新一轮产业革命的本质是智能制造生态系统主导权之争

2019-05-24 11:25

  今天借这个机会,我就谈一个基本认识和观点,新一轮产业革命的本质是智能制造生态系统主导权之争。关于新一轮产业技术革命无论德国叫工业4.0 也好,美国叫产业互联网也好,我们叫两化深度融合也好,尽管其理念战略提出的出发点、角度有所不同,但其内核和本质都是一样的,用三个词来概括就是,异曲同工、如出一辙,殊途同归。问题是同在什么地方、归在哪里,用我的话来讲,同在智能制造,也归在智能制造。新一轮产业革命的核心是,就是要掌握智能制造系统生态系统的主导权,这是各国企业和政府关心的共同问题。

  一、新一轮产业革命的核心是智能制造

  我们看看德国是怎么认识4.0的。德国总理默克尔曾说,目前90%的创新在欧洲之外产生,欧洲不能错失下一代工业技术变革。德国副总理兼经济能源部长说,德国非常忧虑的一件事是,德国企业的数据由美国硅谷的四大科技把持,不仅德国,整个欧洲对于错失互联网的机遇都有一种深深的忧虑,有一种挫败感。德国机械协会(VDMA)主席今年6月在日本参加一个活动时说,德国和日本应携手应对中国的挑战。德国信息技术、通讯、新媒体协会工业4.0部部长也说,不仅仅亚洲对德国工业构成竞争优威胁,美国正通过各种计划应对去工业化,加快先进制造业发展。当然,他们也看到了未来产业发展的机遇,并提出要抢占新一轮产业竞争尤其是制造业竞争的制高点。德国联邦教育和研究部国务秘书说,工业4.0要提供一个在技术和组织上适应中小企业需要的解决方案。 换成中国一部电影名字,就是在德国迈向工业4.0的道路上,德国中小企业一个都不能少。 通过和德人各界交流,我们可以体会到德国人对于新一轮产业革命的三种意识:危机意识、机遇意识和抢占制高点的意识。他们看到了新一轮技术变革中,德国ICT、互联网等新兴产业发展的巨大挑战,也看到了新一轮技术革命中德国传统优势的强化和新优势的形成,新的市场机会正在形成。德国也有意志和决心在新一轮变革中掌握发展的主导权,并重塑竞争优势。这些认识和判断已经在德国联邦教育与研究部、联邦经济和技术部2013年4月发表的《保障德国制造业的未来关于实施工业4.0战略的建议》中有清晰的表述。

  对于什么是工业4.0,我们可以从企业的角度或政府的角度,技术变革的角度或产业经济的角度,传统企业的角度或ICT企业的角度,发达国家的角度或新兴工业国的角度来观察和认识,可以有很多观察、解释和认识的维度。综合各方面的理解,我看是不是可以通过5个方面来认识工业4.0到底是什么。具体来说,工业4.0是互联,工业4.0是数据,工业4.0是集成,工业4.0是创新,工业4.0是转型。

  第一,工业4.0是互联。我们在和西门子、博世和蒂森克虏伯的专家在交流时,他们都强调,工业4.0的核心是互联,工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。更具体讲,一是设备和设备的互联:单机智能设备的相互连接,实现智能生产线、智能车间,再到智能工厂;二是设备和加工对象的互联,正如德国总理默克尔在2014年汉诺威工博会上所讲的,零件与机器可以进行交流。三是所有制造系统、设备与人的互联,所有的装备、软件、硬件、网络都是围绕如何提升人的效率、为人更好的服务这一主线,虚拟物理空间(CPS)等新概念也是实现人与智能制造系统交互窗口和界面;四是万物互联(IOE),当然这个概念不仅德国人在讲,美国人也在讲,尤其是思科,所有产品都将会成为一个网络终端。

  第二,工业4.0是数据。我们可以来想象一下,当传感器无处不在,智能设备无处不在,智能终端无处不在的时候,连接无所不在的时候,其必然的结果就是数据无所不在。产品的数据、运营的数据、管理的数据、供应链的数据、研发的数据等等,信息化带来了海量的数据。这些数据跟过去有什么不一样?最根本的区别在于数据的及时性、准确性和完整性。我们不去讲小数据,也不讲大数据,我们讲数据本身最基本的特征:及时性、准确性、完整性,它带来了更精准、更高效、更科学的管理、决策,带来更高的研发生产效率以及更低的运营成本。这是智能化水平的不断提升,以及网络、链接和传感的无处不在共同导致的必然结果。

