(電子商務研究中心訊) 摘要：歷經(jīng)20余年發(fā)展，中國的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已由“消費互聯(lián)網(wǎng)”階段邁向“產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”階段，而制造業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，必將是“互聯(lián)網(wǎng)+”的重點方向。工業(yè)4.0通過信息物理系統(tǒng)(CPS)將資源、信息、物品及人進行互聯(lián)，提升制造業(yè)的智能化水平，實現(xiàn)了生產(chǎn)高度自動化，具有劃時代的意義。企業(yè)通過實施工業(yè)4.0改造，不僅可以創(chuàng)造更高生產(chǎn)效能，還將實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制、提升協(xié)同制造能力并創(chuàng)新服務模式，最終完成商業(yè)價值再創(chuàng)造。
相當長一段時間內(nèi)，世界互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要以滿足消費者需求為核心，即消費互聯(lián)網(wǎng)，但目前這種形勢正在發(fā)生改變。隨著物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)逐漸從改變消費者個體行為習慣，發(fā)展到改變企業(yè)的運作管理方式與服務模式。以提升產(chǎn)業(yè)價值為主要模式的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正逐漸興起，互聯(lián)網(wǎng)也正從消費性階段步入產(chǎn)業(yè)化階段[1]?？梢詳喽ǖ氖牵?a href='http://www.99poke.cn/zt/world/' target='_blank'>中國經(jīng)濟的互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型終將幫助中國建立起更可持續(xù)的經(jīng)濟增長模式。
一、“產(chǎn)業(yè)公地”概念下的制造業(yè)
美國學者加里·皮薩諾和威利·史在《制造繁榮：美國為什么需要制造業(yè)復興》一書中首次提出了“產(chǎn)業(yè)公地”(Industrial Commons)的概念，并據(jù)此論證了發(fā)展制造業(yè)的重要性[2]。產(chǎn)業(yè)公地的現(xiàn)實形態(tài)類似國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)集群(或產(chǎn)業(yè)園區(qū))，是能夠?qū)Χ鄠€關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新提供支持的技術(shù)或服務等相關(guān)能力的集合。與自然界生態(tài)系統(tǒng)類似，產(chǎn)業(yè)公地上的每一“物種”(包括競爭對手、供應商、消費者、工人和諸如大學之類的機構(gòu))都必須維持各自的獨特優(yōu)勢以保持競爭位置，并間接地使彼此從關(guān)聯(lián)中獲益。例如，精密工具制造者群體開發(fā)了一種金屬加工工具，這種金屬加工工具對于制造復雜紡織機械非常關(guān)鍵(魯淑，2015)。但是，如果生態(tài)系統(tǒng)中某一成員(如一組重要的供應商)數(shù)量減少或能力削弱，那么這些資源的退出將導致其它成員生存能力面臨降低或減弱。
以美國消費電子制造企業(yè)外遷為例，由于追求勞動力低成本，電子企業(yè)決定將生產(chǎn)成熟產(chǎn)品的制造工廠遷往亞洲。伴隨著消費電子產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)外遷，產(chǎn)業(yè)鏈上的研發(fā)環(huán)節(jié)，特別是鋰電池的研發(fā)力量也遷往日本、韓國和中國臺灣等國家和地區(qū)。隨著市場需求轉(zhuǎn)向小巧、輕便和更強大功能的便攜式計算機和個人終端，亞洲順其自然地成為該領域的創(chuàng)新中心。因此，固然鋰電池技術(shù)發(fā)源于美國，但由于產(chǎn)業(yè)遷入，亞洲在可充電鋰電池研制和生產(chǎn)上逐漸占據(jù)了主導地位，亞洲企業(yè)已成為了電動汽車可充電電池的主要供應商。
