工业4.0与制造业未来

工业4.0与制造业的未来目录工业4.0与两化深度融合智能制造是系统的系统竞争焦点：智能制造生态系统的主导权德国对工业4.0的认识安格拉·多罗特娅·默克尔，现任德国总理（1954-）目前90%的创新在欧洲之外产生，欧洲不能错失下一代工业技术变革。工业4.0的意味着智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流德国副部理兼经济和能源部长加布里埃尔德国企业的数据由美国硅谷的四大科技把持，这正是他所担心的。德国机械协会（VDMA）主席德国和日本应携手应对中国的挑战不仅仅亚洲对德国工业构成竞争优威胁，美国正通过各种计划应对“去工业化”，加快先进制造业发展德国信息技术、通讯、新媒体协会工业4.0部部长德国联邦教育和研究部国务秘书工业4.0要提供一个在技术和组织上适应中小企业需要的解决方案2011年4月，三大协会提出工业4.0的初步概念，成立“工业4.0”工作组2011年11月2013年4月理念传播的速度、深度和广度2012年10月2日，工作组向联邦教育与研究部和联邦经济和技术部递交了《未来项目“工业4.0”的落实建议》2014年4月，“工业”4.0学术咨询委员会发布了白皮书2006年，德国联邦政府高技术规划中开始关注物联网在工业中的应用2013年12月，全球首份“工业4.0”标准化路线图2014年4月汉诺威工博会上展示的首个“工业4.0”演示系统工业4.0平台Platform-i4.0《高技术战略2020》《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》WolfgangWahlster教授汉诺威工业博览会开幕式德国机械及制造商协会（VDMA）、信息技术、通讯与新媒体协会（BITKOM）、电子电气制造商协会（ZVEI）对工业4.0概念的认识坐标系：理解新一代信息技术与工业融合发展的坐标系，德国叫工业4.0，中国叫两化融合，美国叫产业互联网。德国特色：工业4.0概念最大的成功在于它把几百年工业发展的历史与现代信息技术趋势进行了完美的集成，它是继承性与创新性的统一、理论性与通俗化的统一、严肃性与时尚性的统一，其传播的速度、广度、深度也超过了德国人的预期。动态性：技术在发展，实践在发展，认识在发展，工业4.0是的一个发展的概念、是一个动态的概念，人们对工业4.0内涵、目标、特征、路径认识也是一个不断深化的过程，是一个长期的愿景，是一个理解未来信息技术与工业融合发展的多棱镜，工业4.0是什么工业4.0是互联:(博世、西门子)生产设备之间、设备产品之间、人和设备之间、IOE工业4.0是集成：纵向、横向、端到端工业4.0是数据：（SAP、西门子）研发、生产、管理、运营、客户—-及时性、完整性、准确性——成本、效率、决策、反应工业4.0是创新：技术、产品、模式、业态、组织工业4.0是转型：个性化、服务化、创新驱动终极目标：提升产品质量和附加值，增强产品创新、生产、销售及整个供应链的灵活性，不断提升劳动生产率，增强企业核心竞争力。如出一辙、异曲同工、殊途同归今年10月访德期间，苗圩部长指出，德国工业4.0战略与中国的信息化和工业化深度融合战略在核心理念、主要内容和具体做法等诸多方面殊途同归。今年11月8号，苗圩部长在接受人民日报专访时说，我国提出的两化深度融合战略与德国提出的工业4.0战略如出一辙、异曲同工。其本质都是把握新一代信息技术与制造业融合发展的趋势，抢占产业竞争制高点。