在2013年4月的汉诺威工业博览会上，德国工程院、西门子等联合推出“工业4.0"项目。此后，在世界范围内引起极大的反响。这个项目的本质是什么？对中国制造业的影响是什么？本文拟就这个话题谈一点粗浅的看法。

　　1、工业4.0的概念

　　德国把工业生产分成四个阶段。第一个阶段始于十八世纪末，是由蒸汽机发明引发的机械化革命。在此期间，机器广泛地代替手工劳动。第二个阶段大约开始于20世纪初。随着电动设备的广泛使用，流水线生产方式开始流行。第三个阶段起始于上世纪70年代，IT技术的广泛应用，使生产过程自动化水平不断提升。工业4.0的特征，则是将CPS引入工业生产和服务，提升生产过程的智能化水平。

　　其中，CPS是信息物理系统的简称。CPS包括两个部分：一部分是物理实体，如工厂、设备、产品；另一部分是它们在计算机或网络系统中的映像。两个部分的互动构成CPS。形象地说，CPS可以理解为灵魂和肉体的结合。CPS的本质作用是推动智能化。在工业4.0中，CPS被用来解决一些过去需要人来做的事情。

　　2、对当代工业生产的认识

　　第二次工业革命的特征是流水线。流水线作业的特点是：物料通过流水线传送，操作工在工位上不动，不断地重复一个简单的动作。这样，就可以免去来回走动、更换工具等无效劳动，从而显著地提升工作效率。这种经过分解的、由标准化动作组成的流水线工作很容易被自动化的机器来完成。于是，流水线很容易实现自动化。

　　PLC的发明是自动化历史上的重大技术突破，将自动化提高到一个新的高度。在工业4.0的理论中，PLC被当做工业3.0的重要标志。PLC使一些逻辑关联复杂的操作可以由设备自动完成。

　　自动化不是万能的。使用频度低、劳动相对复杂、对视觉等感知能力要求强的工作更适合人来做。这些工作包括：工作点切换、维修维护、特殊物件的运输等。其实，所谓“适合人来做”，就是投入自动化设备的经济性不好：投入大而收效少。

　　自动化发展的结果是减少用工。发展到一定程度，就是所谓的“无人工厂”。世界上最早的无人工厂是1984年在日本建立的。“无人工厂”在理论和实践上都是可行的，但发展却是缓慢的。其本质原因就是：把所有人工劳动换成机器在经济上并不是最好的。

　　特别地，过去三十年是全球化发展最快的一段时期，期间发达国家通过产业转移将大量劳动密集型产业转移到劳动力成本较低的发展中国家。这时，自动化水平较高的流水线的综合成本往往高于自动化水平较低的生产线。

　　笔者看来，工业4.0是提高自动化水平的一次革命。这次革命是互联网、物联网等信息通信技术（ICT）推动的。它能够在技术突破的同时，取得经济上的收益。

　　3、为什么是德国

　　美国是信息技术最发达的国家。而首先将工业4.0作为国家战略的却是德国，有其特殊的背景。发达国家逐渐步入老龄社会，延长退休年龄已经成为各国的共识。美国作为世界第一移民大国，老龄化程度在主要发达国家中是比较低的。事实上，美国提出了一个与工业4.0类似的计划《工业互联网》。只是其影响力没有工业4.0这么大。

　　从制造业发展水平和老龄化程度看，日本的情况与德国接近。但是，日本制造业的特长在于改进，而不是系统性的创新、不擅长战略思考。日本制定的许多大型科技战略，如第五代计算机、无人工厂，最终都是以失败告终。

　　德国作为世界上制造业最发达的国家之一，老龄化程度仅次于日本。许多制造型企业的员工平均年龄在40岁以上。德国推进工业4.0的概念，不仅要保持其技术的领先，还可以延长劳动者的工作生涯，解决社会老龄化问题。另外，工业4.0特别强调个性化定制。而德国，恰恰是有个性化定制传统的国家。

　　4、从CPS到工业4.0

　　在工厂里，工作点切换、设备维护维修等工作的规范化、标准化的程度较低，使用频度也低，故而实施自动化的投入产出比较低。这是提高自动化水平的瓶颈，也是CPS发挥作用的所在。采用了CPS，可以减少大量人工、弱化老龄化危机，从而维持德国的制造业领头羊地位。

