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在現代工業自動化生產中，涉及到各種各樣的檢驗、生產監視及零件識別應用，例如零配件批量加工的尺寸檢查，自動裝配的完整性檢查，電子裝配線的元件自動定位，IC上的字符識別等。通常人眼無法連續、穩定地完成這些帶有高度重復性和智能性的工作，其它物理量傳感器也難有用武之地。 由此人們開始考慮利用光電成像系統采集被控目標的圖像，而后經計算機或專用的圖像處理模塊進行數字化處理，根據圖像的像素分布、亮度和顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別。這樣，就把計算機的快速性、可重復性，與人眼視覺的高度智能化和抽象能力相結合，由此產生了機器視覺的概念。 一個成功的機器視覺系統是一個經過細致工程處理來滿足一系列明確要求的系統。當這些要求完全確定后，這個系統就設計并建立來滿足這些精確的要求。機器視覺的優點包括以下幾點：精度高 作為一個精確的測量儀器，設計優秀的視覺系統能夠對一千個或更多部件的一個進行空間測量。因為此種測量不需要接觸，所以對脆弱部件沒有磨損和危險。 連續性 視覺系統可以使人們免受疲勞之苦。因為沒有人工操作者，也就沒有了人為造成的操作變化。多個系統可以設定單獨運行。 成本效率高 隨著計算機處理器價格的急劇下降，機器視覺系統成本效率也變得越來越高。一個價值10000美元的視覺系統可以輕松取代三個人工探測者，而每個探測者每年需要20000美元的工資。另外，視覺系統的操作和維持費用非常低。 靈活性 視覺系統能夠進行各種不同的測量。當應用變化以后，只需軟件做相應變化或者升級以適應新的需求即可。 許多應用滿意過程控制（SPC）的公司正在考慮應用機器視覺系統來傳遞持續的、協調的和精確的測量SPC命令。在SPC中，制造參數是被持續監控的。整個過程的控制就是要保證這些參數在一定的范圍內。這使制造者在生產過程失去控制或出現壞部件時能夠調節過程參數。 機器視覺系統比光學或機器傳感器有更好的可適應性。它們使自動機器具有了多樣性、靈活性和可重組性。當需要改變生產過程時，對機器視覺來說“工具更換”僅僅是軟件的變換而不是更換昂貴的硬件。當生產線重組后，視覺系統往往可以重復使用。 機器視覺系統的構成 機器視覺技術用計算機來分析一個圖像，并根據分析得出結論。現今機器視覺有兩種應用。機器視覺系統可以探測部件，在此光學器件允許處理器更精確的觀察目標并對哪些部件可以通過哪些需要廢棄做出有效的決定；機器視覺也可以用來創造一個部件，即運用復雜光學器件和軟件相結合直接指導制造過程。 盡管機器視覺應用各異，但都包括以下幾個過程； 圖像采集 光學系統采集圖像，圖像轉換成模擬格式并傳入計算機存儲器。 圖像處理 處理器運用不同的算法來提高對結論有重要影響的圖像要素。 特性提取 處理器識別并量化圖像的關鍵特性，例如印刷電路板上洞的位置或者連接器上引腳的個數。然后這些數據傳送到控制程序。 判決和控制 處理器的控制程序根據收到的數據做出結論。例如：這些數據包括印刷電路板上的洞是否在要求規格以內或者一個自動機器如何必須移動去拾取某一部件。 機器視覺系統解析 典型的視覺系統一般包括：光源、光學系統，相機、圖像處理單元（或圖像采集卡）、圖像分析處理軟件、監視器、通訊/輸入輸出單元等。圖像采集圖像的獲取實際上是將被測物體的可視化圖像和內在特征轉換成能被計算機處理的數據，它直接影響到系統的穩定性及可靠性。一般利用光源、光學系統，相機、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）獲取被測物體的圖像。光源 光源和影響機器視覺系統輸入的重要因素，因為它直接影響輸入數據的質量和至少30%的應用效果。由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。許多工業用的機器視覺系統用可見光作為光源，這主要是因為可見光容易獲得，價格低，并且便于操作。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個最大缺點是光能不能保持穩定。以日光燈為例，在使用的第一個100小時內，光能將下降15%，隨著使用時間的增加，光能將不斷下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持穩定，是實用化過程中急需要解決的問題。另一個方面，環境光將改變這些光源照射到物體上的總光能，使輸出的圖像數據存在噪聲，一般采用加防護屏的方法，減少環境光的影響。