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第四次工业革命主要代表国家有美国、德国和中国，这三个代表国家的第四次工业革命的战略选择稍有不同：美国选择“工业互联网”、德国选择“工业4.0”、中国选择“中国制造2025”（也可以称为“智能制造”）。
在第四次工业革命的浪潮中，美国着力发展“工业互联网”。在几次重大标志性事件后，工业互联网逐渐成为了美国的国家战略。
● 2006年，美国提出CPS（Cyber-Physical Systems，信息物理系统）战略概念，CPS是通过网络虚拟端的数据分析、建模和控制，实现对实体活动的深度对称性管理。目前CPS也成为第四次工业革命的核心技术。
● 2010年，美国提出运用数字制造和人工智能重构美国的制造业竞争优势。
● 2012年11月，美国通用电气公司发布《工业互联网：打破智慧与机器的边界》白皮书，将智能装配、智能系统、智能决策作为关键要素。
● 2012年12月，美国成立“CPS技术发展顾问委员会”。
● 2013年2月，美国国家科技委员会发布“先进制造业国家战略计划”研究报告。
● 2014年5月，美国宣布在芝加哥成立数字化制造与设计创新中心。
美国为什么要把工业互联网作为国家战略呢？主要有两个原因。
一是美国经济空心化。美国最有优势的是金融创新和计算机软硬件技术，最近几十年间，美国制造业和中国等新兴经济体相比缺乏比较优势，因此美国本土制造业大规模迁移到国外。2009年美国“次贷危机”爆发，美国的虚拟经济不堪重负，很多企业纷纷破产，失业率急剧上升；随后危机蔓延到了欧洲，欧洲除德国外其他国家都遭受了不同程度的影响；而德国依靠强大的实体经济，基本没受影响。
此后美国开始意识到实体经济的重要性，于是将“制造业回归计划”确定为国家战略。随着美国“制造业回归”战略的不断深入，美国本土的制造业产业链在不断完善：2017年2月，英特尔宣布在美国投资70亿美元建立新工厂；2017年3月，LG宣布在美国建立新工厂；2017年4月，印度巨头infosys宣布在美国投资建厂，创造10000个工作岗位；2017年5月，三星电子又宣布要在美国投资……
美国通过几年时间的努力，整个3C产业链得到了发展。
二是美国科技红利转移。近20年，美国在航空航天领域积累了大量科技红利，这些科技先是应用在军事上，随后开始向民用领域转移，转移的结果是美国制造业在国际分工中又重新获得了比较优势。
首先，从劳动生产率角度来看，美国本土制造业自动化程度高，这也为美国工业互联网创造了有利条件；其次，从劳动力成本角度来看，美国制造业劳动力成本相对于其他国家来说，具有比较优势。
基于以上两点，美国将“工业互联网”定为了国家战略。美国已经形成了相对完整的产业链，并重新获得了制造业比较优势，并且这种优势还有进一步扩大的趋势。美国“工业互联网”最有代表性的是GE公司（以下简称GE），本书以GE核心业务之一的GE航空为例简单阐述“工业互联网”是如何让企业实现升级转型的。
GE航空在执行工业互联网战略转型前，主要卖飞机发动机，业务模式是：GE把飞机发动机卖给飞机制造商（如波音和空中客车）；飞机制造商把飞机组装完成后，交付给航空公司使用；航空公司的飞机在飞行过程中发生故障或者需要维修时，GE再提供售后服务支持。
这种业务模式的缺点显而易见，如飞机发动机什么时候会出现故障不能提前获知，只有依靠维护保养，而且每次维护保养的时间长短还不可预知；另外，掌握了飞机发动机核心技术的GE除了卖发动机和提供售后服务，就没有其他价值了。
那么GE如何才能挖掘更大的商业价值呢？
一是让发动机开口说话。让发动机告诉主人自己的身体状况，是正常还是生病了？一旦发动机能够开口说话，那么维护保养就变得简单了，每次可以非常有针对性地提供保养服务。
二是要让发动机充当信号兵的角色。当飞机飞行在空中时，如果发动机能够适时传回天气等对飞行非常有价值的信息，那么就可以提高机场和航空公司的运营管理水平。
三是提供信息集成服务。一旦发动机能开口说话和传回有价值的信息，那么基于这些信息，GE就可以变成航空信息管理集成服务商，不仅能够卖发动机，还能向航空公司和机场提供服务。
GE工业互联网战略升级转型前后业务模式对比如图1-3所示。
图1-3 GE工业互联网战略升级转型前后业务模式对比
