最近这段时间，针对工业4.0到底是否适合中国国情的争论很热烈。我想，发表意见之前，应该搞清楚工业4.0的内在逻辑是什么、本质是什么。进而搞清楚到达工业4.0之前要解决什么问题、奠定什么条件、本质困难在什么地方。轻易地肯定和否定都是不合理的。本文就是针对这个讨论开展的。

　　工业4.0的概念与逻辑

　　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的工业革命，蒸汽机的发明全面带动了机械化。第二个阶段开始于20世纪初，其特征是大范围使用电动设备，用流水线方式组织生产。第三个阶段起始于上世纪70年代，通过引入以PLC为代表的电子和信息技术，使自动化水平显著提升。现在面临的是第四个阶段，即工业4.0。其特征是将CPS（Cyber-Physical System，信息物理系统）引入工业体系，全面推动智能制造。

　　CPS是美国学者2006年提出的概念。CPS由零件、设备、产品等物理实体和信息控制部分共同组成，可以看成‘控制系统’的升级版，用于智能化地应对各种复杂的问题。CPS原本主要是应用于嵌入式系统。德国人的贡献在于提出将CPS全面地用于工业。有人认为工业4.0就是CPS，其重要性可见一斑。笔者认为，工业4.0的本质是将CPS全面地用于与工业企业相关的各个领域：依照《实施工业4.0战略的建议》提法，就是要将CPS用于信息系统的横向集成、纵向集成和端到端集成。其中，横向集成的本质是以互联网为纽带的产业链集成；纵向集成是L1~L4计算机层级的集成，端到端则是从用户需求提出到设计、制造、服务过程的信息集成。工业4.0带来的好处很多，如：应对人口变化、优化工作环境、提升企业柔性、支持科学决策、创造新的工作岗位、提高资源使用效率。其中，最大的优点之一是支持个性化定制：这对工业4.0的经济可行性有重大的支撑作用。

　　工业4.0概念的提出有特殊的历史背景。最根本的原因是ICT技术的持续进步和成本的持续降低。直接的原因则是德国的老龄化使其制造业面临劳动力危机、竞争力面临挑战，需要延长劳动年龄并吸引年轻人的加入。

　　作为一个体系，工业4.0的目标和做法有其内在的逻辑。笔者认为：工业4.0的起因是德国制造业的劳动力危机引发竞争力下降。其对策就是减少制造业中的体力劳动者。将CPS嵌入纵向集成系统、让机器智能地完成运输、机器切换与诊断、调度等工作，就可以实现这个目的。这个目的实现后，生产制造过程的柔性会大大增强，这就为企业实施个性化定制奠定了基础。个性化定制首先遇到的困难是个性化的产品设计，进而是对个性化产品的服务。为了解决这个问题，又要讲CPS嵌入到端到端的集成。毋庸置疑，个性化定制一定会对供应链带来新的、巨大的压力；为此，要将CPS嵌入横向集成来解决这个问题。

　　通过上面的分析容易看到：工业4.0的逻辑其实带有离散制造业的痕迹。所以，不同行业、不同企业都要根据自己的情况作出决策，不宜在具体做法上邯郸学步。笔者认为，行业和企业典型的差别是：产业链前端的企业应该强调产品的标准化，后端才强调个性化定制；大企业应做横向集成的发起者，而中小企业则应主动被集成。

　　从智能制造的角度看工业4.0

　　德国工业4.0和美国工业互联网、中国制造2025等设想的本质都是信息通信技术（ICT）与工业的深度融合，实现以网络化、数字化为基础的智能制造，并全面带动工业企业的创新与转型。只是工业4.0的概念更清晰、涉及领域更广故而影响力最大。所以，下面从智能制造的角度分析工业4.0。

　　最近，很多人认为中德两国差异很大，工业4.0不适合中国。那么，与工业4.0相关的基础到底是什么？要回答这个问题，要理清智能化的本质：对生产过程来说，我们把智能化看做自动化的高级阶段，智能系统是驱动自动化系统的系统。

