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德国罗兰贝格访谈胡权的核心观点实录

德国罗兰贝格公司计划撰写一本工业4.0的专著,最近对工业4.0研究院院长胡权进行访谈,主要谈及的问题是中国对工业4.0的看法以及工业4.0研究院对中国实施工业4.0的观点。本文记录了访谈的核心内容,感谢罗兰贝格的Shengyun Lu及Max Blanchet。

Industry 4.0 Perspectives from Mr. Hu Quan

德国工业4.0平台描述的场景

Industry 4.0 is one of the hottest topics in China right now. The Chinese government raised a new concept named “China Manufacturing 2025” to work in concert with Industry 4.0 and to promote automation and digitalization in China. A lot of Chinese manufactures are learning about Industry 4.0 because it provides a systematic approach of future manufacturing trends and also because it is a well-known international concept widely communicated on.

In China, there are three major reasons why companies want to learn and implement Industry 4.0.

The first reason is to differentiate themselves from other competitors and enhance new competitive advantages. For example, leaders from public companies such as Haier and Sany believe that Industry 4.0 technologies will help improve productivity and expand market share overseas, especially in Asian countries.

The second reason is to lower labor cost in the cost structure and to capture more added-value. Even though labor cost in China is much lower than in other developed countries, it has been growing dramatically over the past few years and will keep up the pace. Industry 4.0 is a promising way to solve this issue.

The third reason is that central and local governments have put strong efforts in promoting automation and computerization. Companies working on such fields will receive numerous supports from the government. Local government officials also believe Industry 4.0 is able to help them achieve their political goals, which are to increase growth, fiscal revenues and innovation capability. One motivation is also to make a good impression towards the central government.

To achieve the development of industry 4.0, China will mainly focus on two aspects: Industry 4.0 equipment / solutions providers and Industry 4.0 applications.

An interesting phenomenon in China is the acquisition / partnership between independent software companies and robot / machine manufacturers. Some companies are striving to become the next Siemens who provides complete digital factory solutions. Therefore, manufactures have a strong interest in acquiring companies in the field of MES, PLM or ERP which results in stock price skyrocketing for those software companies. For example, an MES company worth 20 million RMB last year can be valued at 100 million RMB this year.

Public company like Haier’s long-term goal is not only manufacturing TV sets or refrigerators, but also to become a smart devices manufacturer and a digital factory solution provider. Haier’s internet factory and e-commerce platform is a good foundation toward this long-term goal. SOEs (State-Owned Enterprises) will also apply or adopt automation and digitalization concepts under the guidance of “China Manufacturing 2025”, a plan originated by the Chinese government and not by foreign concepts.

Many Chinese companies are learning or implementing Industry 4.0 solutions, but it is hard to find great successful examples so far. They did improve factory hardware and software, and dramatically increased productivity and even product line differentiation, but they still face huge resistance in changing their business model. Human resources departments, industry value chains and even customers are not ready to accept a new business model. However I am very optimistic that Chinese companies will move faster than European companies in the road towards Industry 4.0 because of the highly supportive environment they live in.

Some people think Industry 4.0 will challenge China to some degree, but, on the contrary, I think it brings us more opportunities. China Academy of Industrie 4.0 conveys the message that Industry 4.0 is the fourth revolution and the only way to be rule-making is to be an active player in the game. Although Germany has set some Industry 4.0 standards based on its experience, Germany will also need powerful partners like China to promote its concepts.

Industry 4.0 is more an opportunity for China, as we are agile enough to learn and react to the trend, than it is for other emerging countries. It is even a threat for those emerging countries that are not reacting to the transformation, because being a low cost country only for low cost manufacturing will not be a source of value any longer. Building factories based on the low cost business model does not work anymore.

China is starting to catch up on Industry 4.0, and will grow steadily and fast by taking advantages of Chinese strengths in e-commerce, cloud computing and big data. One can expect Chinese industrialization to take a further step beyond and even become the leader of Industry 4.0.

