探析互联网驱动智能制造的机理与路径对中国制造的思考.docx

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探析互联网驱动智能制造的机理与路径对中国制造的思考

探析互联网驱动智能制造的机理与路径———对中国制造2025的思考

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　　制造业是工业经济的命脉,随着新工业革命的到来,工业化和信息化的两化融合程度不断加深,为制造业的智能化发展带来了新机遇.为了把握这个重要战略机遇,工业发达国家相继出台了新的战略和计划,以抢占新一轮产业竞争制高点.其中,美国的工业互联网和德国的工业两种模式最具代表性.中国是传统制造业大国,随着要素成本的上涨,其原有的比较优势逐渐弱化,中低端制造业开始向印度、越南等中低收入国家转移.基于国际产业分工格局的重塑和中国传统制造业面临的挑战,李克强总理在2015年政府工作报告中提出了“中国制造2025”计划.根据规划,“智能制造”被定位为中国制造的主攻方向.2016年8月24日,李克强总理在国务院常务会议上,明确要求促进消费品标准与产品质量提升,增加中国制造的有效供给,以满足消费者不断升级的需求.如今的制造业已经从以产品为导向转变为以服务为导向,信息技术的推广普及在激发用户个性化需求的同时,也降低了企业获取信息的成本,并提高了企业内外部沟通、协作效率.互联网作为无处不在、能实时交互的一种信息传递与管理工具,在用户需求捕捉和反馈方面具有巨大优势,能够对智能制造形成有效推动.

　　1　中国智能制造发展现状与不足

　　智能制造是由智能机器人和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,在制造过程中能进行智能活动,如分析、推理、判断、构思和决策等,是智能化人机交互系统的分布式集成制造.从劳动价值论角度,智能制造改变了物质产品价值构成,大大降低了生产成本,在实现经济利益的同时,提高了社会资源配置效率.

　　　中国智能制造发展现状

　　中国智能制造起步较晚,近几年在政府的引导下,智能制造发展逐步加快.其中,以工业机器人、自动化生产线、智能控制系统为主的智能制造体系初步形成,智能制造的部分关键技术实现突破.通过国家、地方及企业的共同发力,中国智能制造得到了长足发展.首先,国家不断完善产业政策,«智能制造装备产业“十二五”发展规划»和«中国制造2025»都把智能制造作为制造业的核心目标,旨在加快从制造大国到制造强国的转变.其次,各地方以«中国制造2025»为核心,根据本地实际情况,相继出台相关政策和行动计划,全面对接«中国制造2025».最后,国内先进制造企业陆续对智能制造进行深入探索.例如海尔集团于2011年建立了互联工厂,2013年搭建了海尔文化交互平台,不同于以往的大规模制造,海尔完成了大规模定制的尝试.经过几年发展,海尔的智能化进程已经走在了行业前列,正在尝试制定行业新标准,这些都有力地推动了中国智能制造的发展.

　　　中国智能制造发展的不足

（1）技术创新能力薄弱,缺乏自主核心技术.智能制造的发展需要创新支持,自主创新的落后会导致高端价值链主导权的丧失.虽然中国智能制造在部分领域取得了一定成就,但总体上看,更多的是以模仿为主的被动式创新,缺乏核心技术支持,自主创新能力较弱.例如,机床是制造业发展之母,虽然中国的中低端机床产量大,但高端数控机床制造较为落后,绝大多数依赖进口,自主创新能力不足,生产、工艺和检测各环节均无法达到世界先进水平.目前,100多家数控机床制造企业中能够进行自主开发的仅有5~6家,与发达国家数控机床的整体水平相比差距巨大.

（2）缺乏统一的智能制造标准.全面推行智能制造,标准化是关键,美国的工业互联网和德国的工业之争本质上是工业标准的对抗,是美国和德国结合自己国情分别选择的模式与路径.制造业要实现智能化,需要人机互联、机机互联,而统一的标准是对接的前提条件.这种无缝对接能够充分实现整个系统的信息交流与分析,实现资源整合和规模效应.美德等制造业强国一直在进行标准化输出,以扩大其制造业国际标准控制权.相比之下,中国智能制造一直缺乏统一标准,这使不同设备间的兼容以及信息传递受阻,并被动接受发达国家制定的标准,严重制约本国制造业的智能化进程.

