在欧洲地区激光产业发展最快的是德国，特别是激光材料加工方面处于世界领先的地位。1986年德国提出了 1987- 1992 年《激光研究与激光技术》资助重点的BMFT资助计划，在这五年期间实际投资为2亿6千2百万马克， 资助重点与经费分配为：激光器与 元件36%，应用技术与系统集成48.9%，激光测量与激光分析12.2% ，其它2.3%；也就是说约72%的经费用于激光材料加工的课题（光源、元件、 系统和方法）。承担课题的有科研集团（FHG、MPG、GFE）6个科研所，9个大的激光中心，高校研究所中的30个科研组，共约900名科研人员参加。 在这期间建立的比较著名的研究所和中心有：夫朗和费激光技术研究所、柏林固体激光研究所、汉诺威激光中心、斯图加特光束应用研究中心等。

        时至今日，当我们提起德国激光加工时可能很多人已经不再陌生，先进的激光器及激光加工设备正在我国的工业制造领域起着越来越重要的角色。小到量体裁衣，大 到航天飞机，德国的激光加工应用越来越普遍，其激光与光学产品在全世界销售额每年以10％到20％的速度增长。德国通快集团在2013年更是实现了 23.43亿欧元的营业收入，在中国安装了超过5000台机床和激光设备。

　　2013年年底，德国产学研联合开发并已投入实际应用的超短脉冲激光工业精加工技术获得德国总统高克颁发的德国未来奖。

　 　近年来，德国工业4.0战略为我们展现了一幅全新的工业蓝图，深入分析其愿景与要点，可以洞察德国提出工业4.0的目的与战略意图。在新的发展背景下， 将信息化的时代特征与我国激光产业历史进程紧密结合起来，为推动工业转型升级注入新的动力，从而在向信息化、智能化迈进的过程中占得先机，这是4.0战略 对我国推进工业转型升级的重要启示。

　　战略愿景与要点

　　工业4.0，德国学术界和产业界认为，未来10年，基于信息物理 系统 （Cyber－PhysicalSystem，CPS）的智能化，将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以 及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。

　　工业4.0为我们展现了一幅全新的工业蓝图：在一个“智能、网络化的世界”里，物联网和务联网（服务互联网技术）将渗透到所有的关键领域，创造新价值的过程逐步发生改变，产业链分工将重组，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。

　 　首先，工业4.0将使得工业生产过程更加灵活、坚强。这将使得动态的、适时优化的和自我组织的价值链成为现实，并带来诸如成本、可利用性和资源消耗等不 同标准的最优化选择。包括在制造领域的所有因素和资源间形成全新的循环网络、智能产品独特的可识别性、个性化产品定制以及高度灵活的工作环境等。

　 　其次，工业4.0将发展出全新的商业模式和合作模式。这些模式将力争确保潜在的商业利润在整个价值链所有利益相关人之间公平地共享，包括那些新进入的利 益相关人。同时，工业4.0“网络化制造”、“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，也使得它追求新的商业模式以率先满足动态的商业 网络而非单个公司，这将引发一系列诸如融资、发展、可靠性、风险、责任和知识产权以及技术安全等问题。

　　再次，工业4.0将带来工作方式 和环境的全新变化。全新的协作工作方式使得工作可以脱离工厂，通过虚拟的、移动的方式开展。员工将拥有高度的管理自主权，可以更加积极地投入和调节自己的 工作。同时，随着工作环境和工作方式的巨大改变，可以大幅度提升老年人和妇女的就业比例，确保人口结构的变化不会影响当前的生活水平。

　　最后，工业4.0将促进形成全新的信息物理系统平台。全新的信息物理系统平台能够联系到所有参与的人员、物体和系统，将提供全面、快捷、安全可靠的服务和应用业务流程，支持移动终端设备和业务网络中的协同制造、服务、分析和预测流程等。
 

　　德国工业4.0战略的要点可以概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成、实施八项计划。

　　建设一个网络：信息物理系 统网络。信息物理系统就是将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世 界的融合。CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业4.0的基础。

　　研究两大主题：智能工厂和智能生产。“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。生产流程智能化是实现工业4.0的关键。

　 　实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网 络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实 现的一种资源整合，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务；纵向集成是基于未来智能工厂中网络化的制造体系，实现个性化定制生产，替代传统的 固定式生产流程（如生产流水线）；端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整 合，这将最大限度地实现个性化定制。