第四次工业革命概念实证研究

  为了说明第四次工业革命的概念,工业4.0研究院进行了长久的跟踪研究,目前从德国工业4.0平台以及中国工业4.0研究院(China Academy of Industrie 4.0)两个独立机构的研究成果来看,双方都认同工业4.0就是第四次工业革命的结论。

      目前虽然工业4.0的概念并未得到所有专家的认可,但从诸如哈佛商业历史学家阿尔弗雷德.D.钱德勒在《信息改变美国:驱动国家转型的力量》一书中提出信息技术的应用是第三次工业革命的论断来看,德国人把网络化在工业领域的应用称为第四次工业革命也没有什么不妥当。

德国工业4.0概念的阶段性定义

  在德国工业4.0概念的描述中,发生在英国的第一次工业革命是工业1.0,其主要技术特征是机械化,以电气化和自动化为特征的第二次工业革命就是工业2.0,接着以PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)广泛应用为特征的第三次工业革命就是工业3.0,当然,未来的以CPS技术为特征的制造业,可以称为工业4.0。

  从2015年4月德国工业4.0平台发布的《工业4.0实施战略计划》报告中,对工业4.0进行了较为严格的定义:

  “工业4.0概念表示第四次工业革命,它意味著在产品生命周期内对整个价值创造链的组织和控制迈上新台阶,意味着从创意、订单,到研发、生产、终端客户产品交付,再到废物循环利用,包括与之紧密联系的各服务行业,在各个阶段都能更好满足日益个性化的客户需求。”

  更进一步,德国工业4.0平台阐释了工业4.0概念的价值,它指出:

  “所有参与价值创造的相关实体形成网络,获得随时从数据中创造最大价值流的能力,从而实现所有相关信息的实时共享。以此为基础,通过人、物和系统的连接,实现企业价值网络的动态建立、实时优化和自组织,根据不同的标准对成本、效率和能耗进行优化。”

  由此可见,德国对工业4.0的定义是比较清晰的,对工业4.0在工业革命史中的阶段有比较清晰的划分,同时也对工业4.0阶段的价值创造过程有了较为清晰的认识,因此,工业4.0概念是一个较为完备的体系。

新工业4.0平台的17项任务

  从《工业4.0实施战略计划》提出的工业4.0实施战略来讲,德国工业4.0是“为了加强德国的经济地位,……一方面制定出技术、标准、商业模式和组织模式等方面的跨产业路径;另外一方面,加强大学和研究机构与中小企业和工业企业的紧密合作,推动工业4.0的实施。”

  事实上,德国工业4.0平台提出了由17项主题组成的新工业4.0平台核心议题,对研发与创新、参考体系结构、网络系统的安全性以及法律框架等四个方面进行了较为全面的研究,这些主题覆盖的范围非常广泛,涉及到制造业的方方面面。

  除了网络系统的安全性、法律框架和参考体系结构跟具体生产制造企业不直接相关,研究与创新涉及到的14个主题,本质上是对2013年发布的《工业4.0实施战略建议》所提出的双领先战略(领先的市场战略及领先的供应商战略)和三大集成的落实,形成了有目标的阶段性发展计划。

  在2013年发布的《工业4.0实施战略建议》中,德国工业4.0平台提出了德国应该追求形成领先的工业4.0市场,并且成为全球性的工业4.0供应商;同时,德国还应该从纵向集成、端到端集成和横向集成实现其工业4.0战略目标。

  从工业4.0研究院了解的情况来看,德国一些大型企业的确是按照这样的思路来构建企业战略的,例如,德国西门子针对未来制造业的战略是数字化战略,为了推进其数字化战略,德国西门子还专门成立了数字化解决方案集团(Digital Factory Group),整合了工业自动化和工业软件集团的解决方案,以更好的面向客户提供工业4.0解决方案。

  总而言之,第四次工业革命的概念已经初步形成,随着德国工业4.0平台和中国工业4.0研究院对第四次工业革命研究的深入,会逐步丰富第四次工业革命的内涵,形成更为完善的第四次工业革命理论及实践体系。

工业4.0时代的模式变革及实践

  文 | 胡权:工业4.0研究院院长兼首席经济学家,本文发布在2015年7-8月刊《清华管理评论》

主题为工业4.0的《清华管理评论》

  按照德国对工业革命的阶段性描述,人类社会将逐步跨越工业3.0阶段,走向工业4.0时代。在工业4.0时代,除了生产力获得巨大提升,同时还会有商业模式的巨大变革。与时共进的企业家可以洞悉工业4.0新的价值创造方式,为自己找到新的竞争优势。

