与“工业4.0”的零距离接触：德国经验告诉我们些什么?

这些天柏林正举办“2017亚太周”，期间有多个与创业创新有关的活动，颇受投资者瞩目。在亚太周的诸多论坛上，多个在中国国内时兴的话题轮番上阵：譬如智慧城市、人工智能（AI）、机器人、网络游戏，还有“工业4.0”。笔者挑出“工业4.0”的概念，并且零距离参观了位于德国柏林的智能生产实验室，借此分享参观心得，以飨读者。

弗劳恩霍夫（Fraunhofer）协会

本次“工业4.0”的展示由弗劳恩霍夫（Fraunhofer）协会举办。他们是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构，成立于1949年3月26日，由德国科学家、发明家与企业家约瑟夫·弗劳恩霍夫的名字命名。该协会旗下下设80多个研究所，研究领域横跨通信技术、纳米科学、智能分析与集成电路等多个前沿科学领域。其总部位于慕尼黑，在亚洲有多个办公室，在中国仅在北京设有代表处。他们帮助企业开发新技术与新产品，与多个高等院校的教授与研究生合作项目，年经费逾10亿欧元，2/3来自企业和其他委托项目，1/3来自联邦州政府。

图：位于德国柏林的弗劳恩霍夫智能制造实验室内景：汽车组装车间。

图：位于德国柏林的弗劳恩霍夫智能制造实验室内景：3D打印自行车。

无疑，当人们一提起“工业4.0”，一定会想起制造业重镇德国；但他们不一定知道，德国的“工业4.0”前沿研究，就在弗劳恩霍夫协会。

工业4.0

很多人都在谈论这个概念，但并不是所有人知晓其中的本质为何。“工业4.0”，简而言之，即第四次工业革命，区别于蒸汽动力的第一次工业革命、电力生产的第二次工业革命和电脑应用的第三次工业革命，工厂的智能化生产是它的最大特点。

可以想象吗？如果你家的吸尘器因为房子内部装修的问题总磨损某一个零件，或者在某一个地方需要特别的加固，安装在吸尘器上的感应器就会自动收集现场数据，通过网络将数据输送给工厂的机器，负责制造的机器在收到指令后与其他生产零件的机器沟通，在调整了参数之后，一台专门适合你家地形的吸尘器便可以制造出来了。也许在一周之内，你就收到了你专属的吸尘器了。在整个过程中，没有人员的参与，从提出要求到制造出符合条件的产品，全部由机器之间的互相沟通与协作完成。这就是“工业4.0”，很可能在不久的将来实现。中国政府正积极推动的“中国制造2025”，就是朝着这个方向在努力。

而“工业4.0”对整个供应链的影响，必将是革命性的。因为全球化的大发展，企业在全球采购原材料，确保最佳的性价比；在全球寻找生产区位，以使得劳动力、运输、生产成本与市场因素达成最佳匹配。现在的供应链竞争日趋激烈，“即时供货”（just-in-time）才能令企业在竞争中立于不败之地。不过这样的供应链环环相扣，也同时拥有着及其脆弱的结构。一旦发生不可预知的事件，比如2011年的日本“311”大地震，整个供应链会很快被波及，导致生产停滞，甚至无法恢复。与此同时，现存的供应链无法对客户的需求变化做出积极的应对。因为存在着“牛尾效应”（Bullwhip Effect），下游的一个很小的波动，会对上游的供应商带来巨大麻烦，调整的成本也是巨大的。在“工业4.0”的情境之下，客户的一个小需求，可以立即传递到与变化相对应的一环，而机器之间相互沟通与协作，能够随时做出调整而不影响原来的生产结构，实现自由度的最大化。

为什么机器之间可以快速沟通？是因为“云端”的存在。“云计算”成为可能，令所有的信息都可以储存在共有的云端，而供应链的每一步，都可以与共同的“云端”保持密切沟通，摒弃了以前制式化、程序化的操作方式。

而各个机器身上与云端沟通的“大脑”，就是一个叫做eGrain的微型芯片。对产品的第一代编码，是条形码取得成功的结果。条形码令产品相关的信息变得可读，并储存在电脑中，这样每一个产品就有了“身份证”。第二代的发展是RFID（射频识别）技术取得进步的结果。这个技术进步的关键是令产品可以无线识别，不再需要之前条形码的近距离光学扫描了。而eGrain就是更进一步的发展了。它的存在的最大特点是产品与产品之间可以相互沟通，装载它的产品或者机器部件可以定位自己并且主动发出信息，而其他部件上的eGrain在收到信息后经过计算，就可以调整下一步的动向。可以说，根据环境信息自动做出行动决定，是“工业4.0”的技术特征。

