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“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”。

胡权:工业4.0应投资通用目的技术

亲爱的21世纪经济报道读者:

      德国2013年正式提出了工业4.0,得到了国内热烈的追捧,并形成了一股工业4.0的投资浪潮,由于难以实现投资推进规模化发展的目的,从中实际获益的投资者并不多。目前投资大都没有考虑技术的非标技术特征,但通过选择通用目的技术的投资标的,可以大大增加投资的成功概率。

21世纪经济报道新年文章配图

      我们首先要区分一般制造和装备制造的差别。简单的来讲,一般制造就是普通消费者购买的空调、电视和手机等产品,美的和海尔等企业本质上是一般制造的企业;而装备制造的产品主要应用到一般制造的工厂,它们生产的大都是机械设备、机器人或工业软件等。

      目前国内一般制造大都过剩,虽然有机会实现供给侧改革,通过创新提升产品的吸引力,但推动产品创新的基本技术,仍然是装备制造。因此,关注装备制造的通用目的技术,是目前最具吸引力的投资机会。

      通常情况下,装备制造大都需要满足特定的企业需求,我们可以从模块、设备、产线及工厂多个层面来看,产线和工厂需要系统集成商来提供,目前大都是非标准化的,但如果拥有核心技术,可以提供设备级或模块级的标准化产品,例如通用机器人、PLC或传感器等,就有可能发挥规模经济效用,这也是工业经济的基本特征。

      提供设备级或模块级的装备,竞争对手一般都比较强大,具有很强的研发能力,例如,提供低能耗物联网芯片的ARM公司,最近就被日本软银收购,这不是普通的投资者能够把握的,但非标特征突出的系统级解决方案,由于硬件与软件融合的影响,变成具有一定标准化特征的投资机会,也就具有了规模化发展的可能。

      简单的讲,诸如工业物联网及机器学习等技术应用,有机会改变原有系统级解决方案非标特征,从而为实现经济规模化提供了可能。

      传统的投资理念大都从企业经营实际出发,通过产业链分析,找到产业链所需要的核心技术,投资一些拥有核心技术的企业,从而坐等企业占据市场获得收益,但核心技术并不一定满足通用目的的要求,从而难以构建具有规模化发展的解决方案,即便在资本的刺激下,也难以解决非标这个问题。

      最近几年时间受资本追捧的MES,被认为是工业4.0投资必备标的,但实际情况并不如此。为了实现生产制造的智能化,的确需要对生产现场的设备及产线进行管理,通过加装传感器或直接从智能设备采集数据是必要的步骤,但更重要的是,通过采集的数据做出决策,对生产现场进行管理,这要求特定的系统集成,实际上就是非标的集成了。对于20年前设计的MES体系,难以完全考虑20年后的技术发展,特别是云计算和机器学习等新型技术的应用,有可能改变MES的非标状况。

      如果企业家真正意识到非标解决方案的局限,并可以大胆创新,就可以找到具有通用目的的解决方案。事实上,从工业4.0研究院最新研究成果来看,在数字化设备领域已经具有一些机会,诸如工业互联网平台,就出现了GE的Predix和西门子的MindSphere,它们都是冲着通用目的解决方案而去的,可见通用目的的数字化装备已成为一个值得投资者关注的大机会。

      具体来讲,在工业领域出现了一些新的概念,它们实际上代表了所谓通用目的技术的可选项,这也意味着在工业领域,将出现一批平台级的企业。

      工业4.0研究院把这些通用目的技术分为三种:一种是模块或设备层面的通用技术,它可能的呈现形态是具有智能化功能的雾盒子(利用雾计算的设备),在GE的体系中被称为Predix终端;第二种是从产线视角的制造操作系统,也被称为MOS(Manufacturing Operating System),可以从MES的基础上演进过来;第三种是产品的全生命周期管理,涉及到工业云的服务能力,可以承载诸如预测性维护以及物联网金融等先进业务。

      对于投资基金来讲,要覆盖以上提及的三个通用目的技术领域,并让它们发挥效用,需要建立工业4.0生态投资的理念,简单的投资一个掌握某项具体技术的企业,并不能帮助这家企业提供通用目的的解决方案,只有投资一系列的企业,才可能组成某个工业4.0生态,最终为投资者提供具有确定预期的回报。