  虽然工业4.0时代具有诸多独特之处,但它仍然具有一定的经济及发展规律,企业家需深刻认识这些规律,及时调整自己的生产经营方式,为新时代的竞争做好准备,成为工业4.0时代的弄潮儿。

  一、工业4.0时代的基本特征

  人类社会发展的最大约束是技术的限制,虽然人们可以憧憬一些美好的生产或生活方式,但如果当时的技术不能支撑这些价值创造方式发生,这些美好的前景也只能存在于想象之中,并不能变为现实。工业4.0时代是人类社会发展的全新阶段,由于新技术的进步及应用,导致人类社会发展的约束条件发生了改变,从而为新的价值创造方式提供了基础。

  什么是第四次工业革命

  从德国工业4.0平台(Platform Industrie 4.0,德国各协会及企业联合成立的负责工业4.0相关体系研究及推广的一个组织)提供的定义来看,人类社会目前经历了三次工业革命,并正在迈向第四次工业革命。对于250年前发生在英国的第一次工业革命,以及150年前开始的第二次工业革命,学界及产业界几乎没有任何异议。

工业革命的技术及管理特征

  对于第三次工业革命,目前有两种说法:一种是美国一位能源专家写了一本名为《第三次工业革命》的书,把未来以能源互联网为基础的社会称为第三次工业革命;另外一种说法是,哈佛商业历史学家阿尔弗雷德·D·钱德勒在《信息改变美国:驱动国家转型的力量》一书中提出,“按照最初的构想,我们想把书名定为《第三次工业革命:信息技术在美国从殖民时代向当代变迁过程中所起的作用》”,可见德国借此明确提出以PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)为代表的工业3.0,是有一定的学术研究基础的。

  对于工业4.0,德国工业4.0平台明确定义为第四次工业革命。从工业革命的定义来看,仅仅是生产力的提升,那还只是量变,不能称为工业革命,必须有生产关系(管理变革)的改变,我们才可以称为工业革命。

  在第一次工业革命发生的时候,主要的技术创新是机械化的应用,与此相伴的是工厂的出现,并形成了一个人类社会从未出现过的阶层——工人,这对于人类社会来讲是一个革命,因为它影响到了人类社会的发展。在第二次工业革命的时候,按照钱德勒的说法,由于工业化进程继续推进,电气化和自动化的广泛应用,大规模生产开始出现,这要求有专业的管理人员来对工厂进行管理,至此,人类开始利用专业管理人员来对工厂进行管理,这大大提高了工厂的管理效率。在第三次工业革命的时候,其主要的技术创新是信息化的应用,对于第三次工业革命的生产关系改变,目前没有看到专门的文献进行解释,工业4.0研究院根据大量资料研究认为,信息工作者的出现,可以作为第三次工业革命生产关系改变的代表。

  基于以上三次工业革命的认识,我们可以对第四次工业革命进行描述,第四次工业革命是第三次工业革命之后的一次新的工业革命,它主要以CPS(Cyber-Physical Systems,信息物理融合系统)为核心技术特征。笔者认为,第四次工业革命带来的管理变革,很可能是出现新型的工作者,这种工作者可能是社会的每一个人,这主要是由互联网在生产制造领域的应用所带来的。

  因此,对于德国工业4.0平台提出的工业4.0概念,应该以一个时代来认识,其中既有技术创新所带来的生产力提升和商业模式的改变,同时也有生产关系或管理变革发生。本文主要关注工业4.0时代模式变革的规律及应用。

  工业4.0的三个高度化

  基于工业4.0研究院的研究成果,工业4.0时代具有三个高度化技术特征,也就是高度自动化、高度信息化及高度网络化。一般来讲,自动化是工业2.0时代的特征,而信息化是工业3.0时代的特征,在工业4.0时代,自动化和信息化将继续深入发展,形成高度自动化和高度信息化,同时工业4.0时代还将由于各种设备和系统实现了联网,具有高度网络化的特征,这是工业4.0时代独有的技术特征。

工业4.0的三大高度化技术特征

  目前研究领域没有专家对工业4.0的技术特征进行清晰的描述,特别是针对中国的语言习惯(例如,信息化在西方语系中称为数字化),更是缺乏明确的说明。笔者结合中国对工业化和信息化等专有名词的描述,设计了三个高度化的判定标准,也就是说,我们可以利用三个高度化技术特征来对企业实践进行工业4.0判定。

