(電子商務(wù)研究中心訊) 摘要：歷經(jīng)20余年發(fā)展，中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已由“消費(fèi)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，必將是“互聯(lián)網(wǎng)+”的重點(diǎn)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(jìn)行互聯(lián)，提升制造業(yè)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)高度自動(dòng)化，具有劃時(shí)代的意義。企業(yè)通過實(shí)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模個(gè)性化定制、提升協(xié)同制造能力并創(chuàng)新服務(wù)模式，最終完成商業(yè)價(jià)值再創(chuàng)造。
相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，世界互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要以滿足消費(fèi)者需求為核心，即消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)，但目前這種形勢(shì)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(fèi)者個(gè)體行為習(xí)慣，發(fā)展到改變企業(yè)的運(yùn)作管理方式與服務(wù)模式。以提升產(chǎn)業(yè)價(jià)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(fèi)性階段步入產(chǎn)業(yè)化階段[1]?？梢詳喽ǖ氖?，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型終將幫助中國(guó)建立起更可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式。
一、“產(chǎn)業(yè)公地”概念下的制造業(yè)
美國(guó)學(xué)者加里·皮薩諾和威利·史在《制造繁榮：美國(guó)為什么需要制造業(yè)復(fù)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(shí)形態(tài)類似國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)集群(或產(chǎn)業(yè)園區(qū))，是能夠?qū)Χ鄠€(gè)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新提供支持的技術(shù)或服務(wù)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、供應(yīng)商、消費(fèi)者、工人和諸如大學(xué)之類的機(jī)構(gòu))都必須維持各自的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)以保持競(jìng)爭(zhēng)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(duì)于制造復(fù)雜紡織機(jī)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(yīng)商)數(shù)量減少或能力削弱，那么這些資源的退出將導(dǎo)致其它成員生存能力面臨降低或減弱。
以美國(guó)消費(fèi)電子制造企業(yè)外遷為例，由于追求勞動(dòng)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(fèi)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(guó)和中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)。隨著市場(chǎng)需求轉(zhuǎn)向小巧、輕便和更強(qiáng)大功能的便攜式計(jì)算機(jī)和個(gè)人終端，亞洲順其自然地成為該領(lǐng)域的創(chuàng)新中心。因此，固然鋰電池技術(shù)發(fā)源于美國(guó)，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(dǎo)地位，亞洲企業(yè)已成為了電動(dòng)汽車可充電電池的主要供應(yīng)商。
二戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)，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(jià)值鏈看，一個(gè)重要的趨勢(shì)是：美國(guó)等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體逐漸向具有高附加值的價(jià)值鏈兩端延伸(主要指市場(chǎng)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(guó)等新興經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)移。這一分工的結(jié)果，使得自上世紀(jì)70年代起，發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的制造業(yè)普遍經(jīng)歷了趨勢(shì)性萎縮。例如，20世紀(jì)50年代初，美國(guó)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(jìn)一步跌落至17.4%。
由于制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的支柱地位，20世紀(jì)初出現(xiàn)的制造業(yè)趨勢(shì)性萎縮態(tài)勢(shì)迫使美國(guó)政商界同時(shí)呼吁制造業(yè)的“回歸”。奧巴馬上臺(tái)執(zhí)政后提出“制造業(yè)回歸”，先后頒布了《美國(guó)創(chuàng)新戰(zhàn)略：促進(jìn)可持續(xù)增長(zhǎng)和提供優(yōu)良的工作機(jī)會(huì)》、《重整美國(guó)制造業(yè)框架》等戰(zhàn)略或計(jì)劃，明確將清潔能源、醫(yī)療健康、生物工程、納米、先進(jìn)汽車、航空等作為未來(lái)20年的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，其中涉及制造業(yè)的7個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)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(jìn)法案》暫時(shí)取消或削減制造業(yè)企業(yè)在進(jìn)口部分原材料時(shí)需支付的關(guān)稅；2010年8月出臺(tái)振興制造業(yè)法案，用暫?；驕p少美國(guó)工廠需要的一些進(jìn)口元件的關(guān)稅來(lái)降低美國(guó)公司的成本。美國(guó)充分認(rèn)識(shí)到機(jī)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(xué)宣布啟動(dòng)了新的7000萬(wàn)美元機(jī)器人計(jì)劃。2012年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家衛(wèi)生研究院、國(guó)家航空航天局和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合出臺(tái)了國(guó)家機(jī)器人技術(shù)研究計(jì)劃，并共同投入5000萬(wàn)美元征集機(jī)器人研究項(xiàng)目。2013年3月，美國(guó)發(fā)布《機(jī)器人技術(shù)路線圖》，描繪了機(jī)器人技術(shù)在美國(guó)制造業(yè)的重要作用和發(fā)展路徑。