　　通过比较自动化和智能化的差异，可以把问题说得更清楚一些。传统自动化一般是在规范的环境下做重复性的工作。当外部环境或工作任务发生变化时，可能需要对系统重新进行人工干预、设定甚至改造。这就意味着，传统自动化的柔性较小。系统构建不合理时，自动化程度越高，柔性可能越低。智能化就是用来解决这个矛盾的。也就是：当外部环境和工作内容发生改变时，系统能智能地设定自动化系统的工作方式。这意味着：智能化程度越高，系统的柔性也就越好——这就是工业4.0能够追求个性化定制的原因。既然把智能化看做自动化的高级阶段，就可以得到这样的结论：制造过程的智能化以自动化为基础。通俗地说，就是工业4.0要以工业2.0、3.0为基础。

　　那么，制造过程的自动化系统如何过渡到智能化呢？关键看生产需要什么柔性。自动化系统需要人工干预的事情大体包括：工艺改变、设备故障、物流衔接、质量异常等。这些问题发生时，常常需要人工感知、并通过电话或联络单通知相关人员。计算机不能及时地获取完整的信息，自然不能智能地决策——所以，生产智能化需要全新的数字化基础。有研究机构指出：数字化是自动化上升到智能化的中间环节、是绕不开的基础。数字化工作做好了，就可以将全工序的设备状态、产品位置与质量、生产节奏等信息在一个平台上集成起来，并针对实际功能需求开发出CPS，就为实现了工业4.0的纵向集成奠定了基础。

　　纵向集成主要针对实物产品的智能生产过程。工业4.0不仅涉及生产过程，还涉及研发、服务、采购、销售等诸多环节。通过对这些环节的智能化改造，计算机能够实现自动的采购与销售，商务过程的时间和资金成本压缩到近乎于零。同时，某些常规产品的设计和服务将由计算机自动地完成。相应工作就是将CPS嵌入到横向和端到端集成的平台上。

　　这些环节与制造过程的智能化有所区别，但本质也是代替人脑的活动，但推进的困难一定更大。原因很简单：智能化是自动化的高级阶段，而自动化的前提是标准化、流程化。然而，在研发、服务等活动中，多数企业连这方面的基础都没有做好。事实上，如果把研发、服务看成知识产品的生产，很多企业的生产力水平大体只相当于小作坊的层次。由此可见，在研发、服务、采购、销售环节的智能化，前提是将相关的业务活动，进行标准化、流程化和数字化，这将是一个流程再造的过程。

　　与制造过程相比，在研发、服务、采购、销售环节推进智能化时，需要整合全社会的资源和信息，实现全社会的知识共享与工作协同。这就需要与互联网相连。与互联网相连后，就会代我们进入大数据的时代。信息多原本是件好事情，但信息量越大，人们对信息的关注能力却可能越低：我们不知道哪些信息适用、哪些信息是完整的、信息可靠度如何、哪些是新信息、哪些可以从老的信息中发现或提炼，甚至不知道需要什么信息。从另外一个角度讲，我们不知道自己有什么、用户需要什么、供货商能供应什么。标准化、流程化和数字化的目标，就是要解决这些问题。这些问题解决了，大数据价值才能真正体现出来，智能化才能顺利地推进。

　　工业4.0以智能化、减少人工为出发点，但与互联网相连后，想象空间却是无穷的。比如，实现工业4.0的端到端集成后，研发和服务的效率会大大上升、质量和服务对象的数量会大大增加，可以帮助企业实现由制造到研发与服务的转型；再如，横向集成实现后，商业模式可能会发生极大的变化，云制造、C2B的设想得以实现，企业的业务将会更加专业化、社会分工会更细，可能会带动大量的制造型服务企业，带动制造业的大众创业、万众创新。

　　工业4.0的革命发生以后，也许我们会发现：有些制造过程根本不需要智能化。这是因为：网络制造出现以后，某些企业只在一个很小的细分市场工作。可能只制造某个很小的零件。这时，生产制造过程或许根本不需要智能化——世界的逻辑就是这么有趣。

　　总结

　　在制造环节，工业4.0应该是工业3.0的延续：因为先要有自动化才能有智能化。在研发、服务、采购、销售环节，先要有流程化、标准化——这些工作，相当于这些环节的“自动化”基础。在自动化的基础上，先要有适合智能化的数字化。这个数字化过程是个非常困难又非常重要的环节。在数字化的基础上，开发CPS就成了智能化——工业4.0要求的是完整的智能化。在数字化走向完全智能化的过程中，互联网的加入将会使工业走入大数据时代：这时，真正的工业革命就开始了。革命之后我们或许会突然发现：有些制造过程也许不怎么需要智能化。

　　来源 蝈蝈1968的博客