近年来，全球主要经济体都在积极寻求构筑未来中长期增长的支点。美国提出制造业复兴计划，法国、英国、日本等也都各自提出了振兴制造业的战略或计划。即便是一直被认为是制造业强国的德国也推出了工业4.0战略。随着中国经济发展进入到新常态，进入增速换档、结构优化和动力转换的新阶段，中国也宣布实施制造强国战略和《中国制造2025》行动计划。可以看出，各主要经济体不约而同地将目光聚焦在制造业上。制造业是国民经济的支柱型产业，目前中国的制造业规模已经位居世界第一，制造业占GDP比重接近35%，但一个清楚的事实是，中国的制造业总体上大而不强，结构性矛盾突出，自主创新能力弱的问题仍然没有根本改观。
　　新的形势下，能否尽快提升中国制造业部门的核心能力和国际竞争力，将直接决定中国经济转型的成败和大国崛起目标的顺利实现。鉴于德国制造业部门在全球经济中的引领地位和本国经济中的特殊重要性CONTROL ENGINEERING China版权所有，如何从理念到体系借鉴德国工业4.0，并结合中国实际，进行融合、创新和应用，从而推动中国制造业的转型升级就显得很有意义。

　　什么是工业4.0？
　　本报告所阐述的工业4.0，是以工业、制造业部门为对象，以德国工业4.0为核心的一个概念体系，工业4.0是一个内涵丰富、动态演进的概念。
　　“工业4.0”由德国率先提出，其核心理念是：深度应用信息通信技术，推动实体物理世界和虚拟网络世界的融合，在制造领域形成资源、信息、物品和人相互关联的“信息物理融合系统（CPS）”，该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—CPS相结合的手段，将制造业向智能化转型。工业4.0相伴的是传统工业创新与转型，其实施过程是传统工业创新发展的过程，涉及制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新以及从大规模生产转向个性化定制，从生产型制造转型成服务型制造，从初级要素投入转向知识性要素投入等。
　　工业4.0提出了参考框架模型（RAMI4.0），RAMI4.0从产品生命周期/价值链、层级和架构等级三个维度，分别对工业4.0进行多角度描述，它代表了德国对工业4.0所进行的全局式思考。有了这个模型，各个企业尤其是中小企业，就可以在整个体系中，寻找到自己的位置。在此基础上，德国政府进一步提出了“智能服务世界”战略，其目标是在工业4.0生产出来的智能产品的基础上，通过物联网技术，将产品连接到互联网上，并应用大数据和其他 IT技术，将企业的商业模式从产品驱动转变为数据驱动，从销售产品转变为销售服务，从而实现业务模式的革新甚至革命。
　　工业4.0具有“自下而上”与“自上而下”相结合、需求导向、“以人为中心”和大生态等基本特征。德国工业4.0源自于其企业界、产业界从定制化、个性化的终端需求出发解决生产过程中的质量问题、效益问题和效率问题而自发形成的自下而上的战略，之后才上升到国家战略，从而形成自上而下顶层设计、分层推动的系统优化组织和机制，总体布局是政府统筹，标准架构先行，龙头企业与协会推动，中小企业广泛参与。工业4.0注重人机协同，但强调以人（管理者、生产者、员工、用户）为中心。工业4.0将利用新的工业平台构建起比原先更为广泛和宏大的生态系统，构建一个能够自行“生长”的生态圈，实现更大范围的资源与要素配置。
　　工业4.0的主要趋势是实现从数字化工厂到智能工厂、从企业内部集成到企业间集成、从单一封闭的平台到跨行业开放的平台以及从生产性制造到服务型制造等。
　　工业4.0的支撑体系主要有一系列标准体系、工业4.0平台、数字化设计和精益管理、以及人才、教育、职业培训等组成，德国在国家战略的推动下，围绕工业4.0框架体系，由博世、西门子、SAP这样的一些龙头企业牵头，中小企业广泛参与进行了工业4.0众多的实践探索。
　　综上所述，德国所定义的工业4.0，是由一个信息、一个网络、四大主题、三项集成、八项计划组成的框架机构。其整体框架与中国的实际国情有很多不同，但对于大而不强的中国制造业，其实践探索仍然有很多经验启示可供中国借鉴，如：（1）德国提出工业4.0战略符合其国家阶段性的产业升级需求，我国当前的发展阶段虽和德国不同，但面临的挑战和内外环境与德国有部分相似的地方，具备实践工业4.0的环境和基础。（2）平台化机制有利于工业4.0的发展，自上而下的推动机制、平台化战略、标准制定等成熟经验能够给我国带来很多启示。（3）工业4.0的发展将形成整合大中小企业的生态体系，发挥中小企业的积极性，构建整合大中小企业同步推进工业4.0的生态体系对我国推动制造业转型升级是个有益的借鉴。（4）工业4.0需要人才结构的转换作为支撑，既重视蓝领工人的能力提升、人机协同的发展，更注重管理者素质的发展和复合型的人才的培育。（5）工业4.0的推进是一个循序渐进的过程，德国提出“工业4.0”的规划也不过几年时间，无论是企业还是政府仍处在摸索前进的状态。在借鉴“工业4.0”推进中国制造业转型升级的过程中，还面临很多本土化的问题，现在各方面都还处于初步的探索阶段，尚未在探索中寻找到最佳实践，不能盲目推进，是一个循序渐进的过程。
