面向未来的竞争

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中国制造业产业政策与国家发展

      最近举国上下都关注一个话题,那就是产业政策利与弊的辨析,不少经济学家都对这个话题发表了意见。一些行

法国回声报访谈工业4.0研究院院长

  工业4.0研究院(China Academy of Industrie 4.0)作为独立的研究机构,与国际

“开放实验室4.0”(OL4.0)计划介绍

  为了帮助中国制造企业更好的利用工业4.0相关方法,通过创新和创业(双创)突破发展,实现面向未来的发展目标,

胡权:智能时代的新自动化挑战

作者:胡权 工业4.0研究院院长兼首席经济学家 来源:本文发布在2016年9月号《清华管理评论》      

工业4.0研究院助力中国重汽智能化

      编者按:本新闻稿转载于中国重汽官方网站,标题略有修改。       2016年7月27日至28日,

德国工业4.0需要数字化补课

      过去3年多时间(2014年)以来,德国工业4.0概念在中国可谓家喻户晓,据工业4.0研究院调研,中国国内对工业4.0的认知度非常高,甚至高于德国国内的水平。由于国内“风口论”比较流行,虽然工业4.0概念人人皆知,但由于这个概念涉及到的专业知识和理论比较复杂,实际上了解较为清楚和正确的并不多。

      本文基于工业4.0创新平台发起的一期工业4.0研讨会——“德国烦恼的数字化(DE.DIGITAL)挑战”,对德国工业4.0及数字化情况进行解读,以阐释工业4.0研究院对德国工业4.0和数字化的看法。

数字化是工业4.0的基础

      工业4.0研究院一直认为,数字化是工业3.0的事情,工业4.0的技术特征是智能化和网络化。事实上,德国在《工业4.0未来项目实施建议》(2013年)就对工业4.0做出了智能化和网络化的判定,其中,并没有提到数字化,可见,德国在提出工业4.0的初期,是认为数字化不属于工业4.0的。

      虽然德国国内对工业4.0也有不同的声音,但德国学术界和企业都认识到,把数字化跟工业4.0混为一谈,不利于德国未来制造业的声誉和发展推广。因此,从2016年起,德国发布了不少区分数字化与工业4.0差异的报告,例如,德国国家科学与工程院2017年4月发布了《工业4.0成熟度指数模型报告》,明确指出数字化是工业3.0的事情,是工业4.0的基础(但不是工业4.0),这事实上判定德国目前还处于工业3.0阶段。

      经过系统的资料收集、翻译和分析,工业4.0研究院基本上可以判定,德国自身数字化程度并不高(在中小企业和消费领域,跟中国水平相当甚至于低于中国水平),与中国类似,德国的大型企业数字化水平和提供数字化解决方案的能力较高,但整体上处于较低水平。

      工业4.0翻译中心(工业4.0研究院下属单位)对德国统计局发布的数据进行了分析,发现德国经济增长速度长期处于较低水平,其数字化程度不仅低于全球领先国家(例如美国、日本和韩国),在欧盟也是处于低位,这促使德国政府以及智库机构思考突破之道,美国、日本和韩国等数字化程度较高的工业国家的实践给德国一个标杆,但如何建立共识,实际上并不明确。

德国数字化议程(2014-2017)

      2002年,德国前总理施罗德提出“2010议程”,启动了德国的改革议程。其后,德国相继提出高科技战略(2006年)、高科技战略2020(2010年)、新高科技战略(2014年)、数字化议程(2014-2017)(2014年)、数字化战略2025(2016年)和数字化平台白皮书(2017)等数字化设想。

      众所周知,德国在2011年提出工业4.0概念,其后在德国国家科学与工程院支助下,启动了“工业4.0未来项目”的研究,并形成了《工业4.0未来项目实施建议》(2013年)的报告,再到2015年5月12日,形成了《工业4.0实施战略报告》。在此期间,德国联邦经济与能源部(BMWi)还发布了《数字化议程(2014-2017)》(2014年8月),希望快速推进德国社会和产业的数字化短板。