  首先,我们来看看高度自动化的判定标准。自动化是第二次工业革命主要的技术创新,通过电气化的应用,实现了大规模流水线作业,这大大释放了机器的力量,避免了人的体能等约束带来的限制,因此,其生产力大幅度上升。我们可以从福特汽车自动化流水线作业的案例看到,自动化流水线给生产制造领域的效率提升带来巨大改变,正因为这种大规模制造的出现,使得普通人也可以买得起汽车。

  在工业4.0时代,自动化还会继续发展和应用。从技术发展趋势来看,自动化将呈现智能化的特征,大量的智能机器人的应用,将导致自动化生产线更具有柔性,可以实现多种产品的生产,同时随着生产制造现场的自动化设备集成度增加,实现所谓高度自动化,大量的工作将主要由自动化设备来实现,这为无人化工厂的出现提供了可能。

  其次,对于高度信息化的判定标准,我们需要认识到,生产制造企业的信息化,一般可以通过经营管理系统和生产制造系统来实现,前者主要体现为ERP、CRM和HRM等系统,而后者主要体现为PLM(Product Lifecycle Management,产品生命周期管理)、MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)及DNC(Distributed Numerical Control,分布式数控)等系统。具体来讲,经营管理信息化系统主要是为了实现涉及非生产现场的管理内容,而生产制造信息化系统主要是为了解决产品核心价值创造过程的管理,例如产品的研发设计、生产制造等。

  与自动化类似,信息化在工业4.0时代也将继续发展,它将主要以更加高度的集成为特征。一些提供智能工厂或数字化工厂解决方案的企业,把ERP、PLM、MES及SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition,数据采集与监视控制系统)等系统集成到一起,形成一个完整的解决方案,称为数字化工厂解决方案,的确是一个可行的方式。不过,高度信息化集成带来一个困难,针对具体的企业需求,供应商还需要进行一定的定制化开发和优化。

  最后,我们来看工业4.0时代的高度网络化特征,这是工业4.0时代独有的特征,是工业2.0和3.0都不具有的,同时也是互联网技术在生产制造领域应用的结果。需要指出的是,与传统主要服务于消费领域的TCP/IP协议组为核心的消费互联网技术不同,工业领域需要具有不同技术指标的工业级互联网,诸如实时性、安全性等特定的技术指标要求,是工业4.0时代的高度网络化所体现的一些不同。

  综上所述,工业4.0时代具有所有工业革命所具有的基本特征,那就是生产力和生产关系都会发生改变,同时工业4.0时代也具有三个高度化特征,其中高度网络化体现了互联网技术在生产制造领域的渗透,这也是工业4.0时代的最大技术特征,它带来的模式变革将是我们最应该关注的焦点。

  二、基于价值的商业模式变革

  在具有三个高度化特征的工业4.0时代,传统的以专业分工为核心的工业价值创造体系将发生改变,发生这种改变的根本原因是约束生产经营模式的条件发生了改变,其中,高度网络化的作用最为明显。由于价值创造体系发生了改变,以此为基础的商业模式就具有了变革的可能。

  全新的工业价值生态

  正如前文所述,自动化和信息化在工业革命的不同阶段大大释放了生产力,解除了人类社会发展的一些约束条件,促进了生产制造能力的大大提升。同样,网络化在工业4.0时代,将再次解除人类的约束,形成新的生产能力,并改变社会技术体系。

  在传统的工业革命时期,存在一个微笑曲线,其本质含义表明生产制造环节占有价值链上的份额比较少,攫取价值链上大部分价值的是产品设计及销售渠道环节。例如,苹果的iPhone产业链上的价值大部分被设计iPhone的苹果获取了,同时由于苹果主要通过自有线上和线下渠道销售iPhone,渠道上可以获得的价值也是有限的,为苹果加工iPhone的富士康等生产制造企业能够从iPhone产业链上分配的价值并不大。

工业4.0时代的价值分配机制

  在工业4.0时代,生产制造环节占取整个产业链上价值不高的现象不会改变,甚至会更为突出。业内有专家认为智能制造可以帮助企业获得更多的价值,这实际上是一种一厢情愿的想法,或者说这种想法是基于其他环节的利益相关者不愿意争取更多份额的假设,这是不成立的。

