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工业4.0的中国实践:国家倡导的经济转型

供稿:中国工控网 2016/3/21 14:57:31

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  工业4.0(也称为集成工业互联网)是目前产业界激烈讨论的主题。工业4.0可归结为价值链的重组及其自动化。从本质上讲,这包括沿着整个生产链流程无缝隙、不停顿的从终端到终端的数字信息,涵盖了供应、生产、销售和维修等环节。工业4.0的关键一环是在智能工厂中实现智能生产。智能工厂的任务是控制好复杂程度日益增加的生产环节,同时也显著提高生产效率。在智能工厂内部,人、机器以及资源之间都能直接交流。拥有交互界面和智能移动性的智能物流、智能电网和智能工厂,是未来智能基础设施的重要组成元素。

  正在改变的工业局面

  近些年,中国一直是世界上最具活力的市场。随着中国经济结构从过去以农业为主转向了未来的现代工业,劳动力市场也发生了巨大改变:一方面,经济快速增长创造了巨大的劳动力需求;另一方面,中国看似无穷的劳动力供给正在缩减,日益老龄化的人口结构大幅提高了抚养比。工资对劳动力市场的供求变化也作出了相应的反应,导致中上层收入消费阶层的出现。结果使得中国的相对优势有所改变,国内需求结构日益朝着更多资本和科技终端消费品转变。

  中国政府已经对这种挑战作出回应。自20世纪90年代以来,中国经济从农业和制造业劳动密集型的发展方式向资本密集型的工业结构转变。因此,中国的工业结构和出口商品结构发生了明显变化。但是,经济转型的过程不可能就此停止。

  下一个转型是从“中国制造”到“中国创造”的转变。在一个不断变化的全球市场中,为了实现该目标,中国保持自身的国际竞争力是关键。在这里,工业4.0代表了一个能够改变工业结构的核心驱动力。

  工业4.0的多重利益

  工业4.0所带来的好处是多方面的:包括节约资本、能源、人力等;增加市场灵活性;通过小批量生产更好地满足消费者需求;能够制造定制化产品;生产者能够及时调整决策。

  在工业领域,工业4.0带来的利益主要在以下领域:机械和设备制造、机动车辆及汽车零部件、信息和通讯技术、电子设备、化工行业。据德国信息产业、电信和新媒体协会(BITKOM)与德国弗劳恩霍夫工业研究院(Fraunhofer IOA)预测,企业使用工业4.0技术,可以将生产效率提高30%。

  当然,工业4.0带来的好处并不仅仅局限于制造业。物流、金融服务和医疗等更多行业也深受影响。还有经常会被忽略的农业,也将是价值链横向和纵向整合的主要受益者。物联网可以用于改善农作物灌溉、环境监测、农产品(000061,股吧)的市场流通和可追溯性。这样一来,工业4.0很可能对数百万生产者和数十亿消费者的经济生活产生相当大的影响。

  对中国而言,潜在收益是巨大的。中国装备制造业产值在2013年就已经超过3.2万亿美元,约占全球产量的三分之一。据中国工业和信息化部估计,自动化产业的经济价值就大约有1000亿。机器人工业联合会表示,亚太地区也已经成为机器人的主要市场。而且,成功实现工业4.0是中国企业从市场份额中分得一杯羹的好机会。

  政策基础

  成功实现工业4.0需要什么?好消息是,实现这一愿景的技术目前已经存在,这包括生产和绩效报告,基于条件的检测,智能警报,时间管理,关键绩效考核,以及最终为提高决策效率而进行的合作。充分利用这项技术的必要条件是一个完善的现代商业环境,例如高技能的工人或者成熟完善的信息通信基础设施。

  中国政府已经为能够成功地将工业4.0同现有工业框架相结合做好了准备。多年之前,中国政府就明确强调了工业自动化在物联网背景下对中国转型的重要性。各种政策为工业4.0在现有工业框架内的应用打下了基础。2015年5月,中国国务院发布了“中国制造2025”计划。

  现在来看,过去的政策和行动带来了良好的效果。根据麦肯锡的报告,数百家中小型公司正在创造中国版的德国企业,重点发展生物技术、医药、消费类电子、医疗技术、无人驾驶飞机和电信设备。2013年中国互联网经济占GDP比重为4.4%,在全球名列前茅。此外,职业技工的技术能力、专利申请量和基础设施建设等方面都有了显著提高。在工业4.0领域,中国新申请的专利已经超过美国和德国。中国现在也是拥有最多的机器与机器对接的经济体。在研发投入方面,中国的目标是到2020年占到GDP的2.5%。全球著名的商业和IT业务咨询公司Infosys公司最近发布的调研结果显示,57%的高管认为中国是工业4.0最为成熟的采用者,领先于美国(32%),英国(26%),德国(21%)和法国(14%)。