由于存在上述問題，在現今的工業應用中，對于某些要求高的檢測任務，常采用X射線、超聲波等不可見光作為光源。由光源構成的照明系統按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測物放在光源和相機之間，它的優點是能獲得高對比度的圖像；前向照明是光源和相機位于被測物的同側，這種方式便于安裝；結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據它們產生的畸變，解調出被測物的三維信息；頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，要求相機的掃描速度與光源的頻閃速度同步。光學系統 對于機器視覺系統來說,圖像是唯一的信息來源，而圖像的質量是由光學系統的恰當選擇來決定。通常，由于圖像質量差引起的誤差不能用軟件糾正。機器視覺技術把光學部件和成像電子結合在一起，并通過計算機控制系統來分辨、測量、分類和探測正在通過自動處理系統的部件。機器視覺系統通常能快到100%的探測所處理的產品而不會降低生產線的速度。由于越來越多的制造商正需要“6-sigma“（小于百萬分之三的有效單位）結果，以便能夠在當今質量意識很強的市場中更有競爭力，這種能力顯得非常重要。另外，這些系統能夠與滿意過程控制（SPC）非常理想的配合。光學系統的主要參數與圖像傳感器的光敏面的格式有關，一般包括：光圈、視場、焦距、F數等。相機 相機是實際上是一個光電轉換裝置，即將圖像傳感器所接收到的光學圖像，轉化為計算機所能處理的電信號。光電轉換器件是構成相機的核心器件。目前，典型的光電轉換器件為真空攝像管、CCD、CMOS圖像傳感器等。真空電視攝像管由密封在玻璃管罩內的攝像靶、電子槍兩部分組成。攝像靶將輸入光學圖像的光照度分布轉換為靶面相應象素電荷的二維空間分布，主要完成光電轉換和電荷存貯任務；電子槍則完成圖像信號的掃描拾取過程。電視攝像管型成像系統具有高清晰度、高靈敏度、寬光譜和高幀速成像等特點。但由于電視攝像管屬于真空管器件，其重量、體積及功耗均較大。CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取于一體，是典型的固體成像器件。CCD的突出特點是以電荷作為信號，而不同于其器件是以電流或者電壓為信號。這類成像器件通過光電轉換形成電荷包，而后在驅動脈沖的作用下轉移、放大輸出圖像信號。典型的CCD相機由光學鏡頭、時序及同步信號發生器、垂直驅動器、模擬/數字信號處理電路組成。下圖為CCD相機的原理框圖。 CCD作為一種功能器件，與真空管相比，具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優點。 CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）圖像傳感器的開發最早出現在20世紀70 年代初。90 年代初期，隨著超大規模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術的發展，CMOS圖像傳感器得到迅速發展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部象素的編程隨機訪問的優點。目前，CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、寬動態范圍和輸出圖像幾乎無拖影等特點而得到廣泛應用。 圖像的處理和分析 在機器視覺系統中，相機的主要功能光敏元所接收到的光信號轉換為電壓的幅值信號輸出。若要得到被計算機處理與識別的數字信號，還需對視頻信息進行量化處理。圖像采集卡是進行視頻信息量化處理的重要工具。 圖像采集／處理卡 圖像采集卡主要完成對模擬視頻信號的數字化過程。視頻信號首先經低通濾波器濾波，轉換為在時間上連續的模擬信號；按照應用系統對圖像分辨率的要求，得用采樣/保持電路對邊疆的視頻信號在時間上進行間隔采樣，把視頻信號轉換為離散的模擬信號；然后再由A/D轉換器轉變為數字信號輸出。而圖像采集／處理卡在具有模數轉換功能的同時，還具有對視頻圖像分析、處理功能，并同時可對相機進行有效的控制。 圖像處理處理軟件 機器視覺系統中，視覺信息的處理技術主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強、數據編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內容。