什么是工業(yè)？按照字典中的解釋，就是指采掘自然界的物質(zhì)資源，以及對工業(yè)品原料及農(nóng)產(chǎn)品原料進(jìn)行加工的社會生產(chǎn)部門。根據(jù)總體的分工，工業(yè)可分為采掘工業(yè)和加工工業(yè)，又可分為重工業(yè)和輕工業(yè)。在有些國家中，工業(yè)也稱制造業(yè)，通常僅指加工工業(yè)。

對于我們每個個體消費(fèi)者來說，工業(yè)最直接的體現(xiàn)就是輕工業(yè)，或者說是加工工業(yè)。即人類加工與改造自然界物質(zhì)的一種產(chǎn)業(yè)，而采掘工業(yè)是我們平時不會接觸到的，這就好比我們整天和手機(jī)上的應(yīng)用打交道，但沒有人會關(guān)心這些應(yīng)用后臺所連接的數(shù)據(jù)中心，采掘工業(yè)就相當(dāng)于數(shù)據(jù)中心，它們負(fù)責(zé)收集自然界中不同功用的物質(zhì)，比如礦藏、石油、植物等等，而加工工業(yè)則負(fù)責(zé)將這些原始物料組合制造成最終消費(fèi)者所購買的商品——比如汽車、食品、衣服、家具等等。

無法想像，如果沒有工業(yè)，我們當(dāng)今的社會與日常的生活又將會怎樣。因此，在人類文明的發(fā)展史上，工業(yè)的地位是舉足輕重的，完全可以說只有進(jìn)入到了工業(yè)時代，人類文明才真正有了質(zhì)的變化，也因此它也必將在人類未來的發(fā)展進(jìn)程中，扮演更加重要的角色。

工業(yè)發(fā)展的4個階段

擅長自我總結(jié)的人類，一直在將工業(yè)發(fā)展史進(jìn)行階段性的劃分，均認(rèn)為發(fā)展至今已經(jīng)是第4階段（或者說4次工業(yè)變革），但之前的3個階段如何劃分，依據(jù)也各不相同，不過我個人偏向認(rèn)同以下的分法。

目前獲得最多公認(rèn)，對工業(yè)發(fā)展的4個階段的定義與時間劃分

在1784年，***臺機(jī)械式織布機(jī)的出現(xiàn)，揭開了***次工業(yè)革命的序章，這也是人類***次擺脫了人力的限制，開始進(jìn)行機(jī)械化生產(chǎn)制造，而驅(qū)動機(jī)械的動力則是水或是水蒸氣。到了1866年，西門子推出人類***臺工業(yè)用發(fā)電機(jī)，4年之后，在美國的辛辛那提的一家屠宰場，引入***條電動生產(chǎn)傳送帶，將工業(yè)時代引入到了第二階段。在這一階段中，電氣化的大規(guī)模生產(chǎn)制造流水線成為了重要的標(biāo)志，這方面的經(jīng)典代表作就是福特于1908年推出的“T型”轎車。

福特的T型轎車生產(chǎn)線，是工業(yè)2.0時代的代表作

隨著人類技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，信息技術(shù)（IT）出現(xiàn)了，而當(dāng)它與工業(yè)相結(jié)合時，就帶來了第三次工業(yè)革命。在這一階段，人類制造的可編程芯片植入到了電氣化的工業(yè)環(huán)境中，其標(biāo)志性事件就是美國莫迪康公司（Modicon，后來被法國的施耐德公司收購）推出了人類***個可編程邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller），賦予了生產(chǎn)線 “可編程”的能力，從而進(jìn)入自動化生產(chǎn)與管理時代。

