一、工业4.0走向落地
1. 回顾主题变迁：围绕工业4.0展开，侧重点不断走向实际应用
汉诺威工业博览会主题围绕工业4.0展开，侧重点不断向实际应用靠拢。“工业4.0”
的概念由德国于2011年汉诺威工博会首次提出，并于2013年汉诺威工博会上发布《实施
“工业4.0”战略建议书》。
2014年以来，汉诺威工博会始终围绕“工业4.0”概念展开。
2014年汉诺威工博会的主题为“产业集成，未来趋势”，专注于智能化、自动化工厂和能
源系统的改造；
2015年汉诺威工博会主题为“产业集成化——加入网络大家庭”，格外关
注了智能化生产、人机协作、创新型分包解决方案以及智能能源系统等；
2016年汉诺威工
博会主题为“产业集成——发现解决方案”，展会展出的解决方案运用范围从机械改装到
完整生产线集成化，而大数据的捕捉和分析也为工业发展注入了新鲜动力，这标志着工业
4.0的重大突破，下一步就是商业化阶段。
2017年汉诺威工博会主题为“产业集成——创
造价值”，已经有了很强的应用指导意义。
2.关注热点更迭：硬件→软件→大数据云平台→ 提供解决方案
2014年：柔性装配，单一产线生产多种产品。
2014年是德国“工业4.0”概念全面
推开的第一年，汉诺威工博会展览的参展装备多集中于概念方面，其中又以柔性装配最为
抢眼。
西门子推出“对话”生产线，能够准确识别正在经过生产线的配件；博世旗下的力
士乐以视觉系统为基础，融合自身的机器人产品概念，推出能够同时生产两种差异化产品
的生产线；菲尼克斯电气公司展出了利用软硬件结合的概念，能够同时装配6种不同断路
器的生产线；
SAP展示了能够在一台装置上生产16种产品的技术概念；柏林工业大学展示
了能够实现人工“教学”的工业机器人，可以通过一台标准机器人“学习”这一组机器人
在生产线上的动作流程。
2015年：软硬件企业联合，机器人技术夺目。
2015年汉诺威工博会聚焦于让机器加
入网络，相互通信相互协作，实现定制化、短流程加工。由16家著名企业和机构共同参与
研发的个性化名片盒自动流水线是这个主题的一个缩影，将人、物、机器通过网络链接实
现个性化定制加工。
同时，各大厂商的智能机器人技术取得了显著突破，ABB展示了一系
列基于互联网技术工业所需的新产品和解决方案，旨在推进实现“物、服务与人的互联”；
ABB还展示了双臂协调高精度仿真机器人YUMI，专门用于精密制造；
库卡展示了物流机
器人Swisslog，能够在仓储物流中实现很高的精确度和灵活性；同时，各大厂商医用机器
人、快速拾放机器人、汽车装配机器人、仿生袋鼠机器人等新型机器人等领域的技术实现
了突破，发那科甚至推出了能够制造机器人的机器人。
2016年：工业“生态系统”模式发力，互联网融合物联网实现弹性生产。
2016年汉
诺威工业展上，西门子展出了虚拟与现实融合的“生态系统”，大小企业均可参与其中，
在同一平台、统一标准下实现生态系统，大大降低研发过程中制造阶段性新品的费用，可
以有选择地满足单个客户的需求。
GE展示了工业互联网平台Predix，有效融合物联网与互
联网云计算进行大数据分析；达索系统展示了类似的虚拟现实平台，能够对产品部件进行
有效优化，实现设计与产品的无缝接合；华为展示了物联网解决方案，以车联网为平台，
实现车辆的多种附加功能。
3. 工业4.0新动向：基于不同生产领域的解决方案走向成熟
工业4.0是指利用物联信息系统（CPS ），将生产中的供应、制造、销售信息数据化、
智能化，最终达到迅速、高效、个性化的产品供应。
实现完整的工业4.0成果，总共需要
三个步骤，即负责智能化、网络化生产系统的“智能工厂”，涉及企业生产物流管理、人
机互动、3D打印等最新技术在生产和供应上应用的“智能生产”，以及通过物联网、物流
网和互联网整合需求和服务匹配的“智能物流”。
通过这些环节完成生产者、销售者和消
费者的对接，最大限度地节约成本、提高效率，将信息化科技成果完美运用到工业生产，
推动人类社会向着第四次工业革命迈进。
柔性制造为表，数据互联为里，缩短周期为魂。
智能工厂的表观要求，是能够实现柔
性制造，即在同一条生产线或数个企业通过数据互联形成的联合生产线上，实现多种产品
的同时生产，同时满足个性定制化生产，生产模式为小批量、多批次、个性化、定制化。
实现柔性制造，要求快速改变生产线上的流程工艺，同一位置的生产设备（机器人等）需