      如果从投资的全周期来讲,恐怕要从项目开发、尽职调查、项目论证、投资决策到投后管理等都需要做出改变,用工业4.0生态投资的理念来指导相关工作,并瞄准通用目的技术中的佼佼者,通过投资者和企业家两者共同努力,推动真正的工业4.0生态发展,才可能实现其目标。这一点可以从GE、西门子和软银等企业投资与技术平台发展两者结合中找到参考。

      总的来讲,对于进入2017年的投资家们,继续关注工业4.0领域的投资机会,以工业4.0生态的先进理念作指导,重点瞄准通用目的的技术带来的颠覆性创新,会给新型的工业投资家带来历史性的机遇,这将伴随着中国制造转型升级,成就中国资本梦。

工业4.0研究院院长兼首席经济学家 胡权

2017年1月1日

本文刊登于《21世纪经济报道》,原文链接:http://www.21jingji.com/2017/1-16/3OMDEzODFfMTQwMTg3OQ.html

《全球工业4.0研究报告》(2017年)

      为了帮助国内行业人士从本质上理解工业4.0的基础体系和应用情况,工业4.0研究院组织了工作小组,撰写了《全球工业4.0研究报告》(2017年)(报告全文:http://www.innovation4.cn/library/r5122),对主要的工业国家制造业战略及应用的情况作了较为完整系统的分析,并总结成为各个国家的工业哲学。

全球主要工业国家的工业哲学

      丛经济学及工业文化等视角来看,德国工业4.0体系之根本是高度集成的演进思路,而美国先进制造希望充分发挥其开放式创新的优势,日本与德国类似,其自动化及机器人应用较为广泛,工业特征是高度自动化的思路,最后是中国制造的基本特征,工业4.0研究院总结为低成本优势。

      工业4.0时代的群雄逐鹿未来工业

      虽然各个主要工业国家都提出了对未来工业的概念,例如,德国提出了工业4.0,美国提出了先进制造,中国提出了中国制造2025等,但德国从历史视角提出的工业4.0,的确得到了较大程度的关注。

      在工业4.0研究院撰写的《全球工业4.0研究报告》中,年度报告编委会对德国、美国、日本和中国四个主要工业国家的国家战略、产业政策以及典型案例都进行了较为完善的分析。

      报告对各个工业国家提出未来工业战略背后的驱动因素进行了分析,主要分为推动国内GDP增长、实现全球贸易平衡和加强国家竞争优势。总的来讲,每个工业国家都是为了保障推动经济增长的驱动力——制造业的未来。

      德国推动数字化牵引工业4.0

      为了推出工业4.0概念,德国工业4.0平台发布了三份相关报告,工业4.0研究院称这三份文件为“工业4.0三部曲”,这是任何认真的学者都应该阅读的报告。比较重要的是,德国在提出工业4.0的时候,是以“未来项目”(Zukunftprojekt,德文)来介绍的,也就是说明德国实际上认为工业4.0并没有到来。

      工业4.0研究院进一步分析了中国版工业4.0概念,初步认为工业4.0启动的时间可能在2020年,在那个时候,工业4.0相关的网络化技术(例如工业物联网、服务互联网等)和智能化技术(例如工业传感器等)才初步成熟,具有规模化应用的可能,而网络化和智能化是工业4.0的两大技术特征。

      美国聚焦先进制造显霸主雄心

      虽然德国在概念提出方面,似乎占得头筹,但美国在奥巴马政府时期提出的先进制造计划,以及后续落地实施的国家制造创新网络(NNMI,National Network for Manufacturing Innovation),凸显了美国的开放式创新能力。

      与德国工业4.0三部曲一样,工业4.0研究院也选出了三份跟先进制造有关的报告,作为期望了解学习美国先进制造概念和体系的参考资料。

      日本多管齐下保机器人领先地位

      从工业4.0研究院跟踪研究日本经济政策和产业概念来看,日本之所以提出创新产业结构计划(IVI,Industrial Value Chain Initiative),这跟安倍经济学的一贯主张是一致的,同时也可以为了应对所谓第四次工业革命(德国工业4.0)的挑战。

      在具体的产业政策方面,日本经济产业省发布了物联网加速联盟(IoT Acceleration Consortium,IIAC)、机器人革命计划(Robotics Revolution Initiative,RRI)和人工智能研究中心(AI Research Center, AIRC),形成了新科技领域的完整布局。