      从工业4.0翻译中心所了解到的情况,2014年德国发布了《数字化议程(2014-2017)》报告之后,实际推进进展并不顺利,因此在2016年3月,德国联邦经济与能源部(BMWi)再次发布了《数字化战略2025》。考虑到中国于2015年发布了《中国制造2025》,颇有德国模仿中国提出数字化战略之意图。

      工业4.0研究院迄今为止的跟踪研究发现,德国工业4.0目前还处于较为多领域作战的状态。

      首先,德国企业在不少国家(特别是在中国)通过提供“工业4.0解决方案”获得了不少业绩增长(具体情况可以查看西门子、SAP、博世等德国企业的业绩报告),但同时也存在了大量的疑问,特别是给客户造成了原来现有的自动化技术或数字化技术就是工业4.0的困惑。

      其次,德国企业的“浑水摸鱼”状态,给推广未来项目(瞄准的德国制造业的未来,不是现在)工业4.0带来了概念的“降级”(例如,德国西门子把数字化工厂等同于工业4.0),德国不少专家认为,这不利于德国工业4.0实现保障制造业未来的目标。

      第三,虽然德国大型企业的数字化程度比较高,但对于工业4.0所要求的智能化和网络化,这些大企业并不具有领先地位,例如,中美拥有不少在人工智能领域处于领先地位的企业,更别说德国目前几乎没有真正世界级的网络设备企业。

      大企业在未来技术上不具有领先地位和中小企业连数字化程度都不高的现状,颇让德国经济学家和战略家担忧,如果德国执意模糊数字化与工业4.0之间的界限,只会让德国企业获得一时的销售收入,但这不会保证德国工业4.0在全球制造业未来竞争中获胜。

转载引用请注明(不需要申请,注明来源即自动获得授权):本文转载于工业4.0研究院官方网站,作者:胡权

参考资料:

德国工业4.0未来项目实施建议,http://www.innovation4.cn/library/r698

德国工业4.0实施战略报告,http://www.innovation4.cn/library/r771

德国数字化议程(2014-2017),http://www.innovation4.cn/library/r892

德国数字化战略2025,http://www.innovation4.cn/library/r891

工业4.0成熟度指数模型报告,http://www.innovation4.cn/library/r16352

德国烦恼的数字化(DE.DIGITAL)挑战,http://www.innovation4.cn/event/59

The High-Tech Strategy for Germany,http://www.innovation4.cn/library/r821

High-Tech Strategy 2020 for Germany,http://www.innovation4.cn/library/r824

德国新高科技战略创新计划,http://www.innovation4.cn/library/r812

德国数字化平台白皮书,http://www.innovation4.cn/library/r15910

《2017年德国国家改革方案》简介

      《德国国家改革方案》(NRP,Nationales Reformprogramm)是德国联邦政府部门对外发布的一份关于德国国家经济政策和就业政策的重要年度报告。2017年4月12日,德国经济与能源部发布了《2017年德国国家改革方案》。

2017年德国国家改革方案封面

      为了便于国内经济学家和工业4.0专家了解德国经济政策背景,工业4.0研究院对《德国国家改革方案》进行了全面梳理和分析。《2017年德国国家改革方案》关键词包括“投资”、“劳动力和就业”、“可再生能源”、“研究和创新”。

      “投资”首次在NRP报告中占据了如此重要的位置(第一、第二条措施)和如此大的篇幅(2016年之前几乎没有提到投资,《2017年德国国家改革方案》中占了约10页的篇幅)。

      除了加强公共投资、加强对欧洲的投资、加强私人投资等“老生常谈“以外,有两方面政策值得注意——“健全的公共财政安全,投资未来”、“重组联邦和地方政府的金融关系”。而这两条政策的具体内容都与欧洲目前一个热议的话题有密切关系“难民”,由于难民涌入,德国地方政府财政正面临压力,上述两项政策都是为了解决德国地方政府债务的问题。

