德國“工業4.0”提出了建設物理信息系統（CPS），積極布局智能工廠，推進智能生產，瞄準的是新一輪科技革命，聚焦的是制造業中的高端產業和高端環節。

而《中國制造2025》　提出以推進信息化和工業化深入融合為主線大力發展智能制造，構建信息化生態下的產業生態和新的制造模式。《中國制造2025》關注的是制造業轉型升級，同時要解決制造業創新能力、產品質量以及工業基礎等方面的突出矛盾和問題。

雖然我國與德國的工業基礎、發展水平以及終極目標有所差別，但兩者卻有著類似的戰略使命和核心理念。當前我國大部分工業體系處在由2.0向3.0過渡階段，深入理解德國“工業4.0”的戰略背景、內涵、發展路線圖對實現《中國制造2025》，推動我國工業轉型升級無疑有著深遠影響。

■CPS是“工業4.0”基礎

“工業4.0”指的是技術與產業之間的關系，也可稱之為第四次工業革命。它包括人類、技術和組織三大類共17個要素，德國“工業4.0”平臺科學顧問委員會用了17篇論文才準確地概述了它的含義。“其實從范圍上看，工業并非是‘工業4.0’的全部，它還包括智能產品、物流、供應鏈等，此外還有通過互聯網所能提供的個性化服務。”德國機械設備制造業協會信息技術、研發和技術創新部部長萊納·格拉茨強調，“只是工業在德國是基礎，所以德國‘工業4.0’主要關注的是工業。”

德國“工業4.0”平臺科學顧問委員會主席、德國技術科學院院士艾納·安德爾從三個維度闡述了“工業4.0”的定義：首先，橫向上是生命周期和價值流層，在生產和設計階段可實現數據模型與現實產品的無縫連接；其次，縱向上運用CPS將場地、設備、工作站等融入到生產環境中；　最后在前兩個維度的基礎上引入業務、信息以及資產等進行融合。這三個維度可以看作企業制定“工業4.0”路線圖的參考框架。

當然，“工業4.0”的最終構成取決于具體的應用領域，如汽車、電子或者機械等。需要指出的是，“工業4.0”的基礎是CPS，也就是整合了傳感器、執行器的嵌入式系統。“CPS 可以實現系統與系統之間的通信，建立起虛擬世界與現實世界之間的聯系。”艾納·安德爾說，“比如汽車行業未來的流行趨勢是實現人與車、車與車之間的通信，也就是常說的車聯網，這就是CPS的基礎技術運用。”

■實現機器與機器對話

“工業4.0”并非像“爆炸”一樣，突然襲來，其典型特征是每天都在演進的過程性，它需要逐步完善。需要明確的是“工業4.0”并非是從零開始，而是建立在現有生產線之上。

艾納·安德爾用一個生產線優化的例子解釋了“工業4.0”是如何運行的：首先，實驗室會對每一個產品進行識別，搜集生產數據和質量保障數據，通過評估后就可以知道制造流程；其次，通過測試，對錯誤的產品進行數據分析，從而還原其當時的制造情況，找到生產過程中是哪些環節的設備出現了問題；最后，就是要維修或者更換設備。“尤其對于汽車產品來說，涉及上萬個零部件，所以，生產線上的數字化、智能化更為重要。”艾納·安德爾說，“汽車產業是‘工業4.0’最難的應用點，同時也是最佳切入點。”

如果說目前的自動化生產是人與機器對話，“工業4.0”則可實現機器與機器對話。比如德國的機床銷往全球，這意味著要把產品交付給不同的市場。這些機床需要相應的維修部件進行維護。如果在德國生產之后再發往目的地，這顯然是一個大工程。“工業4.0”如何解決這一問題？萊納·格拉茨解釋說：“現在人們的想法是在不同市場建設制造中心，如果當地需要零部件，德國的機器會將零部件的數據發送給當地制造中心，在這些制造中心就可以直接生產所需的零部件。當然所有設備都要應用‘工業4.0’技術，實現對整個流程的控制，這樣我們就可以知道每個零部件的生產狀態。”

■三大制約瓶頸待打破

雖然“工業4.0”的概念始于德國，但在發展過程中同樣面臨著諸多問題。萊納·格拉茨表示，“工業4.0”最突出的問題表現在標準上，德國“工業4.0”三大協會負責整合不同行業，在標準制定上，三大協會存在明顯差異。如通訊和技術協會遵循自上而下的原則制定標準，而機械電子行業制定標準的過程卻是自下而上的；第二，德國“工業4.0”平臺目前囊括了近6000家企業，如何用統一的標準去平衡他們的需求成為棘手難題；　第三，目前“工業4.0”平臺真正涉及的只有標準、研發和安全三個方面的技術問題，還沒有精力去考慮職業培訓、市場宣傳、全球化等其他內容。

德國“工業4.0”目前也處于摸索階段，未來依舊面臨著諸多挑戰。德國弗朗霍夫研究院生產系統和設計技術研究所所長、德國技術科學學院院士艾卡特·古納特·烏爾曼認為，“工業4.0”要在安全的基礎上追求較低的生產成本，其中安全是最為重要的原則，指的是既要保證生產線的安全，又要能對之進行分析。

“工業4.0”的前身是德國2008年提出的《高科技戰略2020》，它包括移動、能源、安全、通信、健康五個領域的十個項目，德國政府對這些研究項目的資助超過了2000億歐元。艾納·安德爾表示，經過4年的發展，德國在2012年才組建了“工業4.0”工作組，正式提出了“工業4.0”的定義、愿景以及如何實施。

“中國正在進行的《中國制造2025》和德國‘工業4.0’高度相似，實施過程非常重要不能著急，可能需要幾年、十幾年甚至20年的時間去慢慢演進。”艾納·安德爾指出，“當然，‘工業4.0’也是德國面向未來10~20年制定的發展戰略。”