　　新技术的成功，是以带来经济效益为标准衡量的。那么，工业4.0的经济效益从何而来呢？效益来自于更好地满足用户个性化的需求。

　　有了CPS，生产线上的人大大减少了，自动化水平提高了，柔性也就大大提高了。于是，企业可以利用这个机会满足用户的个性化需求。要做到这一点，需要将企业的不同层级的计算机系统用CPS更加有效地整合起来。在工业4.0中，用CPS提升产线柔性的做法被称为纵向集成。

　　在此基础上，用户可以通过网上定制自己喜欢的产品。用户定制产品，相当于非专业人员进行产品开发。这时，需要特殊的软件系统支撑，这个系统被称为产品生命周期管理系统，简称PLM。用户定制结束后，计算机能能够自动地将设计交付生产，并为用户提供后续服务。为此，需将CPS用于端到端集成。

　　为了生产用户定制的特殊产品，可能需要单独购买原材料或零部件。如果按传统的做法，个性化采购肯定花费大量的时间和金钱。为解决这个问题，需要计算机在网上进行智能化采购。在工业4.0中，将CPS融入产业链，完成智能化的采购与销售，称为横向集成。

　　将CPS用于三个维度的集成，就构成了工业4.0的框架。在此基础上，德国人提出了双重战略、八项优先行动计划，将工业4.0的战略构想加以落实。

　　5、中国制造业的危机

　　中国制造业同样面临劳动力危机，其严峻性远超德国。

　　首先是路易斯拐点的影响。在工业化过程中，农村富余劳动力逐渐向非农产业转移，直至最终枯竭。期间存在着一个劳动力从过剩到短缺的转折点，即刘易斯拐点。中国屡屡出现的用工荒，表明刘易斯拐点已经临近甚至到来。学者们认为，中国的刘易斯拐点实际在2008年就来到了。

　　其次是老龄化的影响。建国以来，中国人的平均寿命上升接近1倍，现在人均预期寿命以达75岁左右。中国60岁以上老人达15%，高于联合国10%的老龄社会标准。2012我国15至59岁劳动年龄人口首次出现负增长，比上年末减少345万人。由于中国是世界上唯一强制实行计划生育的国家，未来人口形势更加严峻。几年以后，中国每年将减少1300万左右的劳动力人口，并长期持续。

　　劳动力减少的直接影响是用工成本上升。最近10年，家政、装修等行业的平均工资上升3倍左右。劳动力成本上升导致中国制造业的竞争力迅速下降。许多跨国公司将工厂搬向劳动力成本更低的地方。同时，发达国家的制造业技术升级、成本不断降低，也导致了部分制造企业的回流。德国工业4.0使中国的制造业外流进一步扩大。

　　除了用工成本上升，劳动力人口减少带来的另一个问题是：劳动者的敬业度变差。劳动者对待遇不满意时，对岗位的珍惜程度就会差，工作质量就会下降，安全事故则会上升。这是很多企业正在遇到的情况。

　　7、中国制造业的机会

　　危机是威胁也是机会：抓得住就是机会，抓不住就是威胁。

　　面对劳动力危机，除了提高劳动效率，中国制造业别无选择。而提升自动化水平是提高劳动效率的最佳途径。如前所述，企业的自动化水平本质上是经济性决定的。所以，随着劳动力水平的提升，自然会为中国企业推进自动化、提高自动化水平奠定了经济基础。

　　以机器人为例：一套工业机器人的典型价格在30万左右；工人的典型工资是5万左右。如果机器人的工作效率和质量和人相当，代替四班三运转的工人就是经济可行的。很多民营企业有使用机器人的意愿。但同时也有很多困难。典型困难有：工作不持续、项目不稳定、缺少使用机器人的工人等。

　　面对这些困难，有能力的企业应该将其转化成机会：进入自动化服务的产业链。这个产业链可能会在未来若干年内迅速扩张，并涌现出若干大企业。除了开发、设计、制造自动化设备，这个产业链中迅速扩张的业务可能还包括:提供金融服务（如租赁）、维修维护服务、安装工程等等。

　　1998年以来，中国高等教育扩招后，中国受过高等教育的人数大幅度增加。这个转变也为中国制造业的转型、提升自动化水平奠定了人才基础。

　　中国政府和企业，应该抓住这个机会，促进中国制造业转型升级。

来源 蝈蝈1968的博客