德国工业4.0的经济潜力与组织管理体系预测_德国经济论文

德国工业4.0经济潜力预测与组织管理体系，本文主要内容关键词为：德国论文,潜力论文,管理体系论文,组织论文,工业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

       据德国信息产业、电信与新媒体协会(BITKOM)2014年发布的“工业4.0对德国经济潜力研究报告”预测[1]，德国经济将从第四次产业革命中获益。到2025年，通过实施工业4.0战略，德国化工、汽车制造、机械和设备工程、电气工程、农业、信息通信等6个重要行业增加值可实现年均1.7％的增长，总额约为780亿欧元。

       1 研究目的

       “工业4.0对德国经济潜力研究报告”力求在一个公认的定义基础上，将工业4.0对德国经济产生的影响进行定量的描述。该研究基于针对特定行业标准化的价值链，分析采用工业4.0技术产生的变化，推断其对某个行业或经济的整体影响。通过创新的产品和服务对提高业务流程的效率和市场潜力进行评估，是此项研究的重点。

       此项研究试图回答以下3个问题：(1)工业4.0技术的广泛应用对经济发展的影响潜力有多大，如何提高生产效率和促进增长，如何描述这些技术？(2)各行业价值链中增加值份额是如何变化的？(3)什么是成功采用工业4.0技术的先决条件，或者需要改变哪些条件？

       该研究由BITKOM和与弗劳恩霍夫协会劳动经济和组织研究所(IAO)共同开展。BITKOM是德国IT行业的重要协会，也是组建工业4.0协会平台的主导、协调和重要参与机构[2]；IAO主要从事劳动者相关问题研究，特别是探讨创新的组织形式及信息和通信技术在未来生产设计中的影响。

       2 研究方法

       2.1 采用工业4.0平台的定义描述

       据统计，关于工业4.0概念的描述有104种之多，目前还没有一个明确的、广泛公认的定义。“工业4.0对德国经济潜力研究报告”采用工业4.0协会平台给出的定义，认为工业4.0的重点是：通过人、机、物、信息和通信技术系统的实时、智能、水平和垂直网络化，实现复杂系统的动态管理。

       工业4.0具有双重战略，一是生产者导向战略，即在产品中融入更多的智能；二是市场导向战略，即在生产过程中使用智能产品。双重战略由三个主要部分组成：一是基于横向整合跨越公司界限的价值链和网络构建；二是在整个产品价值链和相关生产系统中的数字化集成工程；三是在公司内部灵活和可重构生产系统的设计与实现，以及它们的垂直整合。由此可以看出，工业4.0是指产业价值实现中产品和生产过程的智能网络，德国希望通过工业4.0把生产系统提升到一个新的水平，更加具有灵活性和稳定性[3,4]。

       2.2 采用专家访谈的调研方法

       此项研究针对德国个别行业广泛应用工业4.0技术的总体经济影响进行分析，主要采用专家访谈的调研方法，选择6个行业中具有代表性的企业技术负责人作为专家，这些企业已经在应用工业4.0技术方面取得了初步经验。专家对应用这些技术给特定行业和宏观经济所带来的变化进行估算。此项研究还采访了来自商业和科学界的高级代表，听取了他们关于工业4.0可行性和效果的看法。

       此项研究是基于应用工业4.0技术对区域范围内的行业或宏观经济产生潜力影响的粗略分析，根据专家和行业代表对生产发展的预测，在对德国主要行业和总体经济发展潜力推算的基础上进行的。此项研究通过一个示范性的价值链对应用工业4.0技术的预期效果进行估计，并进一步在其他行业进行检验，以确定工业4.0技术具体用途和潜力的可靠说法。

       2.3 选取代表性的行业作为调查对象

       此项研究选取的化工、汽车、机械装备、电气、农林业和信息通信技术等行业是德国具有代表性的6大行业。2013年，上述6个行业的增加值占德国98个行业总增加值的24％，其中化工、汽车、机械和电气设备的增加值最高，占制造业增加值的46％，占德国总增加值的10％(2305亿欧元)。此外，这些行业有的已经高度自动化和网络化，在推进工业4.0进程中具有良好的基础和初步的经验。

       2.4 工业4.0涉及5大关键技术领域

       报告认为，工业4.0对经济的影响和潜力主要涉及嵌入式信息系统、智能工厂、云计算、IT安全、强大网络等5大关键技术领域(见图1)。在工业4.0的理念中，智能联网是工业生产的重点，机器到机器(M2M)的通信与交互通过传感器和智能网络实现。M2M是工业4.0的重要组成部分，人、机、物、信息和通信技术系统的实时性、综合性和智能联网是工业4.0的核心要素。工业4.0是价值链生产力的重要推动力，工业4.0技术的广泛应用将影响并改造生产方式和物流系统。