实现上述工业互联网战略升级转型的关键是万物互联、数据生产，以及数据集成和分析，并挖掘新价值。
2013年开始，德国举全国之力推行工业4.0。德国为什么要全力推进工业4.0呢？主要有以下三个原因。
一是德国是以工业品出口为主的国家，近年来工业品出口产值停滞不前，但是作为全球最大制造业的中国，工业品出口增长十分迅速，如图1-4所示。为了解决工业品出口停滞的问题，德国需要改变之前只卖设备和产品的策略。
图1-4 全球主要工业体出口工业总值对比图
注：资料来自VDMA2012年12月。
二是德国依托工业装备的优势，在工业装备的基础上提供工业服务来提升工业品盈利能力。德国提出了供应和市场相融合、定制化和可重构的生产系统、生产流程透明化、设备状态可监控、自主决策的自动化、智能运营维护等概念。
三是除非洲及东南亚部分国家外，全球其他国家基本都完成了工业化进程，对工业品的整体需求不再那么旺盛，相反对服务的需求非常迫切，这也坚定了德国选择扩大工业服务的路线。
以上三个因素叠加的结果就是德国要走工业4.0之路。于是德国基于在制造业方面的优势，尤其是在装备制造业和生产自动化方面的优势，从产品的制造端提出了智能化转型解决方案。该方案的核心是利用物联网和CPS等技术，为生产过程中的每个环节建立信息化的连接，实现设备、制程、订单、生产计划、设计、排程、人力、供应链、库存、分销、资产管理等一系列环节的整合。
如果将整个商业流程拆分为：客户需求、商业流程、生产制造过程、产品、设备、人员及供应链这七部分的话，德国工业4.0在整个商业流程各部分的目标和技术如表1-2所示。
表1-2 德国工业4.0在整个商业流程各部分的目标和技术
在整个商业流程中，客户定制化需求是总驱动力。为了满足客户定制化需求，以及强大的信息系统来管理整个商业流程，以及智能化的生产方式，还要让产品在全生命周期内可追溯等，而这些都是德国企业的优势所在。德国工业4.0的三个主要推手是：博世公司、西门子公司和SAP公司。
本书以博世公司为例，来说明德国工业4.0的现状和运作模式。博世对自己的定位是：既是工业4.0的生产者，又是工业4.0的消费者，还是工业4.0的服务者。
作为生产者，博世公司贯彻德国人直面问题、解决问题的理念。针对实现工业4.0过程中的难点，博世公司的策略是逐个击破。为此博世公司制定了“三步走”策略，如图1-5所示。
图1-5 博世公司工业4.0“三步走”策略
第一步：试点，主要目的是攻克难点技术。博世公司先在全球挑选了50家试点工厂，找出执行工业4.0的难点，然后将难点逐个击破。图1-6展示了博世公司工业4.0部分难点的突破性技术。
博世公司工业4.0策略以建立智能工厂为导向，主要关注点在人、机、料、质量控制和能源管理方面。比如针对需要人工作业的工位，人的熟练程度会对整个生产过程产生严重影响。为了解决这个问题，博世开发了智能手套，当熟练作业者戴上智能手套，智能手套就会自动记录作业者的全部动作以及动作要领，并将这些信息发送给配套软件，软件会自动制作出标准作业指导书，用来对不熟练员工进行指导。当不熟练员工戴上智能手套后，如果动作做得不到位或者要领错误，系统会自动提示该员工哪些地方需要改进，以及如何改进。这样就极大地提高了新员工培训效率，使新员工很快就能达到和熟练员工一样的水平。
图1-6 博世公司工业4.0部分难点的突破性技术
第二步：针对大批量生产的产品，将工业4.0技术应用到整个价值链上。实现这一步基本标志着单个工业4.0工厂成为现实，这是工业4.0技术的综合应用。
第三步：建设互联工厂。如果把第二步看成是智能工厂的话，那么第三步就是智能供应链。如果能将不同的工厂互联互通，那么就可以将此技术应用到各行各业的产业链中，实现产业链上下游企业间的互联互通，这也是中国诸多地方政府正在探索的产业大脑，本书在第9章将介绍如何打造产业大脑。
作为工业4.0的消费者，博世公司先将研发出来的工业4.0技术应用到自己的工厂，除试点工厂外，还逐步导入到其他工厂。比如在中国，苏州的一家汽车电子工厂是全球50个试点工厂之一，从2013年到2015年，博世公司的工业4.0技术以及在市场上集成的其他公司的技术几乎都能在该工厂看到。2015年之后，该苏州汽车电子工厂开始将工业4.0实践经验应用到中国的其他工厂。