二戰(zhàn)結(jié)束以來，全球分工體系和貿(mào)易格局發(fā)生了深刻變革。從產(chǎn)業(yè)價值鏈看，一個重要的趨勢是：美國等發(fā)達經(jīng)濟體逐漸向具有高附加值的價值鏈兩端延伸(主要指市場與研發(fā))，而將處于中間環(huán)節(jié)、附加值較低的制造業(yè)向中國等新興經(jīng)濟體轉(zhuǎn)移。這一分工的結(jié)果，使得自上世紀70年代起，發(fā)達經(jīng)濟體的制造業(yè)普遍經(jīng)歷了趨勢性萎縮。例如，20世紀50年代初，美國制造業(yè)增加值占世界總和的近40%，到2002年這一占比降至30%，2012年進一步跌落至17.4%。
由于制造業(yè)在國民經(jīng)濟中的支柱地位，20世紀初出現(xiàn)的制造業(yè)趨勢性萎縮態(tài)勢迫使美國政商界同時呼吁制造業(yè)的“回歸”。奧巴馬上臺執(zhí)政后提出“制造業(yè)回歸”，先后頒布了《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略：促進可持續(xù)增長和提供優(yōu)良的工作機會》、《重整美國制造業(yè)框架》等戰(zhàn)略或計劃，明確將清潔能源、醫(yī)療健康、生物工程、納米、先進汽車、航空等作為未來20年的重點發(fā)展領域，其中涉及制造業(yè)的7個重點領域。為積極吸引制造業(yè)企業(yè)回流，2009年12月公布的《制造業(yè)促進法案》暫時取消或削減制造業(yè)企業(yè)在進口部分原材料時需支付的關(guān)稅；2010年8月出臺振興制造業(yè)法案，用暫?；驕p少美國工廠需要的一些進口元件的關(guān)稅來降低美國公司的成本。美國充分認識到機器人技術(shù)的重要性，2011年6月奧巴馬在卡內(nèi)基·梅隆大學宣布啟動了新的7000萬美元機器人計劃。2012年，美國國家科學基金會、國家衛(wèi)生研究院、國家航空航天局和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合出臺了國家機器人技術(shù)研究計劃，并共同投入5000萬美元征集機器人研究項目。2013年3月，美國發(fā)布《機器人技術(shù)路線圖》，描繪了機器人技術(shù)在美國制造業(yè)的重要作用和發(fā)展路徑。
與發(fā)達國家類似，我國制造業(yè)對經(jīng)濟增長也有著舉足輕重的意義。唐曉華(2010)測算2007年我國裝備制造業(yè)對工業(yè)增長的直接貢獻率達38.8%，對經(jīng)濟增長的直接貢獻率達18.3%[3]。郭慶然(2013)測算制造業(yè)增加值每提高1%，GDP增加值平均增加0.41%[4]。史修松(2014)發(fā)現(xiàn)制造業(yè)500強對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與經(jīng)濟增長具有明顯的規(guī)模效應，大型企業(yè)在經(jīng)濟資源上具備集聚效應，通過要素的集聚產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟性，相關(guān)地區(qū)通過企業(yè)間關(guān)聯(lián)與聚集產(chǎn)生外部經(jīng)濟性[5]。因此，聚焦發(fā)展制造業(yè)不動搖，增強我國制造業(yè)在國際間競爭力，進一步提升我國綜合國力將是長期而關(guān)鍵性的任務。
二、工業(yè)4.0及核心技術(shù)
18世紀60年代至19世紀中期共計發(fā)生了三次工業(yè)革命，蒸汽機、電力及以原子能、電子計算機、空間技術(shù)和生物工程的發(fā)明和應用為主要標志的信息控制技術(shù)革命等三次工業(yè)革命逐步解放了人力，并使得企業(yè)生產(chǎn)效率得到空前提升。但隨著市場趨勢的快速切換和個性化消費需求的不斷涌現(xiàn)，對企業(yè)生產(chǎn)的反應時間及柔性化生產(chǎn)能力提出了更高要求。在全球空前的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革大背景下，第四次工業(yè)革命就應運而生了。
第四次工業(yè)革命是指在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)及人工智能、3D打印技術(shù)推動下，開始的生產(chǎn)與服務智能化、生活信息化及智能化的全新革命。德國“工業(yè)4.0”普遍地被認為是第四次工業(yè)革命的先行者。“工業(yè)4.0”的前提是在工業(yè)自動化基礎上，實現(xiàn)從機器傳感器再到互聯(lián)網(wǎng)通信的無縫對接。生產(chǎn)自動化技術(shù)將通過自我診斷、自我修正和功能最大化程序達到更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。
