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德國工業(yè)4.0及中國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀比較

點擊：  作者：格賦咨詢整理    來源：國際智能制造產業(yè)研究院 微信號  發(fā)布時間:2021-09-23 09:31:59

 

一、德國和中國在智能制造領域的合作背景

 

自2014 年10 月簽署《中德合作行動綱要》以來， 中德兩國的合作框架基本確立， 工作機制逐漸完善， 雙邊交流不斷深入， 項目合作穩(wěn)步推進，呈現(xiàn)向好的發(fā)展態(tài)勢。目前， 中德合作不斷取得新進展， 確立了政府搭臺、企業(yè)主體、產學研共同參與的合作機制， 形成了以智能制造為切入點、多領域合作齊頭并進的良好態(tài)勢， 為進一步推動務實合作奠定了堅實基礎。

 

2015 年7 月， 《中華人民共和國工業(yè)和信息化部與德意志聯(lián)邦共和國經濟和能源部推動中德企業(yè)開展智能制造及生產過程網絡化合作的諒解備忘錄》（以下簡稱《合作備忘錄》） 在北京簽署， 旨在落實兩國領導人共識， 在工業(yè)4.0 以及制造業(yè)數(shù)字化、網絡化、智能化轉型方面加強政策對接、產業(yè)合作與聯(lián)合創(chuàng)新。

 

2015 年10 月， 中德召開了第一次工作組會議， 會議在搭建交流機制、智能制造標準化、中小企業(yè)合作、開展智能制造試點示范、人才培養(yǎng)、前瞻性研究等方面形成了諸多共識， 標志著兩國推動智能制造合作的經常性工作機制初步建立。目前， 按照《合作備忘錄》要求， 兩國已經建立了三個層次的聯(lián)合工作機制：第一層次是副部長級對話機制， 確定了每年在中德兩國交替召開副部長級會議；第二層次是司局級對話機制；第三層次是執(zhí)行平臺對接機制， 兩國政府各自指定執(zhí)行平臺， 負責企業(yè)間技術性問題的溝通。

 

2019 年4 月9 日， 中德智能制造聯(lián)盟在深圳成立， 成為推進“制造強國” 戰(zhàn)略與德國“工業(yè)4.0” 對接的重要平臺。在這一合作機制的推動下， 匯聚了兩國企業(yè)、行業(yè)組織、專家學者等各界代表， 搭建了產業(yè)合作工作組、標準化工作組、科研工作組等交流平臺， 合作成果豐碩。在產業(yè)合作方面， 遴選出中德合作試點示范項目共5批54 項。在技術交流領域， 兩國進一步加強了高端裝備、增材制造、新能源、新能源汽車及關鍵零部件等領域的技術交流與合作。在產業(yè)合作領域，兩國在汽車、光伏、工程機械、電力裝備、軌道交通、節(jié)能環(huán)保等領域建立了良好的合作基礎。合作機制成立6 年來， 在推動中德智能制造及生產過程網絡化合作方面發(fā)揮了重要作用， 得到兩國各界高度評價和踴躍參與。

 

二、德國“工業(yè)4.0” 及中國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

 

1.德國“工業(yè)4.0” 的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

 

德國以強大的工業(yè)聞名于世。為了保持制造業(yè)的領先優(yōu)勢， 提高生產效率， 德國政府提出了德國“工業(yè)4.0” 的概念， 也就是第四次工業(yè)革命，目的是建立一個與互聯(lián)網融合的智能化先進制造方式， 提高效率、降低成本和加快反應速度， 從而保護“德國制造” 的國際領先地位。

 

1.1發(fā)展現(xiàn)狀及呈現(xiàn)出的問題

 

德國工業(yè)4.0'平臺是德國工業(yè)4.0'戰(zhàn)略的實施主體。整個平臺的參與者可以分成三類：政府、企業(yè)以及教育科研機構。政府負責搭建政策框架與促進合作；教育科研機構負責為“工業(yè)4.0'” 研究推進舉措和方向， 并提供理論基礎；企業(yè)則是“工業(yè)4.0'” 的具體實踐者。

 

 

 

德國雖然對實現(xiàn)“工業(yè)4.0” 戰(zhàn)略目標持樂觀態(tài)度， 但也清醒地認識到在數(shù)字化轉型過程中依然面臨著諸多挑戰(zhàn)。主要包括三個方面：IT 建設和應用在企業(yè)層面比較強， 但在整個社會比較弱；中小企業(yè)還是缺少面向數(shù)字化時代的解決方案；商業(yè)模式創(chuàng)新方面與領先國家差距較大。