經過這些處理后，輸出圖像的質量得到相當程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于計算機對圖像進行分析、處理和識別。 機器視覺系統的應用 機器視覺系統是實現儀器設備精密控制、智能化、自動化有有效途徑，堪稱現代工業生產的“機器眼睛”。其最大優點為： （１）實現非接觸測量。對觀測與被觀測者都不會產生任何損傷，從而提高了系統的可靠性； （２）具有較寬的光譜響應范圍。機器視覺則可以利用專用的光敏元件，可以觀察到人類無法看到的世界，從而擴展了人類的視覺范圍。 （３）長時間工作。人類難以長時間地對同一對象進行觀察。機器視覺系統則可以長時間地執行觀測、分析與識別任務,并可應用于惡劣的工作環境。 文章摘自：中國機器視覺網
近日國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，將人工智能產業推向了資本的風口。而工業機器人，更是作為資本在人工智能領域布局的細分方向，體現出極大的投資潛力。人工智能與制造業的融合，在推進制造業轉型升級方面更是意義重大。近年來，制造業企業大規模使用工業機器人，在提升制造業智能化水平與生產效率的同時，也帶來樂工業機器人產量的大幅增長。眼下隨著人工智能技術標準、商業應用、產品數據以及推進產業升級方面的統籌協作，工業機器人迎來了發展的黃金時期。如今制造業正是借助人工智能這一新興技術，從自動化逐漸向智能化轉變。工業機器人也作為“制造業皇冠上的明珠”，在我國制造業發展的過程中逐漸體現出自身價值。以東莞為例，在過去三年間更是大規模推動機器換人，如今已經在此基礎上構建了智能制造全生態鏈。據前瞻產業研究院的了解，今年上半年我國工業機器人產量同比增長52%，6月份的同比增幅更是達到61%，居各類工業產品之首。這一數據代表的是制造業加速轉型升級帶來的“供需兩旺”。一方面，工業機器人的大量投運，是制造業轉型升級、應對人力成本上漲的有效應對措施;另一方面，則是工業機器人作為戰略新興產業，吸引了諸多資本入局，其產能如今已經步入了釋放周期。而且，工業機器人行業如今也在發生著巨大的變化，從以前的自動化生產，到現在借助更多的前沿技術，如視覺感知、大數據以及云計算、人工智能技術，工業機器人產品已經能夠為下游生產制造企業帶來更大的價值，甚至引領下游產業的變革。作為制造業大省的廣東，可以看作是工業機器人應用的前沿陣地。2016年廣東工業機器人總量達到6萬臺，幾乎達到全國機器人總量的20%。這些工業機器人被應用到制造業生產的各個環節，例如搬運、拋光、打磨、焊接、組裝以及檢測等，大大提高了生產的質量與效率。工業機器人應用市場的火爆，也吸引了大連機床、華中數控等一大批工業機器人企業落戶廣東，也將我國工業機器人市場推向新的高度。其實，總體來看，工業機器人市場仍舊有很多領域沒有開拓。例如對生產設備的監控、分析、判斷、調整，這些工作在以前靠人是難以做到的。因此，工業機器人的定位不僅僅是“替代”人類，同樣也要“優于”人類，才能更具發展空間。文章摘自：中國自動化網
在以智能制造為核心的工業4.0時代背景下，隨著中國制造2025戰略的深入，工業智能機器人產業市場呈現爆炸式增長勢頭，其中充當工業機器人“火眼金睛”角色的機器視覺功不可沒!那么機器視覺究竟給工業機器人一雙怎么樣的“慧眼”，能夠大助工業機器人在未來工業自動化、智能化的工業4.0發展道路上大展拳腳？工業機器人為什么需要一雙“慧眼”作為工業機器人的核心技術，人工智能在過去的幾年里一直處于持續的高速發展階段，很多機器人也已經具備了相當高的智能化特點，但是還遠遠達不到人類所設想的智能化程度，羅馬非一日所能建成，機器人也不可能一下子就變得非常智能化。機器視覺工業自動化的真正實現，需要高度智能化的工業機器人去替代人類的一部分工作，而顯然，如果想讓機器人去很好的替代人類工作的話，首先要做的就是讓它們得能“看”到才行。當工業機器人具備觀察事情的能力時，才能夠很好的對事情判斷，從而做到智能化的靈活自行解決一些問題。因此可以代替人眼做測量和判斷的機器視覺自然是十分重要的，機器視覺系統可以通過機器視覺產品即圖像攝取裝置，將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，得到被攝目標的形態信息，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號，然后圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。