如今，也就是進(jìn)入21世紀(jì)之后，人類又正在迎來第4次工業(yè)變革，這就是目前人們常說的工業(yè)4.0。

從前三次的工業(yè)變革中，我們可以看到，工業(yè)的發(fā)展是與人類社會當(dāng)時的整體技術(shù)水平密不可分的。當(dāng)人類發(fā)現(xiàn)了水蒸氣可以用來驅(qū)動物體時，出現(xiàn)了***次工業(yè)革命，當(dāng)人類可以自如的產(chǎn)生電力后，出現(xiàn)了第二次工業(yè)革命，到了第三次則是源于人類掌握了IT技術(shù)。換句話說，水驅(qū)動了***次工業(yè)革命，電驅(qū)動了第二次工業(yè)革命，IT驅(qū)動了第三次工業(yè)革命，那么第四次工業(yè)革命的驅(qū)動力又源于哪里呢？這還要從工業(yè)4.0的形態(tài)說起。

如果說前三次的變革主要是工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部的自我改良與進(jìn)化，那么工業(yè)4.0則是將工業(yè)與其周邊的事物更緊密結(jié)合之后的產(chǎn)物，結(jié)合的基礎(chǔ)手段就是互聯(lián)網(wǎng)（Internet）與物聯(lián)網(wǎng)（IOT，Internet Of Things），這就是工業(yè)4.0的原始驅(qū)動力，而具體的執(zhí)行就是所謂的信息物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical Systems）。

雖然說是信息物理系統(tǒng)，但請注意CPS英文全稱用的是Cyber這個詞，而不是什么Information，在中文里對于Cyber一詞并沒有一個非常確切的簡單對照。其實，Cyber并不僅僅代表信息，它是對全數(shù)字化空間的一種表述，是一種比Information更復(fù)雜化的信息世界的表達(dá)。而將它與現(xiàn)實中的物理系統(tǒng)相融合的產(chǎn)物CPS，雖不是為工業(yè)4.0而生，但***限度體現(xiàn)了工業(yè)4.0的精髓——將由信息組成的虛擬世界與物理世界的生產(chǎn)能力進(jìn)行***化的結(jié)合，并相互影響。

如果非要以一種簡單的詞匯來描述，就是讓整個的生產(chǎn)制造流程擁有智能，即——智能制造。

一個典型的CPS架構(gòu)，俗稱5C架構(gòu)，也可以理解為5層架構(gòu)——Connection連接層、Conversion轉(zhuǎn)換層、Cyber網(wǎng)絡(luò)層、Cognition認(rèn)知層、Configuration配置層

一個典型的CPS架構(gòu)，俗稱5C架構(gòu)，由下至上分為5層。連接層負(fù)責(zé)自助互聯(lián)，溝通與感知外界（通過相應(yīng)的傳感器），轉(zhuǎn)換層則負(fù)責(zé)將連接層收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行多維的分析與轉(zhuǎn)換，提取相應(yīng)的信息，比如系統(tǒng)健康與外界環(huán)境變化等，在網(wǎng)絡(luò)層則進(jìn)行更大范圍內(nèi)的同類信息的匯聚與更全面的元件與系統(tǒng)級的狀態(tài)收集，在認(rèn)知層，則對網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行“認(rèn)知”并進(jìn)行綜合仿真，并給出自己的判斷（輔助人類的操控），最終在配置層實現(xiàn)自助的調(diào)整以應(yīng)對外界參數(shù)、需求與環(huán)境的變化，由此形成了一個閉路的響應(yīng)邏輯循環(huán)。

說白了，CPS是一套能自我（群體）通信、自我（群體）感知，自我（群體）認(rèn)知，并可根據(jù)外界的變化進(jìn)行自我（群體）調(diào)整以自動響應(yīng)的系統(tǒng)，它可以嫁接到任何工業(yè)場景中，以讓該場景擁有“智能”，比如智能的電網(wǎng)、智能的交通、智能的醫(yī)療，而與工業(yè)制造相結(jié)合就是“智能制造”。

