近几年，全球制造业格局面临重大调整，国内外对工业4.0的关注度越来越高，各国企业也纷纷准备踏上工业4.0的征程。

我国的海尔、华为等先行企业在探索工业4.0发展路径上取得了一定的成就，但仍有一些企业尚处于工业2.0阶段，我国企业的工业4.0之路既有机遇也有挑战。

目录

一、工业4.0的发展背景

二、工业4.0要点解读

（一）德国工业4.0战略要点

1.“1”个网络

2.“4”大主题

3.“3”项集成

4.“8”项计划

（二）工业4.0的技术支柱

（三）工业4.0的特点

三、中国海尔的工业4.0实践

（一）海尔是中国企业实践工业4.0的先行者之一

（二）海尔已为进军工业4.0做好准备

1.海尔搭建多个开放性平台促进互联互通

2.海尔注重关键技术的自主研发和创新

3.海尔的“人单合一模式”顺应工业4.0战略

（三）海尔的工业4.0模式值得借鉴

四、中国企业的工业4.0之路任重道远

（一）中国企业的工业4.0进程

（二）中国企业走向工业4.0的机遇和挑战

1. 机遇

2.挑战

（三）中国企业的工业4.0发展路径

工业4.0的发展背景

工业4.0俗称第四次工业革命，是继前三次工业革命之后的又一次生产方式变革。第三次工业革命的成果发展到今天，已经实现了完全的自动化和部分的信息化。随着大数据、云计算、人工智能等互联网技术的发展以及产能过剩日益严重，未来工厂需要实现完全的自动化和完全的信息化以满足快速、小批量、定制化生产的要求。工业4.0应运而生，其目标是智能制造和智能工厂。

工业4.0的发展历程

德国在2013年的汉诺威工业博览会上提出“工业4.0”概念，西门子、宝马、奔驰等德国企业是实施工业4.0战略的典范。其他国家分别依据国情提出了相应的概念，美国提出“工业互联网”概念，实施途径是人、数据和机器互联，代表企业有GE、IBM和Intel等；中国参考德国工业4.0的标准提出了“中国制造2025”战略，实施途径是“两化融合”和“互联网+”，先行企业有海尔、华为、中策橡胶、徐工机械等。

工业4.0要点解读

（一）德国工业4.0战略要点

德国工业4.0战略由“1”个网络、“4”大主题、“3”项集成、“8”项计划构成。

德国工业4.0战略要点

1.“1”个网络

信息物理系统网络是实现工业4.0的技术基础。CPS可以将人、设备、信息、资源紧密连接到互联网上，通过智能设备对工厂内外各环节进行数据采集、计算、控制、通信、协调，实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。

2. “4”大主题

智能生产、智能工厂、智能物流、智能服务是工业4.0的四大主题。

智能生产是将人机互动、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程以实现数字化，打通工厂内部各生产流程之间、工厂与上下游供应商之间的信息共享渠道，实现从产品设计到生产再到售后服务的全生命周期统一管理。

智能工厂的重点在于生产设施的网络化和生产系统的智能化，在生产设备上嵌入不同的传感器进行实时感知和数据收集，生产管理层面通过云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等构成服务互联网，对整个生产过程进行精确控制和远程协作。

智能物流主要通过互联网、移动互联网、物联网和企业内网来整合物流资源，提高原材料输入和产品输出的物流效率。

智能服务依托状态感知控制和大数据处理技术，提供售出产品的自动配送和返还、设备自动预警、自动维修等新服务。

3. “3”项集成

工业4.0的重点是做到横向、纵向和端到端的高度集成。

横向集成是企业之间通过价值链和信息网络所实现的资源整合，企业间的研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务实现全流程的无缝衔接、实时的信息共享和业务协同。

纵向集成要解决信息网络与物理设备之间的联通问题，解决企业内部各部门之间、各环节之间的信息孤岛问题，在企业内部实现所有环节的信息无缝衔接。

端到端集成是在所有终端数字化的前提下，围绕整个产品生命周期价值链上的ERP系统、MES系统、设备、生产线、管理者、供应商、经销商、用户、产品使用现场等端点与端点之间的集成。

4. “8”项计划

工业4.0的实现需要用八项计划打好地基。标准化和参考架构、监管框架、工业宽带基础、安全和保障工作的计划落实将有助于联通工厂内的系统断层；管理复杂系统、资源利用效率的计划将促成横向、纵向和端到端集成；工作的组织和设计、培训与再教育的计划将为实现工业4.0提供组织结构变革、管理模式创新和关键人才支持。

