第四次工业革命

第四次科技革命，是继蒸汽技术革命，电力技术革命，信息技术革命的又一次科技革命。第四次工业革命，是以互联网产业化，工业智能化，工业一体化为代表，以人工智能，清洁能源，无人控制技术，量子信息技术，虚拟现实为主的全新技术革命。

中文名：第四次工业革命

外文名：Theforthrevolutionofscienceandtechnology

时间：21世纪

实质和特征：提高资源生产率减少污染排放

目标：工厂智能化

特点：灵活易变、高资源效率

兴起地：美、日、中、德等科技大国

代表：虚拟现实，人工智能，量子通信

1、简介

德国的制造业是世界上最具竞争力的产业部门之一。这归功于德国制造业能够管理复杂的工业生产过程，不同任务由位于不同地点的合作伙伴完成。近二三十年来，德国制造业已成功地利用信息通信技术(ICT)实现对工业生产过程的管理——如今，大约90%的工业生产过程已应用ICT技术。在过去三十年甚至更早以前，IT革命使我们生活和工作的世界发生了彻底改变，其影响力可媲美分别成就前两次工业革命的机械和电力。

第四次工业革命

随着个人电脑向智能设备演变，一种新的趋势开始显现：越来越多的IT基础设施和服务通过智能网络(云计算)来提供。伴随微型化和互联网的持续发展，这一趋势宣告了人们期盼的普适计算已成为现实。

通过无线，越来越多功能强大的、自主的微型电脑(嵌入式系统)实现了与其他微型电脑和互联网的互联。这意味着物理世界和虚拟世界(网络空间)以信息-物理系统(CPS)的形式实现了融合。

新的互联网协议IPv6于2012年推出后，目前已经有足够多的IP地址可供智能设备通过互联网实现直接联网。于是，网络资源、信息、物体和人之间能实现物联网及服务互联网。这也将扩展至工业领域：在制造业中，这种技术演化可以描述为“第四阶段的工业化”或“工业4.0”。

工业4.0一词最早是在2011年的汉诺威工业博览会提出。在2012年10月由罗伯特·博世有限公司的SiegfriedDais及德国科学院的HenningKagermann组成的工业4.0工作小组，向德国*提出了工业4.0的实施建议。

这一概念在德国学术界和产业界推动下形成，现在，它已经成为了德国的国家战略。而工业4.0也有了先期模板，德国的企业正在开展一系列生产实验。

2、背景

2014年德国汉诺威工业博览会4月7日至11日举行。全球65个国家和地区的5000多家厂商参展。中国以近600家参展商规模成为东道主德国以外的最大参展国。在为期五天的展会中，“工业4.0”概念受到关注。舆论认为，作为工业领域的全球领先展会，汉诺威工业博览会对推动“第四次工业革命”发挥了重要作用。参展商和观众对本届展会都给予高度评价。

第四次工业革命

德国联邦科研部专家伯伊尔在接受本报记者采访时说，为加强德国作为技术经济强国的核心竞争力，早在2006年，联邦*就通过了《高技术战略2020》，该战略文件重点是《未来项目—“工业4.0”》。联邦*从2010年到2013年为高技术战略共投入270亿欧元，对未来项目的专项投资达83亿欧元。为了进一步落实“工业4.0”计划，最近德国三大工业协会—德国信息技术、通讯、新媒体协会，德国机械设备制造业联合会以及德国电气和电子工业联合会（以下简称“三大协会”）决定，三大协会共同建立一个名为“第四次工业革命平台”的办事处，该平台已正式启动，旨在推动实施联邦*制定的高科技战略未

汉诺威工博会负责人柯克勒认为，“工业4.0”在本届汉诺威工业博览会上已成为核心题目，在未来10年至15年，制造业的综合整合将对全球产业产生巨大影响。第四次工业革命已经悄然到来。

18世纪中叶以来，人类历史上先后发生了三次工业革命，发源于西方国家及衍生国家，并由他们所创新所主导。第一次工业革命所开创的“蒸汽时代”（1760-1840年），标志着农耕文明向工业文明的过渡，是人类发展史上的一个伟大奇迹；第二次工业革命进入了“电气时代”（1840-1950年），使得电力、钢铁、铁路、化工、汽车等重工业兴起，石油成为新能源，并促使交通的迅速发展，世界各国的交流更为频繁，并逐渐形成一个全球化的国际政治、经济体系；两次世界大战之后开始的第三次工业革命，更是开创了“信息时代”（1950-），全球信息和资源交流变得更为迅速，大多数国家和地区都被卷入到全球化进程之中，世界政治经济格局进一步确立，人类文明的发达程度也达到空前的高度。第三次信息革命方兴未艾，还在全球扩散和传播。