       例如，在农业收获过程中，人们通过智能网络协调机器收获作物过程，给农民带来最好的收成。农业价值链主要包括以下环节：(1)收获时节具有不稳定性，要避免错过最佳农时；(2)通过完善协调农业机械，养护土壤；(3)通过精确预测和控制，避免燃料消耗；(4)考虑各方面因素，优化收获物流；(5)通过实时数据使用，做好前瞻性规划；(6)自动调节收割速度，避免超载。

      

       图1 工业4.0关键技术领域示意图

       3 主要结论

       经过研究，BITKOM预测，工业4.0具有深刻改变德国经济的潜力。通过在德国化工、汽车制造、机械和设备工程、电气工程、农业、信息通信等6大优势行业中应用工业4.0技术，预计到2025年德国6大优势行业的增加值可实现年均1.7％的增长，总额约为780亿欧元。

       被选定行业的各自特点不同，其价值链特点也不同，操作条件和可能性以及潜力也相应变化。预期的潜力源自创新的产品、新服务和商业模式，以及更高效的操作流程；除了减少中间环节的浪费，通过信息和具体状况的协调以及利用专家，提高决策的效率和质量。虽然德国已经有一些工业4.0应用实例，但目前只能对这些技术在代表性行业中的应用影响进行大致的估计。根据以上模式，此项研究对德国全行业的总增加值进行推算，其增长潜力乘以0.5的系数，粗略预测到2025年德国可实现的总增加值约为2674.5亿欧元(见表1)。

      

       3.1 化工

       该行业包括肥皂、洗涤剂和清洗剂、粘合剂、精油、染料、肥料等，自动化程度很高。2013年，德国化工行业的营业额为1360亿欧元，4.3％的企业获得收入的82.8％，2/3为国外销售所得；从业人员31.9万，创新强度6.3％，增加值为370亿欧元，分别占制造业和德国总增加值的8％和1％。该行业采用工业4.0技术的动力是改善网络化，特别要改善产品和生产过程的质量。预计到2025年，德国化工行业可实现30％的增长率，年均增长2.21％，实现增加值120.2亿欧元。

       3.2 汽车制造

       2013年，德国汽车制造业营业额为3171亿欧元，3.8％的企业产生95％的销售总额，销售额的63％在海外；从业人员77.8万，拥有新产品的企业占企业总数的36％，创新强度为8.8％；增加值为700亿欧元，为制造业中最高，占德国制造业总增加值的14.8％，占德国总增加值的3.2％。采用工业4.0技术，在产品开发和生产的接口实现数据整合，通过实时数据、直观的人机界面和灵活的自动化应用，实现更高效率的生产系统。预计到2025年，德国汽车制造业可实现20％的增长率，年均增长1.53％，可实现增加值148亿欧元。

       3.3 机械设备

       2013年，德国机械设备业营业额为1770亿欧元，1.4％的企业产生半数以上的销售额，销售额的61％在海外；从业人员95.1万，创新投入118亿欧元，创新强度为6％。该行业采用工业4.0技术，主要是在创新的解决方案中实现操作、条件和环境数据的网络化应用，以及更直观的操作和更简化的配置。预计到2025年，德国该行业每年以2.21％的速度增长，可实现增加值230.4亿欧元。

       3.4 电气设备

       2013年，德国电气设备业营业额为1637.7亿欧元，主要是小微型企业，从业人员81.6万；创新率为71％，研发投入每年58亿欧元；占德国制造业总增加值的8.4％，占德国增加值总额的1.73％。该行业采用工业4.0技术，主要是实现运营、条件和环境数据的实时监控，以及对分布全球各地生产流程更简化的配置。预计到2025年，德国该行业可实现30％的增长，年均增长2.21％，可实现增加值120.8亿欧元。

       3.5 农林业

       该行业涵盖种植农作物、专业养殖等，目标是给人们提供动植物食品和工业原料。目前，德国该行业营业额为279亿欧元，贸易逆差为159.4亿欧元，农业占总增加值的0.8％，从业人员17.2万；大部分为微型企业，研发经费为1.83亿欧元。该行业采用工业4.0技术，主要是使用简单灵活、实时生产计划和控制的移动设备以及农业机械特设网络。预计到2025年，德国可实现15％的增长率，年均1.17％的增长，可实现增加值27.8亿欧元。

