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摘 要:本文主要围绕互联网+技术与“工业4.0”的发展展开研究，阐述了“工业4.0”的本质，并在分析工业互联网的基础上，为我国工业发展给出了些许意见，以期能给有关研究提供参考。
关键词:互联网；工业4.0；发展
“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在如今互联网发展越来越进步的状况下，如何通过互联网来促进工业4.0的发展成为了如今所急需探讨的问题。基于此，本文就互联网+技术促进我国工业发展进行了研究，相信对有关方面的研究能提供一定的帮助。
1物联网
1.1 物联网是互联网大脑的感觉神经系统
我们在互联网进化论和互联网神经学的研究过程中，提出“互联网正在向着与人类大脑高度相似的方向进化，它将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统，也会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统。另一方面，人脑至少在数万年以前就已经进化出所有的互联网功能，不断发展的互联网将帮助神经学科学家揭开大脑的秘密。科学实验将证明大脑中也经拥有Google一样的搜索引擎，Facebook一样的SNS系统，IPv4一样的地址编码系统，思科一样的路由系统⋯⋯”
根据这一研究结果所绘制的“互联网虚拟大脑结构图”对互联网与云计算、大数据、物联网、工业4.0（工业互联网）的关系进行了阐释，参见图1所示。
因为物联网重点突出了传感器感知的概念，同时它也具备网络线路传输，信息存储和处理，行业应用接口等功能，而且也往往与互联网共用服务器，网络线路和应用接口，使人与人（Human to Human，H2H），人与物（Human to Thing，H2T）、物与物（Thing to Thing，T2T）之间的交流变成可能，最终将使人类社会、信息空间和物理世界（人/机/物）融为一体。
1.2 云计算是互联网大脑的中枢神经系统
在互联网虚拟大脑的架构中，互联网虚拟大脑的中枢神经系统是将互联网的核心硬件层，核心软件层和互联网信息层统一起来为互联网各虚拟神经系统提供支持和服务，从定义上看，云计算与互联网虚拟大脑中枢神经系统的特征非常吻合。在理想状态下，物联网的传感器和互联网的使用者通过网络线路和计算机终端与云计算进行交互，向云计算提供数据，接受云计算提供的服务。
1.3 大数据是互联网智慧和意识产生的基础
随着博客、社交网络、以及云计算、物联网等技术的兴起，互联网上数据信息正以前所未有的速度增长和累积。互联网用户的互动，企业和政府的信息发布，物联网传感器感应的实时信息每时每刻都在产生大量的结构化和非结构化数据，这些数据分散在整个互联网网络体系内，体量极其巨大。这些数据中蕴含了对经济，科技，教育等等领域非常宝贵的信息，这就是互联网大数据兴起的根源和背景。
1.4 工业4.0或工业互联网本质上是互联网中枢神经系统的萌芽
互联网中枢神经系统也就是云计算中的软件系统控制工业企业的生产设备、家庭的家用设备、办公室的办公设备，通过智能化、3D打印、无线传感等技术使机械设备成为互联网大脑改造世界的工具。同时这些智能制造和智能设备也源源不断向互联网大脑反馈大数据，供互联网中枢神经系统决策使用。
1.5 互联网+的核心是互联网进化和扩张
互联网+的核心是互联网进化和扩张，反映互联网从广度、深度融合和介入现实世界的动态过程。对于互联网+这个2015年在中国迅速升温的新互联网概念，我们无法用上面单独的一张图表示。这是因为互联网+本质上反映互联网从广度、深度侵蚀现实世界的动态过程。互联网从1969年在大学实验室里诞生，不断扩张，从美国到美洲，从亚洲、欧洲到非洲，应用领域从科研到生活，从娱乐到工作，从传媒到工业制造业。互联网+提出者，易观国际的于扬老师认为互联网像黑洞一样，不断把这个世界吞噬进来。其实互联网+反映了于扬老师的互联网黑洞论进一步提升，“+”这个符号可以看做是一张黑洞的入口或嘴，这也是为什么我们叫互联网+，而不叫+互联网。
2 工业4.0的实质
工业4.0的实质在于工业、工业产品和服务的全面交叉渗透。这种渗透借助软件，通过在互联网或其他网络（如物联网）上实现智能化的大规模定制。在这里，服务的核心在于智能化，制造智能化加服务智能化，在很大程度上，制造智能化是通过服务智能化实现的，互联网成为工业4.0和智能化的基础性平台。
2012年，美国提出“工业互联网”；2013年，德国提出“工业4.0”；2015年，中国提出“中国制造2025”与“互联网+”。互联网的发展进入了一个全新的阶段。新阶段的关键特征，是其应用从消费及服务领域进入工业制造领域和其他各个领域。
