工业4.0对制造业带来的变革和思考

工业4.0的概念在2013年被正式提出之后，智能化随即成为引领第四代工业革命的主题，制造业成为经济增长的中坚力量。从2016年开始，初心资本在工业4.0领域布局，以工业自动化、智能物流、工业大数据平台、工业物联网为核心，重点关注本土化企业在智能制造领域的发展。

在对工业4.0的各个环节研究过之后，初心为大家梳理了这份近万字的行研报告，为大家剖析了工业4.0对制造业带来的变革和思考，并具体分析了一个案例：翼菲自动化。通过这份详尽的研究，我们已经能够看到在众多的细分领域，部分创新企业给制造业带来的改变和价值，初心资本也会持续挖掘这个方向上的投资机会，无论脚步快慢，我们希望用自己的方式给转型中制造业带来些许的力量和影响。

一、智能化时代在工业4.0的背景下到来

2011年在德国汉诺威工业博览会上工业4.0的概念首度被三位教授提出。2013年04月在汉诺威工博会上《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略建议书》发布，至此，工业4.0成为《德国2020高技术战略》的十大未来项目之一并正式上升为国家战略。

工业4.0是一个利用物联信息系统（Cyber-PhysicalSystem简称CPS）将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，以提高制造技术水平为方向，将制造业转向智能化为目标的一场自下而上的生产模式革命。核心概括为建设一个网络系统（Cyber-PhysicalSystem，KUKA机器人电路板维修，物联信息系统）、研究两大主题（智能工厂、智能生产）、实现三大集成（横向集成、纵向集成及端对端的集成）、推进三大转变。

初心认为，从2013年工业4.0正式提出以后，智能化成为引领第四代工业革命的主题。我们能够看到在自动化向智能化发展的过程中，很多新的技术和应用得到了重大的突破，科技带来的产量及效率的提升、生产及人力成本的降低使得企业在这个改造的过程中大幅获益，我们也能看到在这个转型过程中诞生的更具有挑战的创新创业机会。2014年柔性供应链重点突破，使得小规模、差异化生产成为可能；2015年智能生产、人机协作取得显著成果，产业链互动、人机协同作业等将进入实际的应用阶段；2016年工业生态系统方案推出，物联网、云计算、模拟技术、增强现实技术、大数据分析进行系统整合，研发、制造成本大大降低，个性化定制逐步启程；2017年数字化战略、信息安全及人力质素重新被定义。

二、制造业为经济增长的中坚力量

数据来源：TheWorldBank（2015年战乱国家未在统计之列）

根据TheWorldBank数据显示，2016年全球GDP总量达75.6万亿美元，全球制造业GDP总量达11.8万亿美元，占全球GDP总量的15.6%，较2015年增长1.6%。

数据来源：中国统计年鉴

根据中国统计年鉴数据显示，2016年中国GDP总量达74.4万亿元，中国制造业GDP达22.4万亿元，占中国GDP总量的30.0%，较2015年增长6.8%。同时，2016年中国制造业GDP总量较2012年的10.9万亿元增长了103.6%，中国制造业在以强劲的势头保持增长。

初心认为，纵观历史数据，我们能够看到制造业在中国乃至全球经济增长中扮演的角色，伴随第四次工业革命的到来，各国在制造业的投入逐年增长，KUKA机器人维修，包括资金、技术研发、人力、政策、海外投资并购等，各国都希望在工业4.0的浪潮中占据制高点。就中国来看，2016年中国在制造业的投资总额达18.8万亿，较2015年增长18.3%，政策层面来看，智能制造上升为国家战略来进一步更好的配合实施制造业的转型。

三、第四次工业革命正在经历从自动化到智能化的飞跃

第一次工业革命（机械化）

18世纪以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志开启了第一次工业革命，开创了以机器代替手工工具的时代。工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动；工业革命使依附于落后生产方式的自耕农阶级消失了，工业资产阶级和工业无产阶级形成和壮大起来。

第二次工业革命（电气化）

19世纪最后30年和20世纪初以电气工业的发展为标志开启了第二次工业革命，世界由蒸汽时代进入电气时代。19世纪70年代以后电机、电动机相继发明，远距离输电技术的出现，电气工业迅速发展起来，电力在生产和生活中得到广泛的应用。内燃机的出现及90年代以后的广泛应用，为汽车和飞机工业的发展提供了可能，推动了石油工业、冶金、造船、机器制造、交通运输、电讯等行业的快速发展和技术革新。

第三次工业革命（自动化）

从20世纪四五十年代以来以原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得重大突破为标志开启了第三次工业革命，也被称为第三次科技革命。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也影响了人类生活方式和思维方式，使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。

第四次工业革命（智能化）

20世纪后期以系统科学的兴起到系统生物科学的形成为标志开启了第四次工业革命，即第四次科技革命。围绕发展新能源和系统性的生物科学技术，整合不同学科、理论、技术、资源等使得智能化成为可能，推进能源结构向经济结构的转变。在这期间，大量新的生态体系及技术诞生，比如人机交互、3D打印、模拟技术、云计算、物联网、智能生产、大数据、增材制造、现实增强技术。

初心认为，伴随四次工业革命的到来，大量企业面临从自动化向智能化的变革，4.0的浪潮将带来巨大的经济增长动力及创新机会，未来大量的自动化作业将被智能化的作业所取代，成本优势不仅体现在生产线升级后人力成本的降低，更体现在上下游整合后的数字化调配系统及精益、定制化生产带来的生产资料及运营成本的降低。就中国来看，我们还处在制造业自动化升级的关键点，大部分企业在近两年大力投入对生产线的改造，用自动化的技术替代或者配合人力更好的工作降低成本提高效率，比如工业机器人、工业SaaS、视觉、工业大数据等。

四、工业4.0以智能化技术为核心驱动力

我们认为工业4.0背景下的智能化核心解决两个问题：一是利用最前沿的技术解决人类在生产中无法完成的事情；二是用整合的生态系统解决单纯用人力及单一生产环境完成时效率低下成本极高的事情。我们梳理了尽可能贯穿整个生产流程的技术体系，探究工业4.0的技术驱动环境和解决以上两个问题的路径，核心包括纵向横向整合、3D打印技术、增强现实技术、机器人、大数据分析、云计算、物联网。

1、内外系统的整合为制造业企业智能化发展的基础

纵观大部分制造业企业，从内各IT系统、各业务部门仍在独立运作，研发、设计、生产、销售、市场等部门IT系统并未完全整合，在作业流程上并未做到一体化，极大的增加了企业的沟通成本，降低了生产效率；从产业链延伸、供应商、企业、客户、消费者还处在互相割裂的状态，供给与需求不能很好的匹配，达到终端的产品也存在被动接受的情况，给企业带来很大的困扰。但纵向横向整合系统使得各业务部门、产业链将成为更加紧密的整体，横跨企业、产业的数据网络将让价值链真正实现自动化。如AirDesign平台可以实现不同合作伙伴之间对复杂产品和生产数据的交互功能。

2、模拟技术使得生产成本大幅降低