先進制造技術(shù)的進展加劇了當前全球范圍內(nèi)制造產(chǎn)業(yè)的競爭，而這種競爭主要發(fā)生在德國與美國之間。2013年4月，德國機械及制造商協(xié)會、德國信息技術(shù)、通訊與新媒體協(xié)會、德國電子電氣制造商協(xié)會合作設立了“工業(yè)4.0平臺”，并向德國政府提交了最終報告——《保障德國制造業(yè)的未來——關(guān)于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》。德國工業(yè)4.0的本質(zhì)是基于信息物理系統(tǒng)(簡稱CPS，Cyber-Physical Systems)實現(xiàn)智能工廠，戰(zhàn)略核心是通過CPS使得人、設備及產(chǎn)品完成實時連接、相互間識別并有效交流，進而構(gòu)建一個高度靈活的智能制造模式。2012年美國通用電氣提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，隨后IBM、思科、英特爾和AT&T等五家行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)手組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟采用開放成員制，致力于發(fā)展一個“通用藍圖”，使各個廠商設備之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。其目的在于通過制定通用標準，打破技術(shù)壁壘，利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)過程，更好地促進物理世界和數(shù)字世界的融合。
可分別從系統(tǒng)視角和功能視角理解CPS工作機制。從系統(tǒng)視角看，CPS的計算系統(tǒng)通過計算進程與物理進程進行交互，對感知到的物理信息做出恰當?shù)奶幚砗头治龊?，再透過通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換和傳輸，接收和執(zhí)行控制系統(tǒng)做出的相應控制執(zhí)行策略。從功能視角看，CPS的感知層將物理世界中的物理屬性接入信息世界，借助通信層為各層設備間的通信提供通信信道，最終通過控制層的控制指令對執(zhí)行器單元進行控制。在具體實現(xiàn)上，CPS具備自治、交互、精準、抗毀、協(xié)同、高效的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對信息層與物理層的大規(guī)模、動態(tài)及異構(gòu)資源的實時監(jiān)控管理。
三、工業(yè)4.0視域下商業(yè)價值的再創(chuàng)造
毋庸諱言，一切的技術(shù)或是產(chǎn)品都只是手段，其核心目標是在使用中產(chǎn)生價值。工業(yè)4.0的革命性突出表現(xiàn)在：不再以制造端的生產(chǎn)力提升為需求起點，而是將用戶端的價值創(chuàng)造作為整個產(chǎn)業(yè)鏈的出發(fā)點，改變以往大工業(yè)時代價值鏈從生產(chǎn)端向消費端、上游向下游推進的傳統(tǒng)模式，而是從客戶端價值需求出發(fā)提供定制化的產(chǎn)品和服務，并以此作為整個產(chǎn)業(yè)鏈的共同目標，使得整個產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)充分協(xié)同[6]。因此，我們也就方便理解工業(yè)4.0即將為制造業(yè)帶來在以下4方面的價值提升。
(一)創(chuàng)造更高生產(chǎn)效能
在工業(yè)4.0時代，CPS將提供各種可能方案，再依照預先設定的優(yōu)化準則，進行比對和評估，最終選出最佳方案，使得生產(chǎn)更具效率、更環(huán)保及更人性化，也提高了生產(chǎn)過程的透明度。2012年11月，GE公司發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機器的邊界》提出工業(yè)領域1%的成本或資本節(jié)約將帶來巨大的進步成果。例如電力行業(yè)節(jié)約1%的燃料就意味著節(jié)約660億美元。
(二)實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制