顯然，CPS并不代表某一個具體的設(shè)備（不過某些設(shè)備可以理解為CPS節(jié)點，比如移動的探測器），而是將整體的工業(yè)系統(tǒng)囊括在內(nèi)，我們可以把工業(yè)4.0時代的生產(chǎn)制造系統(tǒng)統(tǒng)稱為CPS化的先進(jìn)制造系統(tǒng)。其中的不同層級會橫跨多個設(shè)備，具體是多少要視互聯(lián)規(guī)模，也可能只有一臺設(shè)備，也可能是成千上萬，地域范圍也可能是遍布全球甚至是太空，而負(fù)責(zé)底層連接的就是互聯(lián)網(wǎng)與IOT，具體的實現(xiàn)與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展密不可分。

因此，我們必須再次強(qiáng)調(diào)，如果沒有互聯(lián)網(wǎng)和IOT，CPS也就無從談起，也正因為互聯(lián)網(wǎng)與IOT的成熟，才讓CPS的實現(xiàn)成為可能，也讓工業(yè)4.0成為了可能。我們可以這樣理解：基于全互聯(lián)的信息化（數(shù)字化）環(huán)境下，從產(chǎn)品最開始的購買意向，到后續(xù)的定單提交、產(chǎn)品設(shè)計、供應(yīng)鏈采購、生產(chǎn)制造、物流交付、后續(xù)服務(wù)與產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤，直至產(chǎn)品壽命終止的，全生命周期流程智能化的制造服務(wù)，就是工業(yè)4.0。

雖然很多人更愿意突出工業(yè)4.0的定制化能力，但在我看來這并不是工業(yè)4.0的***訴求，而是一種順其自然的能力體現(xiàn)，這一能力的本質(zhì)就是從定購下單到***交付的全流程“智能制造”，只有智能才能實現(xiàn)顆粒度更小、精度更高的定制化服務(wù)。

為什么說互聯(lián)網(wǎng)與IOT對工業(yè)4.0如此重要，原因就在于對于“Cyber空間”的建立。現(xiàn)如今，我們都應(yīng)該對于互聯(lián)網(wǎng)的作用有著深刻的體會，在它的上面可以完成越來越多的，原本需要在物理現(xiàn)實世界中才能完成的事情，比如銀行匯款、訂餐、買日常用品、打車等等，而之所以能做到這些，就是因為互聯(lián)網(wǎng)將這些行為或者說流程數(shù)字化了，并在“Cyber空間”迅速匹配對接，這是最關(guān)鍵的地方。

學(xué)過模擬與數(shù)字電路的人都知道，對于模擬信號的處理要比數(shù)字信號處理難得多，而在現(xiàn)實中也是如此，在物理世界中改動事物，比在虛擬世界（Cyber空間）中要復(fù)雜何止幾十上百倍？因此數(shù)字化現(xiàn)實中的事物，并在基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬世界中進(jìn)行改變，并再影射回現(xiàn)實世界中，就是典型的“互聯(lián)網(wǎng)思維”。

比如打車軟件，就是將打車的需求與空車的資源，在互聯(lián)網(wǎng)層面進(jìn)行了數(shù)字化整合，再以應(yīng)用（叫車端與司機(jī)端）為節(jié)點進(jìn)行一對一的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而讓物理世界中的人和出租車都能迅速找到彼此。餐廳訂座軟件，則是將用餐需求與餐廳的座位信息進(jìn)行了數(shù)字化整合，通過線上的預(yù)訂，來消費(fèi)指定的線下資源。借用一句流行的詞來描繪，這就是O2O（Online to Offline，線上至線下，但其前提則是Offline to Online，也就是線下的資源先被數(shù)字化，呈現(xiàn)于線上）。

與之相似的，工業(yè)4.0的一個明顯的特征也正是將用戶的生產(chǎn)（購買）需求，與后端的設(shè)計、生產(chǎn)制造資源進(jìn)行了數(shù)字化，先在互聯(lián)網(wǎng)的虛擬世界中匹配，再控制物理世界中的設(shè)備、原料與物流進(jìn)行定制化的生產(chǎn)與產(chǎn)品的交付，這明顯就是互聯(lián)網(wǎng)思維與O2O的典型實踐。