與發(fā)達(dá)國(guó)家類似，我國(guó)制造業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也有著舉足輕重的意義。唐曉華(2010)測(cè)算2007年我國(guó)裝備制造業(yè)對(duì)工業(yè)增長(zhǎng)的直接貢獻(xiàn)率達(dá)38.8%，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的直接貢獻(xiàn)率達(dá)18.3%[3]。郭慶然(2013)測(cè)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(qiáng)對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有明顯的規(guī)模效應(yīng)，大型企業(yè)在經(jīng)濟(jì)資源上具備集聚效應(yīng)，通過要素的集聚產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)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(jì)性[5]。因此，聚焦發(fā)展制造業(yè)不動(dòng)搖，增強(qiáng)我國(guó)制造業(yè)在國(guó)際間競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步提升我國(guó)綜合國(guó)力將是長(zhǎng)期而關(guān)鍵性的任務(wù)。
二、工業(yè)4.0及核心技術(shù)
18世紀(jì)60年代至19世紀(jì)中期共計(jì)發(fā)生了三次工業(yè)革命，蒸汽機(jī)、電力及以原子能、電子計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)和生物工程的發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)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(chǎng)趨勢(shì)的快速切換和個(gè)性化消費(fèi)需求的不斷涌現(xiàn)，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)時(shí)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(yīng)運(yùn)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(jì)算技術(shù)及人工智能、3D打印技術(shù)推動(dòng)下，開始的生產(chǎn)與服務(wù)智能化、生活信息化及智能化的全新革命。德國(guó)“工業(yè)4.0”普遍地被認(rèn)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(dòng)化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從機(jī)器傳感器再到互聯(lián)網(wǎng)通信的無(wú)縫對(duì)接。生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)將通過自我診斷、自我修正和功能最大化程序達(dá)到更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)。
先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)展加劇了當(dāng)前全球范圍內(nèi)制造產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，而這種競(jìng)爭(zhēng)主要發(fā)生在德國(guó)與美國(guó)之間。2013年4月，德國(guó)機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)、德國(guó)信息技術(shù)、通訊與新媒體協(xié)會(huì)、德國(guó)電子電氣制造商協(xié)會(huì)合作設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺(tái)”，并向德國(guó)政府提交了最終報(bào)告——《保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)——關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》。德國(guó)工業(yè)4.0的本質(zhì)是基于信息物理系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CPS，Cyber-Physical Systems)實(shí)現(xiàn)智能工廠，戰(zhàn)略核心是通過CPS使得人、設(shè)備及產(chǎn)品完成實(shí)時(shí)連接、相互間識(shí)別并有效交流，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)高度靈活的智能制造模式。2012年美國(guó)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(gè)“通用藍(lán)圖”，使各個(gè)廠商設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。其目的在于通過制定通用標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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(jī)制。從系統(tǒng)視角看，CPS的計(jì)算系統(tǒng)通過計(jì)算進(jìn)程與物理進(jìn)程進(jìn)行交互，對(duì)感知到的物理信息做出恰當(dāng)?shù)奶幚砗头治龊?，再透過通信系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進(jìn)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(yīng)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(shè)備間的通信提供通信信道，最終通過控制層的控制指令對(duì)執(zhí)行器單元進(jìn)行控制。在具體實(shí)現(xiàn)上，CPS具備自治、交互、精準(zhǔn)、抗毀、協(xié)同、高效的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息層與物理層的大規(guī)模、動(dòng)態(tài)及異構(gòu)資源的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。