機器視覺在工業應用領域如何施拳機器視覺工業應用廣泛，主要具有四個功能：1、引導和定位，視覺定位要求機器視覺系統能夠快速準確的找到被測零件并確認其位置，上下料使用機器視覺來定位，引導機械手臂準確抓取。在半導體封裝領域，設備需要根據機器視覺取得的芯片位置信息調整拾取頭，準確拾取芯片并進行綁定，這就是視覺定位在機器視覺工業領域最基本的應用。2、外觀檢測：檢測生產線上產品有無質量問題，該環節也是取代人工最多的環節。說機器視覺涉及到的醫藥領域，其主要檢測包括尺寸檢測、瓶身外觀缺陷檢測、瓶肩部缺陷檢測、瓶口檢測等。3、高精度檢測：有些產品的精密度較高，達到0.01~0.02m甚至到u級，人眼無法檢測必須使用機器完成。4、識別，就是利用機器視覺對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對象。可以達到數據的追溯和采集，在汽車零部件、食品、藥品等應用較多。概括的說，機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度，主要在一些不適合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業生產過程中，用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易于實現信息集成，是實現計算機集成制造的基礎技術。中國工業機器人產業發展迅速已成為世界之巔。制造業向智能制造發展的產業升級需求，龐大的制造業市場規模、中國制造2025戰略的推進和眾多產業布局，造就了工業機器人發展的“天時地利人和”，制造業大枷都是競相布局智慧工廠，可以說，機器人產業發展大有勢如破竹的節奏，整個制造業的需求規模不容小覷，而工業機器人產業的發展必將為機器視覺應用提供眾多機會。摘自：中國自動化網
我國還是一個發展中的國家，仍處于工業化進程中，落后與先進并存、傳統與現代共生，需要積極探討中國特色工業化道路：提升傳統產業與培育新興產業相結合；傳統手工藝與先進制造業相結合；第一次工業化與第二次工業化相結合；信息化與工業化相結合。德國工業4.0在全球產生重大影響，標志著全球加快全面進入以智能制造為核心的智能經濟時代。德國工業4.0與美國比較流行的第三次工業革命提法和一些學者說的第五次工業革命等，都是以信息技術革命性突破為基礎，反映了工業經濟數字化、信息化、智能化、網絡化的發展趨勢。本文著重分析德國工業4.0戰略的主要特點，比較中國制造2025，得出一些重要啟示。德國工業4.0主要特點德國工業4.0可以概括為：一個核心，兩個重點，三大集成，四個特征和六項措施。一個核心：互聯網+制造業，將信息物理融合系統（CPS）廣泛深入地應用于制造業，構建智能工廠、實現智能制造。兩個重點：領先的供應商策略，成為“智能生產”設備的主要供應者；主導的市場策略，設計并實施一套全面的知識和技術轉化方案，引領市場發展。三大集成：企業內部靈活且可重新組合的縱向集成，企業之間價值鏈的橫向集成，全社會價值鏈的端到端工程數字化集成。四個特征：生產可調節，可自我調節以應對不同形勢；產品可識別，可以在任何時候把產品分辨出來；需求可變通，可以根據臨時的需求變化而改變設計、構造、計劃、生產和運作，并且仍有獲利空間；四是過程可監測，可以實時針對商業模式全過程進行監測。六項措施：實現技術標準化和開放標準的參考體系；建立復雜模型管理系統；建立一套綜合的工業寬帶基礎設施；建立安全保障機制和規章制度；創新工作組織和設計方式；加強培訓和持續職業教育。把德國工業4.0放在全球范圍和歷史背景中比較發現，可以看出德國工業4.0有以下5個重要特點。1.基礎性。與德國整體發展戰略相關，發揮優勢，應對全局性挑戰。德國是一個很重視發展戰略規劃的國家，特別是進入21世紀以來，一直在努力建立部門間高技術戰略協調機制，制定德國的創新發展國家戰略。2006年。德國政府制定了“高科技戰略”，2010年7月，發布了《德國2020高技術戰略》報告，2011年11月，德國政府特別提出把德國工業4.0作為《德國2020高技術戰略》的重心，具有非同一般的意義，充分說明德國制造業在德國整體發展戰略中的基礎性作用。工業4.0有助于促進工業-科研聯盟瞄準中長期科學和技術發展目標，制定具體的創新戰略和實施路線圖，確保德國制造業的領先和優勢地位，是保持德國可持續發展的基礎性戰略。2.策略性。與國際社會競爭相關，在國際相近的戰略思維中，尋求不同的策略。加快先進制造業的發展不僅僅德國高度重視，其他國家也同樣高度重視。事實上，早在2006年，美國國家科學基金會（NSF）就把CPS系統確定為關鍵研究領域。2011年3月，歐盟公布了“歐洲2020戰略”，提出800億歐元預算，使其成為世界上最大的研發經費計劃。