德國政府部門和制造業領域的專家普遍將制造業領域技術的漸進性進步描述為工業革命的四個階段。

“工業1.0”。18世紀60年代至19世紀中期，通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化可稱為“工業1.0”。這次工業革命的結果是機械生產代替了手工勞動，經濟社會從以農業、手工業為基礎轉型到了以工業以及機械制造帶動經濟發展的模式。

“工業2.0”。19世紀后半期至20世紀初，在勞動分工的基礎上采用電力驅動產品的大規模生產可稱為“工業2.0”。這次工業革命，通過零部件生產與產品裝配的成功分離，開創了產品批量生產的新模式。

“工業3.0”。始于20世紀70年代并一直延續到現在，電子與信息技術的廣泛應用，使得制造過程不斷實現自動化，可稱為“工業3.0”。自此，機器能夠逐步替代人類作業，不僅接管了相當比例的“體力勞動”，還接管了一些“腦力勞動”。

“工業4.0”。德國學術界和產業界認為，未來10年，基于信息物理系統(Cyber-PhysicalSystem，CPS)的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業革命。產品全生命周期和全制造流程的數字化以及基于信息通信技術的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數字化的產品與服務的生產模式。

由于政治不統一等多種因素的影響，德國在第一次工業革命中進展不大，1820年-1870年間人均國內生產總值的年增長率為1.09%，低于英國的1.26%。不過，邁向統一的德國卻是第二次工業革命的領軍者，新科技與新發明層出不窮，德國經濟也因此在1870年-1913年間以1.63%的年均增速超過了英國的1.01%。

雖然第三次工業革命領航者的接力棒傳到了美國手中，但德國在傳統的機械制造、化工化學、電力電氣等行業依然通過不斷的技術進步保持住了在全球競爭中的優勢地位。特別是在“北落”（指以魯爾區為代表的煤鋼等傳統產業衰弱）的大背景下，形成“南起”（巴伐利亞等南部地區興起了電子、生物技術等新興產業），讓德國制造業煥發出新的活力。

1990年兩德統一后，德國經濟經過短暫的統一景氣后陷入長期停滯，然而在10年不到的時間內，德國經濟重現活力。即便是席卷歐盟的歐債危機對德國造成重大影響，以制成品出口拉動的德國經濟依然能做到在歐洲“鶴立雞群”。制造業在德國國內生產總值中的占比近20年來幾乎保持恒定，1994年為23%，而2014年為22.3%。和歐盟平均水平以及歐盟其他國家相比，德國制造業的強勢則更為突出：2014年，歐盟國家制造業平均占比為15.3%，法國為11.4%、英國則僅為9.4%。如果按一個品牌來衡量，“德國制造”大約價值45820億美元，相當于德國國內生產總值的167%，位居世界第三。

不過，在后危機時代，德國也日益感受到一些隱憂，從而提出“工業4.0”方案來加以應對。

一是短期內面臨出口下滑，德國聯邦統計局的數據指出，2013年德國出口同比下降了0.2%，進入2014年，德國出口形勢也未見大的改觀。二是中期感受到產業升級壓力，自本世紀頭一個十年的最后幾年起，科學應用技術上又一次出現了較大進步，包括無線電通訊技術、3D打印技術、物聯網等。據預計，2020年全球物聯網行業的終端設備銷售額預計為1.9萬億美元，產生的利潤（包括服務費）將達3000億美元。三是長期面對歐盟內部和新興經濟體的雙重競爭壓力，歐盟2012年10月發布的《指向增長與經濟復蘇的更強大的歐洲工業》，明確設定了2020年將工業占歐盟國內生產總值的比重由當時的15.6%提高到20%的“再工業化”戰略的目標；新興經濟體中，印度倚仗計算機和軟件業等高端制造業成為“世界辦公室”，中國更是于2010年超過美國成為世界第一制造大國，被稱為“世界工廠”，其結果就是發達國家的貿易優勢日漸喪失。

如前所述，鑒于受到可預計未來內外部的壓力，德國再次未雨綢繆，通過提出“工業4.0”戰略，來實現德國工業區位的升級，確保德國制造業未來的國際競爭力。德國“工業4.0”概念問世于2011年4月在德國舉辦的漢諾威工業博覽會，成型于2013年4月德國“工業4.0”工作組發表的名為《保障德國制造業的未來：關于實施工業4.0戰略的建議》的報告，進而于2013年12月19日由德國電氣電子和信息技術協會細化為“工業4.0”標準化路線圖。