 

 

德國工業(yè)4.0參考架構

 

1.2取得的成效及優(yōu)勢

 

如今， “工業(yè)4.0” 平臺已取得不少成效：知識和信息傳播節(jié)點。在線圖書館匯集了政府相關戰(zhàn)略文件以及平臺各工作組的研究成果等內容。用戶案例集中展示了德國各類型企業(yè)應用“工業(yè)4.0” 解決方案的實例。為企業(yè)開展測試提供多方面支持。平臺詳盡列出全德國500 多處能夠開展相關測試的地點， 以便于企業(yè)獲取相關資源。在德國聯(lián)邦教育和研究部的支持下， 平臺可以為中小企業(yè)選擇適合自己項目的測試點提供建議，還能夠為這些企業(yè)提供資金支持。廣泛開展國際合作。平臺已與美國、中國、法國、日本等主要國家建立了聯(lián)系或提出了合作計劃， 力圖讓“工業(yè)4.0” 變成“世界性課題”， 也為本土企業(yè)走向國際市場提供了便利。

 

德國政府成立的工業(yè)4.0 平臺是負責推進工業(yè)4.0 戰(zhàn)略研究、政策制定、統(tǒng)籌協(xié)調及國際合作的專職機構， 其包含159家機構、300+多名工作人員， 是世界上最大、最多樣的工作網絡。該平臺由德國聯(lián)邦經濟和能源部、教育和研究部共同領導， 多個政府部門參與日常工作， 形成了政府牽頭組織推動、學術界提供咨詢和技術支撐、協(xié)會工會創(chuàng)建平臺、企業(yè)廣泛參與的格局， 有效推進了各界合作、對接， 促進了跨領域、跨行業(yè)交流溝通。

 

該平臺下設戰(zhàn)略委員會、指導委員會、科學顧問委員會等機構。其中， 戰(zhàn)略委員會主要負責制定宏觀政策和戰(zhàn)略， 統(tǒng)籌協(xié)調各方利益和訴求；指導委員會負責具體產業(yè)領域的技術合作， 發(fā)展戰(zhàn)略的制定和實施；科學顧問委員會負責把握重點領域和技術方向， 并就重大關鍵問題提供咨詢服務。德國工業(yè)4.0 平臺下設6%個工作組， 各組分別開展相關政策研究和實踐部署。例如， 行業(yè)協(xié)會和行動組負責市場化相關工作；國際標準化組負責相關領域標準的國際對接合作；此外， 辦公室負責溝通協(xié)調各個機構， 統(tǒng)籌推進各項工作。這一平臺及背后的運作機制， 為德國工業(yè)4.0 推進實施凝聚了強大合力。

 

所獲得領先優(yōu)勢有以下幾點：

 

工業(yè)4.0” 的實際參與者是企業(yè)， 特別是德國的制造業(yè)， 目前已經形成了規(guī)模效應， 是行業(yè)發(fā)展的核心力量。

 

德國目前基于“工業(yè)4.0” 已經有多家領先企業(yè)， 在很多高端領域和環(huán)節(jié)已經形成了群體性優(yōu)勢， 特別是國際化大企業(yè)。例如西門子的“數(shù)字化企業(yè)平臺” 系統(tǒng)為數(shù)字制造提供了載體；寶馬集團的虛擬手勢識別系統(tǒng)使得汽車制造再進一步；大眾用機器人制造汽車， 實現(xiàn)了極高的人力替代效率；ABB'強大、精細而全面的機器人產品在世界上有著明顯的競爭優(yōu)勢；博世力推用于工廠智能化的射頻碼系統(tǒng)；SAP 推動云平臺互聯(lián)萬物， 實現(xiàn)大數(shù)據(jù)支撐決策。

 

在工業(yè)4.0 技術和產業(yè)變革中， 不僅僅是大企業(yè)特別是跨國企業(yè)做主導， 德國政府也尤其重視為廣大中小企業(yè)提供公共服務。以家族企業(yè)為主的中小型企業(yè)， 也被稱為與“工匠精神的延續(xù)者”， 這些德企不追求規(guī)模生產， 以“精而專” 著稱。雖然相當一部分德國中小企業(yè)對數(shù)字化轉型還抱有懷疑或觀望態(tài)度， 但是德國工業(yè)4.0+保障中小企業(yè)的參與， 如德國工業(yè)企業(yè)聯(lián)合會是平臺的重要參與方， 同時也代表著10 多萬家企業(yè)會員的利益， 德國工業(yè)4.0'平臺為中小企業(yè)提供信息、測試、資金等多方面支持，以應用實例化解中小企業(yè)的顧慮。

