德國是全球制造業(yè)中最具競爭力的國家之一，其裝備制造行業(yè)全球領先。這是由于德國在創(chuàng)新制造技術方面的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，以及在復雜工業(yè)過程管理方面高度專業(yè)化使然。德國擁有強大的機械和裝備制造業(yè)、占據(jù)全球信息技術能力的顯著地位，在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程領域具有很高的技術水平，這些都意味著德國確立了其在制造工程行業(yè)中的領導地位。
因此，德國以其獨特的優(yōu)勢開拓新型工業(yè)化的潛力——工業(yè)4.0(Industry4.0)，并開始推進這個產(chǎn)官學一體項目的新一代工業(yè)升級計劃。作為全球工業(yè)實力最為強勁的國家之一，德國在新時代發(fā)展壓力下，為進一步增強國際競爭力，從而提出了該概念。
制造業(yè)的數(shù)字化、虛擬化正在徹底改變?nèi)藗冎圃飚a(chǎn)品的方式。為此，以德國為代表的歐洲，以及美國都打算大幅提升工業(yè)產(chǎn)值。美國的通用電氣(GE)于2012年秋季提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”(IndustrialInternet)概念，這是一個將產(chǎn)業(yè)設備與IT融合的概念，目標是通過高功能設備、低成本傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)收集及分析技術等的組合，大幅提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的效率并創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)。而日本的各企業(yè)也在推進M2M和大數(shù)據(jù)應用。
德國“工業(yè)4.0”的大體概念是在2011年于德國舉行的“漢諾威工業(yè)博覽會”(HannoverMesse2011)上提出的。當時，德國人工智能研究中心董事兼行政總裁沃爾夫?qū)?middot;瓦爾斯特爾教授在開幕式中提到，要通過物聯(lián)網(wǎng)等媒介來推動第四次工業(yè)革命，提高制造業(yè)水平。在德國政府推出的《高技術戰(zhàn)略2020》中，工業(yè)4.0作為十大未來項目之一，聯(lián)盟政府投入2億歐元，其目的在于奠定德國在關鍵技術上的國際領先地位，夯實德國作為技術經(jīng)濟強國的核心競爭力。
2年后，在2013年4月舉辦的“HannoverMesse2013”上，由產(chǎn)官學專家組成的德國“工業(yè)4.0工作組”發(fā)表了最終報告——《保障德國制造業(yè)的未來:關于實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》(包括德語版和英文版)。
與美國流行的第三次工業(yè)革命的說法不同，德國將18世紀引入機械制造設備定義為工業(yè)1.0，20世紀初的電氣化為2.0，始于20世紀70年代的信息化定義為3.0，而物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務化宣告著第四次工業(yè)革命到來。
“工業(yè)4.0”概念中的關鍵是將軟件、傳感器和通信系統(tǒng)集成于所謂的物理網(wǎng)絡系統(tǒng)。在這個虛擬世界與現(xiàn)實世界的交匯之處，人們越來越多地構思、優(yōu)化、測試和設計產(chǎn)品。
“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。
“工業(yè)4.0”的關鍵技術是信息通信技術(ICT)，具體包括聯(lián)網(wǎng)設備之間自動協(xié)調(diào)工作的M2M(MachinetoMachine)、通過網(wǎng)絡獲得的大數(shù)據(jù)的運用、與生產(chǎn)系統(tǒng)以外的開發(fā)/銷售/ERP(企業(yè)資源計劃)/PLM(產(chǎn)品生命周期管理)/SCM(供應鏈管理)等業(yè)務系統(tǒng)聯(lián)動等等。而第三次工業(yè)革命的自動化只是在生產(chǎn)工藝中運用ICT，“工業(yè)4.0”將大幅擴大應用對象。
“工業(yè)4.0”項目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn);二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術的創(chuàng)造者和供應者。
德國“工業(yè)4.0”計劃強調(diào)，未來工業(yè)生產(chǎn)形式的主要內(nèi)容包括:在生產(chǎn)要素高度靈活配置條件下大規(guī)模生產(chǎn)高度個性化產(chǎn)品，顧客與業(yè)務伙伴對業(yè)務過程和價值創(chuàng)造過程廣泛參與，以及生產(chǎn)和高質(zhì)量服務的集成等。物聯(lián)網(wǎng)、服務網(wǎng)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)將取代傳統(tǒng)封閉性的制造系統(tǒng)成為未來工業(yè)的基礎。
德國電氣電子和信息技術協(xié)會表示，在計劃框架下，規(guī)劃生產(chǎn)要素、技術和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)集成的關鍵前提是，各參與方需要就“工業(yè)4.0”涉及的技術標準和規(guī)格取得一致。該協(xié)會稱，由其下屬的德國電工委員會編纂的全球首個“工業(yè)4.0”標準化路線圖正是向這一目標邁出的重要一步，為所有參與方就“工業(yè)4.0”涉及的現(xiàn)有相關標準和規(guī)格提供一個概覽和規(guī)劃基礎。