      智能制造巩固中国低成本优势

      众所周知,中国制造在过去三十年时间,成功的实现了工业化发展,并再次推动中国制造的产值成为了全球第一位(2010年),但是,西方发达工业国家已经意识到中国制造带来的挑战,并逐步开始推行再工业化,这迫使中国制造再次进行转型升级。

      然而,缺少了人口红利的中国制造转型升级面临了较大的挑战,一方面制造业成本指数(按照BCG研究报告)已经接近美国,相比之下已经没有多大优势,另外一方面,中国制造的过度投资和竞争,已经导致产能过剩,在全球贸易再平衡的大背景下,对中国制造极其不利。

      但是,中国制造又面临新一轮工业革命,先进制造技术的应用,有可能给真正有能力创新的企业带来重塑中国制造产业的机会。大家从诸如工业互联网平台运营者逐渐增加等迹象都可以看出,中国制造正处在一个大变革的时代。

      《全球工业4.0研究报告》(2017年)是工业4.0研究院计划的年度报告,由年度报告编委会组织专家完成。报告涉及的主题和内容都非常丰富,并引用了工业4.0创新平台发布的大量的原始或翻译报告,读者结合到这些参考资料阅读,有可能带来新的启发。

美国面向未来的数字化装备竞争战略

      为了保持德国制造业的未来,德国提出了基于信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)的工业4.0概念和体系,似乎德国已经在装备领域占据先机,但最近工业4.0研究院一份关于美国数字化装备的研究报告显示,美国有可能在面向未来的竞争领域,觅得一个新的技术领地。

美国创造并推动数字化装备市场

      在德国正式推出工业4.0之前,曾经做了一个专门研究信息物理系统的agendaCPS项目,其目的就是帮助德国构建装备制造的无人区,并且期望在这个市场占领主要的市场份额。

      在装备制造和市场生态双领先策略的指引下,诸如西门子、SAP和博世等德国企业结合嵌入式系统的优势,成功的构建了数字化工厂(Digital Factory)的解决方案。但从解决方案本身具有的新意和创新性来看,美国基于数字孪生体(Digital Twin)和数字线程(Digital Thread)构建的数字制造系统,更具有生命力。

数字孪生体的应用成为可能

      在数字孪生体为主题的工业4.0研讨会上,工业4.0研究院指出,美国发明数字孪生体,其目的就是为了解决复杂系统的本质问题,这是美国先进制造战略计划在创造新市场方面的一个重要体现。

      关于数字孪生体解决的四大本质问题,情况如下:

      问题一:实现真正的全生命周期管理

      虽然制造执行系统(MES,Manufacturing Execution System)以及产品生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)被创造出来很多年,但只是在少数一些行业实现了应用,并没有在种类繁多的工业领域得到普遍应用,其根本原因就是数字空间与物理现场的交互比较复杂,现有手段难以解决很多工程问题,实用性不强。

      要实现真正的产品全生命周期管理,必须实现虚拟与现实世界的一一精准对应,才可能产生较好的工程效果。数字孪生体可谓就是应需而生,它的主要创始人Michael Grieves就是一位PLM专家,他在知名的数字孪生体白皮书中就明确指出了这个需求。

      问题二:复杂制造工程需要新的工具

      为了制造复杂的产品(例如航天军工等),需要高级的数字化工具,以保证复杂产品的数字化设计和生产现场的数字化管理需要,传统的IT系统难以胜任这样的工作,而且传统的IT工具难以适应生产制造环节的较大调整,这对于任何一个复杂产品都是难以接受的限制。

      问题三:钢铁及化工等流程行业的需要

      一直以流程行业企业为主的美国智能制造领导联盟(SMLC,Smart Manufacturing Leadership Coalition)对这个问题做了较为全面深入的研究,在提交给NNMI审议的全国智能制造创新中心(CESMI,Clean Energy Smart Manufacturing Institute),就是为了解决清洁能源(Clean Energy)的智能制造创新问题的,其中,就明确指出流程行业所面临的数字化挑战。

      问题四:物联网带来的大量数字化挑战

      除了以想象不到的规模增长的物理设备数字化要求,还有它们之间联网所带来的关系数字化等,这都给传统的IT基础设施和应用工具带来了灾难性的挑战,一方面需要可以随时随地的数据存储平台,另外一方面还需要对大量的数字化后的数据进行智能化处理,这直接需要知识自动化等应用,因为要实现更好的智能产品自决策,迫切需要把人工智能、数据科学等新型研究成果应用到物联网场景。