目前，“工業4.0”已經上升為德國的國家戰略，是德國面向2020年高科技戰略行動計劃的十大未來項目之一。

“工業4.0”的核心內容

解剖德國政府的“工業4.0”規劃，簡單可以概括為“1個核心”、“2重戰略”、“3大集成”和“8項舉措”。

1個核心。“工業4.0”的核心是“智能+網絡化”，即通過虛擬實體系統（CPS），構建智能工廠，實現智能制造的目的。通過大量部署各類傳感元件實現信息的大量采集；將IT控件小型化與自主化，然后將其嵌入各類制造設備中，從而實現設備的智能化；依托通信技術達到數據的高速與無差錯傳輸；對控制設備、制造設備的數據云存儲和分析系統，從而達到生產過程的智能化以及方便人工實時控制的目的。

2重戰略。一是“領先的供應商戰略”，關注生產領域，要求德國的裝備制造商必須遵循“工業4.0”的理念，產出具備“智能”與樂于“交流”的生產設備。該戰略注重吸引中小企業的參與，希望它們不僅成為“智能生產”的使用者，也能化身為“智能生產”設備的供應者。二是“領先的市場戰略”，強調整個德國國內制造業市場的有效整合，構建遍布德國的高速互聯網絡是實現這一戰略的關鍵。通過這一網絡，德國的各類企業就能實現快速的信息共享、最終達成有效的分工合作。在此基礎上，生產工藝可以重新定義與進一步細化，從而實現更為專業化的生產，提高德國制造業的生產效率。除了生產以外，商業企業也能與生產單位無縫銜接，進一步拉近德國制造企業與國內市場以及世界市場之間的距離。

3大集成。一是關注產品的生產過程，力求在智能工廠內通過聯網建成生產的縱向集成；二是關注產品整個生命周期的不同階段，包括設計與開發、安排生產計劃、管控生產過程以及產品的售后維護等，實現各個不同階段之間的信息共享，從而達成工程數字化集成；三是關注全社會價值網絡的實現，從產品的研究、開發與應用拓展至建立標準化策略、提高社會分工合作的有效性、探索新的商業模式以及考慮社會的可持續發展等，從而達成德國制造業的橫向集成。

信息通信技術（ICT）是3大集成實現的保證，相關技術包括：機器對機器（M2M）技術，用于終端設備之間的數據交換；物聯網（IoT）技術，將整個社會的人與物連接成一個巨大的網絡；各類實現企業系統化管理的應用軟件，如企業資源計劃系統（ERP）、產品生命周期管理（PLM）、供應鏈管理（SCM）、系統生命周期管理（SysLM）等，這些系統進一步發揮協同的作用，成為企業進行智能化生產和管理的利器。

8項舉措。一是實現技術標準化和開放標準的參考體系。二是建立模型來管理復雜的系統。三是提供一套綜合的工業寬帶基礎設施。四是建立安全保障機制。五是創新工作的組織和設計方式。六是注重培訓和持續的職業發展。七是健全規章制度。八是提升資源效率。“工業4.0”所說的資源，不僅包括原材料與能源，也涉及人力資源和財務資源。

我們以不來梅奔馳汽車組裝廠為例，對“工業4.0”下的生產方式進行說明。

該工廠在2014年生產了34萬輛汽車，是全球第二大梅賽德斯奔馳工廠。其銷售模式是先定制再生產，通過電子訂單到從經銷商發到工廠。團隊工作人員會創建一個含有生產日期的條形碼，包括車輛識別碼（VIN）和精確的配置規格以及激活代碼，這將作為可交付的訂單。在裝配車間中數百個德國KUKA公司制造的焊接機器人一起加入組件工作，車身組裝后還要接受工人檢查，以驗證關鍵部位焊接的精度和尺寸。當所有的焊接完成后，再次檢查，確保車身是否可以進行下一道工序的組裝。在經過噴漆工序后，車輛會返回到安裝內部部件和發動機裝配車間，機器人和工人運用自己的各種技能，相互配合工作，用不了多久，一輛組裝好的車輛就出現在我們的面前。

