工業(yè)4.0概念源于2011年德國漢諾威工業(yè)博覽會，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，保持德國的國際競爭力。隨著今年7月德國總理默克爾訪華，德國工業(yè)4.0工作組的核心企業(yè)隨行，使得工業(yè)4.0成為中德合作的關(guān)注焦點(diǎn)。在有幸加入的創(chuàng)新2.0研究群中，各界專家學(xué)者也就創(chuàng)新2.0時代的工業(yè)4.0的發(fā)展創(chuàng)新展開了熱烈的討論。工業(yè)4.0正是創(chuàng)新2.0時代基于互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能及其技術(shù)高度融合支撐下的顛覆性創(chuàng)新。

　　工業(yè)發(fā)展及挑戰(zhàn)

　　自工業(yè)革命以來，工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展均的過程無處不存在創(chuàng)新的元素。創(chuàng)新也是工業(yè)發(fā)展進(jìn)步的根本方法。隨著信息技術(shù)的發(fā)展、知識社會的形成，及所推動的網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)、知識、服務(wù)的泛在，創(chuàng)新2.0模式正逐步顯現(xiàn)其生命力，并推動了工業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)變，工業(yè)創(chuàng)造新價值的過程逐步發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將重組，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式，這幅全新的工業(yè)

　　創(chuàng)新2.0與智慧生態(tài)城市專題藍(lán)圖正是工業(yè)4.0，也是創(chuàng)新2.0理念推動工業(yè)化發(fā)展的必然體現(xiàn)。

　　自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段。始于18世紀(jì)英國的工業(yè)1.0，通過水力和蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)的工廠機(jī)械化改變了工業(yè)生產(chǎn)方式，也帶來了英國的霸權(quán)時代。20世紀(jì)之交，電力的發(fā)明驅(qū)動了工業(yè)的大規(guī)模以及批量化發(fā)展，也即工業(yè)2.0，推動了歐美國家的快速發(fā)展。工業(yè)3.0階段，始于20世紀(jì)70年代并一直延續(xù)到現(xiàn)在，電子與信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得制造過程不斷實(shí)現(xiàn)自動化。

　　工業(yè)化的發(fā)展不斷的改變著人們的工作和生活方式，但隨著工業(yè)化引起的世界整體化，經(jīng)濟(jì)全球化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程進(jìn)一步加快，以及全球能源問題突出，工業(yè)的發(fā)展也正面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。20世紀(jì)60年代以前，人均能耗在過去的200年內(nèi)增加了9倍(Cook1971,1972)。而在此之后，人均能耗又增長了25%(國際能源署2010)。1900年至2005年，人均原材料使用量增長了1倍多。同時工業(yè)的發(fā)展還面臨著成本上漲、產(chǎn)品生命周期縮短、產(chǎn)品版本越來越多元化的壓力。

　　正因?yàn)槿绱?，工業(yè)的發(fā)展需要綠色的、資源利用率高的可持續(xù)的發(fā)展。隨著新一代信息技術(shù)發(fā)展，創(chuàng)新2.0的浪潮所帶來的網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)、知識、服務(wù)的泛在的趨勢，為推動改變工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新帶來了新的機(jī)遇。