工業(yè)4.0的核心——智能制造工廠，簡稱工廠4.0，注意外圍的關(guān)鍵點——云計算、大數(shù)據(jù)、IOT、安全與新一代物流，它們也正是工業(yè)4.0得以真正實現(xiàn)的外部基礎(chǔ)，而CPS、3D打印、機(jī)器人等可以認(rèn)為是內(nèi)部實現(xiàn)的基礎(chǔ)，也是工業(yè)自身進(jìn)化的必然結(jié)果

現(xiàn)在就讓我們來看看一個工業(yè)4.0時代的工廠是怎樣運(yùn)作的。首先是客戶（消費(fèi)者）提交自己的定單，在這里我們淡化所謂的定制化的定單，因為工業(yè)4.0的智能化已經(jīng)可以保證大規(guī)模的定制化的服務(wù)，這基本上是一種默認(rèn)的能力。

客戶的定單需求通過互聯(lián)網(wǎng)匯總（可以從手機(jī)、PC上發(fā)出），通過數(shù)據(jù)的歸類聚焦，傳給相應(yīng)的生產(chǎn)企業(yè)（可能是客戶指定，也可能是工業(yè)4.0中介自動分配），生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)定單，自動觸發(fā)相應(yīng)的供應(yīng)鏈與物流系統(tǒng)，來采購所需要的物料（之前已經(jīng)假定主體設(shè)計是現(xiàn)成的）。接下來，通過3D打印等技術(shù)來完成產(chǎn)品原型，經(jīng)客戶確認(rèn)后，進(jìn)入正式的生產(chǎn)線，待生產(chǎn)完成，質(zhì)檢合格后，再通過自動編排的物流系統(tǒng)將產(chǎn)品交付給用戶。這其中，基于CPS的先進(jìn)生產(chǎn)制造系統(tǒng)就是該制造企業(yè)的核心平臺。

在這里，我們再借用一下打車軟件的例子，打車軟件是將空余的出租車或?qū)＼囐Y源數(shù)字化放在互聯(lián)網(wǎng)上提供給打車用戶。以后，也將有這類的工業(yè)4.0化的產(chǎn)品軟件，并不是讓你挑選現(xiàn)成的產(chǎn)品，而是已經(jīng)數(shù)字化后的，全國甚至全球范圍內(nèi)目前可用的產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品建模、產(chǎn)品制造和與之配套的物流資源，由此也必將出現(xiàn)所謂的工業(yè)4.0中介平臺，就像當(dāng)今的淘寶一樣，進(jìn)行前臺的產(chǎn)品需求的匯總與后臺的設(shè)計、生產(chǎn)定單的分發(fā)。

從理論上講，如果數(shù)字化足夠充分，某個企業(yè)的單一CPS生產(chǎn)節(jié)點（比如某條生產(chǎn)線），都可以貢獻(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上，接受客戶的直接“調(diào)用”，這就是上文所描述的生產(chǎn)力的數(shù)字化。當(dāng)然，要實現(xiàn)這一場景，還有需要其他的工作要做，比如生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、接口（API）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、配套系統(tǒng)的自動對接、全局的安全防護(hù)等等。很可能將會在具體的實施中遇到廠商間、技術(shù)間、標(biāo)準(zhǔn)間的壁壘，而讓***的工業(yè)4.0愿景無法實現(xiàn)。

綜觀工業(yè)4.0的整個體系，我們已經(jīng)很明確的看到作為核心的驅(qū)動力，互聯(lián)網(wǎng)與IOT的價值，這個價值就是由它們所帶來的“Cyber空間”，而又是誰來支撐的呢？答案就是ICT——信息與通信技術(shù)（Information and Communication Technology）。

