在歐洲地區激光產業發展最快的是德國，特別是激光材料加工方面處于世界領先的地位。1986年德國提出了 1987- 1992 年《激光研究與激光技術》資助重點的BMFT資助計劃，在這五年期間實際投資為2億6千2百萬馬克， 資助重點與經費分配為：激光器與 元件36%，應用技術與系統集成48.9%，激光測量與激光分析12.2% ，其它2.3%；也就是說約72%的經費用于激光材料加工的課題（光源、元件、 系統和方法）。承擔課題的有科研集團（FHG、MPG、GFE）6個科研所，9個大的激光中心，高校研究所中的30個科研組，共約900名科研人員參加。 在這期間建立的比較著名的研究所和中心有：夫朗和費激光技術研究所、柏林固體激光研究所、漢諾威激光中心、斯圖加特光束應用研究中心等。

        時至今日，當我們提起德國激光加工時可能很多人已經不再陌生，先進的激光器及激光加工設備正在我國的工業制造領域起著越來越重要的角色。小到量體裁衣，大 到航天飛機，德國的激光加工應用越來越普遍，其激光與光學產品在全世界銷售額每年以10％到20％的速度增長。德國通快集團在2013年更是實現了 23.43億歐元的營業收入，在中國安裝了超過5000臺機床和激光設備。

　　2013年年底，德國產學研聯合開發并已投入實際應用的超短脈沖激光工業精加工技術獲得德國總統高克頒發的德國未來獎。

　 　近年來，德國工業4.0戰略為我們展現了一幅全新的工業藍圖，深入分析其愿景與要點，可以洞察德國提出工業4.0的目的與戰略意圖。在新的發展背景下， 將信息化的時代特征與我國激光產業歷史進程緊密結合起來，為推動工業轉型升級注入新的動力，從而在向信息化、智能化邁進的過程中占得先機，這是4.0戰略 對我國推進工業轉型升級的重要啟示。

　　戰略愿景與要點

　　工業4.0，德國學術界和產業界認為，未來10年，基于信息物理 系統 （Cyber－PhysicalSystem，CPS）的智能化，將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業革命。產品全生命周期和全制造流程的數字化以 及基于信息通信技術的模塊集成，將形成一個高度靈活、個性化、數字化的產品與服務的生產模式。

　　工業4.0為我們展現了一幅全新的工業藍圖：在一個“智能、網絡化的世界”里，物聯網和務聯網（服務互聯網技術）將滲透到所有的關鍵領域，創造新價值的過程逐步發生改變，產業鏈分工將重組，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。

　 　首先，工業4.0將使得工業生產過程更加靈活、堅強。這將使得動態的、適時優化的和自我組織的價值鏈成為現實，并帶來諸如成本、可利用性和資源消耗等不 同標準的最優化選擇。包括在制造領域的所有因素和資源間形成全新的循環網絡、智能產品獨特的可識別性、個性化產品定制以及高度靈活的工作環境等。

　 　其次，工業4.0將發展出全新的商業模式和合作模式。這些模式將力爭確保潛在的商業利潤在整個價值鏈所有利益相關人之間公平地共享，包括那些新進入的利 益相關人。同時，工業4.0“網絡化制造”、“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，也使得它追求新的商業模式以率先滿足動態的商業 網絡而非單個公司，這將引發一系列諸如融資、發展、可靠性、風險、責任和知識產權以及技術安全等問題。

　　再次，工業4.0將帶來工作方式 和環境的全新變化。全新的協作工作方式使得工作可以脫離工廠，通過虛擬的、移動的方式開展。員工將擁有高度的管理自主權，可以更加積極地投入和調節自己的 工作。同時，隨著工作環境和工作方式的巨大改變，可以大幅度提升老年人和婦女的就業比例，確保人口結構的變化不會影響當前的生活水平。

　　最后，工業4.0將促進形成全新的信息物理系統平臺。全新的信息物理系統平臺能夠聯系到所有參與的人員、物體和系統，將提供全面、快捷、安全可靠的服務和應用業務流程，支持移動終端設備和業務網絡中的協同制造、服務、分析和預測流程等。
 

　　德國工業4.0戰略的要點可以概括為：建設一個網絡、研究兩大主題、實現三項集成、實施八項計劃。

　　建設一個網絡：信息物理系 統網絡。信息物理系統就是將物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世 界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯系在一起，從而創造物聯網及相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境。這是實現工業4.0的基礎。

　　研究兩大主題：智能工廠和智能生產。“智能工廠”是未來智能基礎設施的關鍵組成部分，重點研究智能化生產系統及過程以及網絡化分布生產設施的實現。“智能生產”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程，從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。生產流程智能化是實現工業4.0的關鍵。

　 　實現三項集成：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網 絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成。橫向集成是企業之間通過價值鏈以及信息網絡所實 現的一種資源整合，是為了實現各企業間的無縫合作，提供實時產品與服務；縱向集成是基于未來智能工廠中網絡化的制造體系，實現個性化定制生產，替代傳統的 固定式生產流程（如生產流水線）；端對端集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成，是在所有終端數字化的前提下實現的基于價值鏈與不同公司之間的一種整 合，這將最大限度地實現個性化定制。