日本也提出了類似的“工業智能化”戰略，重點發展人工智能、服務機器人等產業。德國很清楚自身近些年在競爭中的不利態勢，面臨很大的壓力。面對競爭形勢，德國采取了包容、開放、有策略的戰略，在競爭中合作，在合作中競爭。德國為工業4.0配套制定了領先的供應商策略和主導的市場策略，重點考慮將產品與恰當的服務相銜接，著力開發新的商業模式。這是很值得借鑒的。3.創新性。與工業發展歷史相關，把累積、繼承、創新有機結合起來，形成高水平的創新。一方面，充分考慮了從工業化早期階段吸取經驗，繼承和發揚現有工業的核心價值。在德國，一般意義的信息和通信技術（ICT）至今仍然支持90%的工業制造過程。因此，工業4.0很重視借助傳統工業和研究領域的傳統優勢。另一方面，德國工業4.0將制造領域的所有因素和資源通過CBS系統構成全新的社會服務和實時保障平臺，體現了深度的創新性。德國“工業4.0”就是一種“再工業化”戰略。但是與美日的“再工業化”不同，德國的“工業4.0”核心在于利用互聯網、物聯網以及模塊化技術，實現工業生產方式的變革，從根本上改變傳統工業中由于地理位置導致的生產、研發脫節現象，使工業生產技術的研發和升級不再依賴物理上的互相接觸，使德國在既保持自己科技研發技術優勢的同時，也可以繼續享受全球化生產的優勢。德國通過新理念、新戰略、新技術，把信息化推向質的變化階段，推動以智能制造、互聯網、新能源、新材料、現代生物為特征的新的工業革命。這一點是很高明的。4.前瞻性。與未來趨勢相關，正確研判當前的形勢和未來的趨勢，體現事物發展規律。工業4.0是一個長期的發展戰略；智能經濟、智能世界是一個中長期的發展目標。在現實與中長期目標之間，德國一方面特別注重充分發揮自身優勢，對智能工廠進行多層次、多視角的透視和描述，既體現可操作性，又體現前瞻性，為正確選擇戰略重點、采取超常規的相應舉措，提供理論和實踐基礎。另一方面，德國把實現技術標準化放在最為優先的地位，搶先制定行業標準，企圖繼續占領全球制造業的制高點，除了在經濟上獲得現實利益外，更重要的是為長遠確立德國制造優勢創造條件。5.市場性。與市場發展需求相關，適應市場、構建市場、引領市場，占據市場制高點。德國把智能工廠作為智能化世界的一部分，以“工業智能化”帶動“社會智能化”，為“社會智能化”提供新一代網絡基礎設施、先進通信技術、智能控制系統設計、“大數據”分析方法等各類軟硬件，將成熟的“工業解決方案”轉化為“社會服務解決方案”，在不同的地區、不同的領域推廣應用，構建新的市場空間。德國在構建市場的過程中，特別把CBS技術和產品確立為主導市場，根據不同消費者的需求設計系列化的智能產品，建設智能社會，建立全新的商業機會和模式，必將產生難以估量的市場價值。2025與4.0的比較2015年，中國在分析國內外市場的基礎上，遵循產業升級與轉型的客觀規律，編制中長期十年規劃，頒布了中國制造2025，明確了十個重點行業，包含戰略性新興產業、先進制造業、其他關系到國計民生的傳統行業，以及相應的供應鏈和銷售網。其主線是兩化深度融合，主攻方向是推進智能制造，主要形式是互聯網+。“中國制造２０２５”與德國“工業４．０”都是在新一輪科技革命和產業變革背景下針對制造業發展提出的一個重要戰略舉措。比較兩個戰略可以看出各有特點，除了技術基礎和產業基礎不同之外，還存在戰略思想等方面的明顯差異。德國工業4.0為德國工業發展描繪了細致的發展藍圖，反映了德意志民族特有的認真與嚴謹，在戰略思想、基礎研究、技術教育、政策機構和措施方面有很多值得我們學習和參考。1.戰略思想的差異比較德國工業4.0與中國制造2025，一個重要的區別在于，德國工業4.0戰略是一個革命性的基礎性的科技戰略。其立足點并不是單純提升某幾個工業制造技術，而是從制造方式最基礎層面上進行變革，從而實現整個工業發展的質的飛躍。因此，德國工業4.0戰略的核心內容并不拘泥于工業產值數據這個層面上“量的變化”，而更加關注工業生產方式的“質的變化”。相對于德國工業4.0，《中國制造2025》，則強調的是在現有的工業制造水平和技術上，通過“互聯網+”這種工具的應用，實現結構的變化和產量的增加。這種區別就好比《中國制造2025》是在工業現階段水平和思維模式上尋求階段內的改進和發展，德國則是尋求從工業3.0階段跨越到工業4.0階段，實現“質的變化”。這種戰略思想上的差別應該說是客觀條件的反映，符合現實基礎，但也說明中國制造2025缺少戰略上的理論深度和技術高度，也缺少市場上的感召力和影響力。2.戰略基礎的差異戰略基礎包括基礎研究、技術教育、人才培養等，是戰略實施成功的基本條件。