大規(guī)模個性化定制是運用現(xiàn)代化的信息技術(shù)、新材料技術(shù)、柔性制造技術(shù)等一系列技術(shù)，把產(chǎn)品定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)的生產(chǎn)方式。在相當長時間里，制造型企業(yè)都在追求這種以大批量生產(chǎn)的低成本、高質(zhì)量和效率來提供定制產(chǎn)品和服務的生產(chǎn)方式。隨著體驗經(jīng)濟的到來，消費者對產(chǎn)品的需求越來越多樣化，這意味著制造型企業(yè)在大規(guī)模定制的基礎上，還必須考慮日趨復雜的產(chǎn)品個性化需求。在工業(yè)4.0時代，智能工廠包括人機整合、內(nèi)外機器整合、生產(chǎn)流程與外部合作伙伴間整合等整個生產(chǎn)流程都是由軟件實現(xiàn)控制，作為加工產(chǎn)品的本質(zhì)將是加工信息，在軟件驅(qū)動下個性化需求將轉(zhuǎn)化為個性化產(chǎn)品。
(三)提升協(xié)同制造能力
協(xié)同制造意味著任何客戶需求變動、設計變更和工藝變更能迅速在供應鏈上快速響應。以協(xié)同設計為例，實現(xiàn)協(xié)同設計需要協(xié)同工作平臺(Computer Supported Cooperative Works，CSCW)以支持企業(yè)聯(lián)盟內(nèi)分布于不同區(qū)域的多功能項目組成員開展基于網(wǎng)絡的協(xié)同工作，用于選擇、評估、發(fā)送與接收產(chǎn)品數(shù)據(jù)，分析技術(shù)方案，快捷迅速地完成設計并投入生產(chǎn)。
(四)創(chuàng)新服務模式
在工業(yè)4.0時代，制造企業(yè)通過內(nèi)嵌在產(chǎn)品中的傳感器獲得數(shù)據(jù)，從發(fā)電設備到工程機械，一切都可以連接到互聯(lián)網(wǎng)上，為機器設備的作業(yè)監(jiān)控、性能維護和預防性養(yǎng)護提供狀態(tài)更新和性能數(shù)據(jù)。例如，實時位置數(shù)據(jù)的出現(xiàn)已經(jīng)創(chuàng)造了一套全新的跟蹤服務體系，可以使飛機發(fā)動機制造企業(yè)提供航空信息與服務管理。這不但可以使制造企業(yè)自身提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)業(yè)競爭力，更可以為其所服務的客戶創(chuàng)造新的價值。擁有100多年歷史的老牌工業(yè)企業(yè)英格索蘭(Ingersoll Rand)正將這一模式應用到銷售空調(diào)壓縮機業(yè)務中，在商用市場上，英格索蘭引入類似“合同能源管理”模式，通過為客戶提供持續(xù)不斷的、滿足需求的服務而收取費用。
四、研究結(jié)論與產(chǎn)業(yè)政策建議
互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進入“互聯(lián)網(wǎng)+”階段，如餐飲、零售等各傳統(tǒng)行業(yè)均在嘗試與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合。制造業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱，插上互聯(lián)網(wǎng)的翅膀后勢必對國民經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。工業(yè)4.0階段借助CPS幫助制造業(yè)實現(xiàn)了智能制造，信息世界與物理世界進行了深度集成，信息之間高度交互協(xié)同。
正由于實現(xiàn)了充分協(xié)同，信息可以實時調(diào)整，從而可以創(chuàng)造更高生產(chǎn)效能。另外，生產(chǎn)流程由軟件實現(xiàn)控制，大規(guī)模個性化定制成為可能。CPS網(wǎng)絡進一步提升了企業(yè)間的協(xié)同制造能力。伴隨著人力等成本逐步上升和個性化需求不斷凸顯，制造業(yè)走向智能制造成為必然趨勢。要實現(xiàn)“工業(yè)4.0”發(fā)展目標，需通過國家層面的政策引導企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。啟動國家智能制造重大專項工程，引領智能測控裝置、關(guān)鍵零部件、智能化高端裝備、集成智能裝備等領域企業(yè)在同一標準化體系內(nèi)快速發(fā)展并形成完備的產(chǎn)業(yè)體系。聯(lián)合企業(yè)、科研機構(gòu)、政府、協(xié)會、客戶形成多方參與的產(chǎn)學研用聯(lián)合戰(zhàn)略體系，集中力量助推制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。實現(xiàn)生產(chǎn)制造自動化后，依次推進流程管理數(shù)字化、企業(yè)信息網(wǎng)絡化、智能制造云端化等內(nèi)容。（來源：工業(yè)經(jīng)濟論壇 文/邱新平 編選：網(wǎng)經(jīng)社）
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