　　（3）配套服务业发展滞后.智能制造的发展需要配套的现代服务业作为支撑,从智能技术开发、智能系统设计,到智能物流以及管理软件都需要相关成熟的服务体系.但中国的生产性服务业一直发展缓慢,规模较小,通常发达国家服务业总产值占到GDP的70%左右,其生产性服务业产值又占到服务业总产值的70%.例如德国,其生产性服务业总产值占GDP的45%~50%.而中国的生产性服务业缺乏统一的统计口径,缺乏权威的统计数字.根据相关机构估计,中国的生产性服务业产值仅占GDP的15%左右,这个数据与中国制造业大国的地位不相适应.

　　2　互联网驱动智能制造的机理

　　智能制造发展的驱动力可以分为直接驱动力和间接驱动力两种.直接驱动力从企业内部出发,研究互联网对智能制造的直接作用,主要包括业务流程、制造技术、企业组织等方面.直接驱动力反映了企业自身的需求,企业通过吸纳互联网技术,对智能制造发展的速度和方向产生影响.

　　间接驱动力是企业外部环境对智能制造发展所产生的间接作用,通过政府机构、同行企业、配套服务业等企业外部环境,间接影响制造企业的智能化转型.据此,较构建了“动力链条”模型,以分析互联网驱动智能制造的机理。

　　　直接驱动力

（1）业务流程重塑.智能制造颠覆了以往的商业模式,模式改变意味着业务流程的重塑.随着互联网的发展,消费者的需求能够第一时间传递到企业,制造业从以供给为导向逐渐转变为以需求为导向.从需求角度看,消费者偏好将趋于多样化和个性化,传统的大众化、批量化产品无法满足这种需求,企业需要以用户为导向、以需求为核心,重新规划业务流程.传统制造型企业的业务流程十分依赖渠道,而互联网的出现从一定程度上打破了渠道约束.一方面,以需求为导向意味着以消费者为起点,企业能够通过移动终端捕捉消费者需求,并将这种需求以数据形式传递到生产线,进而生产出定制化产品.当产品交付到消费者手中后,企业又能通过App和互联网实现闭环反馈,参与产品的全生命周期管理,既能收到消费者的使用信息,形成数据资产,又能提供有效的售后服务,使企业的角色从提供产品过渡到提供服务并大大提高了产品附加值.例如,三一重工通过互联网将控制中心和快速反应团队连接起来,利用信息服务系统,远程监控设备运转情况,建立预警机制,有针对性地进行设备维护.另一方面,企业的营销活动会向线上倾斜,并借助互联网进行智能化分析,通过对潜在消费者相关信息的整理,有目的地对营销群体进行划分,实行差异化战略,使营销从“广泛撒网”变为“重点捕捞”,利用网络社交过程中的“羊群效应”,将每个客户都变成营销活动的参与者,提高营销效率.

（2）制造技术革新.智能制造系统由智能分析系统和信息传递系统两部分构成,智能分析系统依赖智能机器的计算性能,而信息传递系统需要互联网的支持.智能制造的核心是数据,如果说数据是智能制造各个环节信息流通的基本单位,那么互联网就是流通的媒介.一直以来,制造型企业的数据层级较高,数据覆盖面较小,这使得数据之间的交互程度很低,在各个生产环节的交接不够平滑,耗费了大量财力和人力.而互联网的普及,是实现智能制造的必要条件———由于传感元件能够实时接收物联网信息并作出智能化决策,越来越多的传感元件被应用于生产.例如企业通过ERP系统下达生产指令,利用互联网传递到MES执行制造系统,经过智能化分析处理,再传递给DCS离散控制系统进行生产.这些系统都不是孤立的,需要协同执行任务,在接收最高层级指令的同时,各个系统的传感器也会收到其它信息,使制造过程不断优化和改进.在整个复杂的生产过程中,面对零散分布的数据,如何集成和共享庞大数据是最难解决的问题.20多年的实践表明,将互联网技术引入智能制造是最有效的解决方式.互联网技术的发展促成了制造技术革新,有效推动了企业生产智能化,优化了物料分配,缩短了制造时间,降低了制造成本.

