院发展研究中心主任、研究员　李伟2017年9月13日序二

过去十年间，中国制造业取得了长足进步，中国迅速发展成为世界上最大的制造国家。为了保持这一竞争优势，延续经济快速增长，中国政府提出了相应战略。在2015年中国发展高层论坛上，国务院发展研究中心和博世首次提议联合开展关于中国经济转型的研究，旨在借鉴德国成功经验，为中国制造业发展提供指导建议。博世作为德国工业4.0的重要发起者及领军企业，在项目期间分享了德国工业4.0的知识和经验，并协助国务院发展研究中心进行考察和调研。我们很荣幸能与中国政府的领先智库携手开展如此意义非凡的研究项目，为中国经济的发展做出应有贡献。

工业4.0也被称为工业物联网，这一概念蕴藏着推动制造业发展的巨大潜力。通过互联技术，可帮助制造业在节省更多资源和成本的同时，实现生产质量的提升和新业务模式的拓展。最重要的是，工业4.0让人们的生活更加简便。对博世来说，人扮演着重要的角色。无论是工人还是管理者，客户还是供应商，“人”才是工业4.0的核心。从企业层面来说，工业4.0并不是多数人认为的仅仅针对大型工业企业。在德国，实际上许多中小型企业也在积极地开展工业4.0试点项目，它们亦是经济发展的主要贡献者。这些试点项目并非要求它们进行组织结构的改写，也不是对整个工厂做一步到位的改变，而是小批资金投入、分步实施，首先从单一试点开始，循序渐进地拓展到整个企业的运营。

并且，工业4.0不仅仅适用于最先进的产线或全新的厂房，也能实现现有设备的互联化和升级改造。举例来说，在老旧机器上安装带有无线通信模块的传感器，便能轻松实现数据采集。这些数据反过来帮助进行机器的预知性维护，从而提高机器的生产效率，降低成本。近日，博世将创始人罗伯特·博世本人使用过的1877年建造的机床带入了工业4.0时代，这就是工业4.0升级改造的一个显著实例。

尽管“工业4.0”源起德国，但“互联工业”这一概念却远远跨出了国家范围。世界上的其他主要经济体也提出了相似的战略，如中国的“中国制造2025”、美国的“工业互联网”。而要构建一个全球范围的生态系统，必须要使用开放标准，才能最大程度地实现不同机器和软件间的互联。只有采用不受不同企业标准和国家限制的全球统一的集成方式，才能充分发挥互联工业的潜力。

为此，博世正积极地在全球范围建立伙伴关系。博世是首个加入美国工业互联网联盟的欧洲企业，不断致力于工业4.0在全球范围内的深度融合。通过与工业4.0平台和美国工业互联网联盟的合作，博世首次将两大组织的技术标准结合起来，使得两大互联工业支柱经济体间的数据交换更为轻松。

博世在工业4.0领域采取双重战略，既是领先的践行者也是卓越的供应商。作为领先的践行者，我们将工业4.0的知识应用在全球范围内博世公司的270家工厂；作为卓越的供应商，我们为客户提供高端传感器、设备、软件和服务。这一双重角色方便博世不断从内部汲取实践经验，进而持续为外部客户提供最佳解决方案。在中国，博世已然在内部工厂和外部市场开展了多个互联制造、互联物流、互联服务项目，领域涵盖整个产业链和价值链。

在项目中，博世和国务院发展研究中心一起开展了广泛的调查研究。为了收集工业4.0的实践信息，项目组实地考察了欧洲和美国多家大型企业（如博世）及中小型企业（如威腾斯坦）。项目组还咨询了多个政府部门（如德国联邦经济与能源部）、研究所（弗劳恩霍夫应用研究促进协会）和行业协会（如工业4.0平台）。在中国，项目组重点选取了汽车、装备制造、家电、信息技术及能源五大行业的数十家企业进行调研，并组织开展了多场研讨会，听取业内各领域专家的知识分享和建议。

这份研究报告中指出，中国制造业整体尚处于由工业2.0向工业3.0过渡的阶段；不同行业、地区和企业间的自动化程度和信息化能力存在着巨大差异，发展水平也参差不齐。这使得中国的制造商在向智能制造的转型过程中呈现出多样化的需求，也为政府实现“中国制造2025”的宏伟目标带来诸多挑战。对此，博世愿意分享在工业4.0领域的知识和经验，帮助实现中国制造业的升级改造。我亦诚挚地希望这一联合研究报告能为工业4.0在中国的落地发挥重要作用。沃尔克马尔·邓纳尔博士博世集团董事会主席第一篇总报告

