“工业4.0”的提出，寓意人类将迎来以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。这一工业发展新概念一经发布，立即在全球引发极大关注，掀起了新一轮研究与实践热潮。中国对这一制造业未来发展趋势也高度关注。尤其是今年10月9日，国务院总理李克强与德国总理默克尔共同发表《中德合作行动纲要》，宣布两国将开展“工业4.0”合作，该领域合作有望成为中德未来产业合作的新方向。在这一背景下，工业4.0将为德国乃至整个欧洲带来什么？德国与美国这两个制造大国的制造业未来如何发展？中国制造、上海制造又该走向哪里？

　　工业4.0这一概念最早由德国人提出，德国学术界和产业界对“工业4.0”概念比较统一的阐释是：继机械化(1.0)、电气化(2.0)和信息技术(3.0)之后，以智能制造为主导的第四次工业革命，主要是指通过信息通讯技术和虚拟网络/实体物理网络系统（CPS）的结合，将制造业向智能化转型，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。

　　芮明杰：工业4.0并不是一蹴而就的，在这之前还有工业1.0、2.0、3.0。德国人将工业发展历程进行划分，把蒸汽机为代表的技术革命叫做工业1.0；把流水线、电气化为代表的技术带来的制造业发展叫做工业2.0；把目前正在进行的自动化、数字化技术叫工业3.0；把未来的或正在推进的工业和物联网结合形成的新型生产系统，以及由此导致的新的工业革命，称为工业4.0。

　　2013年，德国成立了“工业4.0工作组”，并于同年4月在汉诺威工业博览会上发布了最终报告《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的建议》。这份报告认为，工业4.0的核心就是信息物联网和服务互联网与制造业的融合创新。报告指出，工业4.0将智能技术和网络投入到工业应用中，从而进一步巩固德国作为生产地以及制造设备供应国和IT业务解决方案供应国的领先地位。

　　美国于2005年末、2006年初，曾对信息物联网和服务互联网与制造业的融合做出综合性的概括，称之为虚拟网络/实体物理系统（Cyber- Phsysical System，CPS）。面对制造业未来的发展，美国与德国虽然提出的概念不同，但工业4.0与CPS本质上是异曲同工的。

　　所有技术的发展，实际上都是把人逐渐解放出来，先从最繁重的体力劳动中解放，慢慢从智力劳动中解放出来，再不断地替代高级的智力劳动，但真正创造性的发展非人莫属。从这个意义上来讲，发展工业4.0等技术，最根本是为了提升人的幸福感、消费满足感和生活舒适感。

　　李翔：工业技术的发展会随着自动化程度的推进而不断往前走。从政府角度而言，对工业4.0的概念会有更多的拓展。从控制学科的发展历史来看，智能控制分为三大主要流派：模糊控制、神经网络控制和进化控制。模糊控制理论成熟于上个世纪90年代，不过在此之前就在工业实践上很好地把工人的经验用模糊逻辑来实现。工业4.0的目标是将现有的一些设想在未来实现，目前还没有盖棺定论的体系和技术。工业4.0带来的包括“私人订制”等在内的观念，是很有吸引力和煽动感的，它同时带来了信息量的增长。从工业大数据的概念来看，早在十多年以前，无论是在生命科学还是航天技术领域，大数据本身就一直存在。在网络时代，个人既是受益者又是被影响者。工业4.0的过程也是技术、社会、人和信息交互的过程。

　　胡玉良：在工业4.0出现前后，大数据、云计算、自动化、智能化、智慧生产等等诸多概念可谓“乱花渐欲迷人眼”，很难具体说明几者之间的区别。

　　4.0不应该是从无到有的概念，应该是互联网计算机技术发展到一个阶段的时候，从量变到质变的概念。从宝钢的产业实践来看，我认为也是有工业4.0的影子的。之前工业4.0在宝钢的体现主要有两个方面：第一，宝钢是1978年开工，1985年投产，2000年上市的钢铁公司。1978年开工投产的时候，宝钢就体现出了整体装备自动化程度高的特点。上个世纪90年代，宝钢的工人90%以上就已经在宽敞明亮的计算机中控室工作了。工业4.0的影子的另外一个体现，是在宝钢的信息化布局上。上个世纪90年代末，宝钢开始进行信息化布局。目前宝钢所有业务流全都在计算机上实现了，没有纸质打印的过程。从客户需求输入、到转换为合同、到下发生产计划、再到每一个生产任务的完成、数据的上传，最后到交付用户，所有流程都完全告别纸质化了。

　　最近，宝钢决定把“智慧制造”作为未来6年规划的发展战略，目前还在初步的研究摸索阶段。工业4.0概念的引入，一定会给中国制造业带来新的元素和变化。

　　芮明杰：工业4.0与3.0最大区别有三点：第一，工业3.0是自动化，4.0是智能化。整个生产系统根据加工对象的不同，发送的信息也不同：自动化生产大规模、标准化的产品，智能化生产的是个性化产品；