　　（3）企业组织优化.在互联网驱动下,企业组织架构趋于网络化、扁平化、平台化,有助于重新整合内外部资源,提升用户参与度.智能制造系统具有自我学习、自我纠正能力,这要求企业的组织架构也能智能化转型,并具有自我适应、自我协调能力.传统制造业以业务职能作为架构基础,管理层级较多,决策过程复杂,决策效率低,无法适应开放的互联网时代.智能制造要求以客户为导向,使产品从设计到生产过程中的信息传递更便捷,有效避免了信息损失.因此,企业应当减少层级,各部门保持一定独立性,使企业决策流程向“短平快”发展.企业组织的智能化转型包括对互联网技术进行辨识、采纳、适应、接受、融合等几个关键环节（见图2）.对互联网技术的应用从辨识企业需求和解决方案开始,企业管理者可结合实际情况进行各种方案的可行性分析,选择最优方案加以采纳.制造型企业在实施互联网技术方案的过程中,为了达到既定目的,需要与信息技术相互“适应”:

一方面应主动应用互联网技术,另一方面要不断升级技术,与企业配套.企业员工在生产、管理等流程中逐渐接受互联网技术,使其成为制造企业的常规活动,并不断优化和改进,支持更高层次的决策活动.至此,互联网技术与制造企业实现了信息化和工业化的融合.这个过程中每个阶段都要总结经验,实现技术积累.位于模型中心的知识库具有成果收集的作用,与5个环节相互作用,使传统制造企业的互联网知识和经验不断增长.。

　　　间接驱动力

（1）政府部门.«国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见»中明确提出:

“要积极发展智能制造和大规模个性化定制,提升网络化协同制造水平,加速制造业服务化转型.”“互联网+”作为互联网思维的进一步延伸,是信息时代的核心生产力,政府通过简政放权,减少对传统制造业微观事务的干预,倒逼企业自主改革,推动创新型社会的经济活动.中国目前存在的产能过剩问题,本质上是由供需不平衡引起的,利用互联网能够有效拉动投资,依靠乘数效应影响国民经济从而改善产能过剩状况.从需求角度看,互联网的发展会创造新的就业岗位,激发市场活力,创新消费服务方式.对于传统制造业来说,互联网的发展有助于优化制造业生产流程,使企业有目的地生产,消化过剩产能,实现“去库存”.此外,互联网产业能为本土产品和用户需求提供对接平台,拓宽消费渠道,成功激发用户的消费欲望.随着新一轮科技革命的愈演愈烈,制造业格局不断变化,同时发展多种技术有助于扩大和完善产业链,培养更多的高级技术与管理人才,在进行大规模投资前有效规避或者降低技术风险,科学规划网络建设,提高国有资产和社会资产利用率.政府对创新升级的需求与企业是一致的.因此,政府的引导和扶持有力推动了互联网在我国传统制造业的应用,加快了制造业的智能化转型.

（2）同行企业.对于同行企业,互联网从竞争与合作两个方面共同驱动企业智能化转型.一方面,激烈的市场竞争使传统制造型企业面临生存压力,这种压力迫使企业密切关注市场变化、用户需求变化、竞争对手技术研发情况.具有先发优势的企业会利用互联网技术巩固“领头羊”位置,进一步扩大技术带来的成果,不断对现有技术进行优化和改进.处于落后位置的企业,会主动学习先进企业技术,避免一定的试错成本.这些企业在竞争过程中不断推进互联网技术在制造业的应用,驱动了智能制造的整体发展.另一方面,在互联网影响下,消费者偏好的差异会越来越大,不同制造企业之间的关系会从同质化竞争变为异质化合作.受成本限制,单一企业无法满足所有的消费者需求.因此,企业会趋于协作,形成集群,以便于制造业的细化分工与生产协作,并将信息通过企业集群向市场渗透,形成规模效应,提高经营效益.利用互联网,企业集群能更为方便快捷地进行数据整合、信息共享,减少组织间循环等成本费用,突破地理空间约束,提高各类组织柔性化程度,形成企业集群竞争优势.