      在《2017年德国国家改革方案》中谈得最多的便是“劳动力和就业”问题了(占了14页的篇幅)。不过,德国目前面临的问题不是“失业”,更多的是“劳动力不足”和“难民就业”。以报告提出的几项措施为例:一是鼓励双职工家庭;二是帮助非正式劳动力转变为常规劳动力;三是尽快促使难民融入德国劳动力市场。

      《2017年德国国家改革方案》提到德国的公共投资对欧元区的间接影响有限,同时也提出德国将加强对欧洲的投资。德国接下来是否能够利用资本的力量在各个层面巩固其在欧洲的“统治”地位?德国是否能够一改之前在资本市场上相对美国的弱势?德国资本市场目前情况如何?这些问题值得继续探究。

      从默克尔执政后德国在全球经济政治地位的提高来看,默克尔推动的国家改革方案执行力相当强。而随着德国在欧洲已经取得话语权,从一定程度上,德国的政策俨然成为欧洲整体趋势的风向标。因此关注《德国国家改革方案》有助于中国制定相应的政策和经济战略。

附录:

报告全文(德文),http://www.innovation4.cn/library/r14953

关于关闭“CPS研究中心”的通知

      工业4.0研究院于2015年4月11日成立了“CPS研究中心”,立足于研究工业4.0体系下的CPS研发主题,现考虑到工业4.0研究院实际需要,决定关闭“CPS研究中心”,相关项目转移到“人工智能研究中心(AIRCC,Artificial Intelligence Research Center of China)”。

      自从2013年工业4.0研究院成立以来,一直把德国工业4.0体系作为研究重点,其中,由于德国工业4.0初期选择了CPS作为核心技术,所以,工业4.0研究院也一直对CPS颇为关注,并在2015年初设立了“CPS研究中心”,加强了相关技术应用的研究。

      工业4.0研究院CPS研究中心主要针对五个主题进行研究和试验,这五个研究试验主题是:

      (一)基于MOS的CPS体系研究

      (二)高级MES系统及应用研究

      (三)面向未来制造的SysLM研究

      (四)基于物联网的CPS系统研究

      (五)Robotic CPS理论及应用

      通过近四年时间对CPS的工程应用研究,工业4.0研究院对CPS有了深入和全面的了解,一方面认识到CPS对未来工业的重要性不言而喻,另外一方面,我们发现德国工业4.0逐步弱化了CPS的研究力度,这促使我们去思考背后的原因。

      结合到工业4.0研究院CPS研究中心对工业级CPS应用的研究和实践,我们做出了一个重要结论:信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)产生之初是一个科学概念(美国主要是NSF进行相关研究),目前尚无通用目的的工程解决方案。

      由于工业4.0研究院资源有限,加上去年(2016年)筹建的人工智能研究中心取得了较快的进展,一批原CPS研究中心的专家已经迁移到人工智能研究中心,迫使院里做出关闭CPS研究中心的决定。

      对于我院关闭“CPS研究中心”的决定,希望大家能够理解。如有该主题的研究协作,工业4.0研究院也愿意提供一定的支持。有关CPS的主题邮件,请发送到:innobase(#)qq.com

“第四次工业革命” 宣言

      哈佛商业历史学家钱德勒在《信息改变了美国》一书中明确提出,信息技术改变了美国,这就是第三次工业革命,钱德勒甚至于还想把书名改为《第三次工业革命》,但最终并未成行。虽然以信息技术为驱动力的第三次工业革命还没有结束,但以人工智能、物联网、机器人等为核心的第四次工业革命已经在酝酿之中。

      工业4.0研究院经过三年多的时间,对德国、美国、日本、英国、法国等主要工业强国进行研究,特别是针对德国工业4.0概念和体系发展,进行了长达四年多的持续跟踪研究,形成了对第四次工业革命的一些认识,我们把这些认识称为“第四次工业革命宣言”。

      第一,虽然德国在2013年就明确提出了工业4.0,随后也在多份报告中提到工业4.0就是所谓第四次工业革命之说,但从德国实际推进工业4.0的解决方案等思路来看,其解决方案以数字化为主要内容,并无足够的网络化和智能化要素,实在担负不起第四次工业革命的名号,这实际上把“工业4.0”降为第三次工业革命的概念。

