工業4.0（Industry 4.0）是基於工業發展的不同階段作出的劃分。按照共識，工業1.0是蒸汽機時代，工業2.0是電氣化時代，工業3.0是信息化時代，工業4.0則是利用信息化技術促進產業變革的時代，也就是智慧型化時代。
工業4.0的概念最早出現在德國，2013年的漢諾瓦工業博覽會上正式推出，其核心目的是為了提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中占領先機。隨後由德國政府列入《德國2020高技術戰略》中所提出的十大未來項目之一。該項目由德國聯邦教育局及研究部和聯邦經濟技術部聯合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升製造業的智慧型化水平，建立具有適應性、資源效率及基因工程學的智慧工廠，在商業流程及價值流程中整合客戶及商業夥伴。其技術基礎是網路實體系統及物聯網。
德國所謂的工業4.0是指利用物聯信息系統（Cyber—Physical System簡稱CPS）將生產中的供應，製造，銷售信息數據化、智慧化，最後達到快速，有效，個人化的產品供應。
“中國製造2025”與德國“工業4.0”的合作對接淵源已久。2015年5月，國務院正式印發《中國製造2025》，部署全面推進實施製造強國戰略。
工業4.0已經進入中德合作新時代，中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中，有關工業4.0合作的內容共有4條，第一條就明確提出工業生產的數位化就是“工業4.0”對於未來中德經濟發展具有重大意義。雙方認為，兩國政府應為企業參與該進程提供政策支持。
基本介紹
- 中文名：工業 4.0
- 外文名：Industry 4.0
- 性質：高技術戰略
- 屬性：國家戰略
- 國家：德國
- 現狀：概念
- 提出時間：2013年
成立背景,項目內涵,核心特徵,項目目標,面臨的挑戰,關鍵點,商業模式,工業4.0聯盟,發展現狀,標準制定,
成立背景
德國政府提出“工業4.0”戰略，並在2013年的漢諾瓦工業博覽會上正式推出，其目的是為了提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中占領先機。 該戰略已經得到德國科研機構和產業界的廣泛認同，弗勞恩霍夫協會將在其下屬6－7個生產領域的研究所引入工業4.0概念，西門子公司已經開始將這一概念引入其工業軟體開發和生產控制系統。
2023年4月17日至21日，全球約4000家來自機械工程、電氣和數字行業以及能源行業的企業參加了2023年漢諾瓦工業博覽會。
項目內涵
“工業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位化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，並會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。
德國學術界和產業界認為，“工業4.0”概念即是以智慧型製造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法。該戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和網路空間虛擬系統—信息物理系統（Cyber-Physical System)相結合的手段，將製造業向智慧型化轉型。
“工業4.0”項目主要分為三大主題：
主題 | 詳情 |
|---|---|
智慧型工廠 | 重點研究智慧型化生產系統及過程，以及網路化分散式生產設施的實現； |
智慧型生產 | 主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的套用等。該計畫將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智慧型化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者； |
智慧型物流 |
工業4.0的具體內容
核心特徵