2015年，戴姆勒集團將投資7.5億歐元，來更新其位于德國北部不萊梅的工廠，為兩款新車型的制造做準備。此次投資將包括所有生產流程的完整網絡化和數字化，以提升工人和機器人之間的合作效率。在奔馳不萊梅工廠“信息物理系統”的模塊化生產下，正在進行裝配的汽車能夠自律地在生產模塊間穿梭，接受所需的裝配作業。其中，如果生產、零部件供給環節出現瓶頸，能夠及時調度其他車型的生產資源或者零部件，繼續進行生產。在這種動態配置的生產方式下，可以發揮出生產管理軟件原本的綜合管理功能，能夠動態管理設計、裝配、測試等整個生產流程，既保證了生產設備的運轉效率，又可以使生產種類實現多樣化。正是高度的自動化和信息化的完美融合，奔馳不萊梅工廠具備單一生產線生產多款車型的能力，包括C-ClassSaloon、C-ClassEstate與GLK都可以在這家工廠的同一生產線進行組裝。

“工業4.0”的前景與預期

思略特咨詢公司和普華永道（PwC）聯合市場研究機構TNSEmnid曾針對“工業4.0”這一行業關注熱點進行了一項調研，面向235家德國工業企業和員工，涉及制造和工程、電子和電氣系統、信息與通信、汽車與流程等多個行業。

研究顯示，“工業4.0”將極大地革新和顛覆企業產品和服務組合，進而提升客戶滿意度；“工業4.0”實現了產品、商業模式以及價值鏈的數字化和互聯互通；要實現“工業4.0”，需要大量的投資，投資規模不可低估。未來5年，企業在“工業4.0”解決方案上的投資將占其所有資本投資的50%以上。其中，預計到2020年，德國公司每年的投資將高達400億歐元（即428.9億美元），而放大到整個歐洲工業領域，類似投資每年可能會達到1400億歐元（即1500億美元）。在所有調查的產業企業中，僅有1/5的企業已經實現了產業鏈上關鍵流程的數字化。

可見，德國“工業4.0”尚需多年的投資、開發、實施才能完全轉變為現實。不過，這一理念在德國已經得到廣泛傳播，形成了一定的共識。只是各類企業對這一概念的接受程度存在差異，規模越大或技術含量越高的企業越容易接受“工業4.0”的理念，雇員人數在500-999人之間的大企業以35%的接受度高于小企業（20-99人）的21%；高技術企業以47%大幅領先一般企業的22%。

德國政府更是積極推進，2014年8月提出了“數字化議程”，希望通過促進先進信息技術的廣泛應用，為“工業4.0”的發展提速。展望未來，“工業4.0”的成效依然值得期待。德意志銀行的一份研究報告引用德國科學與工程院的結論，樂觀估計，“工業4.0”可幫助德國企業提高30%的勞動生產率。此外，德國信息技術、電信和新媒體協會與弗勞恩霍夫協會共同進行了一項研究，認為“工業4.0”除了可以顯著提升德國制造業的水平外，也將使六大行業受益匪淺：至2025年，六大行業將多創造787.7億歐元的產值，每年增速上升1.7個百分點。

貫穿于德國企業的產品創新

1.產品服務體系與“工業4.0”

20世紀最偉大的經濟學家之一熊彼特認為，經濟發展源于創新，所謂創新，是建立一種新的生產函數，是把一種從來沒有過的關于生產要素和生產條件的新組合引入生產體系，可以簡單描述為資源的重新組合。

在德國大型企業中，這種綜合性的創新以產品服務體系的形式得到了廣泛的采用，其整體目標關注商業策略的創新。

我們以西門子公司的研發與業務部門共同實現產品創新為例。

西門子中央研究院著力于實施“技術地圖”技術，做出未來20年的技術規劃，側重于技術創新；業務部門實施“多代產品規劃”技術，事先確定未來幾年內特定產品產銷計劃所需要的技術，側重于市場需要。中央研究院實施“技術地圖”技術，比業務部門的“多代產品規劃”技術有更長遠的眼光，而“多代產品規劃”更適應市場實際需求。在雙方的計劃做出后，中央研究院就與業務部門開始討論規劃，進行有建設性的爭論，使規劃得以改進。聯合規劃活動使中央研究院和業務部門形成共同語言，提高了工作效率和效果。

簡言之，德國企業的創新不是孤立的圍繞技術展開，而是圍繞著產品服務對象的需要展開，這個過程中需要企業內外部在各個環節中的參與、溝通、反饋，屬于全流程的創新。同時，德國的技術創新始終關注市場的需要，即使前瞻性的技術研發也是為了滿足市場潛在的需求。