　　实施八项计划：工业4.0得以实现的基本保障。一是标准化和参考架构。需要开发出一套单一的共同标 准，不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。二是管理复杂系统。适当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。三是一套综合的工 业宽带基础设施。可靠、全面、高品质的通信网络是工业4．0的一个关键要求。四是安全和保障。在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时，要 防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。五是工作的组织和设计。随着工作内容、流程和环境的变化，对管理工作提出了新的要求。六是培训和持续的职业发 展。有必要通过建立终身学习和持续职业发展计划，帮助工人应对来自工作和技能的新要求。七是监管框架。创新带来的诸如企业数据、责任、个人数据以及贸易限 制等新问题，需要包括准则、示范合同、协议、审计等适当手段加以监管。八是资源利用效率。需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境和安全供应带来 的诸多风险。

　　总的来看，工业4.0战略的核心就是通过CPS网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，从而构建一个高度 灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在这种模式下，生产由集中向分散转变，规模效应不再是工业生产的关键因素；产品由趋同向个性转变，未来产品都将完全 按照个人意愿进行生产，极端情况下将成为自动化、个性化的单件制造；用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生 产和价值创造的全过程。
 

　　对我国激光制造工业转型升级的启示

　　激光企业积极参与国家智能制造重大专项工程。智能制造已成为全球制造业发展的新趋势，智能设备和生产手段在未来必将广泛替代传统的生产方式。当前，我国在智能测控、数控机床、机器人、新型传感器、3D打印等领域，初步形成完整的产业体系。但总体看，我国制造业发展仍然以简单地扩大再生产为主要途径，通过智能产品、技术、装备和理念改造提升传统制造业的任务艰巨而迫切。

　 　建议激光企业参与从国家层面启动实施的智能制造专项工程，加强技术攻关，开展应用示范，推动激光制造向智能化发展转型。一是重点突破智能切割/焊接机器 人。参与开展智能机器人及智能装备系统集成、设计、制造、试验检测等核心技术研究，攻克精密减速器、伺服驱动器、传感器等关键零部件。二是开展激光智能工 厂应用示范，发挥行业“种子”作用，。三是积极推动激光制造在大数据的应用。以大族激光、华工科技等行业龙头企业为先导，鼓励其应用大数据技术提升生产制 造、供应链管理、产品营销及服务等环节的智能决策水平和经营效率。

　　用标准引领信息网络技术与工业融合。工业4.0战略的关键是建立一个人、机器、资源互联互通的网络化社会，各种激光设备、 应用软件之间的数据信息交换、识别、处理、维护等必须基于一套标准化的体系。为了保障工业4.0的顺利实现，德国把标准化排在八项行动中的第一位，同时建 议在工业4.0平台下成立一个工作小组，专门处理标准化和参考架构的问题。企业在推进信息网络技术与工业企业深度融合的具体实践中，也应高度重视发挥标准 化工作在产业发展中的引领作用，引导企业推进信息化建设。同时，还要着力实现标准的国际化，使得中国激光制定的标准得到国际上的广泛采用，以夺取未来产业 竞争的制高点和话语权。

　　构建有利于工业转型升级的制度保障体系。德国工业4.0战略十分重视产业创新、组织创新与现有制度相冲突的问 题。工业4.0一方面增加了管控的复杂性，技术标准的制定需要符合相应的法律法规；另一方面也需要制定相应的规章制度促进技术创新。工业4.0采取了一系 列措施以加强制度保障，比如设立处理各类问题的专职工作组，制定和实施安全性支撑行动，建立培训和再教育制度等。我国在推动激光制造工业转型升级的问题 上，也同样面临制度保障方面的相关问题。因此，非常有必要建立和完善有利于工业转型升级的长效机制，比如激光技术知识产权保护制度，激光加工的节能环保、 激光安全等级等重点领域的法律法规，人才培养和激励机制等，从而形成推动激光制造工业转型升级的制度保障。

　　产学研用联合推动制造业创新 发展。德国工业4.0是由德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等联合发起的，工作组成员也是由产学研用多方代表组成的。因此，工业4.0战略一经提 出，很快得到了学术界、产业界的积极响应。事实上，政府支持产学研合作的动机不单纯来自于市场考量，通过产学研合作创新促进竞争往往成为发达国家重要的战 略意图。中国激光应该充分吸收和借鉴发达国家产学研用联合模式，一方面，针对不同类型的如中国科学院上海光学精密机械研究所、华中科技大学武汉光电国家实 验室和激光加工国家工程研究中心等激光技术科研机构，政府要通过引导和支持的方式促进其发展；另一方面，选择几个重点激光企业和关键技术领域进行试点，以 骨干企业为龙头，联合科研实力雄厚的大学和科研机构，组建多种形式的产学研研发联盟，充分调动各方资源和力量，共同推进激光技术研发和应用推广。