工業4.0概念源于2011年德國漢諾威工業博覽會，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新，保持德國的國際競爭力。隨著今年7月德國總理默克爾訪華，德國工業4.0工作組的核心企業隨行，使得工業4.0成為中德合作的關注焦點。在有幸加入的創新2.0研究群中，各界專家學者也就創新2.0時代的工業4.0的發展創新展開了熱烈的討論。工業4.0正是創新2.0時代基于互聯網、人工智能、智能及其技術高度融合支撐下的顛覆性創新。

　　工業發展及挑戰

　　自工業革命以來，工業的產生和發展均的過程無處不存在創新的元素。創新也是工業發展進步的根本方法。隨著信息技術的發展、知識社會的形成，及所推動的網絡、技術、知識、服務的泛在，創新2.0模式正逐步顯現其生命力，并推動了工業的發展和轉變，工業創造新價值的過程逐步發生改變，產業鏈分工將重組，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式，這幅全新的工業

　　創新2.0與智慧生態城市專題藍圖正是工業4.0，也是創新2.0理念推動工業化發展的必然體現。

　　自18世紀工業革命以來，工業的發展經歷了3個階段。始于18世紀英國的工業1.0，通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化改變了工業生產方式，也帶來了英國的霸權時代。20世紀之交，電力的發明驅動了工業的大規模以及批量化發展，也即工業2.0，推動了歐美國家的快速發展。工業3.0階段，始于20世紀70年代并一直延續到現在，電子與信息技術的廣泛應用，使得制造過程不斷實現自動化。

　　工業化的發展不斷的改變著人們的工作和生活方式，但隨著工業化引起的世界整體化，經濟全球化和區域經濟一體化的進程進一步加快，以及全球能源問題突出，工業的發展也正面臨嚴峻的挑戰。20世紀60年代以前，人均能耗在過去的200年內增加了9倍(Cook1971,1972)。而在此之后，人均能耗又增長了25%(國際能源署2010)。1900年至2005年，人均原材料使用量增長了1倍多。同時工業的發展還面臨著成本上漲、產品生命周期縮短、產品版本越來越多元化的壓力。

　　正因為如此，工業的發展需要綠色的、資源利用率高的可持續的發展。隨著新一代信息技術發展，創新2.0的浪潮所帶來的網絡、技術、知識、服務的泛在的趨勢，為推動改變工業的發展創新帶來了新的機遇。

　　新一代信息技術發展及創新2.0機遇

　　新一代信息技術的發展及創新2.0時代創新范式的轉變為工業的創新帶來了新的機遇。信息通信技術(ICT)的融合和發展，催生了移動技術為代表的普適計算、泛在網絡。物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術的發展，推動了創新形態的演化和知識社會的形成，進一步催生了面向知識社會的下一代創新，即創新2.0。知識社會的創新2.0也反作用并重塑了物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術形態。創新2.0是以人為本、以服務為導向、以應用和價值實現為核心的創新，具有用戶創新、開放創新、協同創新、大眾創新的特征。我們正在經歷一個信息技術快速發展的時代，互聯網、云計算等新一代信息技術的發展，微信、微博、威客等社交工具給我們的生活、工作，以及工業生產、管理方式帶了了巨大的改變。在這樣的社會環境下信息擴散、知識的擴散更為便易，我們可以稱之為知識社會。知識社會下，創新2.0把開放創新、協同創新、大眾創新引入創新活動，個體的力量被重塑，用戶、個體的需求也越來越被關注。一個以用戶為中心、面向服務的創新2.0時代已經全面到來，激發了各個領域的創新和發展。創新2.0注重開放的平臺，重視用戶創新、協同創新、大眾創新所帶來的新的價值。創新2.0時代，創新不再僅僅限于實驗室、工廠的邊界以內，創新觸角延伸到用戶端，新的協作也逐漸跨越了傳統的行業界限，可更好的提升生產效能，并實現更為人性化、定制化的產品。