      具体来讲,德国工业4.0已经“沦落”到数字化的代名词,无法承载第四次工业革命的愿景和前景,这是一个较为沮丧的结论,毕竟德国初期还是高打高举,但德国工程师后来长期占据德国工业4.0平台,给经济学家参与的机会并不多,直接导致工业4.0概念接近现实。

      第二,在第四次工业革命到来之际,产业政策与市场力量的平衡将成为其成败的关键,衡量和平衡两者的判定标准集中到创新的速度,如果产业政策有助于快速创新,自然应该加强产业政策,但如果市场力量更容易带来创新的加速,就应该让市场来决定赢家。

      第三,全球各个国家大大低估了人工智能在推动第四次工业革命快速到来的价值。由于上个世纪80年代日本推动了当时的人工智能驱动的智能制造系统(IMS,Intelligent Manufacturing Systems),最终陷入失败境地,这种影响直到现在还存在——大部分有历史印象的专家都避免谈智能制造,也是想尽量跟日本的失败保持距离,但当时日本提出的IMS目标仍然是适用的,利用IMS来解决所有产业问题,实际上就是寻找通用目的的技术,人工智能可以扮演这个角色。

      上个世纪日本在推动IMS的时候,日本已经在特定行业和特定企业实现了智能制造,但要在所有行业提供通用目的智能制造系统,几乎是人类社会的追求,美国专家评价,日本IMS就是想成为教科书式的解决方案,但当时的技术水平还达不到。不过现在随着机器学习等人工智能技术的发展,人类社会有机会进入人工智能等技术驱动的第四次工业革命时期。

      第四,中国制造的转型升级涉及到全球制造业的格局,但显然不能陷入德国的言语体系,因为意味着不同技术体系和路径的第四次工业革命,驱动力是完全不同的,第三次工业革命依靠信息技术和自动化技术的结合来实现,这显然不会成为第四次工业革命范式的核心。

      回顾德国提出工业4.0的初期,是把工业4.0列为未来项目来完成的,但由于全球各国追捧工业4.0概念,亟需德国提出产品级的解决方案,迫使德国把工业4.0降为工业3.0的解决方案,中国制造完全可以不按照德国的发展节奏,根据第四次工业革命的规律,走出中国特色的第四次工业革命道路。

引用及转载说明:本文引用自工业4.0研究院发布的“第四次工业革命宣言”。

关于中国CPS战略的几点小建议

      在2013年,德国正式提出工业4.0的时候,信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)作为其基础技术,就成为了国内一些专家追捧工业4.0时必提关键词,但由于CPS概念的抽象,实际上在过去3年多时间几无进展,这种状况直到工信部去年开始加强白皮书编撰才得以改变。

      工业4.0研究院过去四年时间一直研究工业4.0之核心技术CPS,略有一些心得,并在2015年设立了CPS研究中心,针对中国CPS战略和技术创新做了一些探索,形成了一些不成熟的小建议。

美国和欧盟科技创新合作计划(BILAT USA 4.0)

      建议一:CPS目前针对的是复杂行业,大部分处于TRL 1-3阶段,按照美国跟欧盟H2020科技创新合作计划BILAT USA 4.0关于CPS方面的说明,目前双方合作是处于竞争前阶段(pre-competitive)。

      国内不少专家认为CPS是一个可以利用的技术,但实际上它还处于基础科学不够成熟的阶段,难以实现真正的行业应用。美国国家科学基金(NSF)的专家在CPS-VO会议上指出,CPS针对的是系统产业(Systems Industry),并不适合简单的行业(至少目前如此),由于CPS涉及到跨学科的技术,目前还未有成熟的技术体系,因此应用还处于探索阶段。