前三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代，与此同时，也造成了巨大的能源、资源消耗，付出了巨大的环境代价、生态成本，急剧地扩大了人与自然之间的矛盾。进入21世纪，人类面临空前的全球能源与资源危机、全球生态与环境危机、全球气候变化危机的多重挑战，由此引发了第四次工业革命——绿色工业革命,一系列生产函数发生从自然要素投入为特征，到以绿色要素投入为特征的跃迁，并普及至整个社会。

21世纪发动和创新第四次绿色工业革命，中国第一次与发达国家站在同一起跑线上。

在过去200多年世界工业化、现代化的历史上，我们曾先后失去过三次工业革命的机会。在前两次工业革命过程中，中国都是边缘化者、落伍者，急剧地衰落，由于错失工业革命机会，中国GDP占世界总量比重，由1820年的1/3下降至1950年不足1/20，落后就要挨打，这也是近代中国饱受欺凌的重要原因之一。之后中国在极低发展水平起点下，发动国家工业化，同时进行了第一次、第二次工业革命。即使是在上世纪80年代以来的信息革命中，我们也仅仅是侥幸上了末班车，还是个“后来者”，因为对外开放才成为“追赶者”。但是中国实现了成功追赶，已经成为世界最大的ICT（信息通信技术）生产国、消费国和出口国，正在成为领先者。进入21世纪，中国第一次与美国、欧盟、日本等发达国家站在同一起跑线上，在加速信息工业革命的同时，正式发动和创新第四次绿色工业革命。

这是一场全新的绿色工业革命，它的实质和特征，就是大幅度地提高资源生产率，经济增长与不可再生资源要素全面脱钩，与二氧化碳等温室气体排放脱钩。以历史视角观察，用工业化的角度观察，使我们清晰地认识到，世界第四次工业革命，即绿色革命已经来临。中国能赶上这一革命的黎明期、发动期，是不易的、也是万幸的。

3、核心特征

德国制造业是世界最具竞争力的制造业之一，尤其是装备制造业在全球处于领先地位。这在很大程度上源于德国在创新性制造技术方面的研究、开发和生产，以及复杂工业过程管理的专业性。德国拥有强大的机器和设备制造业，在信息技术领域表现出很高的水平和能力，在嵌入式系统和自动化工程方面也颇有建树，这些因素共同奠定了德国在制造工程行业中的领军地位。因此，德国能以其得天独厚的优势开拓新型工业化的潜能：工业4.0。

第四次工业革命

前三次工业革命的发生，分别源于机械化、电力和信息技术。如今，将物联网及服务引入制造业正迎来第四次工业革命。不久的将来，企业能以CPS(Cyber-PhysicalSystems，信息物理系统)的形式建立全球网络，整合其机器、仓储系统和生产设施。

在制造业领域，这些CPS包括能自主交换信息的智能机器、存储系统和生产设施，它们能独立运行和相互控制。这有利于从根本上改善工业过程，包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理。

智能工厂现在似乎已开始采用一种全新的方式来生产产品。智能产品有唯一的特征被识别，在任何时候都能被定位，我们知道它的发展历程，了解它当前状况，以及实现其目标状态的方式。从通过出口物流下订单的那一刻起，纵向与工厂和公司业务流程联网，横向连接则可实时管理衍生价值体系，这二者共同构建了嵌入式制造系统。此外，这些指令都要求启用终端间工程(模式)流经整个价值链。

工业4.0拥有巨大的潜力。智能工厂让客户个性化的定制需求得以满足，这也意味着，即使产品只生产一次，也能通过颇具收益的方式制造出来。在工业4.0中，以供应商为例，动态业务和工程流程能帮他们根据生产需要最终做出相应改变，并灵活应对生产中断和故障。

现在，制造过程中已经能够提供端到端的透明化，以促进决策优化。工业4.0将会开发出创造价值的新方法和新的商业模式。特别是，它将给初创公司和小企业的发展带来机会，下游服务也能从中受益。

此外，工业4.0将正视和解决某些当今世界面临的挑战，如资源能源利用效率、城镇化、人口结构变化等。工业4.0能持续带来覆盖整个价值网络的资源生产率和效率的增益。它能将人口结构变化和社会因素考虑在内，以适合的方式组织生产。智能辅助系统让工人从单调、程序化的工作中解放出来，能把精力集中在创新和增值业务上。

鉴于熟练工短缺的问题，工业4.0允许老工人延长职业生涯，从而长久地保持生产力。灵活的工作组织形式使工人们能够更好地整合自己的工作，私人生活和持续的职业生涯发展变得更有效率，在工作和生活之间找到了更好的平衡点。