　　新一代信息技術(shù)發(fā)展及創(chuàng)新2.0機(jī)遇

　　新一代信息技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新2.0時代創(chuàng)新范式的轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)的創(chuàng)新帶來了新的機(jī)遇。信息通信技術(shù)(ICT)的融合和發(fā)展，催生了移動技術(shù)為代表的普適計算、泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，推動了創(chuàng)新形態(tài)的演化和知識社會的形成，進(jìn)一步催生了面向知識社會的下一代創(chuàng)新，即創(chuàng)新2.0。知識社會的創(chuàng)新2.0也反作用并重塑了物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)形態(tài)。創(chuàng)新2.0是以人為本、以服務(wù)為導(dǎo)向、以應(yīng)用和價值實(shí)現(xiàn)為核心的創(chuàng)新，具有用戶創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新的特征。我們正在經(jīng)歷一個信息技術(shù)快速發(fā)展的時代，互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，微信、微博、威客等社交工具給我們的生活、工作，以及工業(yè)生產(chǎn)、管理方式帶了了巨大的改變。在這樣的社會環(huán)境下信息擴(kuò)散、知識的擴(kuò)散更為便易，我們可以稱之為知識社會。知識社會下，創(chuàng)新2.0把開放創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新引入創(chuàng)新活動，個體的力量被重塑，用戶、個體的需求也越來越被關(guān)注。一個以用戶為中心、面向服務(wù)的創(chuàng)新2.0時代已經(jīng)全面到來，激發(fā)了各個領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。創(chuàng)新2.0注重開放的平臺，重視用戶創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新所帶來的新的價值。創(chuàng)新2.0時代，創(chuàng)新不再僅僅限于實(shí)驗(yàn)室、工廠的邊界以內(nèi)，創(chuàng)新觸角延伸到用戶端，新的協(xié)作也逐漸跨越了傳統(tǒng)的行業(yè)界限，可更好的提升生產(chǎn)效能，并實(shí)現(xiàn)更為人性化、定制化的產(chǎn)品。

　　新一代信息技術(shù)發(fā)展為工業(yè)效能的提升及模式的轉(zhuǎn)變提供了基礎(chǔ)，也是虛擬網(wǎng)絡(luò)——實(shí)體物理系統(tǒng)相連的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及傳感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提的不斷提升，使其在工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)要素、生產(chǎn)過程的監(jiān)控得以廣泛的應(yīng)用。同時基于互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)，全球數(shù)以百萬計的各種工業(yè)設(shè)備，從發(fā)電的電廠到運(yùn)輸?shù)娘w機(jī)、從供電網(wǎng)到鐵路系統(tǒng)，也包括上千種復(fù)雜的機(jī)器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)。云計算讓信息資源和信息服務(wù)可以以更低的成本、更便捷的方式獲得，方便的實(shí)現(xiàn)服務(wù)的獲取。大數(shù)據(jù)通過對生產(chǎn)過程全流程及整體空間，直至每個參與其間的社會公眾的數(shù)據(jù)采集，形成數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型眾多的數(shù)據(jù)集合，并基于數(shù)據(jù)的分析挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了資源、信息、物品和人相互關(guān)聯(lián)。同時這些數(shù)據(jù)資源不僅僅能監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)、還能實(shí)現(xiàn)預(yù)警，為改善供應(yīng)鏈、優(yōu)化產(chǎn)品等各個管理過程的優(yōu)化提供支撐。新一代信息技術(shù)具有創(chuàng)新活躍、滲透性強(qiáng)、帶動作用大等特點(diǎn)，是推動工業(yè)發(fā)展、引領(lǐng)未來經(jīng)濟(jì)的一支重要力量。

　　未來的智能化生產(chǎn)

　　“工業(yè)4.0”正是在這個時代背景提出，也即實(shí)體物理世界和虛擬網(wǎng)絡(luò)世界的融合，構(gòu)建資源、信息、物品和人相互關(guān)聯(lián)的“虛擬網(wǎng)絡(luò)——實(shí)體物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem，CPS)”，把無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，在實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成的基礎(chǔ)上，并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€智能環(huán)境，實(shí)現(xiàn)智能工廠和智能生產(chǎn)。

　　智能工廠和智能生產(chǎn)是工業(yè)4.0的兩大主題，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的核心基礎(chǔ)。智能工廠通過網(wǎng)絡(luò)化、分布式、及具有一定智能化的生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)，形成智能化的生產(chǎn)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)在整個的生產(chǎn)過程應(yīng)用人機(jī)互動、智能物流、3D打印等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的智能化，從而形成非常靈活并支持個性化的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　在未來的智能化生產(chǎn)中，每個產(chǎn)品都可以是一個智能終端，它可以在生產(chǎn)線上自行運(yùn)轉(zhuǎn)，零件與機(jī)器能夠交互信息。它具有信息存儲、傳感、無線通信等集成化的功能，不僅可以記錄產(chǎn)品在整個完整的供應(yīng)鏈和生命周期中的自身信息，它還能對其自身狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，在提供產(chǎn)品功能的同時可以記錄用戶個性化的需求，再不斷的完善產(chǎn)品使得用戶個性化的需求得以滿足。在創(chuàng)新2.0微信群中，工信部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心電子商務(wù)研究所王喜文所長分享了德國總理默克爾及工業(yè)4.0工作組到工信部座談的信息，并且指出工業(yè)4.0核心

