新一轮工业革命席卷全球，德国提出了工业4.0，美国提出了工业互联网，中国提出了中国制造2025，虽然提法不一样，但本质上没有区别。可以看出，以工业4.0为主体的全球经济改革势在必行。付诸改革中，德国制造业知识的载体是装备，日本是人，美国是数据，中国靠什么呢？
　　仔细观察第四次工业革命的进行过程，我们不难发现，这次工业革命中在过去近200年的工业积累中，美国、日本、德国等工业强国都形成了非常鲜明的特点：
　　1、德国：通过设备和生产系统的不断升级，将知识固化在设备上
　　德国的先进设备和自动化的生产线是举世闻名的，可以说在装备制造业的实力上有着傲视群雄的资格。因为产品优秀的质量和可靠性，使得德国制造拥有非常好的品牌口碑。
　　德国制造业的长处就是擅长把各种创新融合到各种零件、装置和设备上去。德国通过设备和生产系统的不断升级，将知识固化在设备上。德国人有一个根深蒂固的观念，是人都会犯错控制工程网版权所有，都会有误差，特别是在生产环节，这些人引入的负面影响经过流水线的每个环节逐级放大，必然会最终影响产品的品质。因此，整个产品的生产过程中，人的因素越多，最终产品出问题的可能性越大。所以，德国人提高品质的思路非常直接，就是在生产环节要动用一切可能的手段把人的天然影响降低到最小，把每件事情都分解成机器（或者人像机器一样动作）能简单执行的。
　　“德国制造”之所以能够迄今长盛不衰，并在全球化时代始终保持领先地位，主要得益于德国制造业科技创新、标准化建立的体系保障。从科技创新上来讲：德国历届政府十分重视制造业的科研创新和成果转化，着力建立集科研开发、成果转化、知识传播和人力培训为一体的科研创新体系。德国企业对研发投入毫不吝啬，研发经费约占国民生产总值3%，位居世界前列。从标准化和质量认证体系上来讲：德国长期以来实行严谨的工业标准和质量认证体系，为德国制造业确立在世界上的领先地位做出了重要贡献。
　　德国除了在生产现场追求问题的自动解决之外，在企业的管理和经营方面也能够看到其尽力减少人为影响因素的努力。比如最好的企业资源管理(ERP)、生产执行系统(MES)、自动排程系统(APS)等软件供应商都来自德国，通过软件自动完成尽量减少人为因素带来的不确定性。另外由于德国生产线的高度自动化和集成化，使得其整体设备效率(0EE)非常稳定，利用数据进行优化的空间也较小。
　　除此之外，德国“学徒制”和一贯理性严谨的名族特征在德国制造业中体现的尤为明显。德国还是一个福利社会，德国的产业结构、薪酬结构决定了一线的工程师、工人有可能被说服老老实实坚持搞工程技术。
　　然而德国对数据的采集缺少积累，缺乏设备预诊与健康管理(PHM)和虚拟测量等质量预测性分析。于是，德国提出了工业4.0计划，整个框架的核心要素就是“整合”，包括纵向的整合、横向的整合和端到端的整合。所以第四次工业革命中德国的主要目的是利用知识进一步提升其工业产品出口的竞争力，并产生直接的经济回报。
　　总之，德国工业4.0战略是开始转向销售智能服务。将知识以软件或者工具包的形式提供给客户。

　　图1 德国的制造哲学

　　2、日本：通过组织文化和人的训练不断改善，在知识的承载和传承上非常依赖人
　　日本制造的匠人精神、职人精神，日本制造的终身雇佣制，日本制造的精益生产、6S管理，日本制造的稻盛和夫、松下幸之助等经营之圣，这些文化的因素都在影响着日本制造业的稳定经营、持续经营。
　　日本公司内部培训时，“公司文化”、“三级组织”和“人才训练”被反复强调。最典型的体现就是日本在1970年代提出的以“全生产系统维护(TPM)”为核心的生产管理体系。其核心思想可以用“三全”来概括：全效率、全系统和全员参与。以及日本的“雇员终身制文化”，将雇员与企业的命运紧密联系在一起，使得人的经验和知识能够在企业内部积累、运用和传承。
　　日本企业之间还有独特的“企业金字塔梯队”文化，即以一个巨型企业(通常是产业链最下游，直接面对最终客户)，如丰田、三菱等为核心，形成一个完整产业链上的企业集群，企业之间保持长期的合作，并且互相帮助对方进行改善和提升。这样能够保证知识在一个更大的体系中不断地积累、流通和传承。日本制造业之所以能够帮助日本从去泡沫的过程中扛过来，与日本企业之间的互帮互助的强链接关系分不开，与日本财团的企业群捆绑模式分不开。
　　因此，对于日本企业而言，员工是最重要的价值，对人的信任远远胜于对设备、数据和系统的信任，所有的自动化或是信息化建设也都是围绕着帮助人去工作为目的，所以日本企业从来不会谈机器换人或是无人工厂。如果中国想要学习工匠精神，那么最应该借鉴的是日本孕育工匠的组织文化和制度。
　　科技立命战略也是日本制造业强大的一个因素。20世纪60年代起，日本开始从“贸易立国”转向“技术立国”，从强调应用研究，逐步转向注重基础研究，政府从政策、计划、财政、金融等方面，对发展应用技术、基础研究，尤其是对高技术大力引导和支持。在技术研发方面，日本有三个指标名列世界第一：一是研发经费占GDP的比例列世界第一；二是由企业主导的研发经费占总研发经费的比例世界第一；三是日本核心科技专利占世界第一80%以上。