作为工业4.0的服务者，博世公司在其业务拓展部增设了工业4.0业务，主要对接内外部资源，开拓智能制造业务市场。另外在内部还组织了来自自动化部门、传感器部门、工业软件部门的专家们，针对客户个性化需求定制开发解决方案。例如，2015年博世公司和秦川机床签订了工业4.0战略合作协议，为秦川机床提供工业4.0工厂升级改造服务，这也是博世公司作为工业4.0服务者在中国的首个工业4.0服务项目，受到了社会的高度关注。
不仅博世公司这样定位，德国另外一家领头羊企业西门子也是一样的定位：既是工业4.0的生产者，又是工业4.0的消费者，还是工业4.0的服务者。这种定位越来越受到市场的认可，国内外很多企业以博世公司和西门子为标杆，纷纷效仿。
目前中国GDP位居世界第二，早已成为制造大国，但是还算不上制造强国，面对这样的局面，中国政府在2015年5月发布了《中国制造2025》（国发〔2015〕28号），是为了实现中国制造业从“大而不强”变成“又大又强”。
为了实现制造强国这个目标，《中国制造2025》提出了三步走战略：
● 第一步：力争用十年时间，迈入制造强国行列。
● 第二步：到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。
● 第三步：新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。
图1-7是笔者依据《中国制造2025》整理的《中国制造2025》整体构架。
图1-7《中国制造2025》整体框架
从推进方法上讲，《中国制造2025》确立了政府和企业两个推进主体。从政府的角度，是市场主导、政府引导、整体推进、重点突破，具体体现在由政府确定重点的推进领域以及给予相应的专项扶持资金；从企业的角度，要立足当前、放眼长远、自主发展、开放合作，充分发挥企业的自主能动性，释放企业活力。
从指导方针上讲，《中国制造2025》确定了五大指导方针：创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本。
● 创新驱动是为中国从当前的效率驱动型社会向创新驱动型社会过渡打好坚实的基础。
● 质量为先是中国制造业当前的需求，需要改变中国制造的国际形象，让中国制造成为高质量的代名词。
● 绿色发展是可持续发展的基本要求，如2016年底中国政府开始强制关闭环境不达标的造纸厂，以及推动产能过剩行业的合并重组等。
● 结构优化是要改变当前经济发展失衡的局面，比如房地产行业比重过大，高端制造业比重过小等突出问题。
● 人才为本是所有战略落地的根本，我国近年来的“千人计划”“万人计划”就是非常好的说明。
从战略策略上讲，《中国制造2025》提出了九项战略：
● 一是提高国家制造业创新能力；
● 二是推进信息化与工业化深度融合；
● 三是强化工业基础能力；
● 四是加强质量品牌建设；
● 五是全面推行绿色制造；
● 六是大力推动重点领域突破发展；
● 七是深入推进制造业结构调整；
● 八是积极发展服务型制造和生产型服务业；
● 九是提高制造业国际化发展水平。
在这九项战略里面，“强化工业基础能力和加强质量品牌建设”是补课内容，缩小和制造强国间的差距；“提高国家制造业创新能力和深入推动制造业结构调整”是手段，通过创新和结构调整来带动发展；“全面推行绿色制造、推进信息化和工业化深度融合、积极发展服务型制造和生成型服务业”是方向，为当前制造业升级转型导航；“提高制造业国际化发展水平”是目的。只有当我国的企业群体强大了，在众多产业上具备国际领先水平，我国才真正地实现制造强国的目标。
从重点领域上讲，《中国制造2025》指出了十大重点领域：新一代信息技术、高档数控机床与机器人、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、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、生物医药及高性能医疗器械、新材料。在这十大重点领域里，中国的轨道交通装备已经具备世界领先水平，航空航天工业也位居世界前列。
《中国制造2025》为中国制造业升级转型指明了方向，解决了企业要“做什么”的问题。本书的写作目的，尝试着为中国制造业如何落实《中国制造2025》，实现做大做强、成功升级转型的目标提供解决方案。