      事实上,虽然德国工业4.0把CPS作为技术基础,在之前Acatech还组织专家研究了SPES和agendaCPS,但实际上真正推进工业4.0体系的时候,提及CPS的频度是降低的,工业4.0研究院认为是CPS作为一种技术概念,难以在工程上形成有效的工具。

      基于以上原因,对于国内正在进行的CPS工作,应该对基本问题进行探讨,切实认识到CPS还处于TRL 1-3的现状,多从研究和创新角度下功夫,不应该跨越式推动试点示范。

      建议二:从国外经验来看,CPS应该有一个较高层面的协同,诸如科技部、教育部和中科院等加入CPS相关工作来,可能对推动我国CPS研究和创新颇有价值。

      从国内跟踪研究CPS的工作来看,主要是中科院和一些高校教授主动跟进研究CPS,但后来因为相关资金支持等问题,CPS实际上经历了大约10年时间的冷落,直到国内开始追捧以CPS为基础的德国工业4.0,CPS才再次被发掘出来。

      不过,国内再次关注CPS,可以联合过去十多年参与其中的一些研究力量,由于各个机构关注重点不同,完全可以形成更有效的合作推进格局。

      例如,中科院更关注基础科学的研究,高校更关注相关人才的培养,科技部更关注科技创新,国家标准化管理委员会更关注标准和测量,工信部更关注产业的推进……要达到这样的格局,需要更高层面的协同,难度应该不小。

BILAT USA 4.0标识

      建议三:由于CPS跟IoT之间的关联比较大,可以考虑中国信息物理系统发展论坛(CPS Forum)跟信通院发起的工业互联网产业联盟(AII,Alliance of Industrial Internet)之间的协同,同时还可以考虑类似美欧协同研究组织BILAT USA 4.0一样的双边合作。

      大家知道,CPS的技术工程基础是嵌入式系统(Embedded System),它们之间的网络化就形成了CPS或IoT,在美欧之间进行科技创新联合研究项目中,也是把CPS/IoT放在一起进行研究的,其根本原因是它们都是综合性非常强的新概念,至少在TRL 1-3阶段,两个概念还没有分道扬镳。

      从德国的agendaCPS、SPES/SPES XT、ARAMIS、CRYSTAL和IUNO等研究与创新项目来看,都是认为CPS和IoT具有相似的研究目的。美国在CPS PWG、NSF支持的CPS-VO、DARPA支持的AVM、SIMPLEX、HACMS、MoBIES、PCES等项目中,也有类似的思路。

      工业4.0研究院认为,既然CPS目前还需要大量的基础性研究,还没有任何企业可以真正从CPS概念(除了忽悠)形成工程解决方案,那么国内外相关组织联合起来共同攻关,先解决一些科学上抽象的问题,不失为多赢的做法。

     据BILAT USA 4.0官方网站介绍,美国和欧洲联合进行CPS/IoT等研究与创新项目的时间周期,就是设定为3年时间,也就是大家先在3年之内进行联合研究,也许到了3年之后,相关技术已经成熟,可以作为解决方案进行应用,大家再分道扬镳参与市场竞争未尝不可。

      总而言之,作为一种科学技术存在的CPS,非常值得关注,并进行深入的研究,诸如数字孪生体(Digital Twin)和数字线程(Digital Thread)等美国国防部发明的系统工程工具,就是实践CPS应用的探索。在迈向所谓第四次工业革命过程中,一定会出现一些耳目一新的新科学和新概念,这正是我们这一代人有所作为之处。

参考资料:

工业4.0研究院设立“CPS研究中心”,http://www.innobase.cn/?p=172

信息物理系统标准化白皮书(2016),http://www.innovation4.cn/library/r747

信息物理系统白皮书(2017),http://www.innovation4.cn/library/r14012

美国信息物理系统框架草案,http://www.innovation4.cn/library/r2318

德国信息物理系统综合研究报告,http://www.innovation4.cn/library/r2319

US-German Workshop on IoT/CPS: Report,http://www.innovation4.cn/library/r14008

NIST Cyber‐Physical Systems Public Working Group (CPS PWG),http://www.innovation4.cn/library/r14001