本質上看，“工業4.0”是傳統的產品服務體系在信息化、模塊化下的延續，采用“工業4.0”能夠對產品服務體系的提升有顯著改善作用，實現產品服務體系的高效運轉，至少能夠在以下幾個方面起到作用：一是增強信息的傳遞。這包括企業內部各個部門之間，也包括與企業外部的上下游、咨詢公司、高校和科研院所。相比于小企業，大企業信息的傳遞更加復雜，因此如前所述對“工業4.0”的接受程度更高；二是縮短了與產品服務對象，即用戶進行溝通的時間和空間，能夠快速掌握用戶需求的變化；三是提升服務的質量、多樣性和靈活性，“工業4.0”的出現使“個性化定制”的工業化生產成為現實，并根據市場、訂單變化靈活安排采購、生產。以西門子公司為例，其位于德國安貝格市的電子制造廠經過改造，已建成為全歐洲最先進的數字化工廠，制造印刷電路板等電子產品時出錯率僅為百萬分之十二。

2.德國企業的創新體系建設

企業的創新體系是伴隨著企業的發展壯大而建立起來的，對于初創公司，公司的創新全部來自于個別人的發明，只要不斷有新發明出現，公司就不斷獲得高速成長。但隨著公司規模擴大，企業面臨著如何把少數人的創新能力變成集體創新能力的問題。企業發展壯大的關鍵，是要把個人的創造才能變成組織的創造才能。

創新戰略。創立一種市場上必不可少的新技術，從而獲得髙額利潤的戰略。要依靠強大的技術力量作為后盾。特別是對那些關鍵技術，以及那些會對市場產生破壞性或革命性影響的技術進行掌握，并獲得專利。此外，創新戰略還必須與公司的業務戰略緊密結合。

創新戰術。聚焦于更好地提高研發的效率和效果，同時持續開發產生協同的潛力，運用很多方法來達到這樣的效果，包括：設定指標、最佳實踐共享、全公司范圍內的專利管理、聯合開發，以及平臺戰略等。比如設計一個軟件模塊可以同時應用于多個系統中，又比如安全技術、聲音識別、圖像處理，以及控制技術等都可以同時被用在工業領域以及能源領域。

創新流程。為達成創新戰略，通過系統的流程不斷地在從事以下的創新循環：識別具有發展潛力的技術；辨認技術突破；預測未來顧客的需求以及新的商業機會；將公司塑造成在該領域中的領導者。

創新規劃。為發展出一個系統的、持續的、強有力的研發體系，由相關部門與咨詢公司、研究機構、專家合作創造了一種用“創造未來”代替“預測未來”的“未來圖景”創新規劃，成為實現其研發戰略的最有用的工具。這不但為公司創造了新的產品、系統和服務的業務機會，更使其研發與其他部門最終融為一個整體。出于對創新規劃的重視，大眾汽車公司的長期規劃已經做到2037年。

創新人才。通過選聘、培訓、激勵三個環節來保障人的創新。在選聘環節，除了應聘者本身的專業技能以外，對個人品質或特質方面的要求是：“有廣泛的興趣"、“有好奇心”、“無論在何種困難情況下都能保持強烈的創新愿望”。在培訓環節，除了“雙員制教育”，還有始終一貫的在職終身教育，西門子公司在每年投入的培訓費中，有60%用于員工在職培訓。在激勵環節，在興趣激勵、發展激勵、物質激勵、文化激勵四個方面，通過工作輪崗、目標管理等手段，上級主管和人力資源部門一同參與，激勵員工的創新活動。

創新制度。一是研發資金制度。以西門子公司為例，研究機構的資金由三方面提供，其中總公司提供35%的資金、業務部門提供50%、政府資助占15%，這就要求，研究部門必須要完成業務部門要求的特定研究工作，才能得到50%經費，達到了圍繞市場需要創新的目的。二是創新項目管理制度。通過創新規劃找出有必要實行的遠、中、近期項目。同時，在全球范圍內尋找其需要技術的來源，通過購買、合作、培育等方法來獲得。三是技術孵化制度。對其希望獲得的任何外部技術進行風險投資，成立“種子企業”，并為其提供創新所需的資金和技術資源。西門子風險基金計劃迄今為止已向全球100多個中小創新企業注入了5億歐元的種子資金。