从工业革命的三个要素去理解工业4.0

-新技术，生产力，商业模式

引言

工业4.0是不太好理解的，这是因为对于工业4.0，人们普遍只会从生产力的角度去审视，事实上这是个很普遍的错误。作为一次工业革命，理解工业4.0应该抓住三个要素：新技术，生产力与商业模式

作者在2019汉诺威工业展上采访了西门子，ABB，华为，贝克福（BECKHOFF）以及菲尼克斯电气的管理与技术人员，在讨论过程中，他们的经验与观点极大的启发了作者的思考，在此向他们致谢。

工业革命的启示

工业4.0是德国政府提出并主导的一项高科技计划，2011年开始研究论证，2013年德国政府在汉诺威工业展上首次提出「工业4.0」概念，并试图将此概念定义为第四次工业革命。

从前三次工业革命得出的历史规律是，每一次工业革命势必会有重要技术突破来驱动整个发展过程，无论是生产效率与方式，还是商业模式都会受到相当程度的提高或者被重塑。十九世纪第一次工业革命，由于技术相对简单，对生产效率与商业模式的改变可以比较好的被理解。

随著水车，蒸汽机等新技术的应用，人类生产制造方式逐渐机械化（Mechanization），纺织机将纺织业的产量提高了40%，棉花处理效率提高了50%。羊毛和亚麻的纺织和编织也有生产率的大幅提高。

工业革命的重要技术发明与年份
1200年到2000年间英国国民生产净值（NNP）变化，在十九世纪工业革命后的指数型上涨

由于生产力的提升，商业组织与商业模式也会发生重塑。

在工业革命前，旧的生产模式是人力兽力生产，行会的师徒作坊是主要生产制度，而行会控制了从生产技术到销售的多方面环节，也就是产销一体，这种商业模式受制于生产能力以及交通运输水平的低下，需求与供给不匹配，也无法覆盖远处的市场 「Farmers and townspeople produced goods for market in their homes, often described as cottage industry」。

而工业革命后，机械化技术让生产开始集中，工人们在工厂工作，小工坊开始消失，而掌握销售渠道的商人们开始组织生产，社会分工更加精细。这种被工业革命催生出的新商业模式更大程度的提高生产效率，降低了成本，生产方可以更好的满足世界各地区的生产需要。

总结工业革命的这种变革模式，即「数种新技术的应用促使工业生产效率大幅度提升，并且重塑商业模式」 。 新技术，生产模式，商业模式是每一次工业革命都不可或缺的「变数」。

19世纪中后期第二次工业革命带来了电力，内燃机，流水线，电话，电报。而20世纪中期第三次工业革命开始应用半导体电子技术，工业计算机，以及网路通信技术，此时除了更高的自动化，生产也开始更加互联。

如果要说技术突破，笔者认为技术发展的目标都是： Higher Productivity（蒸汽机，流水线，工业计算机），Higher Connectivity(火车，电话/电报，互联网)，Connectivity主要是一种需求端与供给端的联系，更高的连接性意味著更高的市场覆盖与更快对需求做出反应的能力。

工业革命的技术进步

同样的，随著更高的生产力与更强的连接性，商业模式也会跟著发展，见下图

技术推动商业模式的改变

工业4.0的提出背景

物理信息系统是主要技术之一

回到工业4.0的内容，随著通讯基础设施的发展与日渐完善的部署，互联网产业化已经给传统行业带来冲击与重塑。云技术、物联网以及能源管理技术的涌现，互联网的创新理念，模式与方法的形成最先推动了能源领域的产业革命，互联网技术在新能源领域的应用就是这次变革的原动力。

新技术带来的能源产业革命

而且同时，互联网时代，由于其信息的开放性，技术发展的快速性以及人们对新生事物的渴望都要求制造业拥有更高的Productivity 与 Connectivity,这一次体现在提高生产效率，缩短产品研发周期，客制化生产（Customized Massive Production），增强生产灵活性。

为了应对互联网所带来的市场大背景的变革，更为了拥抱互联网作为工业生产发展的新技术之一，德国政府委托德国工程院（ACTECH）进行理论论证工作，并于2013年推出《实施工业4.0的战略目标的建议》。

工业4.0架构与技术特征

工业4.0，或者说第四次工业革命比以往三次都更不好理解，除了身处这个时代，第四次工业革命的驱动型技术突破都是非常前沿而让其陌生，更重要的是任免普遍的认知中都淡化了工业革命对于商业模式的重塑。

第四次工业革命的技术突破比较多样化，尽管标准尚未落定，但目前普遍被承认的突破性技术应用包括

1. Cyber physical system 「CPS」 (物理信息系统)

2. Internet of Things 「IoT」(物联网)

3. Cloud Computing （云计算）

4. Cognitive Computing (人工智慧)

5. Cobots (具有协作能力的下一代机器人)

6. AR/VR

7. Big Data (大数据)

上述技术的创新突破在于深度应用信息通信技术，推动实体物理世界和虚拟网路世界的融合，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）」，以此为手段，推进传统制造业向智能制造转型。传统制造业向智能制造转型过程中，除了涉及制造技术、产品的创新外，还包含模式、业态、产业组织等多方面的创新，例如通过大数据技术，将价值链横向与纵向整合，推动传统制造业从大规模生产转向个性化定制，从生产型制造转向服务型制造。

下图的工业4.0 工具环展示了新技术在生产管理的应用。

麦肯锡工业4.0工具环

整体上去审视第四次工业革命，会发现在生产上，通过IoT,下一代机器人组成的柔性生产线，人工智慧等技术，使得制造企业更好的管理物料与消耗（供应端优化），更智能灵活的产品生产策略，甚至能够主动排除生产故障，以及实现大规模定制化生产，而这些将会使企业生产灵活性与速度大大提升的同时降低生产成本。

数据化与数字化商业模式与对应的技术手段

同时，通过大数据平台分析，除了实现对于生产的精准管理与监控，还能更快制订满足客户需求的成套方案，生产就是服务，同时在价值链上下游通过数据共享的方式集成更多商业伙伴，建立更完善的售后服务，AR/VR的技术应用也将重塑销售与产品体验。

工业4.0的意义，并不是单单创造新的工业技术，而是著重在将现有的工业相关的技术、销售与产品体验统合起来，是创建具有适应性、资源效率，对于产品的影响不仅仅在于生产环节，而是life cycle impacts。

References

1.工业4.0如何助推中国工业转型

drcnet.com.cn/www/Train

2. GERMAN INDUSTRY 4.0 INDEX 2018

staufen.ag/fileadmin/HQ

3. 2011-2016年, 工业4.0概念及体系演进历程

sohu.com/a/123342539_52

4. THE INDUSTRIAL REVOLUTION AS A DEMOGRAPHIC EVENT

faculty.econ.ucdavis.edu

5. Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0

din.de/blob/76902/e8cac


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