“工業4.0”這一名稱的含義是人類歷史上的第四次工業革命。第一次工業革命是18世紀60年代至19世紀中期掀起的通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化；第二次工業革命是19世紀後半期至20世紀初的電力廣泛套用；第三次工業革命是20世紀後半期出現的、基於可程式邏輯控制器（PLC）的生產工藝自動化。工業4.0的定位是可與這些工業革命比肩的技術革新。
工業4.0的五大特點
工業4.0的本質，就是通過數據流動自動化技術，從規模經濟轉向範圍經濟，以同質化規模化的成本，構建出異質化定製化的產業。對於產業結構改革，這是至關重要的作用。
工業4.0驅動新一輪工業革命，核心特徵是互聯。網際網路技術降低了產銷之間的信息不對稱，加速兩者之間的相互聯繫和反饋，因此，催生出消費者驅動的商業模式，而工業4.0是實現這一模式關鍵環節。工業4.0代表了“網際網路+製造業”的智慧型生產，孕育大量的新型商業模式，真正能夠實現“C2B2C”的商業模式。
對於即將到來的數據流動自動化趨勢，世界主要製造強國的理解各有千秋。典型的就是通用電氣（GE）公司推動的“工業網際網路”，它更關注產品本身的智慧型化。
項目目標
德國製造業是世界上最具競爭力的製造業之一，在全球製造裝備領域擁有領頭羊的地位。這在很大程度上源於德國專注於創新工業科技產品的科研和開發，以及對複雜工業過程的管理。德國擁有強大的設備和車間製造工業，在世界信息技術領域擁有很高的能力水平，在嵌入式系統和自動化工程方面也有很專業的技術，這些因素共同奠定了德國在製造工程工業上的領軍地位。
通過工業4.0戰略的實施，德國將成為新一代工業生產技術（即信息物理系統）的供應國和主導市場，會使德國在繼續保持國內製造業發展的前提下再次提升它的全球競爭力。在社會根本上，德國完善的民主法制和智慧財產權保護，是保障德國製造業健康發展的堅實後盾，更是降低社會生產成本、提升效率的真正利器。
面臨的挑戰
1．缺乏足夠的技能來加快第四次工業革命的進程。
2．企業的信息技術部門有冗餘的威脅。
3．利益相關者普遍不願意改變。
關鍵點
工業4.0有一個關鍵點，就是“原材料（物質）”=“信息”。具體來講，就是工廠內採購來的原材料，被“貼上”一個標籤：這是給A客戶生產的XX產品，XX項工藝中的原材料。準確來說，是智慧型工廠中使用了含有信息的“原材料”，實現了“原材料（物質）”=“信息”，製造業終將成為信息產業的一部分。
商業模式
商業模式對製造業來說至關重要。那么，在工業4.0時代，未來製造業的商業模式是什麼?就是以解決顧客問題為主。所以說，未來製造企業將不僅僅進行硬體的銷售，而是通過提供售後服務和其他後續服務，來獲取更多的附加價值，這就是軟性製造。而帶有“信息”功能的系統成為硬體產品新的核心，意味著個性化需求、小批量定製製造將成為潮流。製造業的企業家們要在製造過程中儘可能多的增加產品附加價值，拓展更多、更豐富的服務，提出更好、更完善的解決方案，滿足消費者的個性化需求，走軟性製造+個性化定製道路。
工業4.0聯盟
由德國“工業4.0”研究機構、中國相關院所和中德兩國企業組成的青島中德“工業4.0”推動聯盟，2月9日在中國第11個國家級經濟新區——青島西海岸新區成立，成為中國首個“工業4.0”聯盟。
2014年11月4日，中國首套工業4.0流水線在第十六屆中國國際工業博覽會上亮相。
青島中德生態園管委主任趙士玉介紹說，青島中德生態園作為中德兩國共同建設的生態型、智慧型型、開放型利益共同體，中德“工業4.0”推動聯盟在這裡成立十分有意義。“工業4.0”是大數據革命、雲計算、移動互聯時代背景下，對企業進行智慧型化、工業化相結合的改進升級，是中國企業更好的提升和發展的一條重要途徑。中德“工業4.0”聯盟成立後，青島西海岸新區將投入1億元人民幣對區域內部分企業進行試點，未來將逐步實現企業“工業4.0”升級。
發展現狀
工業自動化是德國得以啟動工業4.0的重要前提之一，主要是在機械製造和電氣工程領域。當前在德國和國際製造業中廣泛採用的“嵌入式系統”，正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內部，是一種特定套用設計的專用計算機系統。數據顯示，這種“嵌入式系統”每年獲得的市場效益高達200億歐元，而這個數字到2020年將提升至400億歐元。
有專家預計，不斷推廣的工業4.0將為德國的一些機械和電氣設備生產商，以及多家中小企業帶來大量訂單。