要前后面对不同类型的原材料或半成品，这就要求原料、产品与生产设备实现互联；定制
信息的输入，需要生产设备实时接入设计网络，不断接受新的生产工艺指示，并将拆分的
生产工艺落实到具体的行动指令；
工厂内物料的智能流动也需要数据互联，AGV等搬运设
备需要与物料实现有效精准识别；同时，仓储数据互联是高效选择物料、分类存放产品的
基础。
柔性制造、数据互联的根本目的，是实现短周期生产，对于新产品，不再需要重新
建设生产线，而是可以在原有智能生产线上直接生产，从而有效缩短产品周期，实现高效
满足用户个性化需求的根本目的。
互联的可编程机器人实现同一生产线高效切换不同产品，我国产品缺口明显。
互联的
可编程机器人可以实现高效的数据写入，执行多种运动指令，从而完成不同类型的生产工
序。
同时，机器人切换生产模式可以通过批量写入程序实现批量操作，快速完成生产线产
品转变，相对于传统流水线，不仅可以避免重新建设专门生产线带来的资本投入，也可以
有效节约工人培训时间与财务成本。
随着智能工厂的建设，机器人使用需求将得到充分释
放，充分带动机器人制造领域的需求。目前，我国机器人以能完成简单搬运工作的机器人
本体为主，缺少可以执行多种复杂工序的高端机器人。
2016年，自主品牌机器人约有83%
是三轴及以上产品，六轴以上工业机器人占全国新增装机量不足10%；61%的机器人是上
下物料搬运型机器人，高精度焊接与装配机器人合计不足23.1%。
工业软件：数据互联的接口，我国处于起步期。
工业软件可以通过虚拟工厂呈现出企
业所有经营活动的映像，可以进行各类计算、仿真、设计、预测、优化、决策等。
工业软
件是实现企业级CPS的重要一环，可以在虚拟制造环境完成从产品设计、数字实验到制造
工艺参数和流程设计过程，并以数据不落地的方式进入实体制造环节，实现产品规范、制
造计划、物流配套的准确制定和无缝衔接。
目前我国工业软件多数处于基本解决方案阶段，
尚不完全具备良好产品形态，拥有专利及独立知识产权的产品更少，这使得应用实施的效
率不高。工业软件市场基本被国际巨头垄断，SAP是工业软件领域的龙头，在ERP、BI、
SCM领域均拥有超过20%的市场占有率。
受国内工业4.0落地的巨大需求驱动，加之多重
政策利好、知识产权管理不断规范，我国工业软件企业有望迎来高速发展时期。
厂内/ 厂间物流与仓储：我国市场增速快，物流机器人大有可为。
智能物流是支撑智能
制造的重要环节，自主决策、去中心化、离散控制的厂内物流装备能够实现智能工厂内差
异巨大、变化多样的物料运输。
智能单元化物流技术、智能物流装备、物联网技术以及智
能物流信息系统是智能物流的核心。在工业软件的统一调配下，CPS系统中接入物联网、
装配机械手且有感知能力的AGV可以实现厂内极高效率与实时变动的物流要求。
我国AGV
市场高速增长，2016年突破11亿元，新增AGV中超过85%为自主产品，AGV在汽车工
业、家电制造中应用广泛。
但是国内高端AGV市场大多数采用的是科尔摩根的NDC系统，
另外市场非常不规范，没有统一的行业标准，也没有形成具有较大影响力的产业生态圈，
行业内部低价同质化竞争也比较激烈。我们认为，在市场需求的推动下，我国物流机器人
产业有望迎来快速发展期。
二、国际比较：工业4.0趋势所向，中美德各有千秋
1. 德国工业4.0：制造业体系提供支撑，产业集聚促进发展
德国工业4.0：自下而上推动，保持制造业领先。
德国工业始终强大，企业自发解决痛
点，自下而上推动工业4.0。“工业4.0”的提出是与德国工业界遇到的瓶颈紧密联系在一
起的，最大目的是建立一个与互联网融合的智能化先进制造方式，提高效率、降低成本和
加快反应速度。
解决成本问题和Time to Market是德国提出工业4.0的关键，这两点正是
互联网时代中产品生命周期不断缩短的集中表现。德国企业不断主动推动“工业4.0”：西
门子的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体；
宝马集团的虚拟手势识别系统使
得汽车制造再进一步；大众用机器人制造汽车，
实现了极高的人力替代效率；ABB强大、
精细而全面的机器人产品在世界上有着明显的竞争优势；博世力推用于工厂智能化的射频
码系统；SAP推动云平台互联万物，实现大数据支撑决策。