　　第二，自动化生产也可以用计算机控制，但工业4.0是互联网智能化连接，然后适时进行工业大数据处理。现在说的大数据是消费大数据，60亿人的个性化需求数据需要物联网传递，之后需要云计算进行计算处理，然后交给智能生产系统处理，最后再进行决策、生产个性化产品。也就是说，工业4.0代表的生产方式是全新生产方式，智能化以互联网为依托的大规模定制生产。定制是最符合消费者本质需求的，消费者消费的是符合自己偏好的商品，而不是工厂提供的与大众一样的标准化产品。以宝钢为例，材料行业未来的制造一定也是定制化的，不可能还是大规模、大批量、标准化的生产。

　　第三，自动化的制造，说到底还是生产，而智能化是将生产和服务一体化。个性化的生产本身就蕴含着服务，生产与服务集成。

　　胡玉良：作为生产资料来说，人是最为活跃的因素。从宝钢30年的进展来看，人研究出的基础规律不断被机器替代。宝钢第一批引入的轧机自动化程度很高，但是当初还是有工艺工程师的；随后很多工业流程实现了自动化，工程师也不断被机器替代。

　　如果说仅仅是简单的装配，人被机器替代是企业发展的必然趋势。但事实上，人与机器应该是交替发展的，人不断提出更高的目标、更好的设想来让机器完成，不断提升人类的技术水平。目前，宝钢“智慧制造”有三个明确的技术路线：工业大数据使用技术、模型工艺使用技术和机器人使用技术。

　　李翔：目前来看，工业4.0还处在构想和设计理念的层面，但一些相关的信息技术在过去的五年、十年里已经开展了。例如电子标签能够更多地获取更加微观的数据，已经形成了现代物联的基础。但实际上，互联只是第一步，另外还需要考虑数据收集的价值。数据采集过来，但没有被发现，那它仍然只是信息。

　　大数据现在为何这么火？计算机网络和信息化的普及已经产生了各种各样海量数据，而且非常通俗，不需要去解释，很容易被理解。但是，从学科科学的探讨角度来看，对于大数据的界定有专门的含义，跟原来的数据挖掘、原来的数据仓库最大的区别，在于它从科学理解上是往更深层次推进的。所以，将来的工业4.0，其实是在现有的认知基础上，把目前不能理解的东西化为外延和探索目标。互联是第一步，把相互割裂的数据交互起来，但是怎么用数据去发现信息、提升知识、融汇规律，最后来服务于生产一线，目前还有很多步要走。

　　所以，物联网实际是能够打通互联这一领域，但是在提升智慧、提升自我适应的学习能力方面，相关的学科领域中，有不少还没有完全考虑清楚。

　　李翔:定制产品的需求在原材料的生产上没有很大的变化。根据长尾效应理论，不管从消费还是从商品生产、商品服务，需要保持个性化特征，此时在不同产品的生产上，个性化所带来的成本是不一样的。因此，个性化生产在实体化的生产方面，的确会给企业带来各种困惑。

　　同时，工业生产是有规模效应的，有需求才有生产。现在除了个性化的需求之外，还有个性化生产，但人的个性化并不是完全千姿百态的。原来的集中化生产需要满足90%、80%的人的需求，现在可以将规模化的利润转化到个性化服务中。例如索尼最早推行个人笔记本的定制，客户可以选择CPU、内存、元件，但实际上推行的效果可能并不理想，因为客户的核心需求其实是趋同的。因此，个性化服务不是用个性化来体现标新立异的需求，而是更好地帮助集中化生产，更好地了解大众需求，充分利用原来的规模效益，更好地抓住、实现个性化的机会，改变完全依赖规模化生产的模式，同时适应20%的小众们的需求。因此，包括宝钢等一类实体化的生产制造企业，更需要从集中式的生产方式转向更具有柔性化的、分散式的生产方式。例如3D打印这种柔性化、个性化的生产方式，如何在类似于钢铁制造这种原材料的生产行业得到推广，本身也需要生产制造企业及研究者做大量探索的。当然，柔性化生产并不意味着像宝钢这样的集中型生产行业需要完全背离原来的生产模式，转化为完全个性化的生产模式。将来的数据支撑还是有很大的规模效应的需求，来保证原来的规模生产。

　　胡玉良：谈个性化较多的是离散性制造业，譬如说电子、汽车行业。这种行业是把很多的元件连续组装完成，所以有很多小批量。而宝钢是典型的连续制造业，宝钢现在要做的是把大规模和定制结合在一起，在最终端的生产维持规模化，保证稳定和低成本生产。除非制造业发生了颠覆性的改变，否则宝钢依然会用规模化生产来保证自身的稳定性。

　　但是，宝钢依然在努力实现个性化服务，为客户创造价值，来体现企业的竞争能力。所以，宝钢于8年前成为业内第一家提出“三定尺服务”的企业。以前仅仅实现单定尺，但宝钢可以保证“长宽厚”的个性化需求，实现客户不同的尺寸要求。一方面挖掘客户个性化需求，另一方面，在生产组织和管理上仍然保持大规模生产来维持原有的平稳。在满足客户个性化需求基础上，保证大规模生产。

