《工业4.0：即将来袭的第四次工业革命》
软件：工业的未来鲁思沃（Siegfried Russwurm）概论
工业企业欲在未来长期保持竞争优势，必须做好三件事：提高生产力、加强节能高效，提高生产灵活性。只有这样，才能降低成本；缩短产品上市时间，并通过提高产品的种类，扩大需求；满足个性化的生产需求。为实现高度灵活的规模化生产，对客户和合作伙伴能够在日益复杂的价值创造链条中进行高效资源优化，使生产和服务形成更加紧密的连接，工业企业还需要高效的生产和运营。
经过了几十年发展的制造业，如今正面临着产业模式的转变。随着制造业中虚拟与现实的交互性不断加强，生产方式必将因工业 IT 和软件技术的应用而发生根本性的改变。功能性工业软件的智能应用和研发，将无疑成为了影响制造业和过程工业发展的一个决定性因素。这些行业现有的发展态势，已经证明了这一点。
一个企业乃至一个行业的未来，越来越不取决于工厂本身。相反，软件工程师的地位变得越来越重要。是他们使生产工序间有了交互性，这种交互性不只作用于生产层面，还作用于业务层面，例如：工程师所承担的一部分工作，将企业和企业外部组织连接在了一起。通过工业软件，实现了虚拟与现实的交互，显著提高了生产力。因此，工业软件也就成为了未来制造业研究的重要课题。
2.1 工业领域在全球化市场竞争中的挑战
在过去很长一段时间里，世界工业格局的划分已经基本完成：高科技产业在西方国家发展并不断完善，这一事实毋庸置疑。而那些简单的加工产品，即使是在发达国家出售，也是在低收入国家、特别是亚洲国家生产的。“高精尖”产品的创新周期具备可规划的特点，其产品上市时间也可预见。当批量生产时，产品本身的特点会减少。无论是规模经济（Economies of Scale，通过批量生产降低成本），还是范围经济（Economies of Scope，通过产品组合获得成本协同效益）的原理都已得到了验证。但对于中小型企业来说，大多数只能接到小批量订单。
以前提高生产力的方法主要有以下手段：优化现有流程、提高制造业的自动化程度、改进设计、降低劳动成本以及完善供应链管理模式。随着经济全球化，特别是在资源严重短缺和技术不断进步的背景下，提高生产力的方法有了根本性的转变。在过去60年中，全球贸易量增长了20多倍。全球化是把双刃剑：一方面，工业企业有机会获得更大的市场，从而从中获得更大的利润；另一方面，全球化也就意味着企业将面临更加激烈的国际竞争。价格更低、品质更好、效率更高，这三点加在一起就是现代企业需要一直要追逐的目标。当前的企业价值链，已远远超越了地区界限。它跨越了国家甚至是时区的界限。在激烈的国际竞争下，企业要不断地改进生产，其商业运作模式的复杂性也在日益增加。
汽车制造业就是商业模式改变最明显的实例：目前汽车制造业产值占工业生产总产值的35%。据奥纬企业咨询公司和汽车行业协会的一份调查表明，到 2025 年，制造业的产值将
减少五分之一，降至 29%。而研发环节的产值将会从现在的 60% 降至 47%，当然这其中设计服务领域的产值反而会增长将近一倍，从现在的 9% 增长到 17%。这条产业链中各个环节的协作也会发生明显的转变。甚至，这条产业链自身也会发生变化：除了如今沿产业链上各个环节业务布局的纵向集成外，还包括了从设计、生产、组装、分销、销售到服务的业务流程间的横向集成发展。
在这条产业链中，已经不再是某个企业内部的数据交换了，而是通过跨企业的数据交换来实现潜力的优化。并且可以预见的是，今后的终端客户可以更加直接地参与产品工程及设计。因此，这条产业价值链的管理也会变得更加复杂。
在未来，我们面临的另一项挑战是：产品种类的增多。假设，现在某人想订购一台福特皮卡 F150。他大约有 16 种部件组合可供选择。但当有一天可以使用 6540 亿个零部件，组合成一辆福特 F150 时，将会怎样呢？零部件种类的增加是产品样式增加的直接原因。从1990 年初开始计算，德国豪华汽车品牌的制造商，平均一年每个品牌生产的汽车款式大约是7到8款，这个数字在2012年时就已经翻了将近2倍：仅奥迪、宝马和奔驰三个品牌2012年在德国地区就推出了66款汽车。大众集团在世界100个地方推出了将近280款汽车。据德国杜伊斯堡汽车研究中心预测，2015年汽车款式将增加至415款，比1995年增加了将近200款。与此同时，从2000年起汽车款式的平均寿命周期几乎缩短了一半——从8年缩短到4年。1974年，大众品牌推出了他们的第一款高尔夫汽车，从那年起这款车生产了将近10年，直至1983年停产。而就在2012年，高尔夫七系替了仅仅生产了五年的高尔夫六系。整个行业的研发时间，从设计到投产缩短了整整三分之一。
除了汽车制造业外，其他行业的发展同样如此迅速：中国的计算机品牌联想仅用了3
个月的时间就开发出了他们旗下一款智能手机。在2012年，中国共有42款新手机问世。消费品行业中，汉高集团生产的清洁产品有42%的投产时间都不到三年。与此同时，该集团的旗下品牌，碧浪、宝莹、施普雷和白黎斯总共推出了37款产品。它们利用众多的产品种类，打败了对手。产品种类的增加和研发周期的减少成为了所有行业的发展趋势。与此同时，这种趋势带动了企业成本的变化并令企业内部结构更加复杂。
伴随着这些巨大的发展变化——增高的成本压力、激烈的竞争、更加复杂的价值创造网络、更多的品种、较短的研发时间以及产品上市时间。社会和国民经济也在改变：在过去的15年里，许多政府都在加大对第三产业的投入。但新经济泡沫的幻灭和经济危机使政治家和企业家们认识到，强大的工业是保证就业率、经济稳定增长、社会和平、公民幸福的重要保障；也正是强有力的工业才促使了服务业的发展。因此，许多西方国家纷纷回归制造业，在全球范围内大规模的数十亿资金项目开始启动。
因为国际工资成本的上涨，以上所说的这种“产业回归”是有益的。据波士顿咨询公司称，中国的工资成本平均每年上涨 19%。如果不考虑一些企业管理类的相关因素，如短途运
输、海关手续、质量保证等，美国一些地方的工资水平与中国相比也只高出 7%。但就总成本而言，工资成本所占份额也在下降。其原因是自动化程度的提高，特别是在高品质商品的生产过程中，劳动力成本在产品生产的总价值方面所占比例越来越少。
这个原理也同样说明了，为什么相对于高精尖的产品，那些对于科技含量要求不高的产品，即使在体积、重量上超过前者，其价值却远少于前者。运输成本份额在产品总份额中的比例还是相当大的。假设生产商将其产品生产场地设置在产品投放产地附近，虽然能减少一定的运输成本，但却分散了生产且增加了生产的复杂性。丹麦玩具品牌乐高的产品策略就说明了这一点：乐高把在北美市场投放的玩具生产基地设在了墨西哥，而面对一个十分繁荣的亚洲市场，乐高也只不过计划在 2017 年，在中国嘉兴的工厂招收大约 2000 名工人。