互联网的发展使工业与信息产业不断深度融合，德国敏锐地率先提出工业4.0计划，拉开了第四次工业革命的大幕，推动了制造业的世界竞争。谁能率先实现，谁将引领世界！
■史世伟／文
2015年是中德“创新合作年”，10月29—30日德国联邦总理默克尔第八次访华，“创新”成为重要的议题。在默克尔访华前夕，中国国家工信部与德国联邦经济与能源部就中国与德国在“工业4.0”领域的相关合作达成协议。这表明德中两国将在高科技领域开展更多的合作，把中国的工业和制造业提升到一个新的水平。
2013年4月8日，德国政府委托的经济与科学创新联盟联合德国三大工业协会[1]共同推出了《保障德国制造业的未来：4.0计划的实施建议》，标志着德国开始正式启动工业4.0计划。在其中，德国科学界和相关经济领袖将实现工业4.0看作是一场新的工业革命，由此将创造出许多新的市场和就业机会。德国提出工业4.0的目的在于在战略上为德国经济的未来指出方向，如果德国能够顺利实施工业4.0，不仅能够继续保持其在装备制造业的世界领先地位，并且将在制造业的未来发展上引领世界。在国际金融危机后世界经济不景气，亟需新的增长动力的形势下，德国的这一举措立刻引起了世界各国和各界的高度重视。作为回应，世界另外两个制造业大国美国与中国都推出了自己的制造业创新发展与升级计划，一场围绕着制造业发展的世界竞争的序幕由此打开。
什么是工业4.0？
我们知道，从人类走进工业化社会以来，制造业经历了三次革命，它们分别是18世纪末以引入蒸汽机动力为标志的第一次工业革命，19世纪末使用电能动力、实现大批量生产的第二次工业革命，以及20世纪70年代开始的使用电子和信息技术，使工业生产进一步自动化的第三次工业革命，其影响持续至今。每一次工业革命都大大地提高了生产力水平并使社会生活发生了根本变化。如今工业生产面临又一次变革：随着互联网的发展，工业与信息产业将进一步深度融合，生产将全面实现数据化和智能化。这就是第四次工业革命，即工业4.0的愿景。
可以发现，除工业生产系统越来越精密和复杂之外，每一次工业革命都基于一种核心技术的使用和推广，在前三次工业革命依次为蒸汽机、电动机以及逻辑程序控制器。而工业4.0的核心技术是信息物理融合系统（CyberPhysicalSystem,CPS）。CPS是一种通过传感器直接收集生产过程中物质对象信息、通过促动器直接对生产过程发布指令的嵌入系统，这些由智能硬件和软件操控的生产和提供服务的过程通过物联网、数据网络和服务网络实现直接的数字化连接，从而可以在生产过程中使用世界范围内采集的数据和服务，实现多方式的人—机和机—机互动。通过CPS，数字化的虚拟世界与人类生产及消费所需要的物质世界将实现完美的结合。因此工业4.0的实现取决于CPS在制造业的大规模推广和运用，而嵌入系统由封闭的系统到网络化的系统直至更高水平的CPS还有一段较长的路要走。工业4.0不是简单的互联网+工业，这种模式通过线上客户反馈和线下按单生产已经部分实现（海尔模式），而是“工业互联网”，即通过互联网和嵌入系统实现生产过程中全面的人机与机机互动。
对于人类社会发展来说，工业4.0的未来运用具有巨大的潜力：第一，它可以使生产柔性化和智能化。目前，大批量生产导致产品过剩，而消费者的需求越来越向个性化和定制化方向发展。工业4.0通过大数据和云计算实现各种设计和仿真模型（3D）任何时间、任何地点的搜集，客户、服务商、供应商和生产商跨边界的信息交流以及在生产系统中人与嵌入式的机器以及机器与模块化产品部件之间的智能互动，最大地满足消费者个性化的需求，创造出新的商业模式，甚至创造一个新的市场。第二，通过对生产过程的智能控制可以实现生产的最优决策和成本的最小化，提高资源和能源的生产率，实现清洁、可持续的绿色生产。第三，工业4.0将使生产与生活的组织方式发生变革。它能通过智能化的辅助系统，使人类的劳动生命延长。将来的智能工厂和生产是分散化的，大都位于城市生活区内，虚拟对象的增加使许多岗位只要联网即可以在家里执行，人们不再需要因为工作而集中到城市外围的工业园区。智能生产模式创造出一种新的工作与生活结合的方式，可以更好地应对人口老龄化带来的挑战。