　　芮明杰：当产品附加价值不高时，生产者必然会选择低端的设备，因此，产品的附加价值与消费者的消费能力有着密切的关系。当大众普遍消费能力还很弱时，个性化产品确实还只能是理想。从这个意义上来讲，并不能说我们完全可以立刻实现个性化生产，因为人们普遍收入水平还达不到高消费的要求。唯有当财富不断涌现的时候，收入水平达到一定高度，消费者才会有更高级的消费欲望。当消费升级的时候，也就有了成本提升的空间。

　　在企业理论中，生产自动化流水线，过去叫规模经济，形成了普遍生产方式，产品成本越来越低，人类生活改善明显，这是工业革命带来的好处。如今，人们还是习惯用现在的观念来推测未来，但是这种推测不一定准确。

　　在大部分制造企业中，设备本身就是为大规模生产而准备的。而在工业4.0概念中，设备硬件系统是可变的、可塑的、柔性的，完全可以根据客户需求来变化。德国想研究的系统就是柔性的、弹性的、智慧的，能够为个性化生产准备。这一系统比不可变的系统更先进、更发达、更面对未来的。

　　人类未来需求有三大变化：第一，个性化需求倾向明显。当然，在个性化基础上，不排除共同消费可能。例如，德国正在研究一条流水线上可生产不同类型的汽车。第二，体现在集成化。人们越来越希望需要的东西被一次性解决。例如住房直接带装修，包括硬装修和软装修；第三，便利化。这三大变化是符合人的本性欲望的，其实，整个现代工业发展的历史，就是满足消费者需求的过程。

　　个性化定制也可以理解为一种商业模式，生产系统变成了为个性化服务的系统，定制增加价值。随着竞争、随着对客户理解的不同，在商业模式上个性化也是必要趋势，因为消费者的需求是多样化的。实际上，长尾理论关注的就是小批量多品种，“二八理论”关注的是大规模诉求。将来的工业4.0设备在多品种条件下，依然可以做到连续性、流水线的生产，并且继续保持规模效应，同时带来个性化产品。

　　胡玉良：大数据虽然很热，但最热的领域在服务业。事实上，就目前来看，工业大数据还难以落地。

　　服务业的对象是人，人是活跃的，思想难以用模型替代。突然出现的大数据可以不考虑合理性，仅仅给出一种趋势和相关性，这是一种模糊计算技术。然而工业不是这样，工业一直通过理性逻辑思考，在模型基础上成长起来。因此，短期内看不到大数据在工业上填补空白的价值。目前宝钢仅仅在财务和客户信息收集上使用大数据，在其他方面运用不多。

　　今年开始，宝钢在质量稳定性方面尝试使用大数据。将顾客需求转化为质量计划，之后做出具体控制。将工业大数据进一步引入到质量控制中去，虽然没有像服务业一样有颠覆性改变，但是有了一定补充。这主要体现在两方面，一个是表面质量控制，大数据能够快速捕捉钢材表面质量的变化，在工业应用方面是一个大的变化；另外一个是在复杂模型的控制上，原来仅仅能够控制核心模型，剩下的控制点没有进入数据处理中，但相信大数据的出现，能够解决复杂控制的分析。

　　芮明杰：在工业4.0的技术准备方面，目前能够看到的至少有三种路径：第一，工业4.0的智能互联生产系统，要求个性化的生产；第二，3D打印也是一种解决个性化生产的技术，需要前期的个性化设计，之后完成打印；第三条路径在很多年前已经开始实施，即模块化分工与集成先将产品进行分解，然后根据不同功能的需要，将分解的模块进行集成，集成以后满足个人的需求。这三条路径都在推进过程中，目前很难判断三者哪个更好，哪个能占垄断地位。因为，我们现在还需要进一步研究整个社会资源配置的成本与效益。最后选择何种技术路径，还要从社会资源配置的成本和对人类创造的效益角度来考虑。

　　另外，今天的生产组织方式随着个性化制造的推出，也会发生重要变化。以宝钢为例，属于集中生产，全球分销模式。很多的产品、原料需要来回的运输，但现在的运输成本越来越高，而且在运输过程中产生的二氧化碳排放量很高，从环境、资源运用角度看是不经济的。一旦实现定制化、互联化，就会转为分散生产，就地分销。生产可以到有需求的地方去生产，无需运输、库存。从社会资源配置和企业资金周转来讲，都是效益提高的表现。

　　工业4.0是新的生产方式，现在的德国也还是集中生产，但未来有可能变成分散生产，实现物联化。

　　另外，还有一个很难预料的问题，就是未来的技术革命一方面能增进效益，另一方面还可能会降低成本。也就是说，工业4.0是个技术的重要转折点，我们要跟上步伐。