楊文興，閆小倩，夏洪恩，費(fèi)鵬，杜鐘博，張祎，王瑞平,2

工業(yè)4.0對(duì)中國(guó)制造業(yè)的影響及如何應(yīng)對(duì)的研究

楊文興1，閆小倩1，夏洪恩1，費(fèi)鵬1，杜鐘博1，張祎1，王瑞平1,2

（1.寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司，浙江 寧波 315336；2.浙江吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，浙江寧波 315800）

以現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息通訊技術(shù)的發(fā)展為背景，介紹了工業(yè)4.0及其內(nèi)涵，工業(yè)4.0是智能化的時(shí)代，將以信息物理融合系統(tǒng)（CPS）作為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)，結(jié)合我國(guó)制造業(yè)現(xiàn)狀分析了工業(yè)4.0對(duì)我國(guó)制造業(yè)的影響以及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，從三個(gè)方面論述了我國(guó)制造業(yè)對(duì)工業(yè)4.0的應(yīng)對(duì)之策。

工業(yè)4.0；信息物理系統(tǒng)；智能制造；大數(shù)據(jù)；中國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)；智慧工廠

前言

近幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的快速普及和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，像3D打印、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在諸多行業(yè)已被廣泛應(yīng)用并成為高科技應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。提高生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)品的上市周期，應(yīng)用更加靈活的制造方式，以及如何進(jìn)行能源的有效利用，是全球工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，也是工業(yè)4.0提出來(lái)的在未來(lái)制造業(yè)中存在的主要問(wèn)題，制造業(yè)在實(shí)體經(jīng)濟(jì)中扮演著重要角色。在當(dāng)前全球需求不景氣的情況下，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨著升級(jí)轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)調(diào)整的巨大壓力，為了實(shí)現(xiàn)這種先進(jìn)的生產(chǎn)模式，需要融合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和虛擬生產(chǎn)技術(shù)，基于互聯(lián)網(wǎng)、人和大數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字化工程及制造等技術(shù)實(shí)現(xiàn)柔性制造，經(jīng)濟(jì)高效的滿足客戶個(gè)性化的定制需求。如今，我國(guó)的制造業(yè)同樣面臨著升級(jí)轉(zhuǎn)型和調(diào)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)需要，而制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化趨勢(shì)的進(jìn)一步延伸，使得以工業(yè)4.0為核心的智能制造被先進(jìn)制造大國(guó)所接受，被認(rèn)為是推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)以及調(diào)整結(jié)構(gòu)的必然選擇，并將成為制造業(yè)的主要發(fā)展方向，也將會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用在今后的生產(chǎn)制造業(yè)中，以提高生產(chǎn)的智能化。

1 工業(yè)4.0介紹及其概念

1.1 工業(yè)4.0介紹

工業(yè)4.0源于德國(guó)，其意義在于推進(jìn)工業(yè)制造等領(lǐng)域的新技術(shù)的研發(fā)和提高創(chuàng)新性，于2013年4月推出這一概念，并在同年9月份在上海工博會(huì)上推廣到中國(guó)市場(chǎng)。同時(shí)與信息物理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CPS）相結(jié)合，使制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)變，以提高德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力[1]，圖1表示的是工業(yè)4.0自動(dòng)化-信息物理系統(tǒng)。近年來(lái)，已得到歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家以及制造大國(guó)的紛紛響應(yīng)，眾多國(guó)際化大公司已開始將這一概念引入其工業(yè)軟件開發(fā)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)中。

圖1 工業(yè)4.0自動(dòng)化-信息物理系統(tǒng)

1.2 工業(yè)4.0的概念

工業(yè)4.0的目的是通過(guò)智能化的方式來(lái)提高制造業(yè)的生產(chǎn)水平，通過(guò)這一智慧工廠，可以在商品流程和價(jià)值流程中整合客戶和商業(yè)資源。在這種模式下，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，更多資源要素和生產(chǎn)要素的整合也會(huì)變得更具科學(xué)化，可以使大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)能夠有更加緊密的融合，更加智能，生產(chǎn)系統(tǒng)將被細(xì)化，控制過(guò)程會(huì)設(shè)計(jì)的更加詳細(xì)。圖2是對(duì)工業(yè)4.0的主題、重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)和設(shè)想的概括。