  按照迈克·波特所构建的竞争分析模型来看,通常对于一个以生产制造为核心的价值链,如果不能控制创新的环节——例如,产品设计和产品服务化,那么这个企业是不能获取较大的价值份额的,因为价值链上的其他企业不会让渡其价值的。我们从苹果在iPhone设计、制造和销售这个完整的价值链环节上的表现就可以看到这样的证据。

  为什么会出现这样的现象呢?工业革命以来,特别是第二次工业革命以来出现的专业化分工以及流水线,导致无差异化的工厂越来越突出,使得工厂拥有者难以“逼迫”供应链降价以及提高产品的出厂价,除非这家企业自己控制了设计这个环节,可以让消费者对工厂的品牌有很好的认知度。例如,家电企业海尔就拥有工厂,在市场上可以获得消费者的支持,因此还具有一定的市场定价权。

  即便在工业4.0时代实现了智能工厂和智能制造,仍然不能改变工厂的生产制造环节难以从价值链上获得更多利益的结果,由于智能工厂的标准化和网络化,也许可以把无差异化发挥到极致,从而会形成所谓商品化的结果,也就是任何一位拥有投资能力的企业家,都可以通过一定的投资购买一个智能工厂,从而为自己生产产品提供可能。事实上,诸如苹果、小米和华为,正是因为中国制造的成熟和完备,通过在产品设计和产品服务上的创新,很快成为市场上的翘楚,我们可以看到智能工厂的无差异化为他们的战略提供了可能和方便。

  正如互联网在消费领域的应用一样,互联网在生产领域的应用,将大大促进生产力的提升。更重要的是,由于生产制造的网络化,将导致原有的价值创造体系发生革命性的变化,从而会产生大量的创新商业模式,促进新工业价值生态的产生和发展。

  基本的工业4.0模式

  从德国工业4.0体系来看,将来会出现三大集成,分别是纵向集成、端到端集成和横向集成,这也反映了三大商业模式的形态。从集成发生的边界来看,纵向集成发生在车间,也就是工厂内部;端到端集成涉及到产业链,是产业链边界的体现;而横向集成是跨越了多条产业链,可以体现为产业生态的边界,这也是最大范畴的集成活动。

工业4.0时代的三大集成及模式

  集成的边界实际上代表着网络化程度的不同。一般来讲,网络化程度代表着其商业模式的复杂度,同时也代表其持续性,一个较为复杂的价值网络,可以形成更好的网络外部性,为企业提供更好的竞争优势来源,这是我们关注工业4.0时代商业模式的根本理由。

  演化经济学家威廉·拉佐尼克在《车间的竞争优势》一书中指出,迄今为止的历次工业革命,都是从车间的技术革新开始的。我们很容易理解,第一次工业革命产生工厂以来,人类社会就形成了一个个以工厂形式存在的生产单元,这也是现代工业文明的一种存在状态。在工业4.0时代,车间的革命将继续,由于网络化在生产制造价值创造体系中的存在,将产生一种新的工业价值生态,这种新工业价值生态将是人类生产力得以释放的最突出特征。

  在工业4.0时代,除了传统的车间革命,网络化为产业链的信息集成提供了便利。处于产业链上主导地位的企业,有机会后向集成供应链的信息,从而为智能工厂提供更好的原材料供应能力,为企业实现大规模定制提供可能性;另外,企业还可以利用智能工厂带来的优势,进一步延展价值链,介入到渠道服务中去,一方面可以直接通过服务互联网 (IoS,Internet of Services) 提供消费互联网类似的电子商务服务,另外一方面,考虑到智能工厂的能力,企业还可以提供应用商店,通过类似苹果App Store一样的方式,扩展产品的增值服务范畴。

  更进一步,当网络化在多个行业得到应用后,如果拥有一定的标准化数据及信息标准,不同行业代表的产业链将产生交织,形成横向集成的模式,最终促进新工业价值生态的诞生。

  从价值创造的角度来看,横向集成所产生的新工业价值生态更具有颠覆性,因为它很可能会产生在传统的产业边界内无法创造的价值。这正是横向集成所带来的优势,也是互联网技术对人类社会最大的贡献。与此对比,传统消费互联网的改变可能是微不足道的,因为人类社会的大部分价值创造,还主要发生在物理世界,高度网络化在工业领域的应用,促使了这种改变的发生。