近年来，全球主要经济体都在积极寻求构筑未来中长期增长的支点。美国提出制造业复兴计划，法国、英国、日本等也都各自提出了振兴制造业的战略或计划。即便是一直被认为是制造业强国的德国也推出了工业4.0战略，以便在全球新一轮产业革命的背景下能够继续提升其制造业部门的竞争力。随着经济发展进入新常态，进入增速换挡、结构优化和动力转换的新阶段，中国也宣布实施制造强国战略和《中国制造2025》行动计划。可以看出，各主要经济体不约而同地将目光聚焦在制造业上。制造业是国民经济的支柱型产业，目前中国的制造业规模已经位居世界第一，制造业占GDP比重接近三分之一，但一个明显的事实是，中国制造业总体上大而不强、结构性矛盾突出、自主创新能力弱的问题仍然没有根本改观。

在新的形势下，能否尽快提升中国制造业部门的核心能力和国际竞争力，将直接决定中国经济转型的成败和进入高收入国家目标的顺利实现。鉴于德国制造业部门在全球经济中的引领地位和本国经济中的特殊重要性，如何从理念到体系借鉴德国工业4.0，并结合中国实际，进行融合、创新和应用，从而推动中国制造业的转型升级就显得很有意义。一、什么是工业4.0

回答什么是工业4.0其实并不是一件容易的事情。过去几年来，与此相关联的概念至少有：杰里米·里夫金的第三次产业革命、埃里克·布莱恩约弗森等人的第二次机器革命、舒瓦布的第四次产业革命、经合组织的下一代生产革命、G20杭州峰会提出的新工业革命等。而且，我们经常看到的情况是，工业4.0有时候泛指第四次工业革命，有时候又特指德国工业4.0。本报告虽然并没有就上述概念之间的共同点与不同点进行一一比较分析，但可以明确地指出，我们所理解的工业4.0，是以工业、制造业部门为对象，以德国工业4.0为核心的一个概念体系。（一）工业4.0的概念“工业4.0”由德国率先提出，其核心理念是深度应用信息通信技术，推动实体物理世界和虚拟网络世界的融合，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”（CPS）。该战略旨在通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统──CPS相结合的手段，推进制造业向智能化转型。从本质上看，“工业4.0”是以智能制造和智能服务为标志的生产方式的革命。

当然，工业4.0相伴的是整个传统工业的创新与转型。首先，是传统工业创新发展的过程，涉及制造技术、产品、模式、业态、组织等多方面的创新；同时，也是传统工业转型发展的过程，从大规模生产转向个性化定制，从生产型制造转向服务型制造，从初级要素投入转向知识性要素投入等。

此外，工业4.0也是一个内涵丰富、动态演进的概念。除了核心的智能制造之外，工业4.0还提出了通过掌控从消费需求到生产制造的所有过程，从而实现互联的工业和高效的生产管理。

对德国工业4.0一个比较技术性的表达是RAMI 4.0，如下图所示。

RAMI 4.0是从产品生命周期/价值链、层级和架构等级三个维度，分别对工业4.0进行多角度描述的一个框架模型。它代表了德国对工业4.0所进行的全局式思考。有了这个模型，各个企业尤其是中小企业，就可以在整个体系中寻找到自己的位置。

在此基础上，德国政府进一步提出了“智能服务世界”战略，如下图所示。

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。

综上所述，人们都在从不同的视角、层次理解德国工业4.0，德国工业4.0仍处于一个不断完善和发展的过程之中，但其核心理念和目标已经比较清楚，那就是：数字化、智能化、网络化的制造和服务。专栏：工业4.0与工业互联网的区别和联系

为了在新一轮工业革命中占领先机，争夺产业国际竞争话语权，德国提出工业4.0战略，美国则推动了“工业互联网”概念，二者在基本理念、发展目标、实施路径、覆盖范围、强调重点和实现方式等方面既有区别又有联系。1.从推动力量上看，二者都体现了由大企业引导的产学研用密切配合

工业4.0是由德国工程院、弗劳恩霍夫协会、博世公司、西门子公司等联合发起的，并由德国政府纳入《国家高技术战略2020》，成为德国十大未来项目之一。工业互联网则是由美国通用电气公司发起的，并由AT&T、思科、通用电气、IBM和英特尔成立的工业互联网联盟进行推广。由于两大战略都是由企业提出的，企业具有内在动力去宣传、推广和实施，市场亲和度较高。因此，在推行过程中都得到了产业界的认可与欢迎。2.从发展目标上看，打造智能化的生产体系以实现生产效率提升是两大战略的核心

数字化、网络化和智能化已经成为制造业发展的重要特征，是制造业企业未来发展的主要方向。工业互联网和工业4.0战略都不约而同地提出，利用信息化、智能化技术改造当前的生产制造与服务模式，提高企业的生产效率，提升产品和服务的市场竞争力。其中，工业4.0战略提出，要把信息互联技术与传统工业制造相结合，打造“智能工厂”与“智能生产”，以提高资源利用率。工业互联网战略则提出，要将工业与互联网在设计、研发、制造、营销、服务等各个阶段进行充分融合，以提高整个系统运行效率。3.从实现方法上看，依托互联网、物联网与大数据实现互联与集成是两大战略的基础