　　實施八項計劃：工業4.0得以實現的基本保障。一是標準化和參考架構。需要開發出一套單一的共同標 準，不同公司間的網絡連接和集成才會成為可能。二是管理復雜系統。適當的計劃和解釋性模型可以為管理日趨復雜的產品和制造系統提供基礎。三是一套綜合的工 業寬帶基礎設施?？煽?、全面、高品質的通信網絡是工業4．0的一個關鍵要求。四是安全和保障。在確保生產設施和產品本身不能對人和環境構成威脅的同時，要 防止生產設施和產品濫用及未經授權的獲取。五是工作的組織和設計。隨著工作內容、流程和環境的變化，對管理工作提出了新的要求。六是培訓和持續的職業發 展。有必要通過建立終身學習和持續職業發展計劃，幫助工人應對來自工作和技能的新要求。七是監管框架。創新帶來的諸如企業數據、責任、個人數據以及貿易限 制等新問題，需要包括準則、示范合同、協議、審計等適當手段加以監管。八是資源利用效率。需要考慮和權衡在原材料和能源上的大量消耗給環境和安全供應帶來 的諸多風險。

　　總的來看，工業4.0戰略的核心就是通過CPS網絡實現人、設備與產品的實時連通、相互識別和有效交流，從而構建一個高度 靈活的個性化和數字化的智能制造模式。在這種模式下，生產由集中向分散轉變，規模效應不再是工業生產的關鍵因素；產品由趨同向個性轉變，未來產品都將完全 按照個人意愿進行生產，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造；用戶由部分參與向全程參與轉變，用戶不僅出現在生產流程的兩端，而且廣泛、實時參與生 產和價值創造的全過程。
 

　　對我國激光制造工業轉型升級的啟示

　　激光企業積極參與國家智能制造重大專項工程。智能制造已成為全球制造業發展的新趨勢，智能設備和生產手段在未來必將廣泛替代傳統的生產方式。當前，我國在智能測控、數控機床、機器人、新型傳感器、3D打印等領域，初步形成完整的產業體系。但總體看，我國制造業發展仍然以簡單地擴大再生產為主要途徑，通過智能產品、技術、裝備和理念改造提升傳統制造業的任務艱巨而迫切。

　 　建議激光企業參與從國家層面啟動實施的智能制造專項工程，加強技術攻關，開展應用示范，推動激光制造向智能化發展轉型。一是重點突破智能切割/焊接機器 人。參與開展智能機器人及智能裝備系統集成、設計、制造、試驗檢測等核心技術研究，攻克精密減速器、伺服驅動器、傳感器等關鍵零部件。二是開展激光智能工 廠應用示范，發揮行業“種子”作用，。三是積極推動激光制造在大數據的應用。以大族激光、華工科技等行業龍頭企業為先導，鼓勵其應用大數據技術提升生產制 造、供應鏈管理、產品營銷及服務等環節的智能決策水平和經營效率。

　　用標準引領信息網絡技術與工業融合。工業4.0戰略的關鍵是建立一個人、機器、資源互聯互通的網絡化社會，各種激光設備、 應用軟件之間的數據信息交換、識別、處理、維護等必須基于一套標準化的體系。為了保障工業4.0的順利實現，德國把標準化排在八項行動中的第一位，同時建 議在工業4.0平臺下成立一個工作小組，專門處理標準化和參考架構的問題。企業在推進信息網絡技術與工業企業深度融合的具體實踐中，也應高度重視發揮標準 化工作在產業發展中的引領作用，引導企業推進信息化建設。同時，還要著力實現標準的國際化，使得中國激光制定的標準得到國際上的廣泛采用，以奪取未來產業 競爭的制高點和話語權。

　　構建有利于工業轉型升級的制度保障體系。德國工業4.0戰略十分重視產業創新、組織創新與現有制度相沖突的問 題。工業4.0一方面增加了管控的復雜性，技術標準的制定需要符合相應的法律法規；另一方面也需要制定相應的規章制度促進技術創新。工業4.0采取了一系 列措施以加強制度保障，比如設立處理各類問題的專職工作組，制定和實施安全性支撐行動，建立培訓和再教育制度等。我國在推動激光制造工業轉型升級的問題 上，也同樣面臨制度保障方面的相關問題。因此，非常有必要建立和完善有利于工業轉型升級的長效機制，比如激光技術知識產權保護制度，激光加工的節能環保、 激光安全等級等重點領域的法律法規，人才培養和激勵機制等，從而形成推動激光制造工業轉型升級的制度保障。

　　產學研用聯合推動制造業創新 發展。德國工業4.0是由德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等聯合發起的，工作組成員也是由產學研用多方代表組成的。因此，工業4.0戰略一經提 出，很快得到了學術界、產業界的積極響應。事實上，政府支持產學研合作的動機不單純來自于市場考量，通過產學研合作創新促進競爭往往成為發達國家重要的戰 略意圖。中國激光應該充分吸收和借鑒發達國家產學研用聯合模式，一方面，針對不同類型的如中國科學院上海光學精密機械研究所、華中科技大學武漢光電國家實 驗室和激光加工國家工程研究中心等激光技術科研機構，政府要通過引導和支持的方式促進其發展；另一方面，選擇幾個重點激光企業和關鍵技術領域進行試點，以 骨干企業為龍頭，聯合科研實力雄厚的大學和科研機構，組建多種形式的產學研研發聯盟，充分調動各方資源和力量，共同推進激光技術研發和應用推廣。