  工业4.0模式演进路径

  从工业4.0三大基本模式涉及的边界来看,其难度各不相同。纵向集成一般可以通过工厂管理者统一要求,比较容易实现,因为工厂管理者拥有较大的资源调动权;端到端集成涉及到产业链上的不同利益相关者,因此实现的难度会增加,主要是利益的问题不容易获得统一;当然,横向集成涉及到不同行业的企业,其利益协调会更加困难,实现难度会更高。

  实际调研结果显示,目前主要的工业4.0实践大都发生在车间,体现为所谓智能工厂或数字化工厂改造,一方面是因为目前工厂的主要价值创造过程仍然在工厂,另外一方面,基于工厂边界的模式变革,相对容易实现,也容易从效率提升等方面得到管理层的一致认同。相对而言,端到端集成和横向集成涉及到单一或多条价值链,协调的利益要更多,实现起来也更不容易,在短期内缺乏恰当的技术和用户基础,还需要更多时间的试验和优化。

  一般的情况,当生产制造企业完成了智能工厂的改造,这就为企业实现模式变革提供了最基本的条件,企业会尝试走向端到端集成的模式。在实现端到端集成模式的时候,应该分为面向企业和面向消费者,因为这会影响其价值创造方式。

  针对企业的端到端集成将主要体现为制造业服务化,目前主要体现为预测性维护等增值服务,这是企业愿意为之付费的服务。为航空公司提供发动机的通用电气正是通过预测性维护,创造了上百亿美元的市场;同样,为企业提供挖掘机的三一重工,也通过类似的预测性维护服务,创造了新的服务机会。

  针对消费者的端到端集成主要体现为大规模定制及增值服务。对于面向消费者的产品,大部分消费群体有个性化产品的需求,这给生产厂商提供了创造价值的机会。例如,为消费者提供家电的海尔,就发现消费者有个性化颜色、形状及功能等多种特性的要求,而且他们愿意为此支付更多的费用。事实上,即便消费者不支付更多的溢价,企业也可以通过提供差异化的产品及服务,在市场竞争中获得有利的地位。

  毫无疑问,纵向集成和端到端集成模式变革为消费者及客户提供了新的价值,但这还是量变,如果在生产制造领域可以实现多个不同领域的融合,那么这种横向集成带来的将是全新的价值创造可能。例如,当汽车、IT和保险三大领域的企业联合起来,就可以实现提供工业云及大数据服务的IT公司从汽车制造商获得汽车实时数据,打包成一种信用服务,提供给保险公司,而保险公司可以设计新的保险产品,消费者由此获得更好更便宜的保险产品服务。

  因此,纵向集成到端到端集成以及横向集成的商业模式演进路径,能够成为工业4.0时代的主要演进路径。纵向集成将成为端到端集成和横向集成的基础,端到端集成也会促进横向集成的发生。

  三、开放驱动工业4.0模式实践

  为了获得竞争优势,企业会利用开放的方式来改变原有的价值创造方式。对于传统以车间为基础的核心价值创造过程,在短期内不太容易发生改变,但在工业4.0体系中的物联网及服务互联网领域,将产生一些新的价值创造者,它们为了追求自己的竞争优势,会利用开放的手段,加强开放战略的制定和执行。

  工业4.0时代的开放战略

  在工业4.0时代,由于其特定的高度网络化,将导致工业领域出现大量的跨越传统车间边界的价值创造过程,这些过程将导致面向价值的商业模式设计发生改变,这种改变要求企业采取开放战略。

  笔者发布在2014年第9期《清华管理评论》上的《新竞争优势:移动互联网时代的商业模式设计》一文中,曾指出了开放战略的含义,那就是把企业的核心资源能力开放出来,可以以收费或免费的方式,让利益相关者使用,从而推动获得开放资源能力的企业创造新的价值。一般情况下,采用开放战略的企业都是为了实现自己的核心产品或服务的创新,而为自己创造良好的生态环境,推动产业生态良性发展。

  与互联网领域的极端开放模式不同,处于生产制造领域的创新企业,会很小心地界定开放模式的实施边界,因为只有通过恰当的边界设定,才可以保护核心价值创造者有足够的动力去创新,同时也可以为自身找到重新分配生态价值的机会。更重要的是,新玩家可以通过开放模式的逐步演进,保证整个生态的有效,避免伤及自身利益。

