工業(yè)4.0對制造業(yè)帶來的變革和思考
工業(yè)4.0的概念在2013年被正式提出之后，智能化隨即成為引領第四代工業(yè)革命的主題，制造業(yè)成為經(jīng)濟增長的中堅力量。從2016年開始，初心資本在工業(yè)4.0領域布局，以工業(yè)自動化、智能物流、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為核心，重點關注本土化企業(yè)在智能制造領域的發(fā)展。
在對工業(yè)4.0的各個環(huán)節(jié)研究過之后，初心為大家梳理了這份近萬字的行研報告，為大家剖析了工業(yè)4.0對制造業(yè)帶來的變革和思考，并具體分析了一個案例：翼菲自動化。通過這份詳盡的研究，我們已經(jīng)能夠看到在眾多的細分領域，部分創(chuàng)新企業(yè)給制造業(yè)帶來的改變和價值，初心資本也會持續(xù)挖掘這個方向上的投資機會，無論腳步快慢，我們希望用自己的方式給轉型中制造業(yè)帶來些許的力量和影響。
一、智能化時代在工業(yè)4.0的背景下到來
2011年在德國漢諾威工業(yè)博覽會上工業(yè)4.0的概念首度被三位教授提出。2013年04月在漢諾威工博會上《保障德國制造業(yè)的未來：關于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略建議書》發(fā)布，至此，工業(yè)4.0成為《德國2020高技術戰(zhàn)略》的十大未來項目之一并正式上升為國家戰(zhàn)略。
工業(yè)4.0是一個利用物聯(lián)信息系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem簡稱CPS）將生產(chǎn)中的供應，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，以提高制造技術水平為方向，將制造業(yè)轉向智能化為目標的一場自下而上的生產(chǎn)模式革命。核心概括為建設一個網(wǎng)絡系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem，KUKA機器人電路板維修，物聯(lián)信息系統(tǒng)）、研究兩大主題（智能工廠、智能生產(chǎn)）、實現(xiàn)三大集成（橫向集成、縱向集成及端對端的集成）、推進三大轉變。
初心認為，從2013年工業(yè)4.0正式提出以后，智能化成為引領第四代工業(yè)革命的主題。我們能夠看到在自動化向智能化發(fā)展的過程中，很多新的技術和應用得到了重大的突破，科技帶來的產(chǎn)量及效率的提升、生產(chǎn)及人力成本的降低使得企業(yè)在這個改造的過程中大幅獲益，我們也能看到在這個轉型過程中誕生的更具有挑戰(zhàn)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機會。2014年柔性供應鏈重點突破，使得小規(guī)模、差異化生產(chǎn)成為可能；2015年智能生產(chǎn)、人機協(xié)作取得顯著成果，產(chǎn)業(yè)鏈互動、人機協(xié)同作業(yè)等將進入實際的應用階段；2016年工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)方案推出，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、模擬技術、增強現(xiàn)實技術、大數(shù)據(jù)分析進行系統(tǒng)整合，研發(fā)、制造成本大大降低，個性化定制逐步啟程；2017年數(shù)字化戰(zhàn)略、信息安全及人力質素重新被定義。
二、制造業(yè)為經(jīng)濟增長的中堅力量
數(shù)據(jù)來源：TheWorldBank（2015年戰(zhàn)亂國家未在統(tǒng)計之列）
根據(jù)TheWorldBank數(shù)據(jù)顯示，2016年全球GDP總量達75.6萬億美元，全球制造業(yè)GDP總量達11.8萬億美元，占全球GDP總量的15.6%，較2015年增長1.6%。
數(shù)據(jù)來源：中國統(tǒng)計年鑒
根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)顯示，2016年中國GDP總量達74.4萬億元，中國制造業(yè)GDP達22.4萬億元，占中國GDP總量的30.0%，較2015年增長6.8%。同時，2016年中國制造業(yè)GDP總量較2012年的10.9萬億元增長了103.6%，中國制造業(yè)在以強勁的勢頭保持增長。
初心認為，縱觀歷史數(shù)據(jù)，我們能夠看到制造業(yè)在中國乃至全球經(jīng)濟增長中扮演的角色，伴隨第四次工業(yè)革命的到來，各國在制造業(yè)的投入逐年增長，KUKA機器人維修，包括資金、技術研發(fā)、人力、政策、海外投資并購等，各國都希望在工業(yè)4.0的浪潮中占據(jù)制高點。就中國來看，2016年中國在制造業(yè)的投資總額達18.8萬億，較2015年增長18.3%，政策層面來看，智能制造上升為國家戰(zhàn)略來進一步更好的配合實施制造業(yè)的轉型。