鉴于制造业在现代经济中的核心地位，互联网进入工业制造领域意味着经济核心部分的互联网化。“互联网+”则意味着，互联网应用于、融入于经济与社会的各个环节。大而言之，包括工业、服务业与农业，互联网融入于这些产业部门，分别称为“工业互联网”、“服务业互联网”与“农业互联网”。中而言之，既包括工业中的各个产业，如钢铁、汽车、电子、化工与能源等，也包括服务业中的各个产业，如金融、零售批发、教育、旅游与体育等，还包括农业中的各个产业，如种植业、林业、牧业与渔业等。互联网融入于这些行业，分别称为“互联网汽车”、“互联网能源”、“互联网金融”、“互联网旅游”、“互联网种植”等。
3 工业互联网
3.1 德国的工业4.0与美国的工业互联网
未来的工业将是什么样子？德国和美国人分别给出了自己的答案:前者称之为“工业4.0”，后者称之为“工业互联网”，参见图2所示。
两份设想有许多共同之处。首先，它们的技术基础是一样的:互联网、物联网、大数据；最终的结果殊途同归:更高的智能化。德国称这种变革为第四次工业革命；美国称其为第三次创新变革浪潮。两份计划分别是两国顶尖制造企业发起的：德国是西门子，美国则是通用电气。
3.2 德美两种技术战略的对比
为了理解两个方案的差异，下面分别给出两种典型情景:工业4.0。各种不同的零件被放在车间门口的传送带上。传送设备根据零件上的RFID进行区分，自动地将其送至合适的加工区域。
工业互联网。飞机正准备起飞，突然接到云计算中心发来的指令:发动机可能出现故障，暂停飞行任务。这是中心根据发动机自动发来的信息，用大数据分析的方法确定的。
在上述两个典型案例中，前者关注的是生产过程的智能化，后者则是生产设备的智能化。前者可减少人对生产过程的参与故而可以减少劳动岗位、提高生产线的柔性；后者可以提高设备安全性、降低能耗、减少维护量。高质量的物联网和控制逻辑是实现前者的关键；恰当的传感器系统和大数据分析能力是实现后者的关键。
两种模式都有长期的历史渊源，不是从天而降的：工业4.0的前身。40多年前，第一台可编程逻辑控制器PLC诞生了。德国人认为，PLC促成了工业3.0。PLC可以把自动化程度做得很高，但柔性却比较差。
推进这两项技术的关键主要是经济问题:采用这样的技术，是否会带来合适的投资回报。决定投资回报的因素包括:相关技术开发的成本、带来收益的大小。随着信息技术的发展，开发相关技术的使用成本不断下降，而劳动力成本不断上升，这就使得这些技术成为可能。
当然，采用这些技术的前提是实用。具体地说就是安全、稳定可靠。而满足这一前提，是实施过程中的主要技术难点之一。
笔者认为:前一种模式一旦成功，能够比较容易实现工程化推广。后一种模式则要针对具体设备、机器，进行具体的研究。这会对技术的推广产生障碍。特别地，在研究之前需要传感器等设备的投入，而研究的结果更是不得而知。故而，推广过程可能比较缓慢，且从一些重要设备、通用设备开始。所以，前者适合企业投资，后者适合科研部门研究。
4 工业4.0对中国意义几何
4.1 保持清醒的头脑
最近20年，中国依靠廉价劳动力逐步成为“世界工厂”。欧美提出工业4.0、工业互联网的原因之一，就是要实现制造业的复兴。所以，两种方案如果成功，将会直接构成对中国制造业的威胁。所以，中国应该认真应对这一新生事物。
我们必须清醒地认识到:即便这两套方案在国外取得成功，也未必能在中国取得成功。原因很简单:经济条件不一样。如果强推先进技术，可能会导致市场的失败。未必是好事。所以，在国外推进工业4.0或者工业互联网的过程中，必须保持清醒，参见图3所示。
4.2 追赶还是赶超
有一点必须强调的是:从整体上看，要追赶西方的先进制造业，还必须跨越两道门槛:高质量和高度自动化。改革开放30多年来，中国工业基本上实现了工业化或低水平的自动化。但与西方发达国家相比，我们的自动化水平还不高，往往强调低成本，而不是高质量。如果以推进自动化水平为抓手、同时重视产品质量的提高，则可能在保持经济性的同时，实现跨越式的发展。
但是，无论如何，中国的人工成本还是要比西方发达国家要低的:除非我们的人均收入与西方持平。因此，中国的制造业也不必过于悲观。
4.3 中国制造业工业4.0进程
跟任何一个新事物或者新的概念一样，我们的制造业企业对“工业4.0”战略在短短的两年时间里（2013年-2015年），经历了从好奇、接触、了解、吸收、尝试到实践探索。每个企业有其自身特殊情况，如企业所处的行业、现金流、决策者的视野、政府的支持等等，这些都可能造成我们的企业在面对“工业4.0”的时候呈现出不同的反应和状态。
从企业自身来看，我们的企业在面对“工业4.0”时做出的积极决策将会极大提升企业在未来市场的竞争力。从国家层面来看，我们的制造业在面对“工业4.0”所做出的战略决策和引领将会深刻影响国与国之间的竞争力。因此，对我们的制造业进行定期的扫描和自我审视，将有助于我们在不同层面做出合适的战略布局以及应对措施。
