如果有人说“工厂会解决当前全球面临的问题”，您可能会觉得这是在说大话。但现在真有一个国家正在努力实现这一宏伟概念，这个国家就是德国。现在，德国政府提出了高技术战略“第四次工业革命”（Industry 4.0），并开始推进这个产官学一体项目。

如果用一个词来概括这个概念，那就是“互联工厂”。就是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新的商业模式，甚至还能解决很多社会问题。

第四次工业革命的大体概念是在2011年于德国举行的工业设备展会“Hannover Messe 2011”上提出的。在2年后的“Hannover Messe 2013”上，由产官学专家组成的工作小组（WG）发表了最终报告（有德语版和英文版）＊。

＊第四次工业革命工作组内不仅有能够代表德国的企业、研究机构和大学，还从政府机构聘请了观察员。主要企业有ABB、巴斯夫、宝马、博世、戴姆勒、英飞凌、思爱普（SAP）、西门子、蒂森克虏伯（ThyssenKrupp）及通快（TRUMPF）等。

关键是灵活运用ICT

“工业4.0”这一名称的含义是人类历史上的第四次工业革命。第一次工业革命是18世纪60年代至19世纪中期掀起的通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化；第二次工业革命是19世纪后半期至20世纪初的电力广泛应用；第三次工业革命是20世纪后半期出现的、基于可编程逻辑控制器（PLC）的生产工艺自动化。工业4.0的定位是可与这些工业革命比肩的技术革新。

其中的关键技术是信息通信技术（ICT），具体包括联网设备之间自动协调工作的M2M（Machine to Machine）、通过网络获得的大数据的运用、与生产系统以外的开发/销售/ERP（企业资源计划）/PLM（产品生命周期管理）/SCM（供应链管理）等业务系统联动，等等。

第三次工业革命的自动化只是在生产工艺中运用ICT，而工业4.0将大幅扩大应用对象。最终报告将这种升级后的工厂称做“智能工厂”（图2）。基于ICT的“智能化”本来就是在智能手机、智能仪表、智慧城市、智能电网等所有事物和服务中出现的动向。要实现工厂智能化的工业4.0也可以说是一个必然趋势。除工业4.0以外，通用电气也提出了与之基本相同的概念——“工业互联网”（Industrial Internet）。日本的各企业也在推进M2M和大数据应用。

可解决能源消耗和工作生活平衡问题

通过推进工厂智能化，不仅能够创造前所未有的产品、大幅提高生产效率，还能够解决当前社会面临的许多问题。比如能源消耗问题。现在，工厂在不开工时也要保持立刻就能重新开工的状态，这会消耗很多能源。而如果能够根据工厂的开工情况实时调整能源供应，就能大幅削减总体的能源消耗量（图3）。

 

另外，工作组的最终报告还指出，工厂智能化能解决工作生活平衡问题。现在，在工厂工人的工作模式是到工厂上班，现场操作机械设备等，到了下班时间下班回家。但是，如果能通过ICT实现机械设备的远程操作，就不需要在工厂和家之间奔波，可以在安全的场所舒服地工作。工厂智能化还有利于提高工人的生活质量。

四大课题

虽然工业4.0展现了美好的未来，但实现这一概念却面临着四大课题，分别是标准化、复杂系统的管理、通信基础设施的建设、安全和保密。

标准化方面，随着工厂与工厂内外的很多事物和服务连接起来，通信手段及数据格式等很多事物必须制定标准。关于复杂系统的管理，随着生产系统与其他系统连接起来，整个系统变得复杂，管理变得越来越困难。通信基础设施问题指的是可用于工业用途的、可靠性（SLA：服务水平协议）高的通信基础设施。安全和保密方面，随着工厂与外部网络连接起来，遭到恶意软件入侵等网络攻击的风险也越来越大，因此急需采取安全和保密措施。

第四次工业革命

第四次工业革命 — 第四次工业革命， 是德国和欧洲生产模式变革的产物。它的首要目标是确保德国和欧洲工业在全球供应链竞争中保持领先，不再指单独的企业或集团在全球竞争中赢得客户，企业生产流程中的实力将决定其全球市场竞争的成败。

越来越个性化的客户需求带来生产的多样性，一个批次只生产一种产品的情况也非常频繁。这对企业生产流程产生了深刻的影响，要求企业不仅横向集成生产流程，还要纵向集成到自动化控制层，这样才能更好的管理生产流程的新变化。为了能经济地管控这种生产的多样性，企业生产需要特别的灵活才能应对。只有通过设置更小的生产单元，或者与不同企业开展合资、合作的方式才能实现。

工业领域成为前沿阵地

需求的全球化与生产全球化在同步进行，当占领国外市场时“本土化”就起着越来越重要的作用。为了应对由此带来的生产控制和企业管理的挑战，需要对所有的生产基地以及创造价值的合作伙伴进行高效的互联互通。对不同企业间的互联以及不同软件系统之间的通信仅仅是当今面临的巨大挑战之一。除了技术本身外，参与生产流程当中的人员之间的内部文化协同也是一个挑战。