　　中国制造业在工业4.0坐标系中的位置
　　中国制造业整体上处于2.0到3.0过渡的阶段。中国信息化百人会与中国两化融合服务联盟计算了2016年中国制造信息化指数。根据测算，2016 年中国制造信息化指数为 36.9控制工程网版权所有，对标工业 4.0，正处于由工业2.0向工业3.0过渡的阶段。
　　中国制造业尚缺乏具有较强综合能力的产业综合体。与德国、美国等发达国家相比，中国部分龙头企业尽管在某方面的能力较为突出CONTROL ENGINEERING China版权所有，但缺乏同时兼具各种能力的顶尖企业或者产业综合体，导致在全产业链、全环节上推进工业4.0的能力仍然欠缺。
　　中国制造业推进工业4.0的能力有限。随着全球经济结构深度调整，中国制造业面临低端和高端双向挤压的双重挑战。效益水平过低，制约了这些企业通过推进工业4.0和智能制造进行升级的能力。
　　中国制造业广大中小企业的信息化能力不足。中国制造业企业之间发展水平参差不齐，尤其是多数小企业发展水平低，缺乏推进工业4.0，或者接入平台的愿望和能力。
　　中国借鉴工业4.0推动制造业升级缺乏系统性的体系支撑。与德国相比，中国制造企业长期重生产，轻设计，致使产品设计环节严重落后，缺乏系统性的体系支撑，对整个制造过程形成了明显的制约。
　　制造业转型升级的思路和路径
　　顺应全球制造业数字化、智能化、服务化、平台化和绿色化发展趋势，借鉴发达国家推进工业4.0和工业互联网过程中形成的信息物理系统（CPS）集成理念、结构化分层设计、嵌入式软硬件集成、制造执行系统（MES）、大数据分析运营、云服务、平台化支撑体系和商业模式创新等方面的成功经验，结合中国制造2025战略实施以及国内智能制造试点示范项目的有益探索，以推动制造业与数字化技术在全生命周期、全产业链上的深度融合为出发点，以推动中国制造业发展动能转换和建设智能制造强国为近期和远期落脚点，以实现中国智能制造的产业结构优化升级和企业生产效率提高为宏观和微观目标，全面推进中国制造业的数字化转型，力争到2050年将中国建成为世界智能制造强国，并在诸多新兴和传统制造业部门涌现出一大批全球领先的智能产品生产商、智能服务提供商和工业物联网平台综合运营商。
　　宏观目标（面向制造业）：借鉴以CPS为代表的工业4.0概念控制工程网版权所有，推动实现基于工业4.0相关技术的优化升级，即通过工业4.0相关技术在制造业系统的深度应用，推动中国制造业结构的优化和提升，包括增长驱动力、价值网络、数字生产力、智能基础设施、大数据决策与监管、产业生态群落和协同联盟平台等几个方面的子目标。
　　微观目标（面向企业）：总体微观目标是应用工业4.0相关技术，通过生产效率提高、质量改善等等提升企业核心竞争力。涉及精益管理、涉及精益管理、数字化集成、需求响应、数据安全与标准、商业模式、数字化人才等若干子目标。
　　中观目标（面向细分行业）：——汽车产业：实现智能产品、智能生产、智能服务，以提高生产敏捷性，满足消费者的个性化需求。——装备制造业：推进装备制造业工业知识体系、精益生产水平、工业云服务平台的夯实与突破，促进工业综合体和新型工业生态的培育。——家电行业：积极探索互联工厂，缩短研发周期，提升产品满意度，提升工厂的自动化程度和生产效率，快速满足用户个性化需求，实现从大规模制造到大规模定制的智能化转型。——电子信息产业：借鉴工业4.0，提高企业竞争力，自主创新能力得到大幅提升，掌握一批关键核心技术，拥有一批自主知识产权，形成一批行业标准，形成若干具有全球竞争力的世界级龙头大企业和电子信息产业集群；电子信息产业的产品在社会各领域的智能化应用得到普及。——石油化工业：实现石油化工智能制造的产品创新、技术创新和产业模式创新。
　　“三步走”路线图
　　第一步（3-5年）：补短示范和全面追赶。核心任务为“补短板、打基础、扩试点、塑平台”。一是补齐工业互联网的数字短板控制工程网版权所有，打好软硬件基础；二是通过试点示范寻求重点突破的领域；三是借鉴德、美等国经验，打造“中国版工业4.0平台”，为政、产、学、社、研、用等不同利益主体搭建一个通畅的信息沟通与利益诉求机制。
　　第二步（5-10年）：重点突破、缩小差距。核心任务为“夯实基础、提升水平、重点突破、局部领先”。一是巩固第一阶段已有成果，同时总结试点示范的经验，及时发现问题并找到解决对策。二是提升水平，显著提升工业4.0相关技术的应用水平；三是在军民融合、3D打印、在人工智能、机器学习、虚拟现实、数字化园区、智能人才等领域明显缩小与发达国家的差距，并形成一大批优势产业集群，参与国际竞争并力争取得竞争优势。
　　第三步（10-15年）：并驾齐驱，全面超越。核心任务概括为“创新、超越、再创新、再超越”。经过二、三十年的探索与积累、学习与超越，中国智能制造水平无论是硬件方面还是软件方面，都能达到国际领先水平，中国作为世界智能制造强国的地位最终确立。
　　沿着“边练内功、边抓机遇”这个总体思路， 加强顶层设计和统筹协调；突破基础共性技术，实现关键技术融合；突出示范应用、“以点带面”和“从线到面”；加快标准体系建设；加快建设多层次人才队伍；提升通信基础设施建设水平；广泛深入开展国际合作；加强实施方案的监测和反馈。