互联与集成是实现智能化制造的核心，两大战略都是以物联网和互联网为基础，进行实时数据的收集、传输、处理和反馈。其中，工业4.0提出，通过信息网络与工业生产系统的充分融合，打造数字工厂，实现价值链上企业间的横向集成、网络化制造系统的纵向集成，以及端对端的工程数字化集成，来改变当前的工业生产与服务模式。工业互联网提出，要将带有内置感应器的机器和复杂的软件与其他机器、人连接起来，从中提取数据并进行深入分析，挖掘生产或服务系统在性能提高、质量提升等方面的潜力，实现系统资源效率提升与优化。4.工业互联网与工业4.0覆盖的范围不一样

工业互联网主要覆盖能源、交通、城市（水电气、公共基础设施）、制造业以及大健康医疗领域等，其覆盖范围更广，单在制造业领域，工业互联网就覆盖了工业制造企业的整个生态链，从产品的概念、设计、制造、生产，再到供应链、物流管理乃至流向市场，所以其覆盖范围是制造型企业或者工业型制造企业的整个生态链。工业4.0深度聚焦制造业，重点在生产制造的整个流程。5.从产业链环节上看，工业4.0战略偏重生产制造的“硬”环节，工业互联网战略偏重分析服务的“软”环节

工业4.0立足于“智能工厂”与“智能生产”两大主题，偏重于生产与制造过程，旨在推进生产或服务模式由集中式控制向分散式、增强型控制转变，实现高度灵活的个性化和数字化生产或服务。工业互联网则旨在形成开放且全球化的工业网络，实现通信、控制和计算的集合，在智能制造产业体系中偏重于设计、服务环节，注重物联网、互联网、大数据等对生产设备管理与服务性能的改善。

综上所述，美国工业互联网和德国工业4.0的实施路径和逻辑相反，但是目标一致。美国是以GE、IBM这些公司为支持，侧重于从软件出发打通硬件；德国是以西门子、博世、库卡、SAP这些公司为主导，希望可以从硬件打通到软件。无论从软件到硬件，还是从硬件到软件，两者的目标是一致的，就是实现智能制造，实现移动互联网和工业的融合。（二）工业4.0的基本特征1.“自下而上”与“自上而下”相结合

德国工业4.0源自于其企业界、产业界自发形成的自下而上的倡议，由产学研联盟通信促进小组（FU）发起，在德国国家科学与工程院（Acatech）的协调下，由德国信息技术、通信与新媒体协会（BITKOM）、德国机械设备及制造商协会（VDMA）和德国电子电气制造商协会（ZVEI）三个专业协会提出了初步实施建议，之后才上升到国家战略。进而，德国在原有协会制定的工业4.0平台基础之上，升级设立了国家级的新工业4.0平台，形成了自上而下顶层设计、分层推动的系统优化组织和机制，总体布局是政府统筹，标准架构先行，龙头企业与协会推动，中小企业广泛参与。2.需求导向

随着经济的发展，社会结构较以往更加复杂，细分的需求集合增加，且差异明显。在此背景下，个性化定制的需求向高度个性化、差异化方向演进。最极端的状况是：一个顾客即一个主体，每个顾客的需求均有差异；每个顾客极微小的需求量即构成了一个订单。这就要求制造体系必须具备高度柔性，必须能适应宽广的品种及订单范围，必须能高效率地实现品种切换和敏捷回应。正是到了“个性化定制”阶段，“工业4.0”才有了用武之地。因为只有高度信息化、智能化的“智能工厂”才能产生“范围经济”：品种众多但制造成本不增、制造效率不减，工业4.0从定制化、个性化的终端需求出发解决生产过程中的质量问题、效益问题和效率问题。3.“以人为中心”

工业4.0是一个以人（管理者、生产者、员工、用户）为中心的战略。在工业4.0背景下，未来的工厂世界是人与机器和谐共处和共同缔造的。充分利用人的创意以及机器的稳定性，合理利用这“两类员工”的特长，把人和机器各自的优势发挥到极致，让工作中的人可以高质量、安全地进行智能设计、运作、维护，人机协同共同打造一个美好和谐的工业环境。所以，工业4.0绝不是简单地使用机器代替工人，而是通过机器、程序给员工及管理者更好的决策支持辅助。人在生产中仍然扮演着决定性角色；在产品研究开发和设计以及后期市场开发中，人员的作用更是不可替代的。4.大生态系统

工业4.0不只是构建智能工厂，以智能工厂为基础创造超预期的用户体验才是最终目的；不只是制造系统的智能化升级，更重要的是背后的管理变革；不只是冷冰冰的智能设备，还需要构建一个能够自行“生长”的生态圈。工业4.0将利用新的工业平台构建起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。

通过生态体系的构建，典型的工业4.0互联工厂已经不仅是一套流水线或者一个车间，而是一个涵盖设计、采购、制造、营销和服务的全流程生态圈，是一种满足用户广泛需求的体系和能力。（三）工业4.0的主要趋势1.从数字化工厂到智能工厂