德国工业4.0战略帮助德国保持制造领先优势，提高有效生产。
2013年汉诺威工业
博览会上德国政府正式宣布“德国工业4.0”战略。金融危机后时代，全球经济发展缓慢，
德国外需疲软，同时中美工业科技发展迅速，对德国出口形成进一步竞争。
工业4.0战略
让德国重新抓住工业发展主动权，保持“德国制造”的国际金品牌。德国工业4.0战略的
提出背景是全球产能过剩的严峻形势，德国希望通过利用物联网与服务网结合的方法，使
产业链管理智能化，市场需求分析有效化，从而提高工作效率。
德国是机械设备制造业强国。
据统计，有近10%的欧洲制造业公司位于德国，德国制
造业产品毛利附加值约占欧盟的30%。机械制造业是德国最为活跃的经济部门，整个产业
链上约有6419家公司和超过100万的劳动人口，生产效率排在世界前列。
同时，机械制
造业是德国第二大支柱产业，也是德国最具创新的产业部门。2015年，德国机械行业生产
总值为2300亿欧元，占GDP总值的7%。该行业主要以出口为导向。
2015年德国机械制
造出口率高达66%，出口额约1510亿欧元。按产品细分，2014年机械设备的产值最高，
收入约195亿欧元，电力传输工程与材料处理居二、三位，分别为174亿欧元与147亿欧
元。
德国完善的制造业体系是行业不断发展的核心驱动力。
在二十世纪初，“德国制造”
备受歧视，以低质量、高山寨的形象臭名在外。二十世纪中期，德国政府致力改善制造业
发展，重视自主创新，追求工艺技术与技术密度型生产，并自成体系。
行业参与主体是以
家族企业为主的中小型企业，也被称为“隐形冠军”与“工匠精神的延续者”，不追求规模生
产，以“精而专”著称；监管上，德国采用“二元结构”，由政府和标准化协会等一系列非
政府组织组成，二者分工明确。
德国政府不插手企业经营，提倡竞争的市场经济，促进科
研创新与企业社会责任体系的建立，保证行业可持续发展。各类标准化协会及行业协会负
责标准化制度的制定、执行与监管，是德国质量最重要的保障和体系核心；从生产要素看，
受惠于完善的教育体系，金融系统和政府合理引导，德国老牌公司与中
小企业拥有充足的高素质劳动力与科研潜能；高度分散化的产业群使得企业在降低成本、
提高效率的同时，不断互相学习、增强产品竞争力。
德国工业4.0：产业集聚促发展，巴伐利亚高科技产业大步向前。
巴伐利亚地区是以
Fraunhofer创新研究所为中心高科技产业带。巴伐利亚地区面积7万多平方公里，人口
1200万，拥有慕尼黑和纽伦堡两座大城市。
巴伐利亚地区区位优势明显，是欧洲东-西和
南-北贸易通道汇集处，产品便于运输到欧洲各市场。因此，许多外国高科技企业落户于
此，业务广泛辐射周围地区。2012年，德国政府发起“Go Cluster”运动。
经过4年努
力，德国已经有100个创业产业园区，政府大力扶持并引导投资以鼓励德国科技创新。该
区域的核心研究所Frauhnofer-Gesellschaft为投资者与企业提供了新鲜的思路，是该地
区的工业发展科创动力的源泉。
巴伐利亚产业群的各类新型高科技都处于德国领先地位，机器人巨头库卡位于该区。
巴伐利亚州的奥格斯堡市是德国机器人巨头库卡的所在地，库卡是世界机器人“四大家族”
之一，近期被中国美的集团收购。
目前巴伐利亚拥有19个高科技产业集群，包括生物技术、
汽车工业、医疗技术、纳米技术、环保技术、航天航空、卫星导航、信息与通信技术、能
源技术、新型工业原材料、铁路技术、传感和电子电力技术、机电整合和自动化技术等。
三分之一计入德国成分股指（DAX）的大型上市公司将总部设在巴州。此外，巴州的慕尼
黑已经能够成为仅次于法兰克福的德国第二大金融中心，是巴州科技创新的坚强金融后盾。
德国工业4.0平台是德国工业4.0战略的实施主体。
整个平台的参与者可以分成三类：
政府，公司以及教育科研机构组成的有机体。教育科研机构责为工业4.0的推进举措和方
向提供理论基础；政府负责提供搭建政策框架与促进政府间合作；企业则是工业4.0的技
术的具体实践者。
政府：政策推动工业4.0实现智能制造。
2006年和2010年德国政府提出《高科技战略
2006-2009》和《高科技战略2020》两个全国性的高科技政策，旨在提高高科技领域的竞争
力。
工业4.0其核心为信息物理系统Cyber-Physical
