“工业互联网”——美国工业4.0聚焦“软”实力
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2022-11-05 16:27
在美国，“工业4.0”的概念更多地被“工业互联网”所取代。尽管二者名称不同，但其基本理念是相同的，即通过将虚拟网络与实体连接起来，形成一个更高效的生产体系。
从政策层面看，金融危机后，美国政府已将发展先进制造业提升为国家战略，期望以全新且革命性的生产方式重塑制造业。从行业层面来看，工业互联网联盟这一行业组织的成立，向企业界发出了进军工业4.0时代的嘹亮号角。与德国所强调的“硬”制造不同，拥有发达软件和互联网经济的美国更注重推动“软”服务领域的新一轮工业革命，希望通过互联网激活传统行业，从而保持制造业的长期竞争力。
政府推动创新的战略
为应对新一轮科技工业革命，并在国际产业竞争中掌握话语权，美国近年来将重振制造业作为首要任务。金融危机过后，美国政府出台了一系列法案，重点建设制造业创新研究中心，力图以高新技术改造传统制造业，推动美国经济重新走上可持续增长的轨道。
2009年4月，刚刚就任美国总统的奥巴马发表了一次演讲，提出将振兴制造业作为美国经济长期发展的重大战略。同年12月，美国政府发布了《重振美国制造业框架》，详细分析了振兴制造业的理论依据与优势，成为美国制造业发展的战略指南。此后，奥巴马政府逐步从战略布局、发展路径扩展到具体措施，全面部署了制造业创新计划。
2011年6月，美国正式启动了“先进制造业伙伴关系计划”，以加速抢占21世纪先进制造业的制高点。2012年2月，美国进一步推出了《先进制造业国家战略规划》，通过积极的政策措施，鼓励制造企业回流美国。上述规划包含两条主要主线：一是调整并提升传统制造业的结构与竞争力，二是大力发展高新技术产业。规划提出，要重点发展先进的数字化制造技术，包括先进的生产技术平台、高端制造技术以及设计与数据基础设施。
2012年3月，奥巴马首次提出构建“国家制造业创新网络”，计划建立多达45个研究中心，加强高校与制造企业之间产学研的有机融合。2013年1月，美国总统行政办公室、国家科学技术委员会以及高端制造业国家项目办公室联合发布了《国家制造业创新网络初步设计》，并投入10亿美元，成立美国制造业创新网络（NNMI），重点推动数字制造、新能源与新材料应用等先进制造业的创新发展，打造一批具备先进制造能力的创新集群。
该创新网络的重点研究领域包括：开发碳纤维复合材料等轻量化材料，以提升汽车、飞机、火车和船舶等新一代交通工具的燃油效率、性能及耐腐蚀性；完善3D打印技术的相关标准、材料与设备，实现基于数字化设计的低成本、小批量生产；构建智能制造的框架与方法，使生产运营人员能够实时掌握来自数字化工厂的“大数据流”，从而提高生产效率、优化供应链，并提升能源、水和材料的使用效率。
过去两年，上述规划已逐步付诸实施。2012年8月，美国政府与私营部门共同出资设立了“3D打印机制造创新国家研究院”，资金规模为8500万美元。2013年5月，美国政府宣布拨款2亿美元联邦资金，用于建立三个制造业创新中心：轻量化与现代金属制造创新研究院、数字化制造与设计创新研究院，以及下一代电力电子制造创新研究院。今年2月，又成立了一个复合材料制造中心。
根据美国智库威尔逊中心发布的《全球先进制造业趋势报告》，美国的研发投入位居全球之首，其中四分之三用于制造业投资，在合成生物学、先进材料和快速原型制造等先进制造业领域具有明显优势。分析人士认为，随着政府与私营部门的大力推动，美国有望迎来新一轮技术创新浪潮，其标志将是无线网络技术的全面覆盖、云计算的广泛应用以及智能制造的大规模发展。
行业联盟突破技术壁垒
与德国工业4.0所强调的“硬”制造不同，拥有发达软件和互联网经济的美国更注重推动以“软”服务为主的新一轮工业革命，希望借助网络与数据的力量，提升整个行业的价值创造能力。可以说，美国版的工业4.0实际上是一场“工业互联网”革命。在此过程中，除了美国政府的政策支持外，行业联盟的率先形成也已成为推动发展的重要动力。
“工业互联网”这一概念最早由通用电气于2012年提出，随后美国五家领军企业共同组建了工业互联网联盟（IIC），以大力推广这一理念。除了通用电气等制造业巨头之外，IBM、思科、英特尔和AT&T等信息技术公司也加入了该联盟。
工业互联网联盟采用开放的会员制，致力于制定一套“通用蓝图”，以实现不同制造商设备之间的数据共享。该蓝图所涵盖的标准不仅包括互联网网络协议，还涉及IT系统中数据的存储容量、互联互通与非互联互通设备的功率规格以及数据流量控制等指标。其目标是通过制定通用标准，更好地推动物理世界与数字世界的融合，打破技术壁垒，并借助互联网激活传统工业流程。
尽管上述标准的制定与最终批准可能需要数年时间，但一旦这些标准得以确立，将有助于硬件和软件开发者打造与物联网完全兼容的产品。最终，这有望实现传感器、网络、计算机以及云计算系统、大型企业、车辆及其他数百种不同实体的全面融合，从而推动整个产业链的整体效率提升。（杨波）
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