      总的来讲,美国在为数字化装备创造新概念和新工具方面,已经走到了较为前沿的地方。中国国内具有互联网思维和IT技术能力的企业相对较多,但面向未来布局数字化装备的企业,目前还不多,这需要国家产业政策以及风险资本对数字化装备产生兴趣,从而推进数字化装备的快速发展。

欧盟“数字化欧洲工业”(DEI)计划

      随着全球开始对工业4.0、先进制造以及工业互联网等代表第四次工业革命的概念投以关注,欧盟也开始系统的梳理其成员国的新工业计划,包括德国的工业4.0(Industrie 4.0)、法国的新工业法国(Nouvelle France Industrielle)以及斯洛伐克的智能工业(Smart Industry)等,期望通过一个概念来把欧盟成员国的努力统一起来,这个概念就是“数字化欧洲工业”(Digitalising European Industry,DEI)

欧盟各国的产业政策分布情况

      欧盟委员会认为,为了保证这个单一市场(欧盟)的共同利益,就应该加强单一数字市场(Digital Single Market,DSM)的推进,这也是最近多年来欧盟的一个努力目标,它们还因此推动了地平线2020(Horizon 2020)的研究和创新项目,为进一步提升欧盟经济体的竞争优势提供驱动力。

      欧洲的工业优势分析

      工业4.0研究院发现,按照欧盟委员会的分析,欧洲工业的竞争优势比较突出,主要体现为三个方面,分别是在大量的领域领先的企业、世界级的研发机构、传统制造业和中小企业。

      欧盟委员会认为,欧盟成员国在制造、汽车和航空电子、安全与能源电子、机器人、电信设备、商业及专业软件、激光和传感技术等领域,拥有世界级的领先地位。事实上,欧洲作为最早进行工业革命的区域,除了德国和法国之类的制造领先国家,还有不少国家的工业化程度比较高,例如,意大利在3D打印领域就处于全球领先水平。

数字化欧洲工业计划背景

      在过去两百多年的工业化进程中,欧盟各个国家建立了现代的研发体系,不少研发机构处于全球领先地位。诸如法国的数学研究所,最近也与华为等公司建立了深入合作关系,帮助解决通信中的一些数学及编码等问题。

      当然,欧盟在传统的建筑、食品及饮料、纺织、出版印刷、工艺品等领域,也有不少中小企业是隐形冠军,这些中小企业的产品及解决方案,往往成为大型企业规模化产品的最佳补充,也成为了欧盟的工业化版图中比较靓丽的景象。

      数字化欧洲工业计划

      为了提升欧洲、国家及地区的制造业计划,例如,德国有工业4.0国家战略,斯洛伐克有智能工业国家级计划,法国也有新工业法国国家政策,它们之间缺乏协同,这导致了整个欧洲的竞争力受到了影响。

      为了推进欧洲范围的数字化进程,欧盟提出了数字化欧洲工业(Digitising European Industry),总的来讲,它主要强化了三种技术对欧洲工业的影响,它们分别是物联网(IoT,Internet of Things)、大数据(Big Data)和人工智能(AI,Artificial Intelligence)。

      从欧盟实际推动的数字化欧洲工业计划内容来看,主要是强化数字创新中心(Digital Innovation Hubs,DIH),通过遍布欧盟成员国的数字创新中心,可以提供数字时代的基础设施,提升各个行业的创新能力。

      与美国强调互联网计算(分布式计算为核心)不同,欧盟在推动诸如云计算及大数据技术的时候,比较强调高性能计算(High Performance Computing,HPC)和量子计算(Quantum Computing),有可能是欧盟在这种集中式计算上投入的资金比较大,期望把这些技术利用起来。

      当然,欧盟也把5G、云计算、物联网、数据技术和网络安全等五个方面的标准化工作作为了重点,这也许是因为国际不少标准化组织都设在欧洲,因此欧盟把这个事情作为了重点工作来推进。

      总体来讲,工业4.0研究院认为,欧盟的数字化欧洲工业计划做了不少工作,但由于技术路径等范式认识的差异,其计划的先进性和前瞻性甚至于不如一些成员国的计划(例如德国的工业4.0),更别说跟美国的开放式创新方式相比。对于中国制造的转型升级来讲,我们完全有理由避免欧盟的数字化欧洲工业计划的不足,体现中国网络化大国的先进性。