（二）工业4.0的技术支柱

工业4.0的九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。

工业4.0九大技术支柱

（三）工业4.0的特点

工业4.0的五大特点是：互联、数据、创新、集成、转型。

智能工厂运营示意图

工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，通过这个智能网络将研发数据、产品数据、设备数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据及消费者数据连接起来，使得人与人、人与机器、机器与机器、服务与服务之间，实现横向、纵向和端到端的高度集成与互联。工业4.0的工厂将从大规模生产转向快速、小批量、定制化生产，智能生产所要求的不仅仅是技术创新和产品创新，更关键的是模式创新、业态创新和组织创新。

虽然现代化工厂普遍将ERP系统和MES系统等应用于生产，但是由于各系统间没有统一的通讯标准以及各部门间分开运营等原因，工厂内出现了一个个信息孤岛，工厂内部各流程之间、工厂生产车间与管理层之间、工厂与供应商及客户之间无法做到实时的信息共享。因此，实现工业4.0不仅要在技术上解决各应用系统间的通讯协议和信息安全问题，更要在员工素质、组织结构、管理能力上符合工业4.0的要求。

中国海尔的工业4.0实践

（一）海尔是中国企业实践工业4.0的先行者之一

2012年，海尔便开始探索建设互联工厂，致力于打造按需设计、按需制造、按需配送的体系。海尔互联工厂的模块化、自动化、智能化体系构建了一张动态抓取用户需求、快速整合全球最优资源的强大网络，使得用户能够无障碍地参与产品设计、供应链管理及营销等流程。海尔互联工厂的最终目标是构建大规模个性化定制模式，创造最佳用户体验。目前，海尔已建成沈阳冰箱、郑州空调、佛山洗衣机、青岛热水器四大互联工厂。

（二）海尔已为进军工业4.0做好准备

2017年3月12日，海尔集团发布了工业4.0战略。海尔构建的用户交互定制平台、模块商资源平台、开放创新平台、智能制造平台、智能物流平台，以及自主研发的工业互联网云平台等先进技术和人单合一的管理模式为实施工业4.0战略奠定了基础。

1. 海尔搭建多个开放性平台促进互联互通

海尔打造虚实融合的用户价值交互平台，一方面用户可以参与产品设计、实时查看产品制造、订单配送等信息，另一方面海尔借助物联网、人工智能等技术赋予家用电器以智能特性，连接网络的电器收集用户使用数据上传到云端并提供智慧家庭解决方案。

模块商资源平台是一个为供应商提供在线注册、直接对接用户需求的零距离平台，全球一流模块商资源在平台上自注册、自抢单、自交互、自交易、自交付、自优化，平台向用户公开展示模块商的注册、响应需求、方案选择结果、评价结果等全过程。目前，模块商资源平台上已经有3700多家模块商完成注册，2000多个方案达成交互，创造了全新的用户体验。

2. 海尔注重关键技术的自主研发和创新

海尔在建设互联工厂的过程中注重技术的自主研发和创新。海尔COSMO是海尔自主研发的工业互联网云平台，将海尔的用户口碑交互系统、众创汇平台、HOPE创新平台、海达源平台、智能制造平台、日日顺物流平台及人人服务生态圈平台等连接到工业互联网中。海尔COSMO可应用于各行业，在业务模式层构建各行业的业务模式，在SaaS应用层将模式云化形成全流程解决方案，在平台层对技术开发应用并实现资源最优匹配，在资源层面收集全球资源。

3. 海尔的“人单合一模式”顺应工业4.0战略

海尔的“人单合一模式”从企业、员工和用户三个维度进行战略定位、组织结构、运营流程和资源配置的颠覆性变革。

海尔的组织结构由垂直集中管理转变为扁平分散管理，从传统的科层制组织颠覆为共创共赢的平台。海尔内部搭建“创客平台”，团队自主发现市场机会并通过“创客平台”提交项目，利用企业资源推动新产品研发。员工不再被动执行上级分配的任务，而是拥有现场决策权、用人权和分配权的创业者和动态合伙人。每位员工都要对自己的定单负责，每一张定单都有员工对其负责，员工薪酬来自用户评价和用户付薪，而不是上级评价和企业付薪。人单合一模式不仅可以最大限度地减少库存成本、生产成本和应收账款数量，还可以充分调动员工的工作积极性。