仔細研究《德國工業4.0》，我們不難發現這個戰略最重要的因素是基礎科學研究，很多細節方面的任務目標，都以“高、精、尖”的理論知識作為依憑。致力于改善德國科學基礎研究的條件，提高科研創新能力。相比之下，中國基礎學科的研究比較薄弱，科研創新能力不強，很難有重大突破。其根本原因，除歷史基礎條件因素之外，也有政策的因素。在政策支持上，中國橫向研究比縱向研究無論在數目上，還是支持力度上都要大很多，導致中國應用型的研究領域較強，理論基礎研究較薄弱。中國還在制定國際化行業標準方面缺乏經驗和條件。因此，我們有必要下大力加強基礎研究。同時，我們還有必要采取開放式的合作方針，積極成為網絡化先進理論和先進標準體系的重要接入者，積極開展國際合作，與包括德國在內的發達國家一起分享理論、技術與市場。3.戰略措施的差異在配套政策方面，德國為了有效實施工業4.0，比較重視對技術、政策和環境等進行評估調整。比如，德國系統評估新技術對相關法律可能造成的顛覆性影響，以及創新周期縮短可能導致相關規則架構頻繁更新等，及時對現行不利于發展的各項規章制度進行了修改。德國比較重視構建支持工業4.0的法律環境，及時對與企業責任、數據保護、貿易限制、密碼系統等相關法規進行調整，培養全國國民的競爭意識，比較重視反思和自我調適。這一點很值得我們借鑒。在協同機構方面，德國成立了政府統一協調機構，建立了第四次工業革命平臺。德國信息技術通訊新媒體協會、德國機械制造聯合會以及德國電子工業聯合會三個專業協會共同建立了秘書處，負責為優先主體研發路線圖。我國除了在中央政府層面成立由國務院領導同志擔任組長的領導機構和戰略咨詢委員會之外，還應該大力發揮行業協會的作用，加強行業協同機制建設。對中國的啟示1.積極迎接智能經濟新時代工業4.0將使人類-技術（human-technology）和人類-環境（human-environment）的相互作用發生全新轉變。借助CPS系統，特別是互聯網+，可以巨大地提升人的智能。智能是把人的智慧和知識轉化為一種行動能力。基于人類智慧、電腦網絡和物理世界有機融合的經濟具有更高的效率，這種效率是傳統工業無法達到的，因而智能一旦出現將以新的結構和形態取代傳統工業，形成“智能經濟”。在智能經濟時代，智能環保、智能建筑、智能交通、智能醫療等，構成智能經濟的不同領域；智能家庭、智能企業、智能城市、智能地區、智能國家、智能世界，構成智能社會的不同層面。在智能經濟時代，全球經濟一體化的整體性更加突出，市場主體相互之間內在聯系更加緊密，社會經濟系統對外更加開放。以智能工廠為特征的智能經濟也很可能是工業經濟發展的最高階段。可以預料：世界的不平衡性將更加突出，競爭的形式將會改變，全球治理方式將有重大變化。對此，我們要有一定的準備，在發展戰略、科技創新、人文道德上占據制高點，形成良好態勢。2.積極探索中國特色工業化道路我國還是一個發展中的國家，仍處于工業化進程中，落后與先進并存、傳統與現代共生，需要積極探討中國特色工業化道路：提升傳統產業與培育新興產業相結合；傳統手工藝與先進制造業相結合；第一次工業化與第二次工業化相結合；信息化與工業化相結合。我國相當一個時期可能還需要同時推動“工業２．０”、“工業３．０”和“工業４．０”，既要實傳統產業的轉型升級，還要實現在高端領域的跨越式發展，建立既符合中國實際情況、又體現世界發展潮流的中國工業體系，為全面實現小康社會，實現現代化提供堅實和廣寬的基礎。既要考慮提高勞動生產率，又要考慮解決就業問題。3.正確認識發達國家再工業化中的中國制造業在當前國際形勢下，中國制造業面臨三方面挑戰：一方面來自高端挑戰。發達國家通過“再工業化”，將“再工業化”與新的工業革命相結合，必定使發達國家在科技、信息、資本等方面長期積累的優勢進一步強化，成為科技革新與產業革命紅利的主要受益者，使不利于發展中國家的“中心-外圍”世界分工體系進一步固化，進一步拉大與我國的距離。另一方面來自低端擠壓，印度、越南、印尼等發展中國家可能以更低的勞動力成本承接勞動密集型產業的轉移，搶占制造業的中低端，我國制造業在中低端廣大市場的優勢面臨失去的危險。再一方面來自內部的困境。從整體來看，我國自主創新能力不強，核心技術對外依存度較高；制造業仍處于產業中低端水平，缺乏世界一流大型企業與知名品牌，在全球產業鏈中的高附加值環節份額相對較小；產業結構不盡合理，技術密集型產業和生產型服務業比重偏低，產業集聚和集群發展水平不高，產品質量問題比較突出；資源利用效率偏低，環保問題嚴重；管理水平不高，管理效率低，導致管理成本高，嚴重影響產品競爭力。中國制造業也迎來了三大機遇。首先是新的契機。