我国工业4.0的发展分析

中国工业4.0发展分析

1、中国工业4.0政策环境分析

《中国制造2025》是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，于2015年5月发布，是中国工业未来10年的发展纲领、顶层设计。

《中国制造2025》提出通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；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，到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。

围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》明确了9项战略任务和重点：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，聚焦新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、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、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十大重点领域；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性服务业；九是提高制造业国际化发展水平。

中国制造2025与德国工业4.0异曲同工，是布局工业互联网的纲领性文件。不过二者也有适当差别，德国工业4.0是瞄准新一轮科技革命制定的措施，主要聚焦制造业的高端产业和高端环节。中国制造2025不是专门应对新一轮科技革命制定的规划，是对制造业转型升级的整体谋划。

2、中国制造的现状及发展分析

2016年中国是全球最具竞争力的制造业国家，中国当前的制造业规模非常大，早在2010年就超越美国成为了全球第一。按照联合国统计，500多个产品中，220个产品中国的规模全球第一。从制造业的技术创新来看，中国近几年进步很快。不过，2015年中国经济增长率为6.9%，经济放缓可能会进一步持续。由于需求下降引起工业活动不断下滑，进而导致工厂产能过剩。

中国汽车行业目前产能利用率从2009年的100%下降至70%，制造业占GDP的比重也在逐年递减，其中大部分转向了服务业。很显然中国制造业转型升级的任务非常繁重，主要的问题仍然是结构性问题：有效需求不足，使得产能过剩问题凸显；有效供给不能完全适应消费结构升级的需要，应该提高供给侧对消费结构升级的适应性和灵活性。

中国要顺应“互联网+”的发展趋势，以信息化与工业化深度融合为主线，重点发展新一代信息技术、高档数控机床和机器人、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、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农业机械装备10大领域。这些领域需要投入大量的创新研发资金，需要军工企业、大型国企、高校科研机构的通力合作。同时，中国的中小企业是中国制造业最有潜力的组成部分，它的数量占到了所有企业的99%，创造了中国60%的GDP。中国中小企业的研发创造远远超过大型企业，中国65%的专利，75%的发明专利及80%的新产品来自于中小企业。中国制造的未来不仅要依靠大型企业，更需要中小企业的创新和活力。

3、中国工业4.0的产业链分析

从工业4.0产业链的上游看，现代智能工厂所高度依赖的四大基础条件--传感器（数据采集）、大容量存储（数据存储）、大数据计算能力（数据处理）和工业以太网（数据通信），以及执行单元-智能机器人，均是工业4.0实施的关键要素；产业链中游包括软硬结合的行业解决方案提供商、智能工厂解决方案设计方，由于在中国大部分行业并没有成熟的智能工厂解决方案，先进入者往往具有较强的先发优势，在细分行业形成较高进入壁垒；从产业链下游看，接受工业4.0 改造的产业和厂商将大幅节省劳动成本、提高生产效率、提升客户体验，增强制造厂商的竞争优势。

4、中国工业4.0发展优势分析

中国工业体系具备拓展工业4.0的明显优势，主要体现在以下三个方面：

（1）中高端人力资源优势。智能化生产将使人担当更有挑战性的角色，如创新、规划、监督和协调机器的运作。知识型员工需求的大幅上升，将成为工业智能化的可持续性支撑，而中国是此类中高端人力资源的“富矿”。据统计，2015年初我国科技人力资源总量约为8114万人，仍然保持世界科技人力资源第一大国的地位。

（2）完整齐全的工业体系。中国工业如今在竞争中的优势已更多的体现在拥有完整的供应链条上。中国是世界上唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家，形成了“门类齐全、独立完整”的工业体系，这个庞大完整的工业体系依托众多工业企业的集聚效应而具备了高度灵活性。

（3）全球最大的需求市场。中国不仅是重要的产品生产国，还是世界最大的消费市场之一，这种双重角色将使国内市场与工业生产产生更为强劲的互动，促进社会经济发展，并有助抵御世界经济波动的冲击。

5、中国工业4.0发展进程分析

据2015年底发布的《中国工业4.0进程报告》显示，超过一半的企业已经对工业4.0的整体概念有了一个较为全面的认识：其中31.13%的企业认为工业4.0是引导新一轮技术的变革，22.87%的企业认为它将是面对行业危机的必然转型之趋势。其中，最认同的工业4.0的特点，最多选择的前四个选项分别是智能化（16.78%）、数字化（13.82%）、互联化（12.83%）、物联化（12.41%），显示出中国制造业企业对工业4.0的认知程度已经达到了一个较好的水平。

可以说智能化是制造业追求的最高境界，同样也是最难实现和最大投入的。从技术实现的路线图看，数字化、互联化和物联化是第一步，大集成是第二步，之后才是智能化。目前已经有很多企业都认可工业4.0的愿景，并积极地投身实践，调查显示，已经开始投入到工业4.0变革的企业占到43.92%，未来三年内开始投入的企业占到32.43%，没有考虑的只有14.86%。

自动化与智能设备是实现工业4.0的基础。工业4.0的升级改造必须建立在自动化的结构上，这点得到了大多数企业的认同。其中17.14%的企业选择更新自己内部的生产设施，加强自动化与智能化，16.43%的企业选择升级MES/ERP软件系统，而在工业4.0最为关键的大数据、数字化、物联网、云制造等方面投入的企业相对较少，分别只有7.04%、6.34%、6.10%和5.87%，显示出中国企业在进军工业4.0领域时渐进而突变的特点。云制造、大数据需要整体行业的配合和沉淀，目前还处在前期探索阶段。

6、中国工业4.0发展难点分析

工业4.0是由大规模批量生产向大规模定制生产转变，是由集中生产向网络化异地协同生产转变，是由传统制造企业向跨界融合企业转变。但是，实现工业4.0尚存以下4方面的难题：

（1）标准化。工厂要对内外各种物品与服务进行联网，那么通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。我国在推进信息技术与工业深度融合的具体实践中，也应高度重视标准化在制造业发展中的引领作用，及时出台“两化融合”或“两化深度融合”的标准化路线图，尽最大可能实现标准的国际化，使中国标准得到国际上的广泛采用。

（2）复杂的系统管理。迈向工业4.0的道路上，生产过程与各种业务管理系统协同之后，系统整体会更加复杂化，对其进行管理将更为困难。为此，需要实现“制造系统的横向、纵向集成”和“工程端到端的集成”。横向集成主要解决企业和企业之间复杂系统管理，实现信息无缝的交流；纵向集成主要解决企业内部的复杂系统管理，在企业的研发、设计、制造、验证、物流、交互各环节，所有的信息都无缝隙、高效、顺畅地传递；端到端集成主要解决贯穿整个价值链的工程化信息系统集成的复杂系统管理问题，以保障大规模个性化定制的实施。

（3）通信基础设施建设。德国工业4.0的本质就是基于信息物理系统（CPS）实现“智能工厂”，让制造业的各个环节充分地与互联网融合，形成工业互联网。当前的网络基础设施恐怕难以满足“工业4.0”时代的要求。因此，构建容量更大、服务质量更可靠的工业通信基础设施，将成为未来制造业迫切需要解决的一项课题。

（4）网络安全保障。随着工业4.0时代的到来，人力、物料、生产设备、各种生产管理系统以及价值链上的众多协同企业都将互联，随之而来的是网络安全问题的隐忧，这就迫切需要建立一套完善的工业互联网信息安全认证体系，此外在认证制度的设计和标准规范的研究与设计方面，还需要大量的经验积累。