  中国的不均等性

  然而,上述事实并没有描述清楚当今中国的全貌。显然,中国的制造业在高速轨道交通设施和通信设施领域取得了巨大成就。海信、华为、联想、迈瑞、新华医疗(600587,股吧)、展讯和中兴通讯(000063,股吧)等企业都成为了全球领先的行业创新者。但是,大多数中国企业还没有完全接受与过去不同的工业创新。很多本土企业要么不愿意,要么缺乏融资能力。据麦肯锡估计,中国中小企业互联网采用率仅为25%。这意味着,整体而言,占中国GDP大约70%的企业中,利用互联网的意识还非常不明显。

  此外,在中国的机器人和自动化领域的主要生产商都是外国公司,如ABB、柯马、发那科、库卡和安川电机。这些公司通常形成集群式的工业园区,园区特点是拥有完善的交通运输网和先进的信息通信基础设施。

  总之,中国各省、各行业、各企业以及工人的成熟度和技术使用等方面都存在相当大的不均等性。因此,工业4.0实现本土化和渐进化的方式应该是:工厂对工厂,公司对公司。显然,想对中国工业4.0的状况给出清晰的描述尤为困难,答案必须是——“看情况”。对其描述取决于一个人是否着眼于一个单一的工厂、企业、价值链、产业集群或整个经济的发展。

  为了充分获取工业4.0的好处,覆盖范围不能仅仅局限在少数公司中。各公司的收益与行业整合程度及参与者数量呈正比。换种方式来说,在工业4.0的背景下,总收益大于各部分相加的总和——呈指数增大。从这个角度来看,中国实施的工业4.0计划仍处于起步阶段。技术创新和工业升级仍然需要渐进式发展,以实现一个创新和知识驱动型经济。

  未来还有很长的路要走

  我们观察了实现工业4.0综合升级长期目标的关键因素。具体来说,我们会强调公司层面活动的重要性,通过改善基础设施和劳动力质量,在个体层面消除实施工业4.0所面临的潜在阻碍。必须确保数据安全和数据保护方面健全有效的法律框架,而这离不开政府间和机构间密切的国际合作。

  推动公司层面的行动

  数字化革命的一个重要组成部分是,在价值链上实现快速有效的数据传输。这需要不同公司之间的协作。然而,公司层面的工业4.0的执行和创新严重受互补产品或公共投入可用性和可获得性的影响。比如一家公司在工业升级过程中,可能因为缺少先进电网和宽带联接而受到限制。另外,谁来承担这些互补产品投入的问题,也与转型过程密切相关。

  市场经济也存在市场失灵,需要政府干预。例如,工业4.0的一个关键挑战,即在于实时采集信息的有效利用。但是,没有公司会承担覆盖全国的高速宽带的成本。公司考虑到员工在不同公司之间流动的可能性,从而在大规模投资与员工质量方面也非常勉强。同时,如果信息通信技术、基础设施建设或高技能劳动力需求不能得到满足的话,公司也会缺少激励去建立在其生产过程中实施工业4.0策略所需要的其他必备条件。

  然而,工业4.0的推出并没有标准蓝图。在基础设施投资、资金来源和时间展望等方面的具体行动,取决于现有条件。一个混合的政策模式是适合的。自下而上推动创新,自上而下解决公共成本问题,从而推动公司层面的工业升级。

  除了自上而下的政策措施,中国政府似乎非常理解加强合作是实现工业4.0所需要的创新驱动技术增长的关键。在国内,2013年成立了一个委员会以协调政府在物联网方面的政策和行动。同时,企业家希望他们的声音被政府听到,并认为一系列的国家公共政策有利于培育其竞争优势。这和欧美国家的情况有所不同。

  改善基础设施

  建立和使用最新可用科技的能力,是一个国家工业综合升级进而最终实现“工业4.0”的关键因素。根据世界经济论坛(WEF)发布的《全球竞争力报告》,中国在改善基础设施方面依然有很大的提升空间。虽然连接互联网的人数在过去数年都有可观增长,但是互联网的采用大多数是消费者驱动的。平均而言,中国在互联网带宽方面依然落后,在2014、2015的国际排名中,中国仅排在第120位。