新一輪科技革命和產業變革與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯，國際產業分工格局進入重塑階段，新理念、新技術、新方式啟動期有很多空白點，在某種程度上為全球提供了新的起跑線，也為中國趕超發展提供了契機。其次是新的供需。發達國家“再工業化”與正在興起的新一輪工業革命有機結合，向我們展現了不同于傳統流水線、集中化機器大生產的全新生產方式、生產要素、組織模式，必將創造新的市場和供需，這些都是我國可以大展身手之處。再次，發達國家“去工業化”和“再工業化”為我們提供了經驗教訓。發達國家過度“去工業化”及發展高風險、高杠桿的金融業務，導致實體經濟與虛擬經濟脫節，我國充分汲取其教訓，借鑒其“再工業化”發展戰略中具有前瞻性、符合發展大勢的政策措施，根據不同類型行業的特點，有重點、有差別地推進結構優化升級，通過突破研發、設計、營銷網絡、品牌和供應鏈管理等制約產業結構升級的關鍵環節，完全有可能加快改造提升制造業。化挑戰為機遇，可能要考慮“爭兩頭，保中間”的戰略規劃格局，建立中國特色的現代產業體系。一頭是集中優秀力量，大力增強集成創新能力，培育原始創新能力，加快擁有一批核心關鍵技術，在一些重要的高端領域，爭取一席之地。這一點，我們過去做到了，今后也應該做到，從而在國際核心俱樂部有一定的話語權。一頭是繼續爭取在低端有一定份額，努力創造更多的就業機會。我們應該在長期底端基礎上有所升級，全部升到高端是不現實的，升到中端應該是我們的主要選項。克服“中國制造”所面臨的困境，成為國內外市場優良（中端）產品和服務的重要提供者。4.高度重視互聯網+企業組織變革“互聯網+”是科技與經濟的有機結合，在實施“互聯網+”戰略中，互聯網+企業組織變革具有特別重要的意義，企業作為市場的重要主體和經濟的細胞，除了利用互聯網加強與市場的互聯和聯系、推動網絡化協同制造和服務之外，還要下大功夫增強內生動力，煥發內部活力。如何利用信息技術改善重構生產要素，深化企業組織變革，創新生產方式，提升資產質量和服務功能，適應市場需求和變化，是一個影響中國制造2025戰略全局性的問題。解答這個問題首先需要正確理解技術與組織的關系。技術結構與企業組織結構的關系是相互促進和相互構建的過程，特別是互聯網技術將企業的消費者、供應商、合作者和企業員工等各種關系全部組織在電腦網絡里，使信息的獲取、處理、傳遞和應用變得高速便捷，必然要求企業的生產方式、管理模式和組織機構做相應的調整和變革。在這種情況下，只有深化企業組織變革，將互聯網技術和企業生產方式緊密聯合起來，形成有效的信息溝通反饋機制，才能實現技術與組織的良性互動，才能使互聯網技術的發展為企業所需要，企業才能成為推動企業技術進步的主要力量。5.加強中國制造2025基礎工作我國對基礎研究、基礎培訓、基礎設施等方面的重要性有一定的認識和措施，但缺乏深度、缺乏核心、缺乏靈魂。一項大的戰略，特別是涉及到一個國家中長期發展的大戰略，必須要有自己的系統、深厚的理論基礎，必須要有自己的核心關鍵的創新技術，必須要有創新理念、勇于擔當、能夠解決問題的人才。雖然我們可以通過向西方發達國家學習的方式縮小技術差距，但是如果理論研究無法趕上去，那么將永遠落后于別人，進而失去真正的競爭力。在基礎研究和基礎培訓兩方面，德國都有很多寶貴經驗，值得我們學習。如何加強基礎研究、基礎培訓呢？可以考慮從基礎設施建設著手。基礎設施建設也是中國制造2025重要一部分內容。中國制造2025必須要有配套的基礎設施和能夠獲得的相應材料。比較深入地研究分析中國制造基礎設施工程，可以發現問題、解決問題，體現以問題為導向的創新研究思路，既有針對性地加強理論研究，又為中國制造提供基礎條件。從目前情況看，很有必要梳理出中國制造重要基礎設施名目，比如，寬帶互聯網基礎設施、高效大容量數據基礎設施、IT基礎設施、統一的安全保障構架和獨特的標識符等。在比較參考國際相應的先進基礎設施基礎之上，很有必要逐項制定中國制造基礎設施項目的理論研究方案和工程建設方案，為中國制造2025夯實基礎。不可否認，新的工業革命浪潮正在興起，智能世界的前景正在展現，激烈競爭的號角已經吹響。我們急不得，也慢不得。關鍵是要深入研判，長線布局，措施得當。“中國制造”需要從要素驅動轉變為創新驅動；從低成本競爭優勢轉變為質量效益競爭優勢；從資源消耗大、污染物排放多的粗放制造轉變為綠色制造；從生產型制造轉變為服務型制造。中國制造發展戰略核心要義應該是：以加快新一代信息技術與制造業融合為主線，以提質增效為中心，以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備需求為目標，以開放合作為手段，強化工業基礎能力，提高綜合集成水平，完善多層次人才體系，培育有中國特色的制造文化，促進產業轉型升級，實現制造業由大變強的歷史跨越。中國完全有可能成為新的工業革命的重要受益者，也為新的工業革命做出重要貢獻。作者系國家開發銀行研究院副院長摘自《人民網》