  第三是,集成。集成不是一个新的概念,10年前,我们讲信息化的时候都会讲到集成,讲到纵向集成、横向集成和端到端的集成。2008年以来,我们在开展两化融合管理体系评估的时候,先后对国内29个行业共3万家企业的两化融合水平进行了评估,把企业的信息化分成4个阶段:基础阶段、单向应用、综合集成以及融合创新。我们明确提出了5个方面的集成:研发设计和制造的集成、管理(ERP)与工厂设备控制的集成、产供销的集成、财务和业务的集成,以及企业战略决策的集成。当时还提出一个概念,叫做企业信息化集成应用陷阱,我们都知道中等收入陷阱,在这里把这个概念借过来,想表达的是这样一个意思:企业信息化集成应用是一个门槛,你要跨过这个门槛是很难的,但是你真正跨过去以后,就会获得更多的收益。德国人在工业4.0也在三个集成:纵向集成,指的是研发、设计、生产、制造、运营、管理、服务等所有的环节集成;横向集成,指的是是一级供应商、二级供应商,以及销售商信息的无缝对接;所谓端到端集成,则是产品全生命周期维度的概念。

  第四,工业4.0是创新。这个创新是全方位的创新,从技术创新、产品创新,商业模式创新到组织架构创新无所不包。

  第五,工业4.0是转型。从规模化生产向大规模定制、个性化生产的转型,从生产型制造向服务型制造的转型,从要素驱动向创新驱动的转型。

  关于规模化生产向个性化定制转型,我记得美国著名经济史学者钱德勒《规模经济 与范围经济:工业资本主义的原动力》,把产业革命的动力归结于规模经济和范围经济。站在今天的视角来看,第一次、第二次产业革命主要驱动力来自于规模经济,信息技术的广泛普及和深度应用带来了个性化定制、服务型制造、全生命周期管理,这些都是范围经济的表现。从经济学视角来观察,前两次工业革命的驱动力在于规模经济,而第三次工作革命驱动力在规模经济继续发挥作用的同时,范围经济在发挥更大的作用。规模经济与范围经济来源本质不同在于,范围经济主要来自于企业资产的通用性,而在企业资产中,只有那些信息资产、知识资产,专利、技术、品牌、渠道、客户资源等无形资产具有通用性特征,这是构成企业竞争新优势的重要来源。

  以上就是我对工业4.0的理解。如果我们再去看美国企业提出的产业互联网,我们可以看出来,其侧重点有所不同,它最本质的东西是一样的,即就是智能制造。我们所说的智能制造是一个广义的定义,不仅仅是指智能制造装备,而是包含有5个方面。

  一是产品的智能化。即是把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入到各种产品中,使得产品具备动态存储、感知和通信能力,实现产品的可追溯、可识别、可定位。有人说,90后是互联网的原住民,60后、70后是互联网的移民,还有部分同志是互联网的边民,被边缘化了。我想说,对于物也是一样的。计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴是物联网的原住民,这些产品诞生的时候就是一个网络终端;传统的空调、冰箱、汽车、机床、风机等是物联网的移民,这些产品正排着队联接到网络世界。专家们估计到2020年这些物联网的原住民和移民加起来将超过500亿个。这个进程将持续10年、20年甚至50年的时间。产品的智能化有三个最基本的特征:普适性、渐进性、颠覆性。但它给每一个企业提出一个富有挑战性的问题,企业的产品会在什么时间、以什么样方式实现智能互联,成为一个智能产品?

  二是装备的智能化。从单机的智能化到智能生产线、智能工厂、智能制造,就是智能化的装备通过企业和企业之间的互联互通所带来的。企业生产环节的竞争优势将更多来自于基于智能生产线的竞争优势。

  三是生产方式的智能化。主要是生产方式的现代化和智能化。个性化定制、极少量生产、服务型制造以及云制造等新业态新模式,其本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系,重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式,重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局,它带给人们的启示是,企业需要不断思考我是谁、我在哪里、我的边界在哪里、我的竞争优势的来源在哪里、我的价值在哪里等这样一些基本问题。