  然而,基于政策目标,中国政府决心改变现状。国家宽带计划正在致力于建设现代化的信息通信基础设施,该计划的目标是在2015年末,在城市地区提供速度达20兆/秒的宽带覆盖,农村地区达到4兆/秒的宽带覆盖。很遗憾,该目标还未完全实现。到2020年,中国政府计划仅仅在机器与机器间的系统建设方面就支出6030亿美元。

  当然,通讯投资在各区域的优先级别依然有待检验。自“十二五”规划以来,战略性新兴产业投资集中在某些省份。例如,清洁能源汽车产业的发展聚集在北京、上海和安徽,新材料产业聚集在陕西、湖南和辽宁。虽然“中国制造2025”采用一种更为综合的措施,但区域间不平衡问题依然存在。很有可能的是,公共基础设施的投资会进一步加剧地区工业集聚不均。

  劳动力素质

  在2014年全球制造业竞争力排行中,智力驱动型创新被认为是最重要的驱动因素。这意味着,需要提升跨学科思维的能力,持续培养技术和分析创新能力,以及提倡终生学习。这些可以通过提升正式教育的数量、质量,以及增加基础和高级职业教育的可得性来实现。

  2000年到2010年间,中国所获第一个学士学位属科学技术领域的毕业生数量以13.6%的速度增长。2010年,中国授受超过31.8万个自然科学学士学位和81.3万个工程学学士学位。

  但考虑到中国巨大的劳动力总量,这些进步只是低水平的。在《全球竞争力报告》中,中国在中等教育和高等教育入学率方面分别排在72位和85位。而且,在15岁及以上完成高等教育的人口占整体人口比例方面,从2000年到2010年十年间没有任何进步,而目前该比率依然处在2.7%的水平,劳动力的教育水平依然较低。因此,中国要想避免高技能劳动力的短缺、提升大规模使用和投资新技术的能力,就必须进一步提升全社会范围的教育水平。

  实施工业4.0战略面临的反对声音

  从个人角度看,数字化革命可能与一系列广泛的反对声音或者恐惧相联系——工人担心丢失工作或者现有责任结构会有所调整。这种反对是工业转型的障碍。因此,公开的回应和解决这些问题是管理层和政府不能忽视的一项任务。

  中国的生产流水线已经与十年前迥然不同。这些年来,通过用科技来替换工厂劳动力的成本急剧下降,导致愈来愈多的工人失业。而失业工人是社会中最为脆弱的群体,却要承担工业化进程中最昂贵的成本。自动化程序替换了需要人力的简单重复工作,同时也增加了对分析型和高技术技能劳动力的需求。然而,整体上自动化会促进更大的经济增长。

  一些数据可能有助于反驳反对声音:麦肯锡估计,采用互联网技术的企业在导致一个就业机会消逝的同时创造了2.6个就业岗位。在中国,随着电子商务的快速发展和增长,大约有150万人转而从事快递和运输行业。因此,“工业4.0”会做大整体蛋糕,但是毫无疑问也会影响蛋糕的分配。

  通过特定的政策措施弥补工人能力的潜在缺口有两个关键的好处:第一,它会提升劳动力的质量和流动性,因此会从个体层面提升对“工业4.0”的认知和支持。第二,它能激发企业加强人力资源投资和建设,而这会提升经济效率和促进整体经济繁荣。

  健全法律框架

  为了促进创新的发展和信息的流动,现有关于数据安全、保密性和标准化等方面悬而未决的问题必须得以解决。互用性和兼容性对自动化来说至关重要,有效的数据传输需要数据界面和协议具备清晰的定义。只要不同公司的系统不兼容,那么一个价值链若想转换至另外一个价值链将面临极高的成本,在某些情况,甚至在经济上将是不可能的。因此,数据标准化就成为工业4.0的一个技术前提。

  关于数据保护和数据安全方面的风险是相当严重的,构成了实施工业4.0的实在障碍。如果供应商和客户之间的联系过于紧密,公司可能会由于担心泄露敏感的公司内部数据而选择放弃全面整合进入一个价值链。更有甚者,上传和交换的巨量数据可能成为吸引外部黑客攻击的目标。由于日益增加的联结程度,这种黑客袭击可能会破坏整个生产过程,将一个公司层面的风险传导至整个宏观经济。