　　在技术教育方面，日本的普通学前和学校教育，不会教给学生任何具体的职业技能，但却非常注重培养孩子对技术钻研的兴趣。此外，技术一流的蓝领工人在社会中较高的地位是日本制造业强大的原因之一。在日本，蓝领工人甚至超过白领工人的收入，技术学校的毕业生就业率都在98%以上，远远超过大学生，这也使蓝领工人有着不断钻研的动力。拥有传统手工艺技术的非物质文化传人不仅受到社会各界尊重，而且经常见诸媒体。另外，日本的中小私企中CEO与一线工作人员薪资差异是世界上最小的国家之一。
　　但是这样的文化在近几年遇到了一个十分巨大的挑战CONTROL ENGINEERING China版权所有，就是日本的老龄化和制造业年轻一代大量短缺的问题www.cechina.cn，使得没有人能够去传承这些知识。可以说日本的转型战略是应对其人口结构问题和社会矛盾的无奈之举，核心是要解决替代人的知识获取和传承方式。日本在转型过程中同样面临着许多挑战www.cechina.cn，首先是数据积累的缺失，使得知识和经验在转移过程中缺少了依据和判断标准。其次是日本工业企业保守的文化造成软件和IT技术人才的缺失。和欧美的企业相比，日企不擅长软件、硬件、内容、应用的一体融合，并且不重视软件内容，这导致其在向智能化转型和网络化转型中全面落后了。

　　图2 日本的制造哲学

　　3、美国：从数据和移民中获得新的知识，并擅长颠覆和重新定义问题
　　美国依靠数据获得新的知识，在解决问题的方式中最注重数据的作用，无论是客户的需求分析、客户的关系管理、生产过程中的质量管理、供应链管理，都是大量依靠数据进行。因此美国产生了许多先进制造的软件和网络。
　　与日本和德国相比，美国在解决问题的方式中最注重数据的作用，无论是客户的需求分析、客户关系管理、生产过程中的质量管理、设备的健康管理、供应链管理、产品的服役期管理和服务等方面都大量地依靠数据进行。这也造成了1990年代后美国与日本选择了两种不同的制造系统改善方式，美国企业普遍选择了非常依赖数据的6-sigma体系，而日本选择了非常依赖人和制度的精益管理体系。

　　图3 美国制造业创新的哲学

　　中国的制造企业在2000年以后的质量和管理改革大多选择了精益体系这条道路，一方面因为中国与日本文化的相似性，更多的还是因为中国企业普遍缺乏数据的积累和信息化基础，这个问题到现在也依然没有解决。除了从生产系统中获取数据以外，美国还在21世纪初提出了“产品全生命周期管理(PLM)”的概念，核心是对所有与产品相关的数据在整个生命周期内进行管理，管理的对象即为产品的数据，目的是全生命周期的增值服务和实现到设计端的数据闭环(closed-loop design)。
　　数据也是美国获取知识的最重要途径，不仅仅是对数据积累的重视，更重要的是对数据分析的重视，以及企业决策从数据所反映出来的事实出发的管理文化。除了利用知识去解决问题以外，美国也非常擅长利用知识进行颠覆式创新，从而对问题进行重新定义。例如美国的航空发动机制造业，降低发动机的油耗是需要解决的重要问题。大多数企业会从设计、材料、工艺、控制优化等角度去解决这个问题，然而通用电气公司(GE)发现飞机的油耗与飞行员的驾驶习惯以及发动机的保养情况非常相关，于是就从制造端跳出来转向运维端去解决这个问题，收到的效果比从制造端的改善还要明显。这也就是GE在推广工业互联网时所提出的“1%的力量” (Powerof1%)的依据和信心来源，其实与制造并没有太大的关系。
　　所以美国在智能制造革命中的关键词依然是“颠覆”，这一点从其新的战略布局中可以清楚地看到，利用工业互联网颠覆制造业的价值体系，利用数字化、新材料和新的生产方式(3D打印等)去颠覆制造业的生产方式。

　　2000年以来，美国制造业就业人数总体呈下降趋势。

　　但是，2000年以来，美国制造业就业人数总体呈下降趋势。美国制造业面临着严重的劳动力供给不足问题。制造业的发展有很多要素，但归根结底是要人去做。美国模式的问题是技术演进会失活CONTROL ENGINEERING China版权所有，创新的基石如果是数据，那么人对于创新的干预就会变少，而创新关键却在于人。
　　4、中国制造业靠什么呢？
　　2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》，这是中国版的“工业4.0”规划。计划用十年时间步入制造强国行列，就像《中国制造2025》开始的第一句：“制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。”
　　“中国制造2025”战略的基本思路主要有两个方面。第一，计划在2020年着力形成15家左右制造业创新中心，力争到2025年形成40家左右制造业创新中心。第二，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。
　　最近一段时间，中国式创新越来越受到全球各界的关注。30年前，中国培育了海尔、长虹、沈阳机床等一大批有国际竞争力的行业领军企业。今天，整合了社交、购物、理财、出行、缴费等多种功能的微信已成为了全球领先的社交工具，拥有强大5G技术的华为也正领跑全球市场，中国高铁也成为中国名片……这些巨大的成就让“中国式创新”成为了国际社会关注的焦点。
　　中国科学技术发展战略研究院院长胡志坚认为中国式创新整体仍处于渐进式追赶过程当中，跟跑、并跑、领跑并存，在少数领域处于领跑状态。德、美、日等国家的历史经验表明，从引进模仿到自主创新是一个国家科技创新能力升级，实现赶超必经的过程，很难逾越。在这个过程中，中国的制造业的发展与创新还面临着许多重要的挑战。
　　展望未来，由制造大国转变为制造强国，在全球价值链中向上攀升，是新机遇也面临新挑战，赶超德美日不是不可能，尚需继续努力！