 

 

基于物聯(lián)網和服務互聯(lián)網的智慧工廠架構

 

2.中國智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

 

智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合， 貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環(huán)節(jié)， 具有自感知、自學習、自決策、自執(zhí)行、自適應等功能的新型制造形式。加快發(fā)展智能制造， 是培育我國經濟增長新動能的必由之路， 是搶占未來經濟和科技發(fā)展制高點的戰(zhàn)略選擇， 對于推動我國制造業(yè)供給側結構性改革， 打造我國制造業(yè)競爭新優(yōu)勢， 實現(xiàn)制造強國具有重要戰(zhàn)略意義。

 

2.1中國制造業(yè)步入平穩(wěn)發(fā)展階段

 

近年來， 中國經濟發(fā)展已經由高速增長轉入高質量發(fā)展階段， 工業(yè)快速發(fā)展時期已過， 進入新常態(tài)。盡管制造業(yè)增加值在全國GDP 總量中的比重呈下滑趨勢， 但以制造業(yè)為代表的實體經濟才是中國經濟高質量發(fā)展的核心支撐力量。

 

2.2中國智能制造水平相對薄弱制造業(yè)亟待升級

 

目前， 我國制造行業(yè)仍處于工業(yè)2.0（電氣化） 的后期階段， 存在質量基礎相對薄弱、產業(yè)結構不合理、資源利用率偏低、行業(yè)信息化水平不高、勞動力成本提高等問題。

 

一是智能制造基礎理論和技術體系建設滯后。目前， 我國主要側重智能制造技術追蹤和技術引進， 而基礎研究能力相對不足， 對引進技術的消化吸收力度不夠， 原始創(chuàng)新匱乏；控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等關鍵技術環(huán)節(jié)薄弱， 技術體系不夠完整。

 

二是我國發(fā)展智能制造的數(shù)字化基礎較為薄弱， 制造業(yè)發(fā)展整體上還處于機械自動化向數(shù)字自動化過渡階段， 如果以德國工業(yè)4.0 作為參照系， 比較一致的看法是我國總體上還處于2.0時代， 部分企業(yè)在向3.0時代邁進。

 

三是關鍵技術和核心部件受制于人。高端傳感器、智能儀器儀表、高檔數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)應用軟件等市場份額不到5%， 大型工程機械所需30Mpa以上液壓件全部進口， 大型轉載機進口部件占整機價值量的50%-60%。

 

四是高端軟件產品缺乏。我國制造業(yè)的“兩化” 融合程度相對較低，低端CAD軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及， 但應用于各類復雜產品設計和企業(yè)管理的智能化高端軟件產品缺失。

 

五是企業(yè)系統(tǒng)集成能力較為薄弱， 缺乏國際級大型企業(yè)。

 

2.3中國智能制造行業(yè)發(fā)展驅動因素

 

2.3.1人力成本上升倒逼制造業(yè)轉型升級

 

制造業(yè)是人力密集的行業(yè)。但是， 當前中國老年人口比例已經嚴重超標， 已經成為世界上老年人口最多的國家。自2000 年開始我國便已步入老齡化社會， 并且正在朝著深度老齡化社會快速邁進。根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)， 2018 年中國60 周歲及以上人口數(shù)量為2.5 億人， 占中國總人口的比重達到17.9%， 預計到2050年老年人口規(guī)模將達到5億。

 

由于人口老齡化加快， 我國勞動力人口供給不斷減少， 而勞動人口銳減則導致人力成本上升。21 世紀以來， 中國制造業(yè)平均工資逐年增長， 增速加快， 中國勞動力成本優(yōu)勢逐漸喪失。在第四次制造業(yè)轉移中， 勞動密集型的低端產業(yè)傾向于向人力成本更低、環(huán)保要求更寬松的東南亞國家轉移；而部分中高端產業(yè)出于對自動化智能化生產的需求出現(xiàn)回歸歐美的跡象， 我國制造業(yè)面臨著兩方面的壓力。因此， 勞動力減少、人力成本上升倒逼制造業(yè)向智能化自動化升級， 智能制造能夠替代人力勞動甚至外延人的能力， 提高生產效率， 是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

 

2.3.2新一代信息技術持續(xù)創(chuàng)新迭代驅動制造邁向智造

 