工业4.0的初级阶段是数字化工厂，高级阶段将是智能工厂。智能化和网络化是工业4.0的未来发展方向。智能工厂是工业4.0的最终形态，实现智能工厂的前提是数字化工厂。

数字化工厂是在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。它是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。其本质是信息的集成。

智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理、服务，提高生产过程的可控性。智能工厂已经具有了自主能力，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术进行推理预测，利用AR、VR、仿真及多媒体技术，将实现扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳结构，具备协调、重组及扩充特性，具备自我学习、自行维护能力。实现了人与机器的相互协调合作。其本质是人机有效交互。2.从企业内部集成到企业间集成

工业4.0通过企业内部结构和机制的变革，推动企业内部组织流程的变革，驱动企业全流程的各个环节主动拉近与用户距离，大大缩短产品的开发周期，降低开发成本，提高企业效率，更重要的是提升产品与用户需求的匹配程度，为用户提供超值的产品和体验。

不仅如此，工业4.0同时需要企业打开边界，将全世界的一流资源引入生态圈，实现真正的互联制造、企业间集成。企业间集成将通过价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务，它以产品价值链创造集成供应商、制造商（研发、设计、加工、配送）、分销商以及客户信息流、物流和资金流，在为客户提供更有价值的产品和服务的同时，重构产业链各环节的价值体系。3.从单一封闭平台到跨行业开放平台

工业4.0将打破过去单一封闭的平台格局，打造一个跨行业开放的平台，这种平台将是一个典型的以工厂为中心，集合众多开放资源配合的社会化协作模式。任何单一个体为解决供需信息不透明、不匹配的矛盾，避免产能过剩或订单找不到合适厂商的情况发生，必然要打破自身组织的“围墙”，将自己的订单、设备、物料、人员等信息通过开放平台进行分享，实现企业-企业、企业-个人等多组织形态的社会化协作，构建“网状”的社会化制造生态圈。

在这种情境下，任何一个企业将不再是一个相对封闭的组织，而是一个社会化的、具有高度智能调度和超级加工能力的组织。4.从生产性制造到服务型制造

随着产业价值链水平的上升，制造业的价值分布已经开始从制造环节向服务环节转移，产品开发、改进、销售、维护、回收等服务性活动所占比重越来越大。在新技术的推动下，服务型制造能力成为决定现在和未来制造企业竞争力的关键以及利润的主要来源。传统的制造企业正在将业务重心从生产型制造向服务型制造过渡，全球制造业发展正呈现出制造业服务化，即以生产过程为主向服务型制造转型的趋势。

工业4.0强调的正是提升制造业的体系性服务能力。制造服务化本质上就是在实物产品的基础上衍生出越来越多的附加服务，并逐步以服务为中心重构企业的制造模式，最终完成向服务型制造的转变。（四）工业4.0的支撑体系1.标准体系

德国电气电子和信息技术协会下属的德国电工委员会编纂的全球首个“工业4.0”标准化路线图为所有参与方就“工业4.0”涉及的现有相关标准和规格提供了一个概览和规划基础。“工业4.0”工作组认为，推行“工业4.0”需要在8个关键领域采取行动。其中第一个领域就是“标准化和参考架构”。标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制，确定哪些信息可被用来交换。为此，“工业4.0”将制定一揽子开放、科学的，涵盖智能设备、智能产品、智能工厂，以及数据采集和传输格式、工业操作系统、云服务等各个环节的标准体系架构，使合作机制成为可能，并通过一系列标准（如成本、可用性和资源消耗）对生产流程进行优化。2.工业4.0平台

德国在原有相关协会制定的工业4.0平台基础之上，升级设立了国家级新工业4.0平台，形成了顶层的推动组织和机制。新工业4.0平台的管理层由德国经济和能源部长加布里尔、德国教育和研究部长万卡，以及商业、工会、科学界代表组成，下设指导委员会、六大工作组，负责技术和实践层面的专家决策支持；下设战略委员会、学术顾问委员会，负责政策监管、社会协调及多方合作；同时，由产业财团负责应用成果转化，由德国电气电工信息技术委员会（DKE）等国际标准化组织负责标准的国际化推广。3.数字化设计和精益管理

德国工业4.0是在德国工业和制造业的现有基础上提出的一个战略。正如德国工业界所强调的，德国已经比较普遍地推行了数字化设计和精益管理。

数字化设计是指通过在数字空间中建立数字样机模型，并在数字实验环境中进行模拟仿真，不断找出产品设计、工艺等方面的问题。让设计人员在产品生产之前就可以对产品的可制造性进行调整，而不需要制造实物反复迭代生产，真正实现面向制造的设计，既能够提升设计的质量水平，又可以缩短产品上市的周期。