       3.6 信息通信

       信息通信业在工业4.0中具有重要作用，一方面为人机互动提供集成的软硬件产品，另一方面为支持工业4.0技术提供服务。目前，德国该行业营业额为2820亿欧元，从业人员9.26万，增加值总额超过900亿，其中技术服务占75％，行业增长值占德国增加值总额的4.3％。该行业采用工业4.0技术，将实现新产品和服务的简单、灵活和实时生产计划和控制。预计到2025年，德国信息通信业可实现15％，的增长率，年均增长1.17％，可实现增加值140.5亿欧元。

       4 工业4.0技术的应用条件

       “工业4.0对德国经济潜力研究报告”认为，工业4.0带来的好处不是立即出现革命性的变化，而是在未来几年逐步的改变。德国虽已取得初步的成果，但广泛的应用尚未开始，很大程度上取决于其营造的政策环境。

       4.1 制定相关技术标准和规范

       为实现这样的增长效果，标准和技术应用方面的支持必不可少，特别是对快速和无接口通信、数据保护和安全规则至关重要。组件按照“即插即用”的原则连通，没有标准是不可能实现的。德国针对应用程序的运行环境开发相关标准，使它们能够在不同平台上运行，无需重新编程。

       4.2 进一步研发相关技术

       为了满足需求，现有被采用的基础技术仍需要进一步发展和改进。例如，宽带网络必须适合工业应用，并具有过硬的实时能力，而高质量的互联网服务是充分和必要条件。此外，微电子技术也是关键技术，半导体、微控制器和功率元件是智能系统的“大脑和肌肉”，需要持续的研究和开发[5]。

       4.3 特别注重数据和网络安全

       德国需要在所有情况下保证工业4.0技术应用的安全，保证数据安全和网络安全是实现高速、快捷、智能化生产的前提。保护隐私的同时，也要防止未经授权访问系统。此外，德国将在工业4.0技术范围内，探索在工业部门、信息通信部门和客户间建立互信机制。

       4.4 不局限于单纯的技术应用

       在生产过程中广泛使用的IT和智能手段要求考虑包括技术、人员和组织的整个生态系统。人在其中不能退化为生物机器人，人仍然是生产的中心。工业4.0技术有助于使复杂的技术过程更安全、更易于管理。

       5 德国工业4.0的组织管理体系

       BITKOM与德国机械设备制造联合会(VDMA)以及德国电气和电子工业联合会(ZVEI)于2013年4月共同成立了“工业4.0协会平台”，旨在推动工业发展、提高生产标准、开发新的商业模式和运营模式并付诸实践[6,7]。

       随着工业4.0在德国的实施，目前已形成全社会共同参与的局面，其组织管理大体形成了政府牵头组织推动、科研界提供咨询和技术支撑、协会创建平台、各行业企业广泛参与的格局。2015年3月，德国经济部部长加布里尔和联邦教研部部长万卡共同宣布，启动工业4.0平台建设工作。新的工业4.0平台将成立领导小组，由加布里尔和万卡亲自主持；下设战略圈，由两部门国务秘书牵头，负责政策协调，发挥社会动员与“倍增”作用；由企业家牵头的操控圈和参考架构及标准规范、研究和创新、网络安全系统、法律框架、就业和教育培训等5个工作组，负责技术能力和应用决策；产业联盟和国际标准委员会，负责进入市场的有关活动；另设科学顾问委员会和办事处，分别负责技术咨询和落实日常工作(参见图2)。

      

       6 结语

       BITKOM的研究报告认为，工业4.0在德国经济发展过程中潜力巨大，通过创新的产品、服务和商业模式，以及更高效的操作流程，减少中间环节浪费，可以大大提高生产效率。德国政府对工业4.0寄予厚望，将其视为保持其先进制造业大国优势地位的关键，意在着眼长远，持续提高德国制造业的竞争力，力求在新一轮工业革命中抢占先机和制高点[8]。我国正处在促进工业转型升级、由制造业大国向制造业强国转变的关键时期，德国“工业4.0”战略与我国提出的信息化、工业化“两化融合”有相通之处，对我国实施“中国制造2025”战略具有重要借鉴作用。2014年中德两国政府共同签署的《中德合作行动纲要：共塑创新》已明确提出，工业4.0对于未来中德经济发展都具有重大意义。工业4.0已经进入中德合作新时代，中德有望成为工业4.0时代的双引擎。双方将在标准问题上紧密合作，并进一步深化两国在移动互联网、物联网、云计算、大数据等领域的合作。

标签：德国经济论文;  组织管理体系论文;  经济研究论文;  经济论文;  产业增加值论文;  经济学论文;