圖2 工業(yè)4.0的主題、重點(diǎn)、關(guān)鍵和設(shè)想

2 工業(yè)4.0對(duì)國(guó)內(nèi)制造業(yè)的影響

2.1 我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的不斷深化，國(guó)有制造企業(yè)的不斷并購(gòu)、重組和轉(zhuǎn)型，特別是機(jī)械制造行業(yè)和工程裝備行業(yè)，涌現(xiàn)出了一批具有國(guó)際影響力的企業(yè)，而中小制造企業(yè)普遍處在經(jīng)營(yíng)規(guī)模小、分散、孤立、行為不確定的狀態(tài)，一方面，農(nóng)動(dòng)力比較優(yōu)勢(shì)正在逐步喪失；另一方面，中國(guó)制造業(yè)是以高耗能高污染低附加值低技術(shù)含量的產(chǎn)品為主，從貿(mào)易出口總額來(lái)看，中國(guó)無(wú)疑是貿(mào)易大國(guó)，2003年出口達(dá)4383.7億美元，但是，這其中也存在很大的問(wèn)題：在中國(guó)出口的商品中，紡織品、服裝、一般機(jī)電產(chǎn)品、鞋類、塑料等7類產(chǎn)品出口額在出口總額中占的比例高達(dá)70%。特別是在專業(yè)技能、質(zhì)量管理、銷售服務(wù)等水平方面存在較多問(wèn)題，科技人才力量薄弱，缺乏創(chuàng)新能力，抵抗外部風(fēng)險(xiǎn)能力不強(qiáng)，加之，中小企業(yè)融資難度大，資金短缺。

2.2 工業(yè)4.0對(duì)國(guó)內(nèi)制造業(yè)的影響

中國(guó)工業(yè)正在發(fā)生著巨大的變化，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇又是威脅。雖熱在中國(guó)的市場(chǎng)中，傳統(tǒng)制造行業(yè)仍然有一席之地，但是工業(yè)4.0的到來(lái)會(huì)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生巨大的沖擊以適應(yīng)市場(chǎng)變革，原本的組織、流程和一些功能會(huì)發(fā)生變化。新的市場(chǎng)格局下，也會(huì)涌現(xiàn)出新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。通過(guò)去年的苗圩部長(zhǎng)的關(guān)于“推進(jìn)信息化和工業(yè)化融合，打造中國(guó)制造業(yè)升級(jí)版”的相關(guān)報(bào)告，以及中國(guó)工程院院長(zhǎng)周濟(jì)的《制造業(yè)智能化數(shù)字化與“中國(guó)制造2025”》報(bào)告中，說(shuō)明了中國(guó)制造業(yè)向智能化的轉(zhuǎn)型是必然的趨勢(shì)，也充分證明了將工業(yè)4.0中國(guó)工業(yè)的應(yīng)用是國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成部分。圖3表示的是工業(yè)4.0在中國(guó)部分行業(yè)的現(xiàn)狀。

圖3 工業(yè)4.0在中國(guó)的現(xiàn)狀

3 我國(guó)制造業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

目前，中國(guó)大部分制造業(yè)由于技術(shù)落后，利潤(rùn)偏低，仍處在產(chǎn)業(yè)鏈的最下端，使得傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)在面向智能化和信息化的轉(zhuǎn)型過(guò)程中遇到了諸多的困難和挑戰(zhàn)，但是又同時(shí)存在著很多的機(jī)遇和選擇，主要體現(xiàn)在一下方面：

（1）中國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)：經(jīng)濟(jì)新常態(tài)是本屆政府對(duì)當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高度概括，這意味著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的模式開始發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的高增長(zhǎng)階段已經(jīng)成為過(guò)去式。為中小制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了一個(gè)良好的內(nèi)部環(huán)境。

在新的經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的改革離不開創(chuàng)新，在各個(gè)企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)、物流和銷售等價(jià)值鏈環(huán)節(jié)，互聯(lián)網(wǎng)化的融入將會(huì)使制造業(yè)發(fā)生革新變化。2015年，制造工業(yè)的智能化將進(jìn)一步普及，傳統(tǒng)的制造業(yè)在也將把工業(yè)4.0作為標(biāo)桿來(lái)打造智能工廠，制造業(yè)服務(wù)化也將成為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主流趨勢(shì)，小型化、專業(yè)化將成為制造企業(yè)發(fā)展的特征[2]。

（2）對(duì)中國(guó)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，工業(yè)4.0將可能使發(fā)達(dá)國(guó)家在科技、信息、資本等方面長(zhǎng)期積累的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步強(qiáng)化，搶占主導(dǎo)新型設(shè)備、新材料的生產(chǎn)和供應(yīng)，成為主要受益者。為以大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)為平臺(tái)的工業(yè)4.0的發(fā)展帶來(lái)阻撓，一方面，公共數(shù)據(jù)壟斷給企業(yè)帶來(lái)決策上的不便，另一方面，數(shù)據(jù)雜亂、真實(shí)度不高、放開了拿不走，拿走也沒(méi)用，給我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)乃至發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)[3]。