　　新一代信息技術發展為工業效能的提升及模式的轉變提供了基礎，也是虛擬網絡——實體物理系統相連的基礎。物聯網的發展以及傳感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提的不斷提升，使其在工業領域生產要素、生產過程的監控得以廣泛的應用。同時基于互聯網和移動互聯網，全球數以百萬計的各種工業設備，從發電的電廠到運輸的飛機、從供電網到鐵路系統，也包括上千種復雜的機器網絡實現了互聯。云計算讓信息資源和信息服務可以以更低的成本、更便捷的方式獲得，方便的實現服務的獲取。大數據通過對生產過程全流程及整體空間，直至每個參與其間的社會公眾的數據采集，形成數量巨大、結構復雜、類型眾多的數據集合，并基于數據的分析挖掘技術，實現了資源、信息、物品和人相互關聯。同時這些數據資源不僅僅能監控生產狀態、還能實現預警，為改善供應鏈、優化產品等各個管理過程的優化提供支撐。新一代信息技術具有創新活躍、滲透性強、帶動作用大等特點，是推動工業發展、引領未來經濟的一支重要力量。

　　未來的智能化生產

　　“工業4.0”正是在這個時代背景提出，也即實體物理世界和虛擬網絡世界的融合，構建資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡——實體物理系統(Cyber-PhysicalSystem，CPS)”，把無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯，在實現橫向、縱向和端對端的高度集成的基礎上，并將生產工廠轉變為一個智能環境，實現智能工廠和智能生產。

　　智能工廠和智能生產是工業4.0的兩大主題，也是實現工業4.0的核心基礎。智能工廠通過網絡化、分布式、及具有一定智能化的生產設施的實現，形成智能化的生產系統。在此基礎上，企業在整個的生產過程應用人機互動、智能物流、3D打印等先進技術，實現生產流程的智能化，從而形成非常靈活并支持個性化的產業鏈。

　　在未來的智能化生產中，每個產品都可以是一個智能終端，它可以在生產線上自行運轉，零件與機器能夠交互信息。它具有信息存儲、傳感、無線通信等集成化的功能，不僅可以記錄產品在整個完整的供應鏈和生命周期中的自身信息，它還能對其自身狀態和環境進行監測，在提供產品功能的同時可以記錄用戶個性化的需求，再不斷的完善產品使得用戶個性化的需求得以滿足。在創新2.0微信群中，工信部國際經濟技術合作中心電子商務研究所王喜文所長分享了德國總理默克爾及工業4.0工作組到工信部座談的信息，并且指出工業4.0核心

　　是動態配置的生產方式，動態配置的生產方式能夠實現為每個客戶、每個產品進行不同的設計、零部件構成、產品訂單、生產計劃、生產制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費環節。

　　要實現工業4.0的智能化生產，其基礎是要建立一套信息物理系統網絡。物聯網、移動互聯網、云計算是等新一代信息技術是虛擬網絡與實體物理系統的融合的有效技術支撐。該網絡通過虛擬網絡提供無處不在的連接，并基于云端的架構實現生產過程、供應鏈、用戶需求等不同階段數據的匯聚，并成為數據分析挖掘的支撐。該網絡匯聚了資源、信息、物體和人員，讓他們實現有效的交互，從而提供個性化、智能化、按需提供的服務。信息物理系統網絡將封閉的生產工廠轉變為一個開放的、智能的生產空間。

　　工業4.0創新2.0之變

　　縱看工業發展經歷的不同的創新階段，工業1.0-3.0是工業社會創新1.0模式，工業4.0是知識社會創新2.0模式。我們可以看到工業1.0-3.0階段創新所帶來的是生產方式的變化。創新2.0時代工業4.0實現了服務范式的轉變，工業4.0的創新不再僅僅限于工廠的邊界以內，創新觸角延伸到用戶端，覆蓋了工業的全部過程，將基于現代信息技術的虛擬信息化網絡、智慧研究、智能技術全面的與現實世界運行進行有機聯接、融合，成為一個有機整體，為生產模式、商業模式、工業管理、工業效能提升以及實現更為人性化、定制化的產品帶來了全新的機遇。同時新的協作也逐漸跨越了傳統的行業界限，更大層面推動了工業產業的創新發展。這種轉變體現以下幾個方面。