  对于开放模式的边界选择,需要遵循一定的规则。简单地讲,应该遵循三大基本商业模式的演进路径,即纵向集成、端到端集成和横向集成。由于三大基本商业模式拥有自身的价值创造边界,那么在选择开放边界的时候,自然要小心翼翼,充分考虑边界的范围。

  在工业4.0时代,开放战略主要体现在底层的物联网和服务互联网,这两个层面的开放,将促进新的工业价值生态产生。

  物与物连接的物联网,能够在一定程度上实现生产能力的虚拟化,这是一个很重要的趋势,这种虚拟化有点类似云计算,云计算实现了计算能力的虚拟化,用户可以自由地按需使用计算能力,而物联网的连接,将促使生产能力的联网,从而实现生产制造能力按需使用。目前一些企业正在做这方面的工作,例如,富士康就有类似的实验项目,沈阳机床也计划推动机床的网络化,其目的也是为了实现机床生产加工能力的虚拟化。

  服务互联网是工业4.0体系中的概念,跟传统的消费互联网概念有些不同,服务互联网体现了制造服务化趋势,让传统的普通产品变成智能产品,智能产品可以不断反馈各种信息给工厂内部的服务中心,这个过程实际上有消费者及用户的参与,体现了开放战略的价值。

  利用开放战略获得优势

  目前有一些领先的企业,根据自身行业特点及企业资源能力优势,设计了新的价值创造体系,形成了独特的工业4.0模式实践,其核心仍然是基于开放的生态构建方式。例如,通用电气的Predix开放工业云平台、海尔推动的以互联工厂为核心的U+智慧生活平台、三一重工计划利用自身设备构建众创空间等。

面向价值创造的开放模式

  企业在推行开放战略的时候,一般需要把自身的核心资源和能力开放给产业链或产业生态的利益相关者,从而整体提升以自身为核心生态的竞争优势。商业发展史上不乏这样的经典案例,例如,英特尔通过购买主板厂商并把相关标准免费开放,大大促进了以英特尔芯片为核心的PC生态的繁荣。

  在工业4.0时代,高度网络化在工业领域的应用,也将促使生态型企业的出现,这也要求这些企业可以突破交易型的传统思维,切实地把构建生态作为其战略发展的核心目标。一般来讲,为了促进有利于自身的生态发展,采用开放战略的企业必须小心设定开放的节奏和范围,盲目地开放不仅不能给企业带来好处,还会冲击企业原有价值体系的稳定。

  通用电气利用自身在航空发动机领域长期积累的数据,推出了工业云平台Predix,该平台主要为航空公司提供预测性维护的服务。所谓预测性维护,就是利用部署在设备上的传感器,收集设备的各种数据,并把这些数据传送到工业云平台上去,通用电气在全球设立了多个专业的大数据服务中心,他们会对收集回来的数据进行分析,判断发动机的运行状况,提前对发动机是否维修做出决策,从而避免飞机飞行过程中出现故障,降低事故发生的可能性。

  在为自身核心产品提供预测性维护之后,通用电气积累了丰富的经验,逐步形成了“工业互联网”的概念,并联合全球一些大型企业,创建了工业互联网联盟 (IIC,Industrial Internet Consortium) ,期望为工业领域的互联网应用创建标准,延续美国互联网在工业领域的辉煌。

  国内一些工业企业也意识到开放战略的重要性,其中家电企业海尔和机械制造企业三一重工的实践值得关注。

  海尔利用端到端集成的方式,围绕互联工厂打通了供应链和电子商务,为了发挥社会的创新力量,推出了海尔开放创新平台 (HOPE,Haier     Open Partnership Ecosystem) ,有意愿参与家电设计的团队或个人,可以利用逐步完善的HOPE平台,把创意通过海尔的互联工厂生产出来,并有可能形成一个新的产品种类。

  三一重工也计划利用开放的方式,把一些剩余的产能虚拟化,让全社会有创新意愿的团队使用这些虚拟生产力,实现真正的创新创业,据三一重工负责该项目的领导透露,为了促进该项目的发展,三一集团还成立了专门的工业4.0投资团队,利用资本来推动创新项目的快速发展。

  工业4.0研究院认为,在高度自动化、高度信息化和高度网络化为特征的工业4.0时代,人类发展的约束条件大大减少,生产力将获得巨大的提升,生产方式也因为高度网络化发生根本性的改变,正因为这些改变,将给企业家带来商业模式变革的机会。企业家可以利用开放战略,推进有利于自己的新工业价值生态的产生,为企业的发展找到新的竞争优势来源。