　　（3）生产性服务业.在互联网的催化作用下,产生了一大批基于互联网的新型服务模式和业态,使生产性服务业资源实现纵向整合,打造了物流、资金流、信息流“三流合一”的服务链.越来越多的生产性服务机构通过搭建物联网平台,为制造业企业提供大数据挖掘服务,分析业务流程之间的关联性.例如,江苏物联网技术与应用协同创新中心成立了智慧交通物流、智慧节能环保、物联网产业示范与推广等多个中心,为制造企业提供物联网服务.此外,随着互联网等信息技术的推广,提供第三方解决方案的公司利用自身优势,帮助企业实现信息化和工业化融合,也间接推动了企业智能制造的发展.例如,企业资源计划管理软件（ERP）、供应链管理软件（SCM）相继在制造型企业中推广,麦肯锡、埃森哲等咨询公司帮助企业构建工业互联网云平台,打造智能服务生态体系.生产性服务业的发展扩大了制造企业采纳技术的来源,优化了资源配置效率,还利用丰富的行业资源帮助企业向价值链高端攀升.

　　3　互联网驱动智能制造的路径

　　　互联网驱动智能制造路径设计

（1）互联网驱动产品智能化.互联网能够促进传统制造业的工业化与信息化融合.工业化是信息化的基础,随着互联网的发展,工业化和信息化的边界愈来愈模糊,两者融合的态势不可避免.在智能化之前,人类利用物理、化学等结构来描述知识,但这种结构具有信息传递的局限性,随着信息化的发展,知识能够以数字化形式直接注入产品中,为产品制造、使用过程中的数据交互与共享提供了可能.以电视机为例,智能电视的普及范围不断扩大,越来越多的电视搭载了智能操作系统和全开放式平台,人机交互能力不断提高.智能电视不仅提供普通的电视内容,而且可装卸各种软件,以及最新的产品升级业务.因为互联网的发展,用户能够远程操控电视机下载电影,回家后直接观看.互联网将人工智能、数字制造很好地糅合起来,在产品层面加快了软件驱动硬件的模式.西门子公司收购UGS公司时,就曾预测未来50%的产品会依赖软件实现智能化,而互联网在其中起到了媒介和催化作用.

（2）互联网驱动流程智能化.互联网能够极大促进数据信息的流动,这使原来垂直的企业组织架构中冗余环节较少,使企业管理体系向扁平化发展,同时,能够将生产、营销、物流等制造环节有效连接起来.«中国制造2025»明确提出要“培育智能检测、远程诊断管理、全产业链追溯等工业互联网新应用”.在智能产品制造过程中,通过互联网技术,可以进行一定程度的检测和调整,记录的数据也确保了可追溯性.互联网技术的发展影响生产制造方式和产业发展形态,促进生产组织方式协同化、互动化变革.一方面,互联网的存在使线上和线下相结合的全方位营销模式进一步拓宽渠道,使企业与客户之间实现了双向、实时沟通,极大程度减少了信息不对称.当传统的B2C转变为C2B,客户在接受营销信息的同时参与定制化服务,扩大了企业发展空间.另一方面,互联网能够参与产品全生命周期管理.如售后环节中用户通过手机将产品使用情况反馈到企业云平台,使企业能够快速提供最优解决方案.

　　（3）互联网驱动产业链智能化.原有产业链中有设计、采购、生产、仓储、订单、零售等环节,而在智能制造背景下,这些环节受到很大程度的压缩,甚至是合二为一.由于互联网的存在,产品的设计和生产环节得到融合,用户参与产品设计并在第一时间将信息传递给企业,企业根据用户需求进行原料采购与生产,不仅避免了产能过剩情况,而且使产品实现多元化和差异化.互联网实时互联的特性让订单成为产品制造的开端.因此,在智能化产业链中,利用互联网第一时间处理订单成为重要环节.传统制造业的供应链较为单一,具有区域集群的特点,而利用互联网能够搭建云平台,实现供应链整合,使不同环节企业的作用最大化,更加快速、准确地收到来自整个产业链的信息,缩短获取信息、磋商交流的时间.互联网加速了企业间的并购重组,脱离互联网的企业难以嵌入全球产业链中,除此之外,高端产业链会逐步呈现聚集态势.因此,落后企业要实现智能化转型,或者选择吸纳新技术,或者被其他企业兼并,这两种情况都有力提升了制造业的资源配置效率,推动了整个产业集群的发展.