图：产品识别的三代技术进步。讲者来自弗劳恩霍夫协会。

“工业4.0”令制造业重新回归德国？

十九世纪及以前的制造业，还处于手工作坊阶段。那时候虽然作坊可以根据客户的具体喜好生产个性化的产品，但产量及其匮乏。在上个世纪50年代以后，技术的进步使得规模生产成为可能，于是在标准化作业的条件下，人们可以享受到物质产品的丰富，但个性不足，产品与产品之间没有区别。1980年代以后，在规模化量产流行的同时，工业领域开始追求个性化设计与生产，譬如汽车组装流水线的灵活设计，可以随时组装不一样的产品。2000年以来，工业生产开始迈向区全球化、区域化与个性化的走向。

中国在改革开放之后，借着廉价劳动力的优势，积极吸引外资，逐步成长为“世界工厂”。放眼世界，“中国制造”的影子无处不在。不过在近些年来，由于中国最低工资标准的提升，一些劳动力密集的加工制造业开始外移，大量工厂迁向越南、缅甸、泰国和孟加拉国。一方面是工资的快速上涨令制造业成本大幅增加，另一方面是工厂普遍出现“用工荒”。很多人不再愿意走进珠三角的厂房，忍受恶劣的劳动条件和不理想的劳动报酬。这恰恰是经济学上的产业转移理论。制造业由西方国家转移到中国，再由中国转移至东南亚地区。

长期以来的制造业外移，在西方国家也产生了制造业空心化和工作职位流失的问题。美国总统特朗普的成功，就是受到大多数美国中部州的选民支持。而那些州，正是受到了制造业外移的打击最为严重。所以，特朗普一上来，就开始威胁汽车制造企业如丰田等，称如果其将汽车组装厂房迁移至邻国墨西哥，就会对其出口至美国的汽车惩罚性征收关税。这种“威胁”不仅令美墨两国关系紧张，而且引发对全球化、自由投资问题的担忧。

不过根据弗劳恩霍夫协会的说法，“工业4.0”可令制造业岗位重新回归德国。举例来说，运动鞋生产商Adidas早在2015年就开始在德国南部的巴伐利亚州安斯巴赫市（Ansbach）成立High Speed Factory （快速工厂），该工厂基本由机器人负责制造运动鞋，令很多鞋类制造商关闭了位于亚洲的厂房，而将目光重新投放回德国。据德国媒体的报道，整个生产车间占地4600平方米，在那里机器人可以24小时快速高效地完成工作。智能生产不仅令制造成本下降，而且可以在出厂产品上贴上“Made in Germany”的标签。如果在德国的实验成功，Adidas将会把厂房扩展至法国、英国与美国。有意见认为，这样的自动化工厂可以令德国制造业岗位增加，把就业机会带回来德国；不过，整个智能化生产的趋势，是机器取代人力劳动。所以，制造业回归无疑，但劳动力岗位是否增加，还真的有待进一步的观察。

图：Adidas位于安斯巴赫市的机器人制鞋工厂：机器人装备了3D打印技术，生产的运动鞋完全符合客户的个人尺寸与需求。

“工业4.0”领域的中德合作

Adidas把自动制造运动鞋的工厂搬回了德国，那么作为全球运动鞋制造工厂的中国应该如何利用“工业4.0”的趋势，实现自我竞争力的转型升级呢？与德国在技术方面的紧密合作，无疑是目前中国从政府到民间的基本策略。师夷长技以自强，师夷长技以制夷。

图：中德两国总理见证下签署合作协议。

2015年中国与德国签订“工业4.0”合作协议，成立“中德智能制造研究院”（SGIMRI）。合作计划由2016年开始至2021年止，合作的内容包括管理训练和策略发展，成立一家智能生产工厂，计划与设计、建设与管理一家展示中心，向私人企业与地方政府机构发展服务业。而此项合作的专业咨询机构正是弗劳恩霍夫协会。目前成功合作的项目代表，就是位于广东省揭阳市的“中德金属集团有限公司”。根据网页上的公司介绍，公司就是在为“一带一路”、“中国制造2025”，“集团面向全国，对标德国，布局欧洲”，“为中德（欧）高新技术合作产业新城投资、运营、管理等提供一体化解决方案。”建设中的“中德金属生态城”是两者之间的研究平台与合作中心。

前景与隐忧

“工业4.0”前景一切美好，不过也有一些棘手的问题。除却了技术条件有待测试成熟之外，大量的资本投资是“工业4.0”成功与否的关键。“工业4.0”需要大量IT技术的支援与投入，是绝对的资本密集型领域，这对众多的中小企业来说是天然的屏障。所以在一开始，很多中小企业就直接出局，因为或者投资无以为继，或者盈利效果成效不彰。另外一个巨大的隐忧绝对是网络安全问题。前一段时间席卷全球的“想哭”勒索病毒着实给大家上了一课。将来“工业4.0”所有沟通是通过云端与大数据处理完成的，一旦云端安全出了问题，其传染程度无异于“想哭”勒索病毒的升级版。所以说，网络安全方面的投入，也将成为真正实现“工业4.0”的又一个需要解决的问题。