如今， 在傳統(tǒng)制造業(yè)增長放緩的情況下， 高技術制造業(yè)持續(xù)保持較快增長， 特別是數(shù)字經濟發(fā)展， 制造業(yè)數(shù)字化、網絡化、智能化發(fā)展帶來的數(shù)字紅利使得制造業(yè)發(fā)展擁有廣闊前景。

 

隨著以大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網、5G、區(qū)塊鏈等新一代信息技術在企業(yè)研發(fā)設計、生產制造、經營管理、運維服務等全環(huán)節(jié)應用的逐步深化， 制造業(yè)不斷從流程驅動向數(shù)據(jù)驅動轉變， 兩化融合也不斷從單項應用向綜合集成、協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展， 加速推進以軟件定義、數(shù)據(jù)驅動、平臺支撐、服務增值、智能主導為特征的新智造發(fā)展， 對增強制造業(yè)競爭優(yōu)勢， 推動制造業(yè)高質量發(fā)展， 加快建設制造強國、網絡強國具有重要意義。

 

2.3.3產業(yè)政策日趨完善為智能制造保駕護航

 

近年來， 我國出臺了一系列推進智能制造發(fā)展的政策。其中， 在國家層面， 工信部公布《“十四五” 智能制造發(fā)展規(guī)劃》（征求意見稿） （以下簡稱：《發(fā)展規(guī)劃》（征求意見稿））。

 

《發(fā)展規(guī)劃》（征求意見稿） 指出發(fā)展目標為， 到2025年， 規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數(shù)字化， 重點行業(yè)骨干企業(yè)初步實現(xiàn)智能轉型。到2035年， 規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化， 骨干企業(yè)基本實現(xiàn)智能轉型。《發(fā)展規(guī)劃》（征求意見稿） 提出的重點任務， 包括加強關鍵核心技術攻關、加速系統(tǒng)集成技術突破、加快創(chuàng)新網絡建設、開展智能制造示范工廠建設、加快行業(yè)數(shù)字化網絡化發(fā)展、促進區(qū)域制造業(yè)數(shù)字化轉型、大力發(fā)展智能制造裝備、合力發(fā)展工業(yè)軟件產品、著力打造系統(tǒng)解決方案、完善信息基礎設施等。在地方層面， 北京、上海、天津、廣東等省市也相繼出臺推動智能制造發(fā)展的相關計劃和規(guī)劃， 為今后一段時間的智能制造行業(yè)發(fā)展指明了方向。

 

 

 

通過梳理分析， 我國智能制造相關政策具有以下主要特征：

 

推動技術創(chuàng)新。政策著力打造智能制造創(chuàng)新體系， 鼓勵智能制造創(chuàng)新平臺建設， 突破一批核心關鍵技術， 實現(xiàn)部分技術達到國際先進水平， 促進科技成果的轉化。注重重點領域的智能化發(fā)展。政策突出了新一代信息技術、高檔數(shù)控機床與工業(yè)機器人、航空裝備、船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農業(yè)裝備、新材料等領域的智能化。著力培育智能制造生態(tài)系統(tǒng)。我國圍繞智能制造應用、智能裝備生產等方面， 強化智能制造人才培養(yǎng)， 完善政策環(huán)境， 強化要素支撐， 促進企業(yè)互利共贏， 打造智能制造生態(tài)體系。推進中小企業(yè)智能化轉型。政策鼓勵有基礎、有條件的中小企業(yè)， 積極開展數(shù)字化轉型的試點應用；充分發(fā)揮大企業(yè)的帶動作用；開展工業(yè)軟件等外包服務。加強標準體系建設。智能制造標準體系框架包括基礎、安全、管理、檢測評價、可靠性等基礎共性標準和智能裝備、智能工廠、智能服務、工業(yè)軟件和大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網等關鍵技術標準。強化核心動力與支撐。政策積極促進大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網、人工智能等產業(yè)的發(fā)展， 為智能制造提供了良好的基礎支撐。財稅金融支持力度大。政策加大政府財政資金支持力度， 實施稅收激勵政策， 采取多元化金融支持方式。

 

2.4中國智能制造在重點領域的發(fā)展情況

 

2.4.1工業(yè)機器人

 

人力成本的上漲是推動制造行業(yè)機器換人的主要因素。同時，隨著工業(yè)機器人國產化進程的加速帶來了成本的下降。預計未來10 年， 機器人將代替全球2000 萬個制造業(yè)崗位， 每一個新機器人進入勞動力市場， 將平均有1.6名制造工人被替換。其中， 中國已占據(jù)世界工業(yè)機器人應用數(shù)量的五分之一。到2030年， 中國將有1400萬機器人被投入使用， 較世界其他地區(qū)處于領先地位。