三、第四次工業(yè)革命正在經(jīng)歷從自動化到智能化的飛躍
第一次工業(yè)革命（機械化）
18世紀以蒸汽機作為動力機被廣泛使用為標志開啟了第一次工業(yè)革命，開創(chuàng)了以機器代替手工工具的時代。工業(yè)革命使工廠制代替了手工工場，用機器代替了手工勞動；工業(yè)革命使依附于落后生產(chǎn)方式的自耕農(nóng)階級消失了，工業(yè)資產(chǎn)階級和工業(yè)無產(chǎn)階級形成和壯大起來。
第二次工業(yè)革命（電氣化）
19世紀最后30年和20世紀初以電氣工業(yè)的發(fā)展為標志開啟了第二次工業(yè)革命，世界由蒸汽時代進入電氣時代。19世紀70年代以后電機、電動機相繼發(fā)明，遠距離輸電技術的出現(xiàn)，電氣工業(yè)迅速發(fā)展起來，電力在生產(chǎn)和生活中得到廣泛的應用。內燃機的出現(xiàn)及90年代以后的廣泛應用，為汽車和飛機工業(yè)的發(fā)展提供了可能，推動了石油工業(yè)、冶金、造船、機器制造、交通運輸、電訊等行業(yè)的快速發(fā)展和技術革新。
第三次工業(yè)革命（自動化）
從20世紀四五十年代以來以原子能、電子計算機、微電子技術、航天技術、分子生物學和遺傳工程等領域取得重大突破為標志開啟了第三次工業(yè)革命，也被稱為第三次科技革命。這次科技革命不僅極大地推動了人類社會經(jīng)濟、政治、文化領域的變革，而且也影響了人類生活方式和思維方式，使人類社會生活和人的現(xiàn)代化向更高境界發(fā)展。
第四次工業(yè)革命（智能化）
20世紀后期以系統(tǒng)科學的興起到系統(tǒng)生物科學的形成為標志開啟了第四次工業(yè)革命，即第四次科技革命。圍繞發(fā)展新能源和系統(tǒng)性的生物科學技術，整合不同學科、理論、技術、資源等使得智能化成為可能，推進能源結構向經(jīng)濟結構的轉變。在這期間，大量新的生態(tài)體系及技術誕生，比如人機交互、3D打印、模擬技術、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、智能生產(chǎn)、大數(shù)據(jù)、增材制造、現(xiàn)實增強技術。
初心認為，伴隨四次工業(yè)革命的到來，大量企業(yè)面臨從自動化向智能化的變革，4.0的浪潮將帶來巨大的經(jīng)濟增長動力及創(chuàng)新機會，未來大量的自動化作業(yè)將被智能化的作業(yè)所取代，成本優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)線升級后人力成本的降低，更體現(xiàn)在上下游整合后的數(shù)字化調配系統(tǒng)及精益、定制化生產(chǎn)帶來的生產(chǎn)資料及運營成本的降低。就中國來看，我們還處在制造業(yè)自動化升級的關鍵點，大部分企業(yè)在近兩年大力投入對生產(chǎn)線的改造，用自動化的技術替代或者配合人力更好的工作降低成本提高效率，比如工業(yè)機器人、工業(yè)SaaS、視覺、工業(yè)大數(shù)據(jù)等。
四、工業(yè)4.0以智能化技術為核心驅動力
我們認為工業(yè)4.0背景下的智能化核心解決兩個問題：一是利用最前沿的技術解決人類在生產(chǎn)中無法完成的事情；二是用整合的生態(tài)系統(tǒng)解決單純用人力及單一生產(chǎn)環(huán)境完成時效率低下成本極高的事情。我們梳理了盡可能貫穿整個生產(chǎn)流程的技術體系，探究工業(yè)4.0的技術驅動環(huán)境和解決以上兩個問題的路徑，核心包括縱向橫向整合、3D打印技術、增強現(xiàn)實技術、機器人、大數(shù)據(jù)分析、云計算、物聯(lián)網(wǎng)。
1、內外系統(tǒng)的整合為制造業(yè)企業(yè)智能化發(fā)展的基礎
縱觀大部分制造業(yè)企業(yè)，從內各IT系統(tǒng)、各業(yè)務部門仍在獨立運作，研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷售、市場等部門IT系統(tǒng)并未完全整合，在作業(yè)流程上并未做到一體化，極大的增加了企業(yè)的溝通成本，降低了生產(chǎn)效率；從產(chǎn)業(yè)鏈延伸、供應商、企業(yè)、客戶、消費者還處在互相割裂的狀態(tài)，供給與需求不能很好的匹配，達到終端的產(chǎn)品也存在被動接受的情況，給企業(yè)帶來很大的困擾。但縱向橫向整合系統(tǒng)使得各業(yè)務部門、產(chǎn)業(yè)鏈將成為更加緊密的整體，橫跨企業(yè)、產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡將讓價值鏈真正實現(xiàn)自動化。如AirDesign平臺可以實現(xiàn)不同合作伙伴之間對復雜產(chǎn)品和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的交互功能。
2、模擬技術使得生產(chǎn)成本大幅降低