　　是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式，動態(tài)配置的生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)為每個客戶、每個產(chǎn)品進(jìn)行不同的設(shè)計、零部件構(gòu)成、產(chǎn)品訂單、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費(fèi)環(huán)節(jié)。

　　要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的智能化生產(chǎn)，其基礎(chǔ)是要建立一套信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算是等新一代信息技術(shù)是虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體物理系統(tǒng)的融合的有效技術(shù)支撐。該網(wǎng)絡(luò)通過虛擬網(wǎng)絡(luò)提供無處不在的連接，并基于云端的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程、供應(yīng)鏈、用戶需求等不同階段數(shù)據(jù)的匯聚，并成為數(shù)據(jù)分析挖掘的支撐。該網(wǎng)絡(luò)匯聚了資源、信息、物體和人員，讓他們實(shí)現(xiàn)有效的交互，從而提供個性化、智能化、按需提供的服務(wù)。信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將封閉的生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€開放的、智能的生產(chǎn)空間。

　　工業(yè)4.0創(chuàng)新2.0之變

　　縱看工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷的不同的創(chuàng)新階段，工業(yè)1.0-3.0是工業(yè)社會創(chuàng)新1.0模式，工業(yè)4.0是知識社會創(chuàng)新2.0模式。我們可以看到工業(yè)1.0-3.0階段創(chuàng)新所帶來的是生產(chǎn)方式的變化。創(chuàng)新2.0時代工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)了服務(wù)范式的轉(zhuǎn)變，工業(yè)4.0的創(chuàng)新不再僅僅限于工廠的邊界以內(nèi)，創(chuàng)新觸角延伸到用戶端，覆蓋了工業(yè)的全部過程，將基于現(xiàn)代信息技術(shù)的虛擬信息化網(wǎng)絡(luò)、智慧研究、智能技術(shù)全面的與現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行進(jìn)行有機(jī)聯(lián)接、融合，成為一個有機(jī)整體，為生產(chǎn)模式、商業(yè)模式、工業(yè)管理、工業(yè)效能提升以及實(shí)現(xiàn)更為人性化、定制化的產(chǎn)品帶來了全新的機(jī)遇。同時新的協(xié)作也逐漸跨越了傳統(tǒng)的行業(yè)界限，更大層面推動了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。這種轉(zhuǎn)變體現(xiàn)以下幾個方面。

　　工業(yè)4.0的開放創(chuàng)新。工業(yè)4.0將創(chuàng)新活動從工廠的生產(chǎn)空間拓展到產(chǎn)品的銷售、生產(chǎn)、服務(wù)全過程，這將推動發(fā)展全新的商業(yè)模式和合作模式，這些模式將力爭確保潛在的商業(yè)利潤在整個價值鏈所有利益相關(guān)人之間公平地共享，特別是對中小企業(yè)，可助其成為工業(yè)4.0新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者。

　　工業(yè)4.0的協(xié)同創(chuàng)新。這種協(xié)同創(chuàng)新體現(xiàn)的企業(yè)內(nèi)和企業(yè)外。在企業(yè)內(nèi)，工業(yè)4.0全新的協(xié)作工作方式使得工作可以脫離工廠，通過虛擬的、移動的方式開展,員工將擁有高度的管理自主權(quán)，可以更加積極地投入和調(diào)節(jié)自己的工作,并且隨著工作環(huán)境和工作方式的巨大改變，生產(chǎn)過程的將有利于更多不同教育背景、社會環(huán)境的人參與，這種協(xié)同的工作進(jìn)一步推動了推動更多的創(chuàng)新。在企業(yè)外，工業(yè)4.0使得工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈不同的企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的一種資源整合，有助于各企業(yè)間的無縫合作，降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提供實(shí)時產(chǎn)品與服務(wù)。