工業4.0是德國人提出的概念，認為製造業未來只能通過智慧型化的生產創造價值，即製造本身是創造價值的。而美國則提出工業網際網路，以通用電氣（GE）為代表，注重通過機器互聯、軟體及大數據分析，提升生產效率，創造數字工業的未來。
工業網際網路生態系統的持續拓展基於Predix以及Predix.io兩大基礎。其中Predix是GE面向工業網際網路的作業系統，而Predix.io支持第三方軟體工程師在Predix上構建、部署並擴展工業網際網路套用，並為此提供了安全可靠的開發環境。自從2月份Predix在美國推出以來，全球已有11000多名開發人員採用該平台進行套用開發。GE預計年底Predix在中國推出後會有更多開發者加入。
德國聯邦貿易與投資署專家Jerome Hull在接受時代周報記者專訪時表示，工業4.0是運用智慧型去創建更靈活的生產程式、支持製造業的革新以及更好地服務消費者，它代表著集中生產模式的轉變。
Jerome Hull介紹：所謂的系統套用、智慧型生產工藝和工業製造，並不是簡單的一種生產過程，而是產品和機器的溝通交流，產品來告訴機器該怎么做。生產智慧型化在未來是可行的， 將工廠、產品和智慧型服務通聯起來，將是全球在新的製造業時代一件非常正常的事情。
工業4.0是涉及諸多不同企業、部門和領域，以不同速度發展的漸進性過程，跨行業、跨部門的協作成為必然。同樣是在2013年漢諾瓦工業博覽會上，由德國機械設備製造業聯合會（VDMA）、德國電氣和電子工業聯合會（ZVEI）以及德國信息技術、通訊、新媒體協會（BITKOM）三個專業協會共同建立的工業4.0平台正式成立。
2018年9月11日至13日，2018世界經濟論壇東協會議在越南首都河內舉行。東協及其他一些國家和地區官員、商業領袖等各界代表千餘人出席。會議主題是“東協4.0：企業家精神和第四次工業革命”，圍繞這一主題，與會代表探討了“工業4.0”為東協國家帶來的影響和機遇，激發企業和民眾在第四次工業革命中的潛力和活力，以推進東協共同體建設，促進東協經濟發展。
2021年5月，“十四五”開局之年，緊扣台州市提出建設“六個城市”新目標，路橋區組織實施“一區四城”戰略，奮力爭創社會主義現代化先行區。其中一“城”，就是打造工業4.0示範城。
2024年4月23日，中國國際經濟交流中心副理事長、商務部原副部長魏建國表示，未來十年，全球第四次工業革命將會在中國發生，第四次工業革命的作用和影響力將遠遠超過前三次工業革命。
標準制定
根據德國DE雜誌對該問題的解釋，“安全”在這裡有兩層含義：一方面，人們所獲取的數據必須可信的，另一方面他們必須具有安全防盜功能，可以免遭外部的竊取或損害，如黑客攻擊、間諜。
“誰來保證安全的數據轉換，這是主要的問題。包括政府、研究人員和企業在內的所有人員都同意，我們需要有新的標準來實際有效地執行新的解決方案。”Jerome Hull對時代周報記者說。
標準化的缺失實際上是德國工業4.0項目推行過程中所遭遇的另一個困難。設備不僅必須會說話，而且必須講同一種語言，即通向數據終端的“接口”。
德國正致力成為這個標準的制定者和推廣者。德國總理默克爾認為，德國可成為工業4.0標準的推動者，並在歐洲甚至全球推行這些標準。
德國官方並沒有透露這些標準的相關內容，但據悉，標準的制定工作正在緊鑼密鼓地進行當中。近日，工業4.0平台剛剛發布了一個工業數據空間，訪問者可以通過該空間獲取世界上所有工業的信息。這個空間有著統一的“接口”標準，並且允許所有人對其進行訪問。
探索標準化的還有他人。事實是，為了應對去工業化、將物聯網和智慧型服務引入製造業的國家並不止德國一個。儘管提法不同，但內容卻類似，如美國的“先進制造業國家戰略計畫”、日本的“科技工業聯盟”、英國的“工業2050戰略”等。而中國製造業頂層設計—“中國製造2025”也已經在上半年推出。
2014年11月李克強總理訪問德國期間，中德雙方發表了《中德合作行動綱要：共塑創新》，宣布兩國將開展工業4.0合作，該領域的合作有望成為中德未來產業合作的新方向。而借鑑德國工業4.0計畫，是“中國製造2025”的既定方略。
德國聯邦貿易與投資署中國事務專家Christina Otte在接受時代周報記者書面採訪時認為，中國工業轉型在中國轉變經濟成長模式的過程中扮演著重要角色。中國政府試圖重新去平衡經濟發展，即減少以投資和出口為基礎的增長，尋求更多的來自內需驅動的增長。為了實現這一目標，中國需要實現工業現代化。