本质是智能制造产品的智能化：数控机床、工业机器人等智能制造装备，智能手机、智能汽车、智能穿戴等消费品，以及高铁、飞机等大型服务工具普适性：所有的产品都将被智能化(IOE)演进性：从低级到高级、从简单到复杂，长期演进颠覆性：从新产品—新业态—新商业模式装备的智能化：硬装备+软装备，集成了生产的诀窍、成熟的工艺、科学的方法、先进的理念，是隐性知识显性化的重要载体基于硬装备和软装备的单机智能化、智能生产线、智能车间到智能工厂生产的智能化：生产流程的智能化：研发、生产、管理、服务生产方式的深刻变革：个性化、众包、云制造管理的智能化纵向集成、横向集成及时性、完整性、准确性，带来科学决策、精细管理、协同研发和高效生产体系服务的智能化：全生命周期管理、总集成总承包、物流、供应链金融9两化融合管理体系主要框架九大原则：以获取可持续竞争优势为关注焦点；战略一致性；领导的核心作用；全员参与、全员考核；过程管理；全局优化；循序渐进、持之以恒；创新引领；开放协作。四大核心要素：技术、业务流程、组织机构和数据四个管理域：管理职责、基础保障、实施过程、评测与改进。工业4.0中的企业组织管理创新，也是两化融合管理体系标准的重要内容。管理职责基础保障实施过程评测与改进数据组织结构技术业务流程企业战略可持续竞争优势匹配要求企业战略可持续竞争优势匹配获取新型能力信息化和工业化两化融合持续改进中国的认识与实践基础建设协同与创新竞争力经济和社会效益…………级别提升综合集成单项应用……能力增强持续改进效益提高阶段跃升两化融合水平与能力评估：两化融合效能与效益评估：在两化融合评估体系中，将两化融合分为基础建设、单项应用、综合集成、协同创新四个阶段，综合集成是信息化和工业化融合走向纵向的重要标志。综合集成包括企业间的横向集成和企业内部的纵向集成集成应用陷阱、集成应用困境集成是德国工业4.0的关键词，也是长期以来中国推动两化融合的关键词。两化融合评估体系框架中国的认识与实践围绕智能制造专项工程、行业区域试点、新业态培育、综合标准体系、管理体系推广各地的实践上海四新战略：新技术、新产业、新业态、新模式浙江的六换：产品换代、机器换人、制造换法、电商换市、商务换型、管理换脑万众创业、大众创新时代的到来：淘宝村：徐州沙集镇家具生产方式跨越了三个世纪四化融合的典型样本：信息化—工业化—城镇化—农业现代化目录工业4.0与两化深度融合智能制造是系统的系统竞争焦点：智能制造生态系统的主导权一个泛在连接时代的到来工业4.0、产业互联网的核心是产品、机器、人的互联5G（1毫秒的时延、10G速率、1000亿链接）泛在连接时代的到来泛在连接的背后传感器、CPU、操作系统、网络以及生态系统系统智能化每部智能手机的价值取决于两化连接：连网的智能手机数量+连网的服务数量（APP：微信、航空、商务、医疗、银行、证券、教育）手机智能化核心：应用芯片+操作系统协处理器（CP）基带芯片基带芯片应用处理器（AP）基带芯片功能手机Featurephone增强型功能手机（多媒体）智能手机Smartphone手机的演化美国的两次绝地反击巩固的ICT领导地位全球移动互联网创新中心重返美国移动操作系统：16倍成长（从5%到90%）美国通过其在操作系统、芯片、产业链整合能力上的优势，从欧洲夺回了通信产业领导权。数据来源：:Gartner美国与欧洲有关移动相关专利授权情况半导体产业之大国博弈：日本崛起，美国衰落先机尽失，实力衰退把握机遇，发展神速•1983年，美国占半导体生产设备市场的69%。1988半导体设备市场占有率降至51%，1990年降至32%。美国公司购买的下一代工艺加工设备中75%是日本制造。•1990年，TOP10美国企业只剩下2家，其营收只占到前10家总营收份额的23%。1991年，美国半导体芯片全球市场份额降至37%。•海湾战争期间，美国芯片供应危机凸显美国半导体产业对日本的严重依赖。短短十年间，美国半导体产业几乎完全丧失全球主导权，被日本成功超越20世纪70年代中期-90年代初•1986年，日本NEC、东芝和日立三家公司垄断全球半导体企业排行前三名。•1987年，日本占全球半导体市场份额的50%，占随机存取记忆集成电路市场的75%，占微处理器市场的40%。•1990年，日本占半导体材料市场份额的68%，半导体设备从1983年的25%升到1990年的56%。•1990年，全球半导体企业TOP10中日本企业有5家，其营收占到前10家总营收份额的54%。