  在一个国家或地区,现行司法特征和价值链的国际化之间存在着潜在冲突。关于知识产权会被披露的担心,会由于数据安全和数据保护法律条款存在巨大地区差异的现实原因而进一步加深,尤其是在政府可以获取的数据范围和程度上的差异。美国爱国者法案和中国长城防火墙是两个典型的现实案例,充分展示了在一个更为数字化的世界中,在平衡国家利益和隐私权利方面面临的挑战。

  数据安全性的缺乏会使得专利保护的存在显得非常过时。比如研究火箭的空间探索技术公司创始人伊隆�马斯克,拒绝专利技术是因为担心外国航天机构只会模仿他们。这种担心普遍存在,尤其是在一些经济、军事、政治上的重要产业,这清楚地显示出一个日益一体化、数字化、透明化的困境。

  “中国制造2025”战略要求加强对中小企业的知识产权保护,并强调企业要更有效地利用知识产权。此外,该战略还废除了唯一的国内标准,转而重点专注于服务标准自我声明公开和国际标准体系。这是朝着正确方向迈出的关键一步。

  国际合作

  除了国内政策外,国际合作也是产业数字化转型中的重要组成部分。令人鼓舞的是能看到中国做出了一系列努力,以促进国际协议的达成,尽管在企业层面的竞争依然激烈。例如,中德标准化合作委员会就应该得到积极的肯定和认可,该委员会由来自中国和德国的40名业界专家组成;另外一个例子是关于第一个物联网背景下标准的建立,该标准由中国发起,并于2012年由国际电讯联盟通过。

  “工业4.0”的一个关键要素即是促进双向的科技和知识传递机制,可以让合作伙伴互惠互利。中国和德国已经奠定了这方面的坚实基础。2014年10月,中国和德国联合发布了《中德合作行动纲要:共塑创新》,将工业4.0强调为未来双边经济关系的中心点。就在最近,中国担任了2015年德国汉诺威消费电子、信息及通信博览会(CeBIT)办公自动化的合作伙伴国,为双方在信息技术领域的经济合作创造机遇。

  中德“工业4.0对话”和“中德职教联盟和高校战略伙伴关系项目”是通过国际合作,以促进两国在劳动力素质提升等众多领域而推进“工业4.0”的很好案例。这些项目的目标是提升熟练工程工人的联合教育,从而直接解决与“工业4.0”相关的一些问题。

  中国的重要机遇

  “工业4.0”将会彻底改变商品及服务生产和分配过程。这对一个国家乃至全球的工业图景都会产生影响。中国下定决定抓住这个近在眼前的重要机遇,并不仅仅是因为目前经济增速放缓。中国政府已经通过不同的政策措施为“工业4.0”打下了重要基础。看上去,中国在这一轮数字化革命中已经处于一个不错的状态和地位。

  的确,中国在最近几年已经建立了世界领先的高科技制造企业,而且大量涌现的高度创新性中小企业群体将会在价值链的电子化过程中积极参与进来。然而,绝大多数的企业依然必须执行与过去工业阶段相关的策略。许多企业和工人既没有为电子革命做好准备,甚至并不知晓其已经到来。中国工业要想综合全面升级,中小企业全面推进 “工业4.0”战略尤为关键。只有这样,中国才能够持续进行其转变过程,真正抓住数字化经济的巨大收益。

  “工业4.0”的实现没有现成的蓝图。“工业4.0”的执行和实施将会在各地区渐进开展,各个国家和地区要根据实际情况因地制宜制定政策。对中国而言,急需提升劳动力素质和通信基础设施,通过全新的“中国制造2025”战略,保持一个自上而下的综合性工业政策方法,通过有效市场和有为政府并举推动转型。整体而言,这个新战略并没有给本国公司给予太多政策优惠,这为外资进一步公平参与其中打开了大门。

  中国要全面实现“工业4.0”还路途遥远。值得注意的是中国设定了实现“中国制造2025”的时间目标。但客观地说,工业数字化在下个十年还难以完全实现。这就要求政策措施不仅仅是目标导向的,还要与一个健康的务实主义相联系。令人欣慰的是,中国的这个新战略很好地将长期愿景和实际行动相结合,使中国沿着正确的道路向前迈进。

  (作者为德意志银行高级经济学家。王艺璇译)

  

审核编辑(田皓)
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新闻来源: 中国经济报告

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