三、工業(yè)4.0視域下商業(yè)價(jià)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(biāo)是在使用中產(chǎn)生價(jià)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(diǎn)，而是將用戶端的價(jià)值創(chuàng)造作為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的出發(fā)點(diǎn)，改變以往大工業(yè)時(shí)代價(jià)值鏈從生產(chǎn)端向消費(fèi)端、上游向下游推進(jìn)的傳統(tǒng)模式，而是從客戶端價(jià)值需求出發(fā)提供定制化的產(chǎn)品和服務(wù)，并以此作為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的共同目標(biāo)，使得整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)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(lái)在以下4方面的價(jià)值提升。
(一)創(chuàng)造更高生產(chǎn)效能
在工業(yè)4.0時(shí)代，CPS將提供各種可能方案，再依照預(yù)先設(shè)定的優(yōu)化準(zhǔn)則，進(jìn)行比對(duì)和評(píng)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(jī)器的邊界》提出工業(yè)領(lǐng)域1%的成本或資本節(jié)約將帶來(lái)巨大的進(jìn)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模個(gè)性化定制
大規(guī)模個(gè)性化定制是運(yùn)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(dāng)長(zhǎng)時(shí)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(lái)提供定制產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)方式。隨著體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的到來(lái)，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求越來(lái)越多樣化，這意味著制造型企業(yè)在大規(guī)模定制的基礎(chǔ)上，還必須考慮日趨復(fù)雜的產(chǎn)品個(gè)性化需求。在工業(yè)4.0時(shí)代，智能工廠包括人機(jī)整合、內(nèi)外機(jī)器整合、生產(chǎn)流程與外部合作伙伴間整合等整個(gè)生產(chǎn)流程都是由軟件實(shí)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(dòng)下個(gè)性化需求將轉(zhuǎn)化為個(gè)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(dòng)、設(shè)計(jì)變更和工藝變更能迅速在供應(yīng)鏈上快速響應(yīng)。以協(xié)同設(shè)計(jì)為例，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)需要協(xié)同工作平臺(tái)(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(xiàng)目組成員開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作，用于選擇、評(píng)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(shè)計(jì)并投入生產(chǎn)。
(四)創(chuàng)新服務(wù)模式
在工業(yè)4.0時(shí)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(shè)備到工程機(jī)械，一切都可以連接到互聯(lián)網(wǎng)上，為機(jī)器設(shè)備的作業(yè)監(jiān)控、性能維護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供狀態(tài)更新和性能數(shù)據(jù)。例如，實(shí)時(shí)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(wù)體系，可以使飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)提供航空信息與服務(wù)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(jìng)爭(zhēng)力，更可以為其所服務(wù)的客戶創(chuàng)造新的價(jià)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(yīng)用到銷售空調(diào)壓縮機(jī)業(yè)務(wù)中，在商用市場(chǎng)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(wù)而收取費(fèi)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(jìn)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，插上互聯(lián)網(wǎng)的翅膀后勢(shì)必對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。工業(yè)4.0階段借助CPS幫助制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了智能制造，信息世界與物理世界進(jìn)行了深度集成，信息之間高度交互協(xié)同。
正由于實(shí)現(xiàn)了充分協(xié)同，信息可以實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)控制，大規(guī)模個(gè)性化定制成為可能。CPS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(gè)性化需求不斷凸顯，制造業(yè)走向智能制造成為必然趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”發(fā)展目標(biāo)，需通過國(guó)家層面的政策引導(dǎo)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。啟動(dòng)國(guó)家智能制造重大專項(xiàng)工程，引領(lǐng)智能測(cè)控裝置、關(guān)鍵零部件、智能化高端裝備、集成智能裝備等領(lǐng)域企業(yè)在同一標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)、政府、協(xié)會(huì)、客戶形成多方參與的產(chǎn)學(xué)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造自動(dòng)化后，依次推進(jìn)流程管理數(shù)字化、企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)化、智能制造云端化等內(nèi)容。（來(lái)源：工業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇 文/邱新平 編選：網(wǎng)經(jīng)社）
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