数字化制造与新工业革命

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  当前已经出现了新工业革命的端倪,由于其蕴含的一系列革命性变化,将有可能对不同国家、不同产业的竞争力产生深远影响,对此应给以高度重视和动态跟踪。
  当前,全球正在兴起新一轮数字化制造浪潮。发达国家面对近年来制造业竞争力的下降,大力倡导“再工业化、再制造化”战略,提出智能机器人、人工智能、3D打印是实现数字化制造的关键技术,并希望通过这三大数字化制造技术的突破,巩固和提升制造业的主导权。
  虽然3D打印等数字化制造、智能制造技术尚未成熟,但在产品设计、复杂和特殊产品生产、个性化服务等方面已显现其独特优势。据美国国家情报委员会预测,到2030年,3D打印有可能改变发展中国家和发达国家的工作模式。
  应该说,当前已经出现了新工业革命的端倪,但要经历较长时间才能对经济发展产生逐步深刻的影响,对其认识也是一个动态深化的过程。但由于其蕴含的一系列革命性变化,将有可能对不同国家、不同产业的竞争力产生深远影响,对此应给以高度重视和动态跟踪。
  智能化加工
  与个性化产品
  从数字化制造发展趋势来看,在生产制造方式上,智能化加工、个性化产品将在整个制造业中占据更加重要的地位。
  在电气革命达到高潮、信息技术革命开始孕育和萌发的20世纪,发达国家先后在交通工具、家用电器、电子信息产品等主流工业产品领域,建立了强大的批量生产能力,已经能够满足人们的基本需求。进入21世纪以后,人们新增的物质需求,集中体现为产品的特质,而非数量、质量。因此,只有满足人们对个性化产品的消费需求,才能使物质生产充分服务于更高层次的精神需求,从而开拓新的经济增长空间。
  20世纪末戴尔公司在个人计算机生产中,提出“大规模个性化定制生产”的理念:在信息技术的支持下,通过整合外部供应链和内部装配管理流程,批量生产不同外观的、不同硬件配置的计算机。这种生产制造理念在“福特式”大批量自动化生产、“丰田式”需求拉动型精益生产的基础上,进一步提高了生产制造的智能化、个性化程度,开启了属于新工业革命时代的“大规模个性化”生产运营模式。但就生产制造的技术和流程而言,戴尔的模式仍属于电气革命时代所确立的生产制造方式。
  近几年来有普及趋势的3D打印等智能化加工方式,高度融合了信息技术与制造技术。其主要特点是,用计算机程序直接控制生产设备,完成特殊的、高难度的加工流程。其核心优势在于,既可以用相对较低的成本生产少量产品,又可以随时重复生产、不断改进设计。这就使得个性化产品的生产时间缩短、成本下降,产品的多样化设计空间大为扩展。智能化加工进一步提高了生产制造的数字化、个性化程度,降低了参与生产制造的技能门槛、资金门槛,使符合市场需求的新发明、新创意,能够更快地转化为成熟的产品设计。
  此外,工业机器人在生产加工中的运用,可以完成某些过程复杂、费时耗力的标准化生产流程,也有利于解放劳动力。工业领域的一部分研发人员和制造工人,可以不再考虑“如何造”,多考虑“造什么”,从而增强了企业的研发能力,提升劳动的层次和价值。
  从技术进步趋势看,智能制造是一种“增量创新”。虽然在未来相当长的时间内,3D打印机、工业机器人都不会完全取代传统的数控机床、自动化生产线,但增量部分足以成为经济增长、产业升级的关键。随着个性化需求在工业产品消费需求中的比例不断上升,与智能制造相关的装备制造、材料合成以及信息技术服务,都具有广阔的发展前景。
  信息技术
  引发产业变革
  在产业发展形态上,未来信息技术将更多地融入传统产业,实现商业模式创新,引发产业变革。
  在新能源、新材料、生物基因工程等新兴产业上,信息技术起到的作用主要是研发工具,目前尚未出现密切融合发展的趋势。在未来二三十年内,信息技术深度运用对实体经济产生变革性影响,将更多体现在传统产业。
  在食品、服饰、家居用品及小电器等传统制造业中,由于基础成本较低,运用智能制造技术、实现个性化定制生产,带来的潜在利润率更高。而近年来蓬勃发展的各类电子商务平台,以及数据挖掘、云计算等辅助支持技术,则将个性化需求与个性化定制产能对接起来,形成“按需定制”、“服务化制造”等新型商业模式,降低了个性化产品的生产和配送成本,激发了新的市场需求。
  此外,在交通运输、商贸旅游等传统服务业中,由于信息技术的深度运用,也开始出现智能化的服务模式。智能化服务提高了人们的工作效率、生活质量,并且有助于降低环境污染和能源消耗。物联网与电子商务的融合,将会进一步强化“信息流”控制“产品流”、“服务流”的生产服务运营模式,使制造业与服务业的边界更加模糊。
  在信息技术深度运用的新工业革命时期,工业产品的精细化、个性化,加之信息传播的便利,使得供应链的形态更加多元化、复杂化。网状供应链遍及各个工业门类,“规模经济”将受到较大限制。除能源、矿产、化工等少数基础工业外,大型制造企业的规模难以继续扩大。
  这主要有两方面原因:一是附加值较低的加工和装配环节可以外包给成本低廉的发展中国家,由当地中小企业完成,大企业没有必要保持自身的生产能力。二是企业可通过电子商務平台,广泛寻求合作伙伴、达成供销协议,使企业间的相互依存度减弱,大企业难以继续依靠规模优势,维持其在市场议价中的有利地位。
  而在服务业领域,依靠信息技术平台,提供质量标准化、内容个性化的服务,使很多服务业企业得以发展壮大。因此,制造业领域的大企业主动转向生产服务,不再从事直接生产,是保持竞争力的转型之道。近年来,GE、IBM、西门子等电气电子类制造企业,都开始逐步退出消费品的生产,主要从事工商业装备制造、企业系统集成及技术咨询服务等业务,取得了良好的绩效表现。
  与此同时,一些专注于生产特种产品的中小型制造业企业,借助于大企业的生产服务,得以密集投入特定领域的技术研发,牢固占据一些新出现的细分市场。在未来二三十年内,这种由大企业建立技术平台,提供技术支持和生产服务,而由小企业从事具体生产活动的分工格局,势必取代“大生产、小服务”的传统格局,“大服务、小生产”将成为主流。   在信息技术深度运用的时代,信息有效传播是资源有效配置的关键。信息网络基础设施能否广泛覆盖、便捷接入、安全通畅,对于经济增长至关重要,甚至可以决定一个国家的综合竞争力。
  未来二三十年内,有线电话、电视、信息网络和无线通讯网络、空间通讯网络有望充分融合,成为“大信息网”,再进一步与物联网、交通网络、能源网络相结合,形成覆盖全球的智能化综合网络(智慧地球)。在这一进程中,如果一个大国能够抢占先机,其意义不亚于历史上的英国率先修成铁路、美国率先架起电网,势必确立数十年甚至更长时间的综合国力领先地位。
  中国崛起将被
  新工业革命终结?
