数字化课堂

2008年一场席卷全球的金融危机，使欧美国家尝到了忽视实体经济的“苦果”。

自上世纪60年代以后，欧美国家掀起“去工业化”或者全球化浪潮，制造业外移，重点发展金融、房地产和服务业，虚拟经济迅速膨胀，结构性矛盾凸显。到2008年金融危机爆发时，欧美国家虚拟经济的脆弱性被暴露的一览无遗。为了解决产业“空心化”和失业率攀升的问题，欧美国家相继开始加速“再工业化”，推动制造业“回归”。

但是，回顾历史不难发现，欧美国家制造业外移有其必然性。受制于土地、人力成本的上升，以及随着资源渐趋枯竭和环境意识的增强，一些传统产业如钢铁、工程机械等逐步走向衰退。将生产过程中的某些环节，例如劳动密集型的加工装配等外移至国外成本相对低廉的地区，成为工业发达国家企业的最佳选择，而发展中国家提供的各种优惠政策也加剧了这种趋势。

从“去工业化”向 “再工业化”的趋势过度,成本偏高和资源枯竭的问题依然无法回避，而单靠政策扶持显然无法驱使以营利为目的、追求效益最大化的企业重回制造业。所以，在欧美国家制造业复苏、外移企业回归本土背后有着更深层次的原因。

技术主导下一个新工业时代的到来

工业发展最大机遇期往往出现在历次工业革命开始初期。第一次工业革命发生在18世纪末，主要特征是以蒸汽机为动力实现机械化生产，它使人类第一次以机械设备代替手工,从而使经济以农业,手工业为基础转型到以机械制造为基础的发展模式;第二次工业革命发生在19世纪初,以电力推动的规模化生产，通过零配件和装配线成功分离而实现规模化生产;第三次工业革命以电子与信息技术结合为标志,使工业生产高度自动化.这三次工业革命给予欧美国家经济领先世界的工业基础。

几十年来，随着产品的丰富，工业生产结构也变得更复杂、更精细。生产线和生产设备内部的信息流量，以及管理工作的信息量剧增，自动化制造系统在信息处理能力、效率和规模上都已经难以满足工业制造的需求。对信息通信技术（ICT）的应用一定程度上解决了这一难题。当今，ICT大约支撑了绝大部分的工业制造过程。

伴随着个人计算机到多样化智能设备的演进，以及云计算服务和互联网技术的发展，越来越多功能强大、自主的智能设备以无线方式实现了与互联网或设备之间的直接互联。由此衍生出物联网、服务网和数据网，推动着物理世界和虚拟网络世界以虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）的方式相融合。这种技术进步直接反映到工业领域，通过一个囊括所有生产过程的全球性网络，工业领域将有史以来第一次实现资源、信息、物品、设备和人的互通互联。

在这种变化中，并没有涉及到新技术，而是强调对信息通讯技术和与信息物理生产系统（CPS）的结合来改变当前的工业生产与服务模式，德国将这种渐进性的技术进步描述为工业的第四个阶段，即工业4.0。

“工业4.0”概念的产生

德国是最早提出工业4.0概念的国家，在德国政府推出的《高技术战略2020》中，工业4.0被列为十大未来项目之一。“工业4.0”一词最早出现在2011年德国举行的汉诺威工业博览会上，在2013年汉诺威工业博览会上，“工业4.0”概念正式由德国“工业4.0小组”提出。

德国学术界和产业界对“工业4.0”概念的一个比较统一的阐释是继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命。主要是指通过信息通讯技术和虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）的结合，将制造业向智能化转型，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。

虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）包括智能机器、储存系统和生产设施，各个部分能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。而物联网、服务网以及数据网是“工业4.0”的基础。

未来工业蓝图

生产效率是制造企业首先会考虑的问题。在具体生产流程方面，工业4.0对企业的意义在于，它能够将各种生产资源，包括生产设备、机器人、仓储系统和生产设施形成一个循环网络，进而通过物联网和服务应用，实现贯穿整个智能产品和系统的价值链网络的横向、纵向的链接和端对端的数字化集成，提高生产效率, 从而实现智能工厂。通过智能工厂制造系统在分散价值网络上的横向连接，就可以在产品开发、生产、销售、物流、服务的过程中，借助软件和网络的监控、交流，根据最新情况灵活, 实时地调整生产工艺，而不再是完全遵照几个月或者几年前的计划。