海尔的员工直接面对用户并主动创造用户价值，用户则从购买者颠覆为全流程最佳体验的参与者，从顾客颠覆为可互动的用户资源。海尔要求研发人员、生产人员和营销人员组成统一的系统并做到直接营销和直接发运。直接营销是指产品在设计阶段就直接面向市场需求，在制造阶段直接面向市场定单，可以避免产品创新过程中由于过度开发而造成的研发费用浪费，以及由于过度生产而带来的库存积压储存成本膨胀。直接发运是指在直接营销的前提下产品需要在客户指定的时间内完成生产，不经仓库的存储而直接运抵客户指定的地点，可以极大限度的节约成本。

（三）海尔的工业4.0模式值得借鉴

近三十年来，海尔经历了名牌战略、多元化战略、国际化战略、全球化战略、网络化战略五个战略发展阶段，海尔的战略布局紧跟时代潮流。海尔在正式发布“工业4.0”战略之前，已经在平台、技术、管理模式等方面为进一步发展工业4.0奠定了基础，实现了企业平台化、员工创客化、用户个性化。

海尔工业4.0模式的要点在于：

（1）注重关键技术和核心系统的自主研发和创新应用；

（2）注重资源和信息的开放共享，搭建开放交互的平台联通行业参与者；（3）注重及时调整战略布局、组织结构、管理方式以创新商业模式。

中国企业的工业4.0之路任重道远

（一）中国企业的工业4.0进程

中国企业的现代化进程步伐不一，一些小企业甚至还没有实现自动化生产，然而海尔、华为、徐工机械等大企业已经在探索工业4.0之路。据2016年麦肯锡的调查显示，近80%的中国企业希望拥抱工业4.0，但40%以上的企业认为自己还没有做好踏上工业4.0征程的准备，仅有6%的中国企业制定了清晰的路径规划，9%的企业做到了职责分工明确。中国工业4.0的生态系统建设、数字化运营体系建设以及中国企业的管理理念、能力和基础设施建设都尚不成熟。

中国企业的工业4.0进程

数据来源：麦肯锡2016秋季刊第四次工业革命全球专家调查，样本为中国130家企业

（二）中国企业走向工业4.0的机遇和挑战1. 机遇

（1）我国经济结构调整和转型升级促使企业拥抱工业4.0。我国的经济发展进入新常态，资源和环境约束日益强化，劳动力成本上升使得人口红利优势不再，投资和出口拉动经济增长的力度明显弱化，超大规模的内需潜力不断释放。供给侧改革、产能过剩改革、国企改革等促使工业企业寻找新的商业模式，以适应小批量定制化生产的发展趋势。

（2）新一代信息技术与工业的深度融合促进生产方式、产业形态、商业模式的变革。移动互联网、云计算、大数据、虚拟现实、人工智能等技术的发展有助于打通工厂内系统断层和工厂内外信息共享渠道，促使企业开展智能生产和智能工厂变革，两化融合是推动我国企业实现转型升级和可持续发展的必由之路。

（3）我国制定“中国制造2025”战略，为企业走向工业4.0提供强有力的政策支持。“中国制造2025”与“两化融合”及“互联网+”一脉相承，旨在实现制造强国战略目标，其九大战略任务和重点包括提高国家制造业的创新能力、推进信息化与工业化深度融合、强化工业基础能力、加强质量品牌建设、全面推行绿色制造、大力推动新材料等重点领域突破发展、深入推进制造业结构调整、积极发展服务型制造和生产性服务业、提高制造业国际化发展水平。

2. 挑战

我国企业的工业4.0之路任重道远，在许多方面仍面临不小的挑战。

（1）在关键技术方面，我国的基础理论研究滞后，装备化基础薄弱，智能生产的关键技术和专利仍依赖进口，传感器、芯片、执行器等智能化高端软件产品缺失，由于通讯协议缺乏统一标准以及信息安全难以得到保障，工业生产的信息孤岛一时难以有效连接起来。

（2）在数字化互联方面，我国的传统制造业大多属于劳动密集的低附加值产业，数字化基础设施建设面临着资金缺乏、技术薄弱、人才缺失、管理落后等一系列问题，企业的流程管理缺位，流程动态信息难以采集，价值链内的行业参与者协调性不足，工厂内外的横向、纵向和端到端之间一时难以实现集成和互联。