　　（4）互联网驱动商业模式智能化.传统制造业商业模式是以供给为导向的,制造企业以产定销,需要在供给和需求之间找到平衡点.在互联网驱动下的新商业模式中,消费者全面参与产品设计和制造过程,企业需要在消费者需求中挖掘价值.传统的规模化生产受阻,定制化、个性化成为新的突破点,制造企业需要在第一时间捕捉到消费者偏好.通过互联网能够有效收集和传递用户需求,这不仅关系到企业制造过程,而且基于大数据的信息分析还能为企业决策提供依据,根据需求调整营销和销售方式,进一步细分市场,使传统的单线性模式转变为多线性并进模式.消费者的个性化偏好融入产品中,产品差异化增大,这为智能系统的优化提供了大量信息.同时,个性化的产品能够通过互联网流入社交环节,粉丝效应和示范效应能够使产品信息被快速传递给更多潜在用户.新商业模式要求企业提供高质量产品,这是因为用户诉求能迅速扩散,在这种情况下,消费者不再像以往一样“弱势”,而是处于主导地位.

　　　互联网驱动智能制造路径的综合考虑不同行业对互联网的应用情况不同,进行转型升级的具体路径也不同.因此,在互联网驱动智能制造的路径选择中应结合行业实际情况,选出最有利的产业转型升级方案.对于传统制造业中生产效率低、污染较严重的企业,如烟酒化工企业,由于生产设备、管理体制机制和制造工艺较落后,因此更需要采用互联网等先进技术,优化生产流程,利用信息化提高生产效率.这类企业更适合渐进式路径,由小到大、由量变到质变,逐步实现智能制造.对于传统机械制造行业,需要完成技术、工艺质量的智能化升级,互联网技术的应用能够很好地将人工智能、数字制造糅合起来,在企业内部建立一个信息化、智能化生产体系,优化产品生产环节,使产品生产更加方便、快捷、安全,满足现代人的产品需求.这类企业规模庞大,行业较为固化,更适合渐进式路径,并逐步实现产业集群效应.对于计算机、通信和其它电子设备制造企业,由于属于信息化产业,工业化与信息化契合程度较高,产业内升级可以是跨越式、不连续的,不拘泥于渐进式路径的一般步骤,并且该产业在智能化转型升级中可以交叉进行产业内升级与产业间升级,通过信息化带动其它产业发展,并给自身的智能化转型升级带来更多机遇,因此更适合跨越式路径.

　　4　互联网驱动智能制造的对策建议

　　　政府主导,企业参与,建立以互联网为纽带的智能制造产业集群

　　围绕互联网建立制造业产业集群,为智能制造营造良好的互联网生态圈,推动企业协同创新,吸引社会资本投资.

（1）加大宽带网络、通信系统、集成软件等互联网相关基础设施建设,建立数据共享中心、信息交互平台,为制造企业智能化转型提供优质服务,推进下一代互联网与移动互联网、物联网的融合.鼓励企业采用智能化生产设备以及数字化生产线,形成示范效应,实现集群式创新发展.

（2）在产业集群内通过竞争和协作双重机制驱动智能制造.利用良性竞争倒逼企业实现技术进步和创新,主动加强互联网技术应用,加大研发投入.利用企业协作方式,集中优势实现关键技术突破,形成优势互补、合作共赢的发展格局,使先进企业带动后进企业,全面联动与促进产业集群智能化转型.

　　（3）建立社会资本投资智能制造的激励机制,放宽制造市场准入条件,降低壁垒,加大招商引资力度,加强外资产业导向和鼓励增资的政策支持,在市场准入、税收等方面给予优惠政策,保证资本有能力也有意愿进入智能制造市场,为产业集群带来充足的资金支持.

