有關工業4.0影響的使用場景分析
科技進步為工業4.0奠定了基礎。在接下來的10至15年間，科技創新將重塑商業和經濟格局。為了量化分析技術對工業勞動力的影響，我們研究了十個最具影響力的使用場景，揭示了技術對德國23個行業40類工作的影響（參閱圖1）。對同一類型的工作來說，不同崗位對勞動力技能的要求雖然具有關聯性，但在一定程度上也有所不同。
為了確定每個使用場景對不同類型工作就業人數的具體影響，我們與20位行業專家攜手合作，共同分析每個使用場景如何提升現有崗位的生產力水平或是如何創造新的就業機會。我們先從具體部門入手，然后將研究成果外推到企業、行業以及相關行業的層面，最終提升到德國整體制造業的層面。
需要強調的是，我們的分析聚焦于工業4.0對就業增長的帶動作用，并不是對研究期間總體就業狀況的變化進行預測。我們的數據并不能說明市場整體發展或生產率提高的原因，而且不同行業之間也會存在巨大差異。機器人輔助生產：一家塑料制造企業利用與人類高度相近且具有類似手部功能的機器人為其工作。這些機器人很容易接受新的任務。內置的安全感應器和攝像頭讓機器人可以與周圍的環境進行互動。機器人所代表的科技進步將大幅削減生產環節中的人工崗位，比如組裝和包裝環節中的人工崗位，但同時也將創造出新的工作崗位，也就是機器人協調員（我們將在后文中對此有詳細描述）。
無人駕駛物流工具：一家食品飲料制造企業采用了自動化運輸系統，該智能系統可以在工廠中獨立運作，從而減少了對物流人員的需求。
生產線模擬仿真：一家消費品制造企業利用創新軟件，在安裝生產線之前先進行模擬，然后將模擬結果用于優化運營。此類技術的應用將增加對工業工程師和模擬專家的需求。
智能供應網絡：一家國際消費品企業采用先進技術來操控整個供應網絡，從而優化了供應決策。技術的應用將減少從事運營規劃的崗位數量，同時創造了對供應鏈協調崗位的需求，以便更好地處理小批量的交付需求。
預測型維護：一家風力渦輪機制造企業為其客戶提供對設備的實時遠程監控以及全天候的診斷中心服務。如果渦輪機中的一個振動監控感應器探測到異常，就會立即自動發出警報。監控和傳感器技術使制造商能夠在設備發生故障前就進行維護，進而將促進與系統設計、IT、數據科學相關的職位大幅增長。這樣的技術進步還會催生出一個新的崗位，也就是擁有數字化輔助手段的現場服務工程師，但同時也將導致對傳統技工的需求下降。
機器即服務：一家德國壓縮機制造企業并不直接銷售機器，而是將壓縮空氣當作一種服務來進行銷售。企業為用戶安裝壓縮機，并且按需對設備進行維護和升級。這樣的商業模式不僅有助于增加生產和服務類工作崗位，而且還要求制造商擴大自身的銷售隊伍。
自組織生產：一家齒輪制造企業對產品線進行了專門設計，使之可自動協調和優化每一環節的利用率。盡管這樣的自動化設計將會減少對從事生產規劃的人員需求，但同時將提高對數據建模和分析專家的需求。
增材制造精密零件：諸如選擇性激光燒結和3D打印等技術可令制造商一站式打造復雜的零件，消除對零件進行組裝和設置庫存的需要。在研發中心和工程學領域，與3D計算機輔助設計和3D建模相關的新工作崗位正在出現，而與此同時，從事零件組裝的工作崗位正在不斷減少。
在增強現實技術的輔助下開展工作、維護和服務：一家德國物流企業的員工使用具有增強現實功能的眼鏡來查看派件信息和位置信息，包括精準識別貨物在貨架上的位置，同時還能自動掃碼。這一系統還能遠程輔助基本的維護任務，并提供針對具體客戶的貨物包裝指導。采用增強現實技術大大提高了維修技術人員的處理效率，同時要求企業在研發、IT和數據輔助系統等領域建立起廣泛的新能力。