（3）在管理决策方面，工业4.0要求以用户需求为导向做到决策智能化，组织结构扁平化以摒弃自上而下的决策思维，企业的管理理念、管理能力、工作方式都要随之变革，而我国的许多企业尤其是国有企业在管理变革上存在着先天的惰性，企业管理与信息化两张皮，旧的管理体制、思维和模式难以支撑信息化改革，两化融合环境下的企业关键能力不足。

（三）中国企业的工业4.0发展路径

工业4.0是我国经济结构调整和企业转型升级的战略方向，鉴于我国企业的工业化程度参差不齐，每家企业的工业4.0发展路径需要根据其自身能力结构和市场竞争对企业能力的需求做到具体问题具体分析。

（1）企业不应盲目跟风布局工业4.0战略，而应准确判断自身的能力结构和市场竞争对企业能力的需求，制定相适应的工业4.0实施路径规划。

自动化水平低的企业应该逐渐推行精益管理，关键生产环节自动化转型，培养数据收集、分析、决策和执行的能力；已拥有半自动化生产能力的企业应该将精益管理与数字化工具相结合，升级管理组织架构，逐步完成数字化转型，培养数据管理与分析的理念和能力；已具有敏捷管理体系和商业模式的企业应该借助数字化工具进一步提升管理运营的敏捷性和灵活性，战略性地创新商业模式和应用技术。

（2）企业实施工业4.0战略可以按照两化融合管理体系开展变革。

两化融合管理体系的九项原则如下：

① 以获取可持续竞争优势为关注焦点；

② 战略一致性，两化融合要提升到企业战略高度并与企业战略保持一致；

③ 两化融合需要企业的最高管理者、管理者代表及各级领导合力推进；

④ 两化融合需要做到企业内全员参与和全员考核，调动全员的积极性和创造力；

⑤ 两化融合要做到过程管理，评估、监视并持续优化过程；

⑥ 两化融合要做到全局优化，运用系统集成的手段进行整体和局部的全面管理；

⑦ 推进两化融合要做到循序渐进、持之以恒，设立阶段目标，确保有效执行；

⑧ 两化融合要做到创新引领，促进企业在数据、技术、业务流程和组织结构上互动创新和持续优化；

⑨ 两化融合需要做到开放协作，重构整合内外部资源，建立灵活机动的组织形态，探索开放的企业价值网络。

两化融合管理体系输入与企业战略相匹配的可持续竞争优势对打造信息化环境下的新型能力的要求，输出通过两化融合实施过程所形成的信息化环境下的新型能力。企业两化融合在操作层面体现为不断推进数据、技术、业务流程和组织结构四个基本要素互动创新和持续优化的过程。两化融合管理体系要求企业通过明确管理职责、夯实基础保障、规范实施过程、加强评测与改进来建立两化融合管理机制，实现两化融合的过程管理和全局优化。

两化融合基本框架

（3）政府要给予企业以强有力的政策支持和推动。

政府要深化体制机制改革，营造公平竞争的市场环境，完善金融扶持政策、中小微企业政策和财税政策，健全多层次人才培养体系，进一步扩大制造业对外开放；服务机构的基础理论研究要与工业技术应用场景密切联系，做好第三方咨询服务；价值链内的供应商、生产商、用户等行业参与者要主动建立协调机制，开拓信息和资源开放共享渠道，建设工业4.0生态体系。

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。

AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。

领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：

1. 重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？

2. 重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？

3. 重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：

1. 精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。

2. 智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。

3. 高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。

4. 不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。

5. 边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：

1. 创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；

2. 对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；

3. 人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。

给决策制定者和商业领袖的建议：

1. 超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；

2. 迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新

   评估未来的知识和技能类型；

3. 制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开

   发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；

4. 重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临

   较高失业风险的人群；

5. 开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。

如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！

新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。

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产业智能官  AI-CPS

用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。

长按上方二维码关注微信公众号： AI-CPS，更多信息回复：

新技术：“云计算”、“大数据”、“物联网”、“区块链”、“人工智能”；新产业：“智能制造”、“智能金融”、“智能零售”、“智能驾驶”、“智能城市”；新模式：“财富空间”、“工业互联网”、“数据科学家”、“赛博物理系统CPS”、“供应链金融”。

官方网站：AI-CPS.NET

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