據國外媒體報道，在德國，最令人尊重的工作是工程師。但德國官員開始擔心，在這個軟件為王的世界，工廠正被互聯網越來越緊密地聯系在一起，該國以硬件技術為主的經濟處于危險之中。更糟的是，該國為了讓企業在未來擁有一定優勢而推出的工業4.0計劃，正面臨由美國高科技公司資助的一個類似計劃的威脅。德國金工機械設備生產商Trumpf參與了工業4.0計劃，該公司開發主管海因茨?普羅科普(Heinz-Jürgen Prokop)表示：德國企業非常擔心，谷歌或蘋果將來可能主導整個制造行業。但更重要的是，在我們依然還有機會的時候，我們不能輕言放棄。”德國政府于兩年前提出工業4.0計劃，這是一個由企業、學者和政治領導人組成的聯盟。其宗旨是鼓勵德國中小企業擁抱新技術——中小企業是德國經濟的核心，德國人稱之為“Mittelstand”。去年，AT＆T、思科、通用電氣、英特爾和IBM成立了一個類似、被稱為“工業互聯網聯盟（IIC）”的組織。 兩個組織均旨在讓制造行業工廠的機器能彼此通訊，以提高生產效率。例如，通過預測工廠何時有多余產能或需要更換零部件，以減少停機時間。根據咨詢公司麥肯錫的數據，機器內置的傳感器將收集各種類型的數據，以更好地分配資源，將能幫助制造商削減高達20％的能耗和25％的勞動力成本。這將讓德國制造業處于生死成敗關頭，該行業從業人數高達1500萬，約占該國總勞動力的三分之一。普華永道預計，到2020年，德國制造商資本投資的一半將投向工業4.0相關項目，金額達到約450億美元。市場研究公司Wikibon表示，到2020年，全球對工業互聯網的投資將超過5000億美元，遠高于2012年的200億美元。德國工商總會副會長沃爾克?特萊爾(Volker Treier)指出，為了避免落后，德國的中小企業必須保持與客戶的聯系，而不要輸給最終可能掌握寶貴市場數據的軟件公司。始于18世紀的第一次工業革命，其主要內容是利用蒸汽機實現了機械化生產，這次革命德國落后于英國；德國人所說的第二次工業革命發生于20世紀之交，主要內容為使用電力動力的裝配線成為工廠標準設備，而德國是這次工業革命的一個開拓者，西門子等公司是其中的領先者。第三次工業革命始于本世紀中葉，其標志為計算機控制的生產。德國認為工業4.0是第四次工業革命，屆時機器將能互相通訊。當這一市場騰飛時，德國將擁有一定的優勢。不像采用標準化鍵盤和USB接口的計算機，工業設備沒有主導的標準。這讓現有的硬件制造商在與谷歌和蘋果競爭時有一定的優勢——即使像Trumpf那樣規模不大的企業。為了抓住這個機會，Trumpf去年招聘了更多的軟件技術人員，達到了25人。普羅科普表示：“我們認識到，我們需要更多的IT技術人才。我們需要擁有分析數據的能力。”對于在新工業經濟時代能否保持優勢，德國各界表現出一定的擔心。但工業4.0計劃主要充當一個啦啦隊長的角色，在提供資金資助上則能力非常有限。政治家和勞工界代表在確定該組織的行動計劃上有很強影響力，目前其主要專注于為頂級大學的研究項目提供資助。相比之下，美國主導的“工業互聯網聯盟（IIC）”主要協調成員開展新技術試驗。該組織表示，它已經開展了11項試驗，包括一個能追蹤手持工具、以確保它們被有效使用的系統，以及一個用于連接機器、速率達100G的網絡。雖然該組織沒有透露其成立以來的投資總額，但通用電氣表示，過去四年僅該公司就向工業互聯網項目投入了10億美元。IIC已擁有200個成員，包括日本的日立公司乃至德國的SAP和西門子公司等，這些成員彼此間分享試驗成果。美國 “制造商生產力與創新聯盟”（Manufacturers Alliance for Productivity & Innovation）的經濟研究主管克日什托夫?布里道斯基（Krzysztof Bledowski）表示：“最大的區別是，德國工業4.0計劃是由政府推動，明確屬于政府產業政策中的一部分。而美國主導的IIC，“各成員已經走到一起聯合開展試驗”。德國機械設備制造業聯合會負責工業4.0項目的萊納.格拉茨( Rainer Glatz)指出，雖然IIC似乎走在了前面，但互聯網在制造行業更廣泛地采用可能需要花費數十年的時間，因此隨著時間的推移，德國的做法或許將能取得更長足的進步。他說：“在美國，他們想小步快走；但德國的工業4.0項目更有理論優勢：先找到模型，然后用于實踐中。”摘自：中國自動化網