4 現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)工業(yè)4.0的應(yīng)對(duì)之策

4.1 加快制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)

正如前文所述，傳統(tǒng)制造業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)，同時(shí)也面臨科技發(fā)展帶來(lái)的機(jī)遇，轉(zhuǎn)型升級(jí)將成為企業(yè)發(fā)展的必然途徑，特別是有一定技術(shù)積淀的傳統(tǒng)中小制造企業(yè)，如改制后的科研院所，及時(shí)更新觀念，大膽引入符合企業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展的技術(shù)平臺(tái)，將大數(shù)據(jù)引入企業(yè)管理，建立以大數(shù)據(jù)為核心的企業(yè)內(nèi)容管理平臺(tái)，把對(duì)大數(shù)據(jù)的分析作為企業(yè)發(fā)展過(guò)程中的決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)企業(yè)向真真科技型制造企業(yè)的轉(zhuǎn)變，一方面既能整合已有技術(shù)資源進(jìn)而為企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建創(chuàng)造技術(shù)條件，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)的系統(tǒng)化和專業(yè)化管理，另一方面通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改造，使得制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)更加穩(wěn)健。

4.2 推進(jìn)信息化和工業(yè)化的融合

參考德國(guó)工業(yè)4.0，對(duì)《中國(guó)工業(yè)2025戰(zhàn)略》的制定有極其重要的參考價(jià)值。隨著以3D打印技術(shù)等智能制造在工業(yè)上的不斷應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)以及結(jié)構(gòu)性的調(diào)整有著重要幫助。堅(jiān)持以“兩化融合”為導(dǎo)向，將兩者緊密結(jié)合在一起，才能在新一輪的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下和產(chǎn)業(yè)布局下立穩(wěn)腳跟、搶先占據(jù)市場(chǎng)。

4.3 實(shí)現(xiàn)從智慧工廠向智能生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變

隨著機(jī)器人、3D打印、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能材料等眾多先進(jìn)技術(shù)的融合，跨界與融合將成為科技創(chuàng)新的內(nèi)涵，“人機(jī)一體、智能制造”將是未來(lái)制造業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)。產(chǎn)業(yè)特征將是平臺(tái)產(chǎn)業(yè)和平臺(tái)經(jīng)濟(jì)。

5 工業(yè)4.0展望

工業(yè)4.0重新定義了“未來(lái)制造企業(yè)”的運(yùn)作方向，將傳統(tǒng)生產(chǎn)線與信息化技術(shù)相結(jié)合，利用企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（即ERP系統(tǒng)），為企業(yè)提供各種決策信息、財(cái)務(wù)信息、庫(kù)存信息、物流信息等，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理、信息資源管理等產(chǎn)銷一體化管理。

[1] 董奎勇.德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃帶來(lái)新啟示[EB/OL].http://www. texleader.com.cn/preface/23270.html,2013-09-11.

[2] 王一鳴.全面認(rèn)識(shí)中國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)[J].求是,2014(22):40-43.

The Study of the Impact and Solution of Industry 4.0 on ChineseManufacturing Industry

Yang Wenxing1, Yan Xiaoqian1, Xia Hongen1, Fei Peng1, Du Zhongbo1, Zhang Yi1, Wang Ruiping1,2

( 1.Ningbo Geely Royal Engine Components Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336;2.Zhejiang Geely Royal Engine Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315800 )

Based on the rapid development of Internet technology and information communication technology, the industry 4.0 and its concept were introduced. Industry 4.0 is an intelligent era, which based on CPS for digital and networked produc -tion. The influence of industry 4.0 on Chinese manufacturing industry and the opportunities and challenges faces were analyzed. In addition, the solution of industry 4.0 on Chinese manufacturing was demonstrated.

Industry 4.0; CPS; Intelligent manufacturing; Big data; The new normal of China’s economy; Smart factory

U416.45

A

1671-7988(2019)14-242-03

F416.45

A

1671-7988(2019)14-242-03

楊文興（1987.10-），男，就職于寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司，目前擔(dān)任混合動(dòng)力項(xiàng)目項(xiàng)目管理科長(zhǎng)，從事吉利汽車混和動(dòng)力研發(fā)項(xiàng)目開發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.083