德国如何推进“工业4.0”的实施?_4
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  德国工业高度发达,拥有世界上最完备的工业体系,在机械制造、汽车、化工、制药等领域处于世界前列。为保持德国制造业的国家优势,2013年德国提出工业4.0战略,力图抢占新一轮制造业国际竞争的制高点。

  德国政府加大力度推进制造业发展的计划由来已久。2010年7月,德国政府公布《高科技战略2020》,提出了一系列促进制造业发展的创新政策。此后,推出《高科技战略行动计划》,决定在2012-2015年投资约84 亿欧元,推动十项未来研究项目的开展。2012年8月,德国政府推出2020-创新伙伴计划,旨在推动德国东部地区科研能力特别是企业技术创新能力的提升。

  2013年4月,德国机械及制造商协会、德国信息技术、通讯与新媒体协会、德国电子电气制造商协会合作设立了工业4.0平台,并向德国政府提交了平台工作组的最终报告《保障德国制造业的未来关于实施工业4.0战略的建议》。报告提出,德国向工业4.0转变需要采取双重策略,即德国要成为智能制造技术的主要供应商和CPS(信息物理系统)技术及产品的领先市场。在德国,工业4.0被认为是第四次工业革命,是德国政府确定的面向2020年的十项未来研究项目之一,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新,保持德国的国际竞争力。

  德国推进工业4.0的主要举措

  一是推动制造企业向智能化转型。

德国拥有强大的机械和装备制造业,在嵌入式系统和自动化工程领域居于全球领先地位。而互联网技术是德国工业的相对弱项。因此,德国在推进工业4.0的过程中,注重发挥制造业的主导性,将设备、原材料、产品等制造领域的因素和资源都通过CPS连接起来,并利用互联网、物联网以及模块化技术,实现工业生产方式的变革。这有利于从根本上改善制造、工程、材料使用、产业链、生命周期管理等过程,实现工业生产过程的智能化与效率提升。目前,智能制造已在相当一部分德国制造业企业中实现,并颇见成效。比如德国奥迪公司,在预生产中心,通过增强现实工具世界之窗(Window to the World)系统,能够将虚拟3D零部件投影到汽车上,从而实现虚拟世界与现实世界的汽车开发精确结合;在模具部门,先进的3D打印设备能够生产出复杂的金属零部件,智能机床可以通过准确的高压分配对金属板材进行冲压,精确度高达百分之一毫米;在英戈尔斯塔特工厂的装配车间,机器人以适当的速度和符合人体工学的位置向员工传送零部件。智能制造还可以实现定制化服务,通过打造联网流水线,可以让产品直接在车间实现大规模个性化定制,从需求提出到交货只要1个月时间。

  二是注重标准化建设。

德国在提出工业4.0概念之后,制定了八个优先行动计划,其中将标准化排在八项计划的首位。同时建议在工业4.0平台下成立一个工作小组,专门处理标准化和参考架构的问题。工业4.0战略认为,实现目标的核心和关键是建立一个人、机器、资源互联互通的网络化社会,物联网、互联网、服务化的智能联接必然要求一个系统框架。在这个框架内,各种终端设备、应用软件之间的数据信息交换、识别、处理、维护等必须基于一套标准化的体系。同时,工业4.0认为,标准化不能单纯依靠政府自上而下地制定、协调。强调由企业牵头,成立工业4.0社区,以自下而上的方式发展,同时由政府对时间、协调成本、利益冲突等进行调控,以便达成共识。由于不同的企业要在机械和设备制造、自动化工程、软件业之间进行合作,因此保持关键技术术语的一致性、协调既定标准成为标准化的第一步。2013年12月,德国电气电子和信息技术协会发表了德国首个工业4.0标准化路线图,首先就工业4.0涉及的技术标准和规格取得一致,为所有参与方提供一个概览和规划基础。2016年工博会期间,德国工业界与标准化领域权威机构共同宣布,将正式设立工业4.0标准化理事会,以提出工业4.0数字化产品的相关标准,并协调其在德国和全球范围内落地。

  三是打造样板工厂。

2015年11月,德国工业4.0平台在德国全国信息技术峰会上正式推出了工业4.0平台地图。这份虚拟在线地图上清晰标注了遍布德国各地的200多个工业4.0应用实例和试验点。其中,位于安贝格的西门子工厂堪称典范。西门子工厂可通过Simatic可编程逻辑控制器制造Simatic设备及相关产品,实现机器控制机器的生产,即端到端的数字化。生产设备和计算机可自主处理75%的流程工作,生产过程高度自动化;平均每秒生产一台控制设备,合格率高达99.9988%;在不扩张工厂的生产面积和员工数量的前提下,将产能提高了8倍。西门子成都工厂采用产品生命周期管理软件(SiemensPLM),实现从订单、设计、生产到物流的全数字化管理;通过制造执行系统SimaticIT和全集成自动化解决方案(TIA),集成产品和生产的全生命周期,将产品上市时间缩短50%;通过信息技术,与德国生产基地和美国的研发中心进行数据互联。