在设计生产工艺架构时要把人口迁徙的新思路也考虑进来， 对于模式陈旧同时人员潜能退化的公司，除了需要提高生产自动化程度，还要改变生产流程之间的联动方式。这种联动性以用户为本，必须考虑与现有工作的关联。这也意味着根据生产要求需从大量信息中筛选并展示出相关的重要信息。新的生产联动除了有效的工具外，还要有受过培训的相应人员参与其中。

价值观的转变让人们在规划生活时开始关注全新的或其它不一样的影响因素，与过去相比，社会和经济的可持续发展变得更加重要。

工业界是这一革命的一线阵地。随着机器人、电子技术及人工智能所实现的跨越式进步，工业生产正大踏步地进入自动化时代。这就是工业4.0时代。

未来的物质世界变成一个巨大的物联网。在这个信息物理系统中，物体与机器可以自我管理并持续自我改善。这一技术海啸中，工业将成为变革的范例。工业自动化与物联网及服务网络的结合使得生产过程中一切环节都可以实现变换，工厂完全变为信息物理融合系统(CPPS)中的“智能空间”，是集成生产、仓储、营销、分销及服务一体的数字信息链。

这一工业革命中的一大创新就是产品的数字化记忆，相当于一种微缩“黑匣子”，被植入每个产品中，记载该产品在生产、维修、回收过程中的所有信息，就像航行日志或产品历史记录仪。有了这个记录，产品之间可以相互交流或与消费者沟通。

工业生产将进入产品定制化的一个崭新阶段。这一新技术迫使人们重新思考生产单位，特别是机器人在工业中的角色。装有3D摄像机的机器人可以自由操纵产品，而操作指令完全来自于产品本身。

大数据

新技术的深远影响除了体现在上游生产流程中，也体现在下游的分销商和客户关系上。大数据为企业创造出许多新的机会，甚至是新的商业模式。随着交易及互动信息的增多，数据的涵盖范围更加广泛、精确度更高、更加个性化。

高度透明的生产管理系统利用传感器采集的大量数据对实际生产状况进行评估，在考虑现有生产的情况时必须整理好获取的数据和信息，并针对性的控制当前的生产参数。这里并不仅仅指建立一个报表系统和类似“事后分析”生产状况评估。采集的数据（大数据）控制着生产流程并实现实时故障排除。

社交网络、互联网用户行为研究、入网设备等收集消费者数据的新渠道更使得诸如问卷或调研等传统渠道大大落伍。基于这些海量的数据、分析及算法，企业可以勾勒出个性化的消费特性，随时精准的分析消费者行为，预测出客户的采购决策，从而及时准确的推出新产品、改进旧产品、增强客户黏性。

智能工厂

工业4.0的到来和企业分析海量数据的能力并不是新技术所带来的所有变化，交易成本急剧下滑、行业竞争格局剧变等等都包含其中。“企业”的概念也变了。技术已是竞争之根本。企业需要不断地提高技术能力以保持竞争优势。

生产系统是由信息物理系统 (CPS) 构成的。

CPS的一个基本特征便是在使用互联网标准的情况下以先进的方式对生产系统联网。不仅是设备与设备之间的通信，工件与生产技术之间的通信也不断增加。物料和工件在物联网中有识别号来实现通信。分散式组织型生产单元具有无可比拟的灵活性，工件和生产技术在智能工厂中的互联互通能够灵活的且基于实际应用来重新配置生产系统。在物联网中可以看见并获取这些生产系统的资源和能力（把生产作为一种能力）。

智能工厂理念中关键的成功因素是产品和生产系统的集成开发。这意味着，在企业内部把从产品开发流程到相应生产技术开发的跨学科结合必须提升至一个新的高度。

灵活的生产系统要求同样灵活的软件系统，从而计划、模拟和控制生产流程（网络服务）。如今的集中式系统方案将被不断发展的CPS的智能化和高度透明的分散式系统所替代。

未来成功的企业必须知道如何整合技术资源，使其成为提高全球竞争力的工具。企业不能再“单打独斗”，必须明白自己是高度互联的全球信息系统的一部分。

组织形式也将发生深刻变化。类似军队中特种部队的一系列小组成为组织的基本单位，精干灵活，可以独立对各种新情况做出决策。

企业则需学会在战略决策集权化与执行层面和决策过程的放权化之间寻求平衡，还要从指令性管理转向合作式管理。另外，新技术有个负作用——高度互联下，个体抵制外部入侵能力较弱，因此，企业要重视信息系统的安全。

工作4.0

工业革命也带来社会与商业的变革。物质世界数据化将使人类的职业产生一系列变化，具体结果尚未可见。当然，几年内人类还不会被机器人取代。我们还有时间思考如何将机器人与雇佣工人的优势相结合。