　　工業(yè)4.0的用戶創(chuàng)新。全新的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)體物理系統(tǒng)能夠聯(lián)系到所有參與的人員、物體和系統(tǒng)，將提供全面、快捷、安全可靠的服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程，可讓實(shí)際用戶方便的參與到產(chǎn)品設(shè)計與服務(wù)反饋過程中來,有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品個性化產(chǎn)品定制。隨著產(chǎn)品由趨同向個性的轉(zhuǎn)變，未來產(chǎn)品都將完全按照個人意愿進(jìn)行生產(chǎn)，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造,用戶由部分參與向全程參與轉(zhuǎn)變，用戶不僅出現(xiàn)在生產(chǎn)流程的兩端，而且廣泛、實(shí)時參與生產(chǎn)和價值創(chuàng)造的全過程。

　　工業(yè)4.0的開放創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、用戶創(chuàng)新注重用戶的價值，關(guān)注個性化需求產(chǎn)品的設(shè)計，推動了工業(yè)創(chuàng)新從生產(chǎn)范式到服務(wù)范式的轉(zhuǎn)變。德國正是想通過工業(yè)4.0的創(chuàng)新確保德國制造業(yè)的國際競爭力，爭奪新一輪技術(shù)與產(chǎn)業(yè)革命的話語權(quán)，引領(lǐng)第四次工業(yè)革命浪潮。

　　借鑒德國工業(yè)4.0經(jīng)驗(yàn)建設(shè)創(chuàng)新2.0時代的智造強(qiáng)國從戰(zhàn)略目的上看，工業(yè)4.0是創(chuàng)新2.0時代德國積極應(yīng)對新科技產(chǎn)業(yè)革命，爭奪國際產(chǎn)業(yè)競爭話語權(quán)的重要舉措。這對我國也有很好的借鑒意義。中國作為世界工廠享受到了全球化紅利帶來的飛速發(fā)展，但是目前這種紅利正逐漸消失，僅僅依靠低廉的人力和資源成本不能幫助中國贏得未來的工業(yè)競爭。

　　資深網(wǎng)絡(luò)和信息化專家、中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會副會長、前國信辦主任陸首群先生在創(chuàng)新2.0研究群微信研討中指出：中國十八大后推行工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略，需在創(chuàng)新2.0指導(dǎo)下實(shí)行顛覆性創(chuàng)新，變?nèi)蛑圃齑髧鵀槿蛑窃鞆?qiáng)國。

　　我們回到創(chuàng)新2.0的視角，從科學(xué)創(chuàng)新2.0、技術(shù)創(chuàng)新2.0、管理創(chuàng)新2.0這幾方面來看德國工業(yè)4.0;對我們的啟示。從科學(xué)創(chuàng)新2.0來說，我們應(yīng)看到智能制造已成為全球制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，我們應(yīng)抓住這個趨勢，積極推動在智能測控、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、新型傳感器、3D打印等領(lǐng)域的創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)體系的完善與發(fā)展。從技術(shù)創(chuàng)新2.0來說，應(yīng)借鑒工業(yè)4.0采用虛擬化的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物理化的智能制造技術(shù)的融合，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息應(yīng)用技術(shù)，讓工業(yè)生產(chǎn)過程更加靈活，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品獨(dú)特的可識別性、個性化產(chǎn)品定制。同時特別應(yīng)注重與科學(xué)創(chuàng)新2.0相銜接的重大應(yīng)用創(chuàng)新。從管理創(chuàng)新2.0來說，應(yīng)注重管理、機(jī)制、制度的創(chuàng)新，商業(yè)模式的創(chuàng)新，重視配套體系、創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。特別是我們看到工業(yè)4.0戰(zhàn)略中，德國提出不僅要重視發(fā)揮大企業(yè)的龍頭作用，更注重讓中小企業(yè)也成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。

　　立足創(chuàng)新2.0時代，中國必須充分利用新一代信息技術(shù)發(fā)展機(jī)遇，把握面向知識社會的下一代創(chuàng)新趨勢，借鑒德國推進(jìn)工業(yè)4.0的經(jīng)驗(yàn)推動我國從全球制造大國向全球智造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。