  四是加强双元制人才培养。

德国制造业有着强有力的技术技能型人才的支撑,其中双元制职业教育扮演着重要角色,它被誉为德国制造的基石、德国经济腾飞的秘密武器。在双元制职业教育中,职业学校的学生同时也是企业中的学徒,企业培训和职业学校学习交替进行,而且以企业培训为主导。据统计,德国从事培训的企业占企业总数的比率(即培训企业率)接近22%,这个比率在500人(含)以上的企业达到了近90%,中小企业由于规模及资金的局限或是由于其工作内容过于专业,其培训企业率仅为14%,不过,跨企业培训中心的存在弥补了中小企业培训条件的不足。同时,双元制职业教育充分发挥经济界自治组织的作用,将商会纳入到职业教育的全过程之中,包括培训标准的制订、培训过程的实施以及职业能力的考核等。这样一种职业学校、企业、商会和政府机构等的分工协作,不仅能培养企业实际需要的技能技术型人才,而且能敏锐地对工业和职业变化做出调适。需要指出的是,德国双元制职业教育的重企业实践和校企合作的理念也在向高等教育层面渗透。一方面,在研究导向型综合性大学以外,德国还存在着大量以企业实践为导向的应用科学大学。

  五是注重应用技术研究。

科技创新是工业4.0得以顺利实施的基石。德国政府十分注重产业创新体系的发展,对基础研究和应用研究同样重视。而德国的应用科学创新体系具有鲜明的特色,也是其制造业成功的关键。弗劳恩霍夫协会是德国最著名,也是最重要的应用研究机构。在工业4.0变革中,弗劳恩霍夫协会不仅仅是倡导者,还是重要参与者,为工业4.0企业提供专业支持。它在德国境内有多达67家研究所,雇员人数超过23000人,在海外也设有研究中心。每一个独立研究所都有与工业和制造领域相对应的应用研究专长。弗劳恩霍夫协会多达7成的收入是通过为工业界和社会机构进行应用研究获得的;德国联邦和州政府则为弗劳恩霍夫协会提供了剩余30%的资金支持。相关研究表明,凭借和企业的深度融合,弗劳恩霍夫协会一直是推进德国企业层面研发的骨干力量。

  六是大力进行宣传推广。

工业4.0现已成为德国的民族战略。德国借助各种平台对工业4.0战略进行宣传推广,增加其影响力。从2013年起,汉诺威工博会的主题与工业4.0概念结合得越来越紧密,结合报告、论坛、工业4.0之旅活动等形式,加强人们的感性认识,使工博会成为观测德国工业4.0进展的重要窗口。例如2016年4月的汉诺威工博会,有来自75个国家的5000多家参展企业展示了数字工厂、能源、工业供应商、研究与技术5个方面的最新工业发展成果,并带来了100多项工业4.0的应用实例。此外,德国总理默克尔对工业4.0战略进行了不遗余力的推动,在不同的场合多次谈到工业4.0。例如,曾在汉诺威工业博览会开幕式上表示,对于德国来说,工业4.0是一座里程碑,是德国经济的引擎。在德国政府播客(视频分享)中提到,德国可成为工业4.0特定标准的推动者,在欧洲甚至全球推行这些标准。默克尔也曾多次访华,并带来工业4.0工作组众多成员来华座谈,积极推进中国制造2025同德国工业4.0对接,使得工业4.0理念在我国得到空前推广。

  对我国的启示

  德国推进制造业升级、打造工业4.0的相关举措,给我国推进和落实中国制造2025、建设制造强国提供了如下启示:

  集中力量加快科技创新。创新是制造业发展的引擎,是结构调整优化和转变经济发展方式的不竭动力。建议进一步优化整合创新资源,以制造业创新中心为契机,围绕关键共性技术,联合企业、高校、科研机构,共同开展技术攻关,突破关键技术瓶颈。加快科技成果转化,完善知识产权制度,建立技术成果交易平台,以及以技术入股等方式,加速科技成果转化为生产力。加大对基础科学、应用技术研究的政策支持,对高等院校、技术应用研究所、企业研发机构加大支持力度。

  重视制造业人才队伍建设。人才建设是建设制造强国的根本。建议政府应加强高等工科学校学生实践环节和创新能力的培养,培养知识+技术综合性人才。探索企业和职业院校的技工人才培养模式,围绕急需技能人才,以学徒制、企业实训等多种模式加快技工人才培养。建立现代职业教育体系,对现有的制造业产业工人进行再培训,夯实我国制造业人才基础。完善人才保障激励机制,给予人才合理的上升通道,保障人才能留住、能进步、能创造。

  完善相关配套体制机制。体制机制的健全是制造业强大的制度保障。建议完善在知识产权、现代职业教育、质量安全保障等领域的法律法规,特别是在目前制度的空白地带,要不断完善相关制度。按照《中国制造2025》的要求,在工业强基、智能制造、绿色制造、服务型制造等重点领域,积极制定相关行业标准。建立创新奖励、人才激励的相关制度,努力在全社会营造推进制造业发展的良好氛围。

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