互聯(lián)網(wǎng)與IOT的發(fā)展顯然是與通信技術(shù)密不可分的，尤其是無線通信技術(shù)（比如3G、4G、WiFi等）的發(fā)展，為互聯(lián)網(wǎng)的廣泛滲透起到了決定性的作用，也由此催生出了IOT。

而要讓互聯(lián)網(wǎng)與IOT所傳來的信息，構(gòu)架起有序可用的Cyber空間，離不開強(qiáng)大的信息處理能力。

信息就代表著數(shù)據(jù)，或者說數(shù)據(jù)是信息的載體，所以互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越大，信息量越多，也就意味著數(shù)據(jù)的體量將迅速增長。而在工業(yè)4.0時代，所強(qiáng)調(diào)的正是更為徹底的數(shù)字化——需求數(shù)字化、流程數(shù)字化、資源數(shù)字化，甚至生產(chǎn)能力也會被數(shù)字化。而當(dāng)客戶的手機(jī)可以直接控制某一條具體的生產(chǎn)線時，可以想象這種基于互聯(lián)網(wǎng)、IOT的“人與物、物與物、人與人”互聯(lián)規(guī)模有多大，因此而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)規(guī)模又將有多大？這就是所謂的大數(shù)據(jù)，而要對它進(jìn)行及時的處理與解析，高度動態(tài)與高效的IT平臺必不可少，這就是云計算。

在上文介紹工業(yè)4.0的實現(xiàn)邏輯時，就已經(jīng)指出云計算與大數(shù)據(jù)的重要性，相較而言，后者更為重要，因為支撐起整個工業(yè)4.0體系運(yùn)轉(zhuǎn)的就是各種類型，來源于方方面面的數(shù)據(jù)，它們可能來自于外部傳感器，可能來自于自我監(jiān)控設(shè)備，可能來自于人工的干涉，可能來自于互聯(lián)網(wǎng)的需求，可能來自于其他系統(tǒng)的通知，可能來自于仿真模擬等等……它們被有序?qū)氲秸w的CPS系統(tǒng)中，讓他們自我感知、認(rèn)知并進(jìn)行實時的動態(tài)調(diào)整以自動響應(yīng)外界需求與環(huán)境的變化，保證***的生產(chǎn)效率，以及最智能的服務(wù)體驗。

因此，有人說工業(yè)4.0就是數(shù)據(jù)化工業(yè)，是有道理的，而由此產(chǎn)生的，對IT平臺的需求也就非常明確——它必須擁有靈活的、高效率的大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理能力，并能很好的與CPS系統(tǒng)相結(jié)合，以保證最終的效果可用。所以說，數(shù)據(jù)是工業(yè)4.0的“靈魂”，而強(qiáng)壯、靈活的IT平臺則是工業(yè)4.0背后的“身軀”，而這也是大數(shù)據(jù)與云計算，對于工業(yè)4.0的價值所在。

上文說的很多，其實大多都只是技術(shù)理論層面上的描述，真的落實到一個具體的企業(yè)，顯然不會是這么的簡單。

在闡述工業(yè)4.0的特點時，我們曾強(qiáng)調(diào)它與前三次工業(yè)革命的一大不同之處在于，當(dāng)企業(yè)內(nèi)部用更為先進(jìn)的CPS系統(tǒng)來改造生產(chǎn)系統(tǒng)的同時，企業(yè)也更多的與外部產(chǎn)生了互動。我們因此可以歸納為兩個部分：內(nèi)部生產(chǎn)系統(tǒng)的變革與外部交互體系的變革。由于不同行業(yè)的工業(yè)設(shè)備各不相同，所以內(nèi)部的生產(chǎn)系統(tǒng)變革并不在本文的討論范圍，而外部的交互體系的變革則是一個通用的進(jìn)化，也更值得所有工業(yè)企業(yè)引起注意。