制造工程领域的全球竞争变得愈加激烈，德国不是唯一一个认识到在制造业部署物联网及服务是大势所趋的国家。而且，并非只有亚洲的竞争对手对德国工业造成威胁，美国也在采取措施，通过推进“高端制造业”计划反对“去工业化”。

为了实现工业生产向工业4.0的转变，德国需要采取双重策略。德国装备制造业应寻求稳固在全球市场的领导地位，一如既往地把信息通信技术与其传统的高科技战略进行整合，使自己成为智能制造技术的主要供应商。与此同时，还有必要为CPS技术和产品创建新的领先市场，并为之服务。要实现上述CPS双重策略的目标，以下工业4.0的基本特征应该得到落实：

(1)通过价值网络实现横向集成

(2)工程端到端数字集成横跨整个价值链

(3)垂直集成和网络化的制造系统

这些特征是制造商在面对变幻莫测的市场能够取得稳固地位的重要因素，同时使它们的价值创造活动适应变化的市场需求。双重物理网络系统战略中提到的特征将允许制造企业在高度动态的市场中达到快速的、准时的、无故障的生产。

4、愿景

德国工业4.0战略将更具灵活性，也更强劲，在工程、规划、制造、运营和物流流程中实施最高标准。这将催生动态的、实时优化、自我组织的价值链，并可通过一系列标准(如成本、可用性和资源消耗)进行优化.这一价值链还需要适当的监管框架、标准化接口和统一的业务流程。

第四次工业革命

以下是德国工业4.0战略的愿景：

(1)它的最大特点是制造业中所有参与者及资源的高度社会技术互动。互动主要围绕制造资源网络(制造机械、机器人、输送机和仓储系统及生产设施)进行，这些网络独立自主，在不同情况下能自我管理，自我配置，还装备了传感器，分散安装，并融入了相关规划及管理系统。作为这一愿景的关键组成部分，智能工厂将被纳入公司内部价值网络，它的特点是包括制造过程和制造产品的端对端工程，实现数字和物理世界的无缝衔接。智能工厂将使不断复杂的制造流程便于管理，并能同时确保生产过程的吸引力、生产效益以及工厂在市区环境的可持续性发展。

(2)德国工业4.0战略中的智能产品可明确识别，并有可能随处可见。即使还在生产环节，其自身制造流程的所有细节均可被控。这意味着，在某些领域，智能产品可以控制各生产阶段，进行半自主生产。此外，这还能确保成品了解自身发挥最优性能的参数，并辨别生命周期中发生磨损和毁坏的标记。这些数据可集合使用，以便优化智能工厂的物流、布局、维护以及与业务管理应用程序的整合。

(3)德国工业4.0战略实施后，将有可能把个人客户和产品的独特特性融入到设计、配置、订购、计划、生产、运营和回收阶段。它甚至可以在制造和运营之前最后一分钟或进行中提出改变的请求，这将使生产一件定制产品和小批量产品也能产生利润。

(4)德国工业4.0战略的实施，将使员工能根据具体情况进行控制、监管和配置智能制造资源网络和制造步骤。员工再也无需完成例行任务，他们可以更多地关注创新和具有附加值的活动。因此，他们在确保产品质量方面将起到关键作用。同时，灵活的工作条件也将他们的工作和个人需求更好地结合起来。

(5)德国工业4.0战略的实施，需要进一步扩展相关的网络基础设施，并通过服务水平协议进一步规范网络服务质量。这将有望满足大流量数据应用程序和服务供应商的高带宽需求，以保证关键应用程序的运行时间。

5、方式转变

绿色工业革命的目标首先是实现碳排放的“脱钩”，这包括三方面的内容：一是促使已有的“黑色”或“褐色”能源“绿化”，即采用能耗更低、更清洁的方式使用化石能源，使单位能耗的污染强度下降；二是促使化石能源的使用与经济产出之间“脱钩”，尽量减少化石能源在经济生产和消费中所占的比重；三是促进非化石能源、可再生能源、绿色能源的大幅上升，并促进这类能源的利用最终占据主导地位。

第四次工业革命

在碳排放“脱钩”的基础之上，绿色工业革命要求加快转变经济发展方式，促使生态资本相关要素的“全面脱钩”，包括土地资源、水资源、生态环境资源等等。要实现这一目标，首先还是需要在技术、制度、组织和物质资本投入等多方面因素的共同作用之下，提高资源利用效率，第二步则是尽早达到各类资源使用的“峰值”，接着就能促进其出现下降，从而实现生态资本要素的“盈余”。