•60年代全球十大IC企业全为美国企业。•70年代中期，美国占国际半导体芯片市场份额的60%，有九家全球十强企业。•1980年，全球半导体企业TOP10中有6家是美国企业。其营收占到前10家总营收份额的42%。•1977年，日本仅占全球半导体芯片市场份额的28%。•1983年，日本仅占半导体设备市场份额的25%。“美国半导体工业的持续衰落对美国经济和国家安全构成了不可接受的威胁。美国必须马上采取行动，由该工业牵头而各级政府则作为坚强的伙伴参与这一行动。我们相信，美国人民一旦全面了解美国所处的危险境地，将会赞同那些使半导体工业恢复到繁荣景象所必须采取的立法行动和行政措施。”——美国国家半导体咨询委员会主席伊恩·M·罗斯，1989年11月1日，“致美国总统（乔治·布什）的信”，《危机中的战略工业：美国国家半导体咨询委员会呈送美国总统及国会的报告》注：为了制定和颁布国家半导体发展战略，美国第100届国会设立了国家半导体咨询委员会，委员会由来自商务部、能源部、科技政策局、国防部等联邦政府重要部门官员组成。半导体产业之大国博弈：美国重夺主导权夺回全球市场主导权20世纪90年代中期以后半导体产业通过政策扶持和产业转型逐渐复苏•政府通过采取一系列对策与措施，美国从1992年开始逐渐扭转半导体产业衰退的局面。同时，美国半导体产业还果断进行战略转型，放弃了竞争激烈DRAM芯片领域，重点发展微组件及LOGIC等附加价值高产品，形成本国半导体产业独特的创新能力。美国重新夺回半导体产业全球主导权•本世纪初以来，美国半导体重新夺回世界半导体业老大的位置——全球市场占比从1991年的37%上升到2011年的53%。其中，英特尔全球市场份额仍旧最高，2011年达16.5%；高通作为全球最大的芯片设计企业，虽销售收入不到英特尔的1/3，但市值已超过英特尔近100亿。优势渐失、风光不再日本半导体产业优势被削弱•自1992-1995年，日本半导体市场均保持两位数增长，但1996年前后，受美国打压下的日本半导体市场份额开始下降。由于美国半导体产业复苏之势明朗，1996年，美日终止了半导体协议，标志着美国政府介入半导体贸易问题的结束。但日本半导体市场已经受到重创，不再一家独大，逐渐丧失了既有优势。•日本半导体主要以内销为主，国内销售比例高达60%-70%，国外销售比例则仅为30%。这种以半封闭式发展令日本在全球化方面落后于人。日本半导体产业全球市场占比从1987年的50%下滑到2001年的26%，2011年进一步下滑至15%。•资深芯片企业大规模兼并重组以应对危机。1999年，日立和NEC的DRAM业务整合组成尔必达（Elpida）公司，2003年又合并了三菱电机的DRAM业务。2003年，日立的逻辑芯片和闪存芯片业务与三菱电机合资组建瑞萨电子，2010年4月合并了NEC电子。•日本企业风光不再。2012年，日本唯一的DRAM生产企业尔必达在连续五个季度亏损后申请破产，后被美光科技收购。瑞萨电子2012年预计亏损19亿美元。新一轮产业革命中的美国战略进入新世纪，美国确立了在集成电路、传感器、操作系统、互联网、计算机、网络设备的优势地位，并通过构建产业生态系统巩固领导厂商的地位。新一轮产业革命中，美国战略是，把ICT领域的优势向制造业领域拓展，或者叫竞争优势的移植战略。产业生态系统主导权争夺的四个阶段第一阶段：计算机阶段1984年WINTEL形成：计算机生态，CPU（英特尔）+操作系统（微软）+开发工具+应用软件（几十万）第二阶段：移动智能终阶段第一跳：以iPod为代表的新商业模式探索期智能终端（iPod）+内容分发渠道（iTunes）+数字内容（音乐等）第二跳：以iPhone为代表的新商业模式形成期智能终端（iPhone）+内容分发渠道（AppStore）+应用软件与数字内容服务（音乐、电影、图书、15万应用程序等）第三跳：以iPad为代表的新商业模式成熟期智能终端（iPad）+内容分发渠道（AppStore）+应用软件与数字内容服务（音