精益管理强调对人的尊重与信任，围绕人性特点重组生产流程。首先是将人解放出来，通过创新的组织方式调动人的积极性，激发人的活力与责任心，主动发现和解决生产流程中的问题并及时优化，以提升生产效率，减少生产浪费。其次，强调的是整个生产价值链，如果仅关注单一环节的效率提升，或者简单将“看板”等同于精益生产，就无法真正推行精益生产方式。4.人才、教育、职业培训

人才、教育、职业培训是德国工业4.0的人力资本基础。一是职业认证等级制度的完善。包括提升技能型专门型职业人才在人才体系中的地位，建立更为完善的职业资格认证机制，为人才的持续进步与技能提升提供引导，提升人才从接受培训到发挥价值全过程的效率。二是职业教育管理体制的调整。从国家层面协调劳动人事部门与教育管理部门，建设现代职业教育体系。在企业层面继续推动用人单位为主体的继续教育培训机构建设。三是优化职业教育与培训市场环境。建立市场机制，加强企业开展工程教育培训的力度和体系化建设，配合认证体系，推动企业培养人才跨企业流动的机制，优化企业内部培训资源。四是以制造业发展规律为基础的人才结构。研究型、应用型、技能型人才培养并重。在高等教育、职业教育体系中，推广建立解决跨学科问题型人才的培养体系。强化产业、行业在学校人才培养、教学目标、人才评价等环节的作用。（五）工业4.0的产业实践

德国在国家战略的推动下，围绕工业4.0框架体系，以由博世、西门子、SAP这样的一些龙头企业牵头，中小企业参与的形式进行了工业4.0的实践探索。

博世公司的工业4.0实践。博世是工业4.0的重要发起者之一，在工业4.0领域拥有领先的能力和独到的优势；依靠在机械设计、制造以及软件服务等领域所积累的经验，以及全球超过250家工厂运营储备的广泛制造知识，成为工业4.0的领军企业。其对外部提供包括传感器、硬件设备、软件以及服务的一站式解决方案，同时在内部开展了超过100个工业4.0的试点项目。

目前在博世苏州汽车电子工厂开展的工业4.0应用涵盖了多个方面，在物料管理、生产订单安排、设备维护保养以及人员效率提升等方面的效益体现尤为明显。

在生产区域，所有工位、原料均处于有序管理状态。

根据生产订单，实现设备自动叫料，机器人准确定位，自动派料。

依托大数据收集和分析完成预知维护。共享的知识库、可视化通信系统为即时维护提供有力保障。

在多种终端实现定制化报告，针对不同场景为员工提供最及时可靠的关键数据。

西门子的工业4.0进展。凭借全集成自动化（TIA）和“数字化企业平台”，西门子长久居于信息技术集成领域的领导地位。西门子还与德国弗劳恩霍夫协会以及大众汽车公司合作，通过利用产品生命周期管理软件（PLM）进行虚拟生产规划，可降低生产线上机器人的能耗高达50%。目前，在先期已经建成的德国之外首家数字化工厂——成都安贝格姊妹工厂的基础上，西门子正在启动成都生产研发基地（SEWC）的二期规划，SEWC主要生产Simatic工业自动化产品，遵循全球统一的研发、生产和质量标准，对订单、财务、产品设计、生产规划、生产实施、物流和质量进行全数字化管理。具体来说，它采用产品生命周期管理软件，通过虚拟化的产品设计和规划，实现了信息的无缝互联，使工厂全面透明化。

中小企业的工业4.0实践。VDMA针对431家德国中小企业进行调查，被调查企业普遍认为“工业4.0”是利大于弊的积极事物。90%的企业都认为“工业4.0”有助于其在市场竞争中获得领先地位。结果显示，57.2%的参与调查企业表示他们的企业已经有工业4.0项目。其中20%的企业表示正积极努力开发应用工业4.0解决方案。在应用工业4.0技术的程度方面，12%的机械工程企业表示他们是“先行者”，另有20%的企业表示他们是“跟随者”。专栏：工业4.0智能工厂案例1.德国博世力士乐洪堡工厂

作为博世公司旗下智能工厂的代表，博世力士乐洪堡工厂生产线完美地结合了生产和物流，能够在无须进行技术和物流换工装的条件下生产6大产品家族和200多种型号的产品，切换时间由原本的40秒变为零切换，极大地提高了生产效率，带来了巨大的收益。此外，该生产线还实现了小批量、定制化生产，甚至单一产品生产，在提升生产效率10%的同时减少了30%的库存，使人、机器、物体与IT系统形成最佳互联，因此，博世力士乐洪堡工厂被德国知名行业杂志授予了“工业4.0”创新大奖。2.德国安贝格西门子智能工厂

作为工业4.0概念的提出者，德国也是第一个实践智能工厂的国家。位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格的西门子工厂就是德国政府、企业、大学以及研究机构合力研发全自动、基于互联网智能工厂的早期案例。占地10万平方米的厂房内，员工仅有1000名，近千个制造单元仅通过互联网进行联络，大多数设备都在无人力操作状态下进行挑选和组装。最令人惊叹的是，在安贝格西门子工厂中，每100万件产品中次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更是达到100%。这样的智能工厂能够让产品完全实现自动化生产，堪称智能工厂的典范！3.德国巴斯夫化工集团凯泽斯劳滕工厂