促进从生态赤字转向生态盈余

21世纪第一个十年，中国就确立了“推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路”的基本方向，率先制定了含有绿色发展指标的国家规划，建设资源节约型、环境友好型社会，实行绿色发展战略，开展世界上最大规模的绿色投资，包括生态建设、环境治理、节能减排等方面的投资，占GDP比重从2001年的1.70%上升至2010年的3.94%。党的十八大将生态文明建设写入大会报告和党章之中，成为中国生态文明的宣言书。这势必加快经济发展方式转变，促进绿色发展、低碳发展，促进从生态赤字转向生态盈余，开创一条绿色工业革命的新路，引领第四次工业革命。

如果我们不自救，没有什么可以拯救我们。但有一件事情可以利用，那就是科技进步。尽管人们常说“需要是发明之母”，无论已见证了多少发明的丰功伟绩，我们仍不应该被科技决定论的错误解读所误导。我们可以从科技进步中希冀很多，但希望不能过分。在这方面做好自我克制是最好的态度。

无纸办公未实现

人们很容易憧憬在不久的将来，交通瓶颈可以因为科技的发展而被逐步解决，因为人们不用把时间浪费在通勤上，而是有可能畅享在家或在公园的虚拟办公室里办公。

悲哀的是，这只不过是一个美好的憧憬，并不现实，让人联想到电脑黎明时代，人们预言未来将实现无纸办公却并未实现。具有讽刺意味的是，和当时的断言相反，我们现在更加淹没在纸堆里。专家预测，2020年的纸消费量将比2000年的水平多一半。如果这主要是因为扩大的阅读群体——尽管电子书在普及，但人们似乎更偏爱高质量的纸质印刷体——我们还有理由暗自庆幸。但不幸的是，并非如此。在许多国家，包括新兴经济体，官僚机构在膨胀，如果这些社会继续放开手脚发展，（纸消费量）不降反增的趋势将继续呈现。

然而，我们确实在逐步靠近一个依靠直接听觉和视觉影响的科技门槛——先是通过手机，然后是特殊的眼镜和放置于眼球的隐形眼镜。人们不再需要聚到一个地方开会，而是可以在虚拟的地方聚会，不论是办公室、教室、会议室，甚至是游行*集会。当然，人们最好在学术报告厅，而不是*集会上聚集。比如，在星期三下午两点，我的学生们会向我眨动眼皮，我还以眨眼，于是我们就一起开始了一场未来世界的讲课——确实很有意思。

技术上这一切当然可能，但并不是说这就一定会受到人们欢迎。就像电视电话会议一样，尽管都是“现场”，但经常由于心理上，或者其他各种实际原因，它们还是替代不了人与人面对面的直接交流。我们更愿意实际看到对方，电视屏幕的影像并不能帮我们实现这一需求。人还是更愿意有物理的而非虚拟的接触，我们也不能低估私密对话或非正式闲谈的需要。

主宰未来世界的还是人

科技进步和新技术的出现带来的变化毫无疑问将影响整个世界。虽然我可以在在世期间目睹中部欧洲这几十年的变迁，但中部非洲的学生们却不能在他们的国家里看到同样的转变，或许下代人可以看到，至少这代人看不到。就像尽管19世纪就发明了电，但这个世界很多地区的人们到现在还没有用上电；大规模电脑化已经推进了半个世纪，但绝大多数人类依然无法享受它带来的福利；1879年英国的纽卡斯尔就点亮了世界第一盏街灯，而饱受内战摧残的索马里摩加迪沙在2012年依然黑暗。任何改变都需要时间，科技进步也是一样，尽管其带来的改变将随着时间的推移逐步加快。

我们必须尽量避免在观察和作结论时一以概之，虽然很多科学家在描绘未来时倾向于这么做。美国中心论和欧洲中心论就是这样的典型错误。他们把自己的思想从高度发达的西方向世界其他地区打包销售，原因在于对世界复杂性的无知无觉。但在加利福尼亚可行的事未必在厄立特里亚行得通；在巴伐利亚成功的项目到安第斯山区不一定可行；在关西成功的经验到瓦济里斯坦可能长时间水土不服。在此背景下，某些“大师”炮制并被反复引用的名言“每件东西都可以在任何地方制造”明显是荒谬的。这些似是而非的道理充斥全球，但它们实际上要么是简单粗暴的概括，要么是愚昧无知的歪理。不管是现在还是将来，不可能就是不可能。

主宰未来世界的还是人，由人性价值和管理才能主导决策的人，而不是技术及其发展的水平。科技进步可以帮助解决很多问题，但绝非万能，许多问题仍将在技术解决的范畴之外。此外，未来科技进步还会带来众多新的问题，就像过去科技进步为人类带来众多利益的同时也带来了环境恶化和致命武器一样。无需列举其他更多的事例来证明，但我希望能强调这一点：未来科技进步带来的负面影响或许更糟。