 

2.4.2工業(yè)互聯(lián)網

 

智能制造可實現(xiàn)整個制造業(yè)價值鏈的智能化， 而工業(yè)互聯(lián)網是實現(xiàn)智能制造的關鍵基礎設施。如今， 作為推動制造業(yè)與互聯(lián)網融合發(fā)展的重要抓手， 工業(yè)互聯(lián)網平臺的理念和重要性逐漸被產業(yè)界所認識， 全球各類產業(yè)主體積極布局工業(yè)互聯(lián)網平臺， 以搶占發(fā)展制高點。在政策、技術等因素的推動下， 中國已經出現(xiàn)一批工業(yè)互聯(lián)網平臺， 產業(yè)體系已日趨完善。

 

2.4.3人工智能+制造業(yè)

 

從制造業(yè)的角度出發(fā)， 人工智能技術正在深入改造制造行業(yè)， 新一代人工智能技術與制造業(yè)實體經濟的深度融合， 成為應用市場的一大亮點，催生了智能裝備、智能工廠、智能服務等應用場景， 創(chuàng)造出了一些新需求、新產業(yè)、新業(yè)態(tài)。

 

2.4.4增材制造（3D打印）

 

目前， 以增材制造技術為代表的新一輪科技革命， 正受到全球制造行業(yè)的廣泛關注， 世界各國紛紛把增材制造作為未來產業(yè)發(fā)展的新增長點，我國也從資金、政策等角度對增材制造產業(yè)的發(fā)展予以大力支持， 尤其在發(fā)布《增材制造行業(yè)發(fā)展行動計劃》后， 我國增材制造服務產業(yè)及技術迎來了發(fā)展新契機。其中， 3D 打印更是有望成為革新制造業(yè)的“新生力量”，其結合了大規(guī)模生產的高效和手工生產的靈活等優(yōu)點， 制造業(yè)全流程都可引入3D 打印， 能夠實現(xiàn)制造過程的高效率和低成本， 代表了智能制造的未來發(fā)展方向。

 

2.4.5數(shù)字孿生技術

 

數(shù)字孿生在制造業(yè)的應用前景廣闊。其中， 產品的數(shù)字孿生應用覆蓋產品的研發(fā)、工藝規(guī)劃、制造、測試、運維等各個生命周期， 可以幫助企業(yè)推進數(shù)字化營銷和自助式服務， 有助于企業(yè)提升維護服務收入， 創(chuàng)新商業(yè)模式；工廠數(shù)字孿生在工廠設計、建造， 生產線調試、安裝， 工廠運行監(jiān)控、工業(yè)安全等方面都可以給企業(yè)帶來價值；數(shù)字孿生在供應鏈管理領域也可以應用，例如車間物流調度、運輸路徑優(yōu)化等。

 

三、推動中德智能制造領域務實合作的相關建議

 

1.加強政策對話， 夯實共識互信。雙方應充分發(fā)揮已有的溝通交流平臺機制， 拓寬對話渠道， 豐富交流方式， 通過舉行多層次交流對話， 擴大利益交匯點， 總結推廣經驗做法， 切實增進雙方共識， 提升合作互信。雙方應通過政策交流， 改善營商環(huán)境， 鼓勵和支持中國企業(yè)在德開展互利合作， 也歡迎德國企業(yè)來華投資興業(yè)。

 

2.深化項目合作， 推動產業(yè)升級。以中德智能制造合作試點示范項目為切入點， 持續(xù)開展合作試點示范， 拓展合作領域， 加強在工業(yè)互聯(lián)網、數(shù)字經濟、人工智能、電動汽車等新興產業(yè)和創(chuàng)新領域的試點示范項目遴選， 圍繞試點示范項目的經濟效益和示范推廣效果， 加大對典型項目合作成果的宣傳推廣， 擴大中德智能制造合作的覆蓋面和影響力。此外， 應該積極探索中德兩國中小企業(yè)在智能制造領域的創(chuàng)新合作模式。

 

3.聚焦前沿領域， 推動融合創(chuàng)新。中德應共同把握制造業(yè)未來發(fā)展脈搏， 共同推動新一代信息技術在制造業(yè)等領域的融合應用。鼓勵在新能源汽車、車聯(lián)網、自動駕駛、智能制造、人工智能、數(shù)字化轉型和5G等新興前沿領域， 積極開展互動交流， 進一步拓寬中德兩國企業(yè)合作空間。

 

來源：國際智能制造產業(yè)研究院微信號（圖片來源網絡 侵刪）