对于射频码的利用，传统化工巨头巴斯夫在这方面更进一步。巴斯夫位于凯泽斯劳滕的试点智能工厂所生产的洗发水和洗手液已经完全实现自动化。随着网上测试订单的下达，其生产流水线上的空洗手液瓶贴着的射频识别标签会自动与生产机器进行通信，告知后者它需要何种肥皂、香料、瓶盖颜色和标记。在这样的流水线上，每一瓶洗手液都有可能跟传送带上的下一瓶全然不同。该试验依赖于无线网络，机器和产品通过无线网络完成所有的通信工作，唯一需要的人工输入只是下达样本订单。虽然是一个实验，但这种由客户直接下单到工厂的运作方式，足以给智能工厂模式提供另一种发展途径。（六）国际经验启示

德国所定义的工业4.0是由一个信息、一个网络、四大主题、三项集成、八项计划组成的体系。德国工业4.0整体框架与中国的实际国情有很多地方不同，但是，对于大而不强的中国制造业，无论用何种词汇来表达，“工业4.0”所包含的核心内容都是我们未来的发展方向。德国工业4.0的理念和实践仍然有很多地方值得中国借鉴。1.德国提出工业4.0战略符合其国家阶段性的产业升级需求

德国“工业4.0”是德国政府确定的面向2020年的工业和制造业发展的国家战略。从整体上看，德国已经完成了自动化和精益生产，工业4.0是要借助数字化、智能化打造新的竞争力，符合德国的工业化发展阶段。从外部环境看，较高的劳动力成本对德国产品的出口带来了负面影响；全球资源和能源价格不断上涨，万物互联的技术潮流使得国际竞争进入更加激烈和复杂的新阶段，德国需要以创新发展来巩固和提高自身优势地位。从内部实际看，制造业增加值的增速明显低于GDP增速、人口老龄化、欧盟政治动荡、经济低迷，德国亟待升级制造业以维持国家稳定发展及强化其在欧盟体系中的中坚作用。

中国经济和工业、制造业部门面临的环境、问题与德国虽有诸多不同，但也有许多相同之处。在新的阶段，同样需要面向未来的国家工业和制造业发展战略。2.“平台化”机制有利于工业4.0的发展

德国工业4.0平台的发展模式是一种从上至下顶层设计、分层推动的“系统优化”。该平台旨在为所有“利益相关者”提供支持，以达成对工业4.0的共同理解。这意味着，平台并不实际在市场上开展如示范中心、研究项目等活动。同样，在标准化领域，平台也只是提出对标准和规范需要采取何种行动。

平台的总体布局是政府统筹，标准架构先行，博世、西门子等工业综合体巨头与协会推动，中小企业广泛参与。由于很多制造工厂在以前的自动化进程中已经建立了各自专用的技术体系，德国云服务平台也强调“IT技术与自动化技术的融合”，强调“数字双胞胎”概念。

牵头企业也都建立了各自的平台或系统，诸如博世、西门子和SAP。博世的工业4.0战略赋予其双重角色：既要成为卓越的供应商，也要成为领先的实践者。为此博世成立了互联工业创新集群，并发布了物联网云，希望最终建立涵盖解决方案、云和服务的平台；西门子强调“数字双胞胎”是云服务平台的基础，即通过充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。SAP公司在工业4.0和智能服务领域建立了开放、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。3.工业4.0的发展将形成整合大中小企业的生态体系

工业4.0并非大企业专属物。在德国，虽然目前工业4.0从概念到实践主要集中在博世、西门子、蒂森克虏伯、宝马等国际耳熟能详的大型跨国公司，但是，德国各界普遍认为让中小企业参与到4.0战略中更为重要。

德国大约有330多万中小企业，他们是德国经济的支柱和推动力量，特别是行业内存在大量被称为“隐形冠军”的专业元器件开发制造商、系统集成商和综合解决方案提供商组成了“三位一体”的市场结构，支撑着整个产业链。没有这些众多隐形冠军的参与，仅凭少数大集团单兵突进，整个产业链的工业4.0是不稳固的。

德国的中小企业之所以成为德国技术创新的主要推动力，首先得益于政府的扶植政策。德国特别强调，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。另外，又与公立科研院所面向中小企业的合同式研发模式及市场化的技术中介机构密不可分。在德国，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。如联邦教研部负责的“中小企业创新项目”计划，对信息通信技术、纳米技术、光学技术、生产技术、资源效率和能效技术及公共安全领域的科技创造予以资助。德国联邦经济技术部推出的“中小企业创新核心”计划不受行业和技术领域的限制，一方面对企业自身产品开发或生产工艺创新进行资助，另一方面对企业之间或企业与研究机构之间的合作，加速技术知识的商业转化提供资助。