4.4 中国工业4.0进程报告
那么中国制造业的变革开始了吗?起点怎样?现状如何?企业面临的挑战有哪些?《中国工业4.0进程报告》将为大家揭示目前中国制造业变革进程中一些鲜为人知的重要信息:
“工业4.0”是引导新一轮制造业产业升级的技术革新，是应对行业危机转型升级的趋势；“工业4.0”作为一种新的生产制造管理体系，能够指引企业迚行智能制造的升级，为企业制造生产营销注入新的活力。目前，超过一半的企业已经对工业4.0的整体概念有了一个较为全面的认识。虽然“工业4.0”提出的初衷是德国为了保持戒者提升德国制造业在全球的竞争优势的国家戓略，但是它的前瞻性同样对我国的制造业企业具有引领作用。
工业4.0的主要特点是智能化、数字化、互联化、物联化、大集成和定制化，其中前四个特点最受企业认同，这也显示出中国制造业企业对工业4.0的认知程度已经达到了一个较好的水平。
很多企业都在关注生产智能化带给企业的效益增加，希望生产结构向智能化、数字化发展。随着数字化引发的大数据管理模式也即将会成为企业追求的主流。互联化能有效地解决企业不用户群体间沟通问题，平台效应会让沟通的效能越来越高。
智能化是制造业追求的最高境界，同样也是最难实现和最大投入的。从技术实现的路线图看，数字化、互联化和物联化是第一步，大集成是第二步，之后才是智能化。
在目前工业4.0的进程推进中，政府推动在总体纬度的表现为最低，大部分企业往往是出于企业自身发展的需求而考虑。在企业自身的驱动力中，技术革新排在第一位，显示出中国企业越来越重视技术创新；其次的动力是生产成本压力，这也是制造业企业的永恒话题。
新的商业模式挑战成为重要的驱动力之一，说明了我国企业在创新方面不断迈进，创新不仅体现在技术革新方面，而且在商业模式上也出现了越来越多的案例。“工业4.0”的应用实践也有助于新的商业模式的产生。
4.5 推进中国“工业4.0”面临哪些困难
正如技术革新是企业推进“工业4.0”的最重要因素，人才、创新和标准成为了摆在“工业4.0”发展面前的拦路虎。人才与研发创新能力是中国工业4.0进程的巨大挑战:大多数企业现有平台升级向工业4.0进化的另一个原因，是源于工业4.0本身带给企业的新挑战，这其中最主要的三个挑战包括缺少人才、研发与创新能力不强以及标准化的缺失，此外没有成功经验可供参考，企业领导的意识以及变革所需资金的压力均给中国企业的工业4.0进程带来了挑战与阻力。
人才匮乏是我国制造业发展最重要因素，也是目前亟需解决的问题。工业4.0的迚程中，需要整个生态圈中的人才相互协作，整体发展。
对于迎接一次新的技术革命有很多种心态面对，等待的同时有得有失。争取竞争力的模式也许就在一念之间。第一个吃螃蟹的人在承受失败的同时，也累积了不可被超越的距离。
5 中国“工业4.0”应投入在哪些领域
自动化与智能设备是实现“工业4.0”的基础。“工业4.0”的升级改造必须建立在自动化的结构上的，这点得到了大多数企业的认同。其中17.14%的企业选择更新自己内部的生产设施，加强自动化与智能化，16.43%的企业选择升级MES/ERP软件系统，而在工业4.0最为关键的大数据、数字化、物联网、云制造等方面投入的企业相对较少，显示出中国企业在进军工业4.0领域时渐进而突变的特点。云制造、大数据需要整体行业的配合和沉淀，目前还处在前期探索阶段。
从基础走向上层建筑的过程也适用于“工业4.0”的实践路线图，夯实实体结构的基础上搭配体系结构调整，再发挥其应用价值，这样的过程风险较低，比较容易获得企业的认可。
已经有很多企业都认可“工业4.0”的愿景，并积极地投身实践的过程，还有很多企业认识到“工业4.0”的发展对于企业自身发展的潜在利益，期望能够在未来投入相关资源走进“工业4.0”实践的队伍。目前有超过75%的企业开始或准备开始工业4.0的投入。
6 结语
互联网+与“工业4.0”时代已经到来，这必定会给我国的工业发展带来极大的影响，加上智能制造技术的进一步发展，如何通过上述先进理念与技术促进我国工业的发展成为了急需探讨的问题。本文系统论述和分析了在这种背景下我国工业发展面临的机遇与挑战，期望能为相关领域的进一步深入研究带来帮助。
参考文献：
[1]易博松.智能科学在工业4.0时代的应用与发展研究[J].科技与创新.2015（16）.
[2]宿泽隆.工业4.0时代智能制造在文化产业中的应用[J].品牌月刊.2015（06）.
论文作者:罗崇廉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/21
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