　　　制定互联网和智能制造标准,为中国智能制造企业创造国际优势

　　制定互联网应用标准,为智能制造的互联网应用创造国际优势.统一的技术标准能够避免制造企业在跨平台、跨产业生产时的不兼容问题,大幅提高生产效率.因此,建立中国互联网以及制造业标准化体系有着重要意义.

（1）中国互联网要依靠规模效应抢占行业发展制高点.无论是规模还是技术,中国的互联网产业都处于世界前列,依靠庞大的用户数量和海外项目,互联网行业应采取扩张战略,抢占行业制高点.因此,首先要建立统一的标准体系,这不仅能够提高互联网产业发展效率,而且能在未来的国际标准制定中拥有足够的话语权.

（2）建立智能制造标准化体系.可参考德国标准和美国标准,对中国重点领域的现存标准进行分析与总结,充分考虑智能制造基础差、行业发展不平衡的国情,制定智能制造标准,遵从“共性先行,急用先行”的原则,分领域分行业依次实施标准,实现基础共性标准和关键技术标准的全覆盖.

　　　推动生产性服务业发展,利用信息化服务驱动智能制造

　　提高生产服务业比重,解决智能制造服务业发展滞后的问题,合理利用生产性服务业融合互联网业态,打通全产业链.

（1）培育系统解决方案供应商,选择智能制造推行较好的企业,建立系统方案解决示范点.以企业为核心,市场为导向,在智能制造关键技术上进行探索,不断提炼和总结经验及模式.鼓励优秀制造企业将系统解决方案业务剥离,独立进行第三方服务,形成行业示范和应用推广,实现智能制造规模化发展.

（2）鼓励制造企业与生产性服务业协同创新,完善制造企业、解决方案企业、互联网企业的合作机制,努力在工业传感、人机交互等跨界融合领域取得突破,建立智能制造基础软件开发平台和工程软件开发平台,利用信息化解决数字化和自动化的关键问题.

　　（3）推动信息咨询服务市场化进程,吸收先进咨询公司在发达国家智能制造领域顶层设计的成果,探索符合我国国情的制造业智能化转型路径.

　　　加强技能人才培养,为互联网驱动下的智能制造提供人才保障

　　人力资源队伍建设对于互联网与智能制造的融合有着至关重要的作用.应建立并完善智能制造人才培养体系和激励机制,培养与智能制造产业相关的研发人员、管理人员和技术人员.

（1）建立新型的制造人才培养模式.由政府主导,发挥高等院校、职业学院作用,设立智能制造相关专业,参照发达国家经验进行学科体系建设.企业为学生提供智能制造岗位实习机会,鼓励企业技术人才担任校外导师,使知识储备和职业技术水平提升双管齐下,推动产学研结合.

（2）加强生产性服务人才培养.重点提高金融、咨询、物流等领域实用型人才供给,鼓励高等院校增设相关专业,努力培养熟悉智能制造的复合型服务业人才.对已参加工作的生产性服务人员进行继续教育,全方位提升从业人员专业素质;加快引进国外优秀生产性服务业管理人员,为智能制造保驾护航.

　　（3）推行智能制造从业人员培养补贴政策.建立由个人、企业、国家共同分摊的机制———培养费用部分自费,其余由企业以及财政经费给予补贴,企业培训经费可减免所得税.岗位培训既要具有趋同性,能满足大部分企业要求,又要具有差异性,符合小部分企业的精准需要.可定期组织智能制造专业人才的国际交流与培训,关注国外智能制造产业的最新动态.

　　5　结语

　　互联网从多个角度有力驱动了制造企业的智能化转型:

直接驱动力通过业务流程重塑、制造技术革新、企业组织优化3个方面,从企业内部驱动了智能制造的发展;间接驱动力作用于企业外部,借助政府机构、同行企业、产业链等方面,通过协同创新、良性竞争、规模效应等因素间接驱动智能制造.互联网驱动智能制造包括渐进式和跨越式两种路径,不同制造企业应结合自身特点,选择最适合本企业的路径.互联网以信息为媒介,促进了制造企业、互联网企业、生产性服务企业间的合作,从内外部共同驱动了企业的智能化转型.

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