此外，针对中小企业对工业大数据被大企业操控从而影响企业自身经营安全的担心，以及数字化转型对于中小企业存在着不小的资金、技术、人才和知识上的障碍等问题，德国多个州政府正积极整合各方面资源，力图从技术、信息、融资、人才、平台建设等方面为中小企业参与工业4.0提供扶持。工业4.0平台还联合其他单位共同编制《中小企业工业4.0实施指南》，对中小企业提供技术支持。

发挥中小企业的积极性，构建整合大中小企业同步推进工业4.0的生态体系，对我国推动制造业转型升级是一个有益的借鉴。4.工业4.0需要人才结构的转换作为支撑

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。制造业价值链（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”战略的核心在于人机关系的深刻变化。由于IT技术与生产制造的融合更加紧密，对工人提出了更多跨专业的要求。复合型的人才将是工业4.0时代的主要需求，其不仅仅需要懂得生产和制造的知识，还需要具备一定的IT技能。在这方面，德国教育和培训体系发挥了至关重要的作用。

德国政府重视发展职业教育、继续教育和培训及高等教育等多层次的人力资源开发体系，培育高素质产业工人。针对中小企业在获取技术人才方面的困难，德国在政策上重点支持培养中小企业青年工程师。最常见的就业途径是双元制职业培训，学生们从覆盖所有经济领域的349种职业（2013年）中选择一种接受专业的就业技能培训。培训课程主要包括在企业中当二到三年的学徒，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。5.工业4.0的推进是一个循序渐进的过程

德国提出“工业4.0”的战略规划也不过几年时间，无论是企业界还是政府部门仍处于摸索前进的状态。即使已经代表了全球工业化最高水平，预计“工业4.0”的设计目标仍要在2030年以后才可能实现。

与德国相比，中国工业化的整体水平仍有较大差距。虽然可以看到中国工业机器人近年来实现了快速增长，但仍有大部分是替代简单重复劳动的第一代工业机器人，且核心零部件严重依赖进口，离“工业4.0”要求的智能化相去甚远。

从德国的发展路径可以看出，德国大部分企业具有良好的工业3.0基础。在他们实践工业4.0的过程中，IT行业的专家与自动化专家必须一起合作，协调作战。

因此，实现中国工业4.0也不是一蹴而就的，需要完成四部曲：生产制造自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化。在借鉴“工业4.0”推进中国制造业转型升级的过程中，还面临很多本土化的问题，现在各方面都还处于初步的探索阶段，不能盲目推进。总而言之，推进工业4.0将是一个循序渐进的过程。二、中国制造业在工业4.0坐标系中的位置（一）中国制造业整体上处于从工业2.0向工业3.0过渡的阶段，不同行业和地区之间的智能化水平有较大差异

中国信息化百人会与中国两化融合服务联盟计算了2016年中国制造信息化指数。根据测算，2016年中国制造信息化指数为36.9，对标工业4.0，正处于由工业2.0向工业3.0过渡的阶段。

不同地区智能化水平有较大差异。2016年，江苏、浙江、广东、天津、上海和山东智能制造水平处于第一梯队，得分在47以上，最高的江苏分值为54.2（接近工业3.0的水平）。全国制造业的智能化水平呈现“东部沿海高，西部内陆低”的态势。

不同行业智能化水平有较大差异。2016年，石化、电力、电气行业智能制造水平较高，以文化教育、工艺美术和家具制造为代表的一些行业，在个性化定制、服务型制造等方面有现实需求，智能制造水平相对较高。而非金属矿采选业、木材加工、有色金属矿采选业、有色金属冶炼业、煤炭开采业和黑色金属矿采选业的智能化水平较低。（二）中国制造业已经成长了一批龙头企业，但尚缺乏具有较强综合能力的产业综合体

近年来，中国一大批制造业企业迅速崛起，已经拥有众多单项能力很强的龙头企业，并在各自领域成为具有世界影响力的龙头企业或隐形冠军。例如，华为已经超越爱立信、新诺基亚、阿朗等成为全球电信设备的最大供应商；沈阳机床实现了两千多台i5智能装备的联网，且每年实现1倍以上的增长，成为全球智能机床领域的重要企业；海尔大型家用电器2016年品牌零售量占全球市场的10.3%，稳居全球第一；在互联网应用领域，阿里巴巴2016年电商交易额超过3万亿元，超过沃尔玛成为全球最大的零售巨头。

在企业层面上开展工业4.0研究或建设的企业也开始涌现。例如，BAT、华为、中兴、沈阳机床、海尔、格力、三一重工、联想、中石化、宝钢等一大批行业领军企业都已经设立智能制造相关研究院，中国航天、宝钢、中船重工、中国电子等大型国有企业已经建立了企业级工业互联网平台。三一重工正式发布了“树根互联”平台，该平台定位在面向中国智能制造的一个基础性服务平台，帮助中小制造企业快速进入物联网时代；沈阳机床、神州数码、光大金控三方投资建立了“智能云科”平台，将数控机床中的i5运动控制系统与互联网连接起来，聚焦智能制造中的社会化协同生产；中国航天科工集团打造了“航天云网”平台，其目标是在工业互联网领域采取类似消费互联网的模式，在企业层形成制造资源和能力的共享和网络效应。同时，也涌现出一批依托工业电商平台创新的微观主体和新型模式，如海智在线、智能云科等。