所謂的外部交互體系，就是指當(dāng)通過互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)更為徹底的進(jìn)行數(shù)字化之后，如何建立起新的與客戶、合作伙伴、供貨商之間的協(xié)同、互動關(guān)系，這其中包括了各種外包資源。想一想我們之前所強(qiáng)調(diào)的“互聯(lián)網(wǎng)思維”——充分借助數(shù)字化與全互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，幫助我們利用虛擬的Cyber空間克服物理現(xiàn)實世界中的困難，并帶出新的業(yè)務(wù)與模式的創(chuàng)新。

比如一個客戶的需求，在企業(yè)內(nèi)部的交互系統(tǒng)里，可以直接貫通觸發(fā)至所有相關(guān)的平臺，比如物流、供應(yīng)鏈、合作伙伴等，實現(xiàn)自動化的定單分解與資源調(diào)度。比如我要將自身的設(shè)計、生產(chǎn)能力***限度的數(shù)字化（比如豐富的API與協(xié)同接口），并呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上，讓客戶直接或間接（通過中介平臺）來向我下定，甚至直接調(diào)用。再比如，我能不能將我的產(chǎn)品***限度的數(shù)字化，尤其是工作狀態(tài)與健康指數(shù)，通過IOT讓我可以在后臺進(jìn)行總體監(jiān)控，并為客戶提供更為精確的定制化售化服務(wù)，以確保產(chǎn)品在整個生命周期的價值***化？（比如通用電氣所主導(dǎo)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念就是如此）毫無疑問，這種觀念和具體的流程已經(jīng)與傳統(tǒng)發(fā)生了很大的變化。

一個制造企業(yè)的工業(yè)4.0改造的可能重點環(huán)節(jié)，在實際的運(yùn)作中，涉及的層面可能會多得多，在此只是舉一個例子，謹(jǐn)供參考

因此，工業(yè)4.0對于一個企業(yè)來說，肯定不僅僅是一個技術(shù)層面的事情，比上一套ERP系統(tǒng)要復(fù)雜得多得多。它需要企業(yè)的主管系統(tǒng)考慮自身的發(fā)展，在相關(guān)的重點環(huán)節(jié)與流程上，以數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)的思維來審視改進(jìn)之處，再根據(jù)自己的需求迫切程度，有條不紊的進(jìn)行各個環(huán)節(jié)的改造。

總而言之，數(shù)字化、互聯(lián)化是企業(yè)對外交互體系建立的一個重要保證，也應(yīng)該是核心的基礎(chǔ)理念。它將把企業(yè)內(nèi)部可對外提供服務(wù)的資源***限度的呈獻(xiàn)給客戶，并通過互聯(lián)網(wǎng)/IOT所構(gòu)建的Cyber空間與外界充分的互動從而讓自己的生產(chǎn)能力與價值得到***限度的保障（你可能成為另一家企業(yè)的供貨商，或找到新的合作伙伴）。另一方面，則結(jié)合自身產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，改造具體的生產(chǎn)與輔助制造設(shè)備，比如3D打印、生產(chǎn)機(jī)器人等，將它們?nèi)谌霝橐粋€整體的CPS系統(tǒng)，與對外交互體系打通，從而形成自己的工業(yè)4.0架構(gòu)。與此同時，還要針對這樣的新業(yè)務(wù)模型，建立起與之配套的流程、管理體系和制度。

當(dāng)然，上述這一切都已經(jīng)離不開ICT的提前介入，無論是對外還是對內(nèi)、無論是數(shù)字化還互聯(lián)化、無論是流程管理與服務(wù)支持，工業(yè)4.0都離不開一個強(qiáng)壯的ICT支持，它將在很大程度上，決定一個企業(yè)的工業(yè)4.0之路的最終成敗。所以，“工業(yè)4.0未動 ICT先行”對于所有工業(yè)企業(yè)來說，都是不變的真理！