毫无疑问，大力发展教育事业是各国政府必经的应对之道。得益于新信息技术，大规模在线公开课程(MOOC)快速发展，已吸引世界多所著名学府参与其中。这种新的远程教育形式使教育费用大大缩减，长期持续的师生关系成为可能，但要普及到所有亟待接受高等教育的人群尚需几年时间。在这期间，各国政府必须鼓励教育领域真正意义上的变革：投入更多预算，延长课时和学习年限，鼓励更多高科技方面的研究。

人类必须学习更多的知识，因为机器人可以不知疲倦地学习。适应于未来技术革新的教育也使年轻人更易融入机器世界，催生大量创业公司，而这才是整个社会创新的驱动力。

怎样在机器时代全面来临时保持人类的幸福感？我想目前还没有准确答案。潜在风险已经可以预见：科技革命将要颠覆现有经济与金融体系基础的力量十分强大，势不可挡。科技进步带来的失业规模还无法预测，但这个风险注定在发达与新经济体国家长期存在。

各国政府在保护其国民抵制巨大的经济及社会动荡之时将遇到越来越多的困难。教育及高等教育的普及已被证实为能否规避“贫困陷阱”的最有力标准。“贫困陷阱”是一种社会局面的胶着状态，精英社会继续产生精英，而其他群体由于缺乏足够的资源和教育而停滞不前。

但也不能因此就得出结论说人类对这一变革束手无策。面对越来越智能化的机器人，人类需要采取适当的规避策略，加大在那些机器人没有优势的领域的投入，例如设计、手工业、交流、哲学、环境、生活品质、博爱、信任。

人类将从这种轻足迹策略中衍生出新的行为方式，就像不断运用科技手段一样，不受其奴役，而是运用自如。

在这一工业革命中寻找一条出路，成为自己的“特种部队”，精兵强将、训练有素、坚忍不拔、八面玲珑，具有同时处理多种情况的应变能力，舍弃顺序模式而采用平行做事方式。要培养自身优异的做事方法，对流程精益求精，力求完美，专注而讲求品质。不断磨练和培养全面的技能与跨学科能力，强烈的团队意识，无论职业生涯还是个人生活，无论面对任何问题。

轻足迹方法的其他特点也完全适用于个人行为发展。比如联盟，未来企业必将存在更多的新型联盟方式，使每一方的专业优势得以发挥，达到1+1=11的效果。

为了抵御机器人的侵袭，我们必须采取物理或者虚拟的联合方式，使每一方的知识和技能都可以互为传播，以发挥人类的巨大潜能，应对机器的世界。相较于互联网虚拟货币比特币，信任将成为新的共有货币。

社会4.0

更为重要的是，要在机器的世界里仍能保持领先地位，人类应牢记那些传世已久的经典哲思。无论是孔子时代即流传下来的深刻东方道理，还是欧洲启蒙时期的西方哲学思想都强调：榜样作用、人性之本、信守诺言、手足情谊、学无止境、无私奉献、尊重和聆听他人。

在即将到来的新一轮技术大潮中，人类必须不断赋予这些价值观新的理解、新的涵义。这不是时代的退步，也并不是要成为旧时代的守望者，而是用古人的智慧武装自己，应对新事物迅速发展所带来的混乱与无序。

这是历史与未来的承接，如果没有这种传承，人类将失去前进的方向和发展的标杆。这是重拾人类智慧最核心的思想价值，以便投身于未知的与崭新的未来。这是将“文化”作为核心旗帜，让这一指南针带领人类航行于未知的宇宙。

 “工业 4.0”

必须理解为以社会为一个整体的未来方案，即“社会4.0”，人们也许比以往任何时候都更加处于中心位置。一些特定职位描述会有一定程度的改变，或完全被变革掉。产品生产的多样化在不断增加，同时又要缩短供货周期，减少专职人员，这对许多企业而言是一项大的挑战。还有重要的一点，未来的城市化生产将更接近人们的居住地。这对生产的供应和处理就会要求不同的物流方案。

不忽视人的需求，事实上现在企业是完全相反的—而未来在进行企业计划时必须更多考虑人的需求。“工业4.0”生态系统不仅包括“智能工厂”还有带有控制生产内存的智能产品，要求人们完成高质量的，有创造性的工作并平衡好工作和生活将是一个难题，因此人们可以尽可能灵活的控制好未来的生产系统。

众所周知，旧的世界正在消逝，新的信息技术使整个世界高度互联。这些变化与人类历史上曾经发生的变革完全不同。国家之间的竞争不再仅限于地域战场，还包括了对未来技术的掌控能力以及如何使之盈利的能力。

机器与人工智能的完美应用将在未来几十年内迅速普及，不断挑战人在工业生产与决策过程中的价值和可靠性。从市场营销、客户关系，到人力资源管理，新一代机器将为企业组织带来翻天覆地的变化。

这一变化的特点主要有三：基于研究与技术的巨大优势、主要源于物质世界的数字化进步、将诸多不同的技术整合而形成全新的系统。对于企业来说，这种结合将产生更高的价值，创新性与灵活性兼而有之。对于管理来说，这一技术变革将打乱传统的组织方式，为员工提供便于发挥他们创造性、自主性及自发性的工具和解决方案。