  四是管理的智能化。随着纵向集成和横向集成的不断深入,企业数据的及时性、完整性、准确性不断提高,必然使管理更加准精确、更加高效、更加科学。这是管理领域的革命。

  五是服务的智能化。个性化的研发设计、总集成、总承包等所有新服务产品的全生命周期管理,这些当然会伴随着生产方式的变革不断出现。

  前两天中央经济工作会议关于新常态提出9个方面新认识,其中有5个方面与刚才讲的智能制造趋势是是高度吻合的:需求的个性化、多样化,质量型、差异化竞争(规模经济到范围经济),对新技术、新产品、新业态、新模式投资,人力资本质量和技术进步重要性进一步突显,生产呈现小型化、智能化趋势,新常态里面所提出的一些理念,与我们现在所关心的两化融合、智能制造的理念都是一致的。时间关系我只想讲一点,就是人力资本的质量。新一轮产业技术革命中,如何认识人力资本的作用,近来各界给予充分关注。近来有两本书大家都关注到了,其探讨的问题与我们今天探讨的话题是一致的。一本书是,《21世纪资本论》,探讨了第一次工业革命、第二次工业革命,几百年历史进程中,强调资本在财富分配中的重要性,认为工业革命以来资本的收益率长期来看高于国民收入的增长率,换句话说,长期以来资本收益高于劳动的收益率,社会财富分配越来越不均衡,这是一切不平等的根源。第二本书是《第二次机器时代》,作者是MIT的埃里克布莱恩约弗森(Erik Brynjolfsson)、安德鲁麦卡菲(Andrew McAfee),这两位作者再加上诺奖获得者迈克尔斯宾塞(MichaelSpence) 联合写了一篇文章,年中发表在《外交》杂志上,题目是New World Order: Labor, Capital, and Ideas in the Power Law Economy,他们都指出,智能机器的推广更加普及,将会有更多的人类劳动被机器所替代,而信息化时代创新性人才的重要性,数字化技术使得资本不再是稀缺资源,创新型人才是第二次机器时代最稀缺的资源,那些具有创新精神并创造出新产品、新服务或新商业模式的人才正成为市场的主要支配力量,是资本追逐的对象,是社会财富主要分配者,创新性人才比以往任何时候都重要。我们可以从另一个角度理解人力资本质量和技术进步重要性。

  二、智能制造是系统的系统

  下面我再讲另外一个话题,怎么认识智能制造。工业4.0的核心是智能制造,智能制造是连接、是集成、是数据、是创新,或是转型。有的人说,你说这么多,如果用一个关键词来表述智能制造,你怎么说?我想,如果非要用一词来概括智能制造,我说它是系统的系统。2010年世博会期间IBM在上海举办一个全球智慧城市高峰论坛,我听完IBM CEO彭明盛演讲后印象最深刻的一个概念是:智慧城市是系统的系统。城市的交通是一个系统,能源是一个系统,医疗是一个系统,水网是一个系统,政务是系统,智慧城市是这些系统的系统。我们去德国交流的时候,西门子以及弗劳恩霍夫研究所(Fraunhofer)的专家们认为智能制造是系统的系统, 工业4.0就是要建立一个智能生态系统。美国GE公司在谈到工业互联网的时候,也提出同样一个概念,工业互联网是系统的系统,是从智能产品、联网的智能产品、产品系统再到系统的系统。所谓系统是要素和要素的相互作用所形成的具有某种功能的一个体系。当智能无所不在、连接无处不在、数据无处不在的时候,过去它们不相干的两个设备之间、人和人之间、物和物之间、人和物之间联系越来越紧密,其必然带来是一个系统连接另一个系统,小系统组成大系统,大系统组成更大的系统。

  智能制造是系统的系统,如何理解和认识。我们可以看到,一是智能产品是一个系统,每个人都有智能手机,智能手机在我们看起来是一个终端,它实际上是终端+基于APP电子商务平台+百万级的应用所构成的一个智能系统。这个智能终端系统的智能化,可以从两个方向去观察,一个是单机的智能化,你的智能手机芯片、CPU、操作系统、传感器在不断升级,智能化在不断提升,同时每一部手机的价值不仅仅取决于手机本身功能的强大,也取决于链接的数量。一是链接到网上的智能终端的数量,二是链接到网上的各种服务的数量,包括微信、航空、宾馆、商务、医疗、银行、证券公司等等。每一部智能手机都是系统,智能手机互联就是系统的系统。二是产品的生产环节也是一个系统,产品制造系统是研发系统、生产系统、物流系统、销售系统到服务系统的集成,智能单机设备的集成所组成的智能生产线是一个系统。三是每一个供应商都是一个系统,一级供应商、二级供应商、三级供应商构成一个系统网络,企业间供应链协同就是一个系统的系统。四是每个管理流程都是一个系统,人事、财务、资产、客户、运营都是一个独立的系统。五是客户管理是一个系统,如何实时感知、获取、评估、遴选、转化客户的需要,需要构建以客户为导向的系统。所谓智能制造,就是由这样一些不同系统所组成的大系统。所谓的制造智能化,是在两化方向的智能化,就像从单细胞生物到多细胞生物演进一样,它表现在两个方面:一是单机的智能化,传感器、CPU、存储器、操作系统、人工智能、传输速度等。二是系统的智能化,智能制造的过程就是小系统组成大系统,大系统组成更大的系统的过程。在大系统不断演进的过程中,PLM、MES、SCM、ERP、DCS在不同历史阶段、不同层面上扮演了连接系统之系统的角色,但这仅仅是开始。所谓CPS,就是智能制造系统的操作系统。