監控和傳感器技術將促進與系統設計、IT、數據科學相關的職位大幅增長。
就業水平的變化
根據這10個使用場景所展示的情況，為了預測從2015年到2025年工業4.0對德國工業勞動力的影響，我們從兩個變量的角度對一系列情景進行了分析。這兩個變量包括：由技術進步帶來的額外收入增長，以及先進技術的普及率（參閱圖2）。我們還運用了波士頓咨詢公司（BCG）的專有定量模型來分析工業4.0對具體公司勞動力隊伍的影響。
制造型企業可以通過以下方法來推動收入增長：
采用更具柔性的生產線、機器人和3D打印技術來提供更多定制化的產品
采取機器即服務（machine as a service）等創新的商業模式來開拓新的市場
運用增強現實技術，以拓展售后服務并開發新服務
采取更多措施以滿足對工業4.0技術（如自動化機器人）日漸增長的需求
所有的情景都顯示，先進技術成果的普及將帶來生產力的大幅提升，從而減少了為達到固定產量而所需的勞動力數量。盡管有些崗位將會消失，但人與機器之間的合作關系將會更加密切。
在最有可能發生的基本情景中，我們認為德國企業將利用工業4.0來額外實現1%的年增長，先進技術成果的普及率將達到50%。在這樣的情景中，工業4.0將為德國凈增約35萬個就業崗位，與研究目前所涉及的23個制造行業的700萬勞動力相比，增幅達5%。機器人和計算機技術的普及將減少約61萬個組裝和生產類崗位，但新增的96萬個就業機會將抵銷組裝和生產類崗位的減少。IT、分析和研發領域額外需要21萬高技能人才；此外，前文所述的收入增長機遇也將帶來約76萬個新的工作崗位——所有這些都是新增就業機會的來源。
在基本情景中，通過對不同類型的工作和行業進行分析，我們發現情況截然不同（參閱圖3）。總體來說，德國尤其需要具備IT和軟件開發技能的人才。IT和數據整合領域的崗位數量將翻倍，新增工作崗位將達到11萬，占據了這一類型工作崗位增長的96%。研發和人機界面設計領域的工作崗位將增加約11萬。
在意料之中的是，考慮到數據在工業4.0使用場景和商業模式中的重要性，工業數據科學家將成為增速最快的工作崗位，新增崗位將達到約7萬。對軟件和IT界面的更多應用也會導致對IT解決方案架構師和用戶界面設計師的需求激增。隨著機器人的日益普及，制造型企業將需要一個全新的工作崗位，也就是機器人協調員，從而有望帶來4萬個新增崗位。
企業將減少對從事簡單、重復性工作的人員需求，因為它們可以利用機器來從事這些工作并實現標準化操作。此類工作崗位的減少將主要源于機器人在生產車間的應用以及常規工作實現計算機化操作。生產類崗位將減少12萬（相當于4%），質量管理類崗位將減少2萬（相當于8%），維護類崗位將減少多達1萬（相當于7%）。常規的認知型工作也將會受到影響，比如，2萬多個生產計劃崗位將被取消。到2025年以后，頂替勞動力的機器人和人工智能將加速發展。
在行業層面，智能機械市場的不斷拓展將為智能機械制造商新增7萬個工作崗位，相當于6%的增長。相比之下，機器人的應用將會抑制汽車行業和金屬制品制造企業的就業增長。
基于對所有使用場景的分析，我們預計機器人輔助生產將導致相關制造領域的工作崗位凈增幅大減，這是因為機器人輔助生產將帶來生產效率的極大提升，使制造型企業能夠大幅縮減生產車間的人員數量。與此同時，機器人以及包括預測型維護和增強現實技術在內的其他使用場景也將幫助制造型企業采用新的商業模式，以促進新的就業機會。