  传统制造业的国际分工格局,正逐渐被新技术带来的分散化生产以及消费者多元化的需求打破。特别是2008年金融危机之后,那些走向产业空心化的国家,深刻认识到制造业对于国民经济的重要性,遂寄望于新技术将制造业拉回。
  数字化制造将大大减少直接从事生产的工人,劳动力所占生产成本比例随之下降。此外,数字化制造的个性化、快捷性和低成本,能够更快地适应本地市场需求的变化,包括满足小批量产品的生产需求。这些都促使发达国家鼓励厂商把部分制造业迁回本国,对中国这样的传统制造业大国无疑敲响了警钟。
  而一些境外媒体炒作“中国崛起将被新工业革命终结”等言论,引发了争议和讨论。我们认为,面对新工业革命,机遇与挑战并存,近期挑战大于机遇。
  首先,在我国竞争优势亟待转换升级的关键时期,新工业革命的因素将加大调整的压力和难度。数字化制造将使劳动力成本影响产业竞争力的重要性下降。当前,我国劳动力成本上涨的速度,已明显快于劳动生产率提高的幅度。研究表明,2010年我国考虑劳动生产率差异并修正后的劳动力成本约为美国的30%,未来几年将进一步缩小,2015年将是美国的45%,数字化制造的影响有可能加速削弱我国的既有比较优势。
  另一方面,数字化制造并不是简单的机器替代劳动,数字制造技术、知识产权、设计、软件、品牌对产业竞争力的影响程度提高,这些非物质要素成为推动经济增长的关键,而这些方面恰恰是我国的短板。
  新工业革命对不同产业的影响有差异。数字化制造的优势体现在对市场需求的快速反应和提供个性化产品,因此对那些贴近市场最终需求的产业影响较大,而我国许多产业是大量进口原材料和关键零部件,进行加工组装生产最终消费品,其受影响的范围和深度要大于其它国家。
  其次,新工业革命当地化、分散化的生产方式,将对我国依赖大规模出口的产业体系形成挑战。数字化制造将使得某些行业(特别是生产生活资料的行业)规模经济变得不明显,个性化定制、分散生产成为新特点。为更贴近市场,更快响应市场需求,企业会更多选择在消费地进行本地化制造。从而将对全球产业分工格局和全球生产体系产生重大影响。
  就外商直接投资而言,一方面,外资企业将更加看中我国庞大的市场需求,为更加贴近消费需求,会加大在我国设立研发、设计等机构的力度。另一方面,部分外资企业考虑贴近消费者、规避市场风险、享受发达国家再制造业化政策,以及我国成本上升等因素,会将已在我国的部分外资回流到发达国家。此外,也促使国内企业加快“走出去”步伐,并且更多地采取在国外投资设立生产企业的方式。
  此外,新工业革命具有合作、分散、开放的特征,提出了体制机制适应性的新要求。新工业革命的组织模式与以往有很大不同,扁平化结构、分散合作式商业模式更为普遍,创新型中小企业的作用更为突出,生产者与消费者的互动关系更为紧密,对市场需求的快速反应能力更为重要。这些变化对体制机制的适应性提出了新要求。
  目前,政府对企业微观活动的直接干预多,不利于创新的行政性審批多,缺乏针对性的集中决策多,此外,在信息和能源等领域市场垄断、行政性垄断问题突出,促进创新的体制机制环境仍不完善。新工业革命的到来,意味着需要进一步理顺政府与市场的关系,更大力度地推进经济体制改革。
  如果未来在以3D打印为代表的数字化制造技术上失去话语权,中国制造业将遭遇残酷的打击:传统的制造手段和生产模式将被取代;人力成本低廉等比较优势必然丧失;中国企业踯躅于产业链低端的现实将进一步恶化。而中国是否能抓住这一轮技术创新的机遇,很大程度上是在逼问中国是否有能力改革现有的创新体系。
  (作者单位:国务院发展研究中心产业经济研究部)
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