  为了理解智能制造是系统的系统,我们可以从德国工业4.0的一张图来看,在智能制造体系中,德国用CPS、美国GE公司Predix这样的开放软件,试图连接所有的终端、所有的设备、所有的服务和所有人员,他们试图构建一个超复杂的智能制造系统。我们需要探讨,在未来智能制造的巨复杂系统中,我们扮演了一个什么样的角色?我们的切入点和突破点是什么。

  我们看到,一个超复杂的巨系统正在形成。车间里的机器如一部智能手机,通过更新操作系统实现功能升级,通过工业 App实现各种功能即插即用,通过 API 不断扩展制造生态系统,所有的机器、产品、零部件、能源、原材料,所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂,所有的产品管理、生产管理、运营管理流程,所有的研发、生产、管理、销售、员工、各级供应商、销售商以及成千上万个客户,都将是这一系统的重要组成部分一个基于云管端新型复杂制造体系正在形成。就像我刚才说的,智能制造必将带来新的竞争格局,智能制造的本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系,重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式,重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局。

  三、掌握智能制造生态系统主导权之争

  最后一个观点,我们要把智能制造作为在新一轮产业技术变革中的主要方向,要构建自己的智能制造产业体系。我们要清醒地认识到,所有新概念的背后,无论是产业互联网的背后,还是工业4.0的背后是什么呢?这些概念的背后是技术体系,是标准体系,是产业体系。这些体系的背后是智能制造产业生态系统的主导权。概括来讲,

  一是要考虑围绕泛在化的智能产品,如何构建覆盖客户、终端、平台、第三方应用的产品生态系统。

  二是围绕生产装备、设计工具、供应链、第三方应用、客户等智能制造系统各种要素资源进行精准配置调用,如何提升及构建跨平台操作系统、芯片解决方案、网络解决方案的能力,如何提升智能工厂系统解决方案、智能装备创新能力和基础产业(材料、工艺、器件)创新能力,在此基础上如何构建制造环节的生态系统。

  三是围绕市场需求的个性化及快速变化的趋势,如何培育企业需求链、产业链、供应链、创新链的快速响应与传导能力,如何构建覆盖客户、制造、供应商的全产业链生态系统。

  四是在全产业链培育过程中,围绕各种制造资源的碎片化、在线化、再重组、再封装的机遇,如何培育新技术、新产业、新业态以及新的商业模式创新能力。

  五是如何整合产品生态系统、制造生态系统、全产业链生产系统等,通过标准体系、技术体系、人才体系、市场新规则,构建面向特定行业智能制造产业生态系统。

  六是如何围绕上述智能制造趋势,形成与之相适应的政策法律环境和体系。

  如何观察新一轮产业技术革命,我们可以再回顾一下历史。工业1.0以1780年瓦特改良型蒸汽机投入使用为标志,历时约100年;工业2.0以1880年电动机的使用为标志,工业2.0历时近90年;如果按德国人的观点,工业3.0以1969年第一个可编程逻辑控制器的使用为标志,已历时45年,还将继续10-20年。而工业4.0以智能制造为标志,至少需要用30年到50年的时间尺度来观察其演进发展的趋势。最后的结论是,这一轮变革才刚刚开始。从这个意义上来说,我们始终要有清醒的认识,面对快速变革、持续迭代的信息技术革命,我们当下对所有新一轮技术革命和产业变革的认识都是肤浅的、阶段性的,对任何静态的、僵化的、绝对化的认知都需要保持高度警惕,只有这样才会不断认识和把握新一轮技术革命和产业变革的方向和规律。(以上为演讲实录)

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