　　工業4.0的開放創新。工業4.0將創新活動從工廠的生產空間拓展到產品的銷售、生產、服務全過程，這將推動發展全新的商業模式和合作模式，這些模式將力爭確保潛在的商業利潤在整個價值鏈所有利益相關人之間公平地共享，特別是對中小企業，可助其成為工業4.0新一代智能化生產技術的使用者和受益者。

　　工業4.0的協同創新。這種協同創新體現的企業內和企業外。在企業內，工業4.0全新的協作工作方式使得工作可以脫離工廠，通過虛擬的、移動的方式開展,員工將擁有高度的管理自主權，可以更加積極地投入和調節自己的工作,并且隨著工作環境和工作方式的巨大改變，生產過程的將有利于更多不同教育背景、社會環境的人參與，這種協同的工作進一步推動了推動更多的創新。在企業外，工業4.0使得工業產業鏈不同的企業之間通過價值鏈以及信息網絡所實現的一種資源整合，有助于各企業間的無縫合作，降低產品生產周期，提供實時產品與服務。

　　工業4.0的用戶創新。全新的虛擬網絡實體物理系統能夠聯系到所有參與的人員、物體和系統，將提供全面、快捷、安全可靠的服務和應用業務流程，可讓實際用戶方便的參與到產品設計與服務反饋過程中來,有助于實現產品個性化產品定制。隨著產品由趨同向個性的轉變，未來產品都將完全按照個人意愿進行生產，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造,用戶由部分參與向全程參與轉變，用戶不僅出現在生產流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產和價值創造的全過程。

　　工業4.0的開放創新、協同創新、用戶創新注重用戶的價值，關注個性化需求產品的設計，推動了工業創新從生產范式到服務范式的轉變。德國正是想通過工業4.0的創新確保德國制造業的國際競爭力，爭奪新一輪技術與產業革命的話語權，引領第四次工業革命浪潮。

　　借鑒德國工業4.0經驗建設創新2.0時代的智造強國從戰略目的上看，工業4.0是創新2.0時代德國積極應對新科技產業革命，爭奪國際產業競爭話語權的重要舉措。這對我國也有很好的借鑒意義。中國作為世界工廠享受到了全球化紅利帶來的飛速發展，但是目前這種紅利正逐漸消失，僅僅依靠低廉的人力和資源成本不能幫助中國贏得未來的工業競爭。

　　資深網絡和信息化專家、中國工業經濟聯合會副會長、前國信辦主任陸首群先生在創新2.0研究群微信研討中指出：中國十八大后推行工業化、信息化、城鎮化、農業現代化發展戰略，需在創新2.0指導下實行顛覆性創新，變全球制造大國為全球智造強國。

　　我們回到創新2.0的視角，從科學創新2.0、技術創新2.0、管理創新2.0這幾方面來看德國工業4.0;對我們的啟示。從科學創新2.0來說，我們應看到智能制造已成為全球制造業發展的新趨勢，我們應抓住這個趨勢，積極推動在智能測控、數控機床、機器人、新型傳感器、3D打印等領域的創新，推動產業體系的完善與發展。從技術創新2.0來說，應借鑒工業4.0采用虛擬化的信息網絡技術和物理化的智能制造技術的融合，利用物聯網、云計算、大數據、移動互聯網等新一代信息應用技術，讓工業生產過程更加靈活，實現產品獨特的可識別性、個性化產品定制。同時特別應注重與科學創新2.0相銜接的重大應用創新。從管理創新2.0來說，應注重管理、機制、制度的創新，商業模式的創新，重視配套體系、創新生態系統的建設。特別是我們看到工業4.0戰略中，德國提出不僅要重視發揮大企業的龍頭作用，更注重讓中小企業也成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。

　　立足創新2.0時代，中國必須充分利用新一代信息技術發展機遇，把握面向知識社會的下一代創新趨勢，借鑒德國推進工業4.0的經驗推動我國從全球制造大國向全球智造強國的轉變。