互聯網的發展使工業與信息産業不斷深度融合，德國敏銳地率先提出工業4.0計劃，拉開了第四次工業革命的大幕，推動了制造業的世界競争。誰能率先實現，誰将引領世界！
■史世偉／文
2015年是中德“創新合作年”，10月29—30日德國聯邦總理默克爾第八次訪華，“創新”成為重要的議題。在默克爾訪華前夕，中國國家工信部與德國聯邦經濟與能源部就中國與德國在“工業4.0”領域的相關合作達成協議。這表明德中兩國将在高科技領域開展更多的合作，把中國的工業和制造業提升到一個新的水平。
2013年4月8日，德國政府委托的經濟與科學創新聯盟聯合德國三大工業協會[1]共同推出了《保障德國制造業的未來：4.0計劃的實施建議》，标志着德國開始正式啟動工業4.0計劃。在其中，德國科學界和相關經濟領袖将實現工業4.0看作是一場新的工業革命，由此将創造出許多新的市場和就業機會。德國提出工業4.0的目的在于在戰略上為德國經濟的未來指出方向，如果德國能夠順利實施工業4.0，不僅能夠繼續保持其在裝備制造業的世界領先地位，并且将在制造業的未來發展上引領世界。在國際金融危機後世界經濟不景氣，亟需新的增長動力的形勢下，德國的這一舉措立刻引起了世界各國和各界的高度重視。作為回應，世界另外兩個制造業大國美國與中國都推出了自己的制造業創新發展與升級計劃，一場圍繞着制造業發展的世界競争的序幕由此打開。
什麼是工業4.0？
我們知道，從人類走進工業化社會以來，制造業經曆了三次革命，它們分别是18世紀末以引入蒸汽機動力為标志的第一次工業革命，19世紀末使用電能動力、實現大批量生産的第二次工業革命，以及20世紀70年代開始的使用電子和信息技術，使工業生産進一步自動化的第三次工業革命，其影響持續至今。每一次工業革命都大大地提高了生産力水平并使社會生活發生了根本變化。如今工業生産面臨又一次變革：随着互聯網的發展，工業與信息産業将進一步深度融合，生産将全面實現數據化和智能化。這就是第四次工業革命，即工業4.0的願景。
可以發現，除工業生産系統越來越精密和複雜之外，每一次工業革命都基于一種核心技術的使用和推廣，在前三次工業革命依次為蒸汽機、電動機以及邏輯程序控制器。而工業4.0的核心技術是信息物理融合系統（CyberPhysicalSystem,CPS）。CPS是一種通過傳感器直接收集生産過程中物質對象信息、通過促動器直接對生産過程發布指令的嵌入系統，這些由智能硬件和軟件操控的生産和提供服務的過程通過物聯網、數據網絡和服務網絡實現直接的數字化連接，從而可以在生産過程中使用世界範圍内采集的數據和服務，實現多方式的人—機和機—機互動。通過CPS，數字化的虛拟世界與人類生産及消費所需要的物質世界将實現完美的結合。因此工業4.0的實現取決于CPS在制造業的大規模推廣和運用，而嵌入系統由封閉的系統到網絡化的系統直至更高水平的CPS還有一段較長的路要走。工業4.0不是簡單的互聯網+工業，這種模式通過線上客戶反饋和線下按單生産已經部分實現（海爾模式），而是“工業互聯網”，即通過互聯網和嵌入系統實現生産過程中全面的人機與機機互動。
對于人類社會發展來說，工業4.0的未來運用具有巨大的潛力：第一，它可以使生産柔性化和智能化。目前，大批量生産導緻産品過剩，而消費者的需求越來越向個性化和定制化方向發展。工業4.0通過大數據和雲計算實現各種設計和仿真模型（3D）任何時間、任何地點的搜集，客戶、服務商、供應商和生産商跨邊界的信息交流以及在生産系統中人與嵌入式的機器以及機器與模塊化産品部件之間的智能互動，最大地滿足消費者個性化的需求，創造出新的商業模式，甚至創造一個新的市場。第二，通過對生産過程的智能控制可以實現生産的最優決策和成本的最小化，提高資源和能源的生産率，實現清潔、可持續的綠色生産。第三，工業4.0将使生産與生活的組織方式發生變革。它能通過智能化的輔助系統，使人類的勞動生命延長。将來的智能工廠和生産是分散化的，大都位于城市生活區内，虛拟對象的增加使許多崗位隻要聯網即可以在家裡執行，人們不再需要因為工作而集中到城市外圍的工業園區。智能生産模式創造出一種新的工作與生活結合的方式，可以更好地應對人口老齡化帶來的挑戰。