但是，与德国、美国等发达国家相比，中国部分龙头企业尽管在某方面的能力较为突出，但缺乏同时兼具各种能力的顶尖企业或者产业综合体，导致在全产业链、全环节上推进工业4.0的能力仍然欠缺。近年来，发达国家特别强调将关联性创新主体（高校、研究所，包括中小企业在内的初创企业、大企业和孵化器等）集聚起来，培育有竞争力的行业上下游链条以及建立可持续的生态体系。如萨克森州“硅谷”和柏林州Adlershof科技园。经过15年培育，“萨克森硅谷”成为欧洲最大的微电子和信息通信产业集群，千余家初创型企业、德累斯顿工业大学和弗劳恩霍夫协会等在创新链条上关联；柏林州Adlershof科技园依托洪堡大学应用类科学系、既有的航空研发基地、原东德传媒基地，成为欧洲创新竞争力前四的园区。（三）中国制造业推进工业4.0的整体能力仍然有限，但需求空间已经出现

随着全球经济结构深度调整，中国制造业面临低端和高端双向挤压的双重挑战。在低端产品方面，面临来自东南亚等低成本国家的竞争，而在高端制造业方面，面临来自发达国家“再制造业化”的挑战。以美国为例，在奥巴马提出的“先进制造业计划”基础上，新总统特朗普促进制造业回归的政策取向十分明确具体，其主要措施是贸易保护和企业减税。在“恩威并施”下，美国已经出现了一些制造业回归的趋势。苹果、英特尔、福特汽车、星巴克等公司或将生产线迁回美国，或加大投入美国本土的生产研发。另外，美国近年来也具备了一定的吸引制造业回归的经济基础。例如，随着页岩油气革命，美国逐步实现了能源自给甚至出口，导致全球能源成本急剧下降，加之其较低的土地成本，都成为美国发展制造业的有利条件。

在越来越激烈的竞争形势下，加上国内产业转型面临的诸多挑战，中国制造业近年来的平均盈利能力显著下滑，在一定程度上制约了企业推进工业4.0的能力。2012年以来，中国规模以上工业增长速度大幅度下降。2015年工业增加值全年增长6.1%，2016年为6.0%，比2000～2012年间14.1%的平均增长速度下降了一半以上。从企业效益看，2012年以后有大幅度下滑，2001～2012年的高速增长期间，工业企业的销售成本利润率平均在9%左右，有时超过10%，但2012年以后快速下降到6%以下的水平。分行业看，部分产能严重过剩行业的效益下降情况更加明显。钢铁等重化工行业，由于产能过剩程度高等原因，已经较长时间处于增长低迷和效益低下的局面。例如，2012～2016年上半年间，钢铁行业上市公司的销售利润率基本徘徊在盈亏平衡附近的水平，煤炭行业的利润率也是一路走低，2015年年底出现了负利润。这两个行业只是在2016年国家大力推动去产能的情况下，效益才有所好转。

效益水平过低制约了这些企业通过推进工业4.0和智能制造进行升级的能力。在推进智能制造初期，企业需要大量投入，但很多效益只有达到一定的发展规模和综合配套以后才能体现出来，短期内不一定能很快见到经济回报，需要企业很强的资金实力和抗风险能力，这给处于经济转型期的中国制造业提出了严峻的挑战。

但是，中国既是一个生产大国，也是一个消费大国，特别是近年来居民消费呈现快速升级的态势，消费者对高品质产品，对个性化、定制化产品的需求快速涌现。与其他国家相比，中国巨大的人口规模存在显著的聚合效应，也就是说即使人群中对某种产品的需求比例很小，但巨大的人口基数，特别是互联网的发展可以使这种分散的需求得以集聚，形成对少数创新企业的现实需求。而这种个性化、定制化产品的需求，在传统大规模生产模式下很难被满足，而工业4.0的一个重要推动因素就是用智能生产的方式满足个性化需求，因此，中国独特的规模优势和消费升级阶段从客观上提供了发展工业4.0的需求支撑。（四）中国制造业分工细、协作强，但广大中小企业的信息化能力普遍不足

发展工业4.0、推进智能制造并不仅仅是少数龙头企业的任务，往往需要全产业链企业的共同升级和协作，才能发挥协同效应。在发达国家，企业之间尽管也有大小差别，但整体水平都较高，很多小企业虽然规模较小，信息化、智能化水平却并不低，从工业3.0向4.0升级的能力很强，很容易接入大企业创立的工业互联网或智能制造的平台中。

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