工业4.0时代的社会技术体系演变

     本序言是应机械工业出版社邀请,为德文版《工业4.0:开启未来工业的新模式、新策略和新思维》一书撰写的,主要阐释了工业4.0时代的社会技术体系演变的趋势。

     马克思在研究英国工业革命时明确指出,生产力的改变不是革命,只有生产关系发生改变,才是革命。纵观其后发生的第二次、第三次工业革命,马克思的话犹如在耳,甚至于到了所谓工业4.0(亦即第四次工业革命),生产力和生产关系的并行改变,仍然是一个不变的规律。

     在250年前,发生在英国的工业革命最典型技术应用是机械化,这导致了车间的出现(参考《车间的竞争优势》,中国人民大学出版社出版),同时也导致了工人阶层的出现;其后以电气化为代表的第二次工业革命,再次促使了车间的革命——出现了流水线作业,同时伴随的是职业经理阶层的出现;再到以信息化为代表的第三次工业革命,导致了分布式乃至全球化的工厂出现,全球化的分工也出现了,这个阶段出现了职业的投资阶层,硅谷是最为典型的代表。

     即将到来的第四次工业革命也会遵循以上规律,由于大量的互联网技术应用到生产制造过程,将导致智能制造的出现,工厂也将转变为智能工厂,正如马克思所讲,生产力的大幅提升之后,生产关系也会发生改变,在第四次工业革命期间,生产关系将发生什么改变呢?

     机械工业出版社引进德国原版图书出版的《工业4.0》(实践版),探索性的回答了这个问题。通过社会技术视角,来自不同领域的专家深入分析了工业4.0时代的工作环境、工作内容以及工作方式等的改变,揭示了工业4.0时代的工作状态——这也是未来的工业常态。

     工业4.0研究院研究成果显示,工业4.0具有高度自动化、高度信息化和高度网络化三大基本特征。从《工业4.0》(实践版)讨论的主题来看,工业4.0时代的自动化将导致工作形态发生改变,特别是企业劳动者的角色和地位将发生较大的改变(见书中第2章),这要求新型工人拥有新的知识和技能,并能够跟机器进行协作。不过,由于工业4.0时代的高度信息化,机器人协同工作(见书中第3章第2节)将轻松达到,更由于互联网技术在生产制造领域的广泛应用,将更容易提高生产效率,形成学习型生产系统(见书中第3章第5节)。

     仅仅是车间的革命还不足以让我们认识到第四次工业革命带来的变革,按照德国工业4.0体系关于三大集成的论述,工业4.0研究院把它总结为工业4.0发展的三个阶段,分别为纵向集成、端到端集成和横向集成。

     在工业1.0、2.0和3.0阶段,技术创新大都发生在车间,到了工业4.0时代,车间仍然是最先发生变化的地方,所谓纵向集成就是传统工厂边界内发生的技术革新,这也是德国企业西门子推出数字化工厂(Digital Factory)解决方案的商业理由,因为最容易满足企业升级改造需求的地方,毫无疑问是车间的数字化。对于在探索工业4.0解决方案的三一重工和海尔等不同类型的制造企业,它们也是把纵向集成作为变革的起点。

     毫无疑问,在工业4.0时代,仅仅局限在车间的技术创新,是不足以体现互联网技术对生产制造领域的影响。正如时下李克强总理提出的“互联网+”概念,互联网技术在生产领域的应用,将导致新的业态出现——目前主要体现为端到端集成的形态,具体可以考察的案例有苹果、小米、海尔和红领等企业,它们利用自己在产业链上的影响力或创新,实现了对供应链的集成,并利用手中的核心数据,介入到了电子商务服务环节。笔者对海尔互联工厂印象深刻,一直探索利用互联网力量的张瑞敏,似乎已经在正确的工业4.0道路上。

     除了以上两种集成模式,还有跨越多条价值链的横向集成,这才是真正未来的制造业,按照工业4.0研究院提出的新工业价值生态概念,横向集成是互联网技术在生产制造领域的深入应用,同时也是社会生产力大大提升的阶段,在这个阶段,社会技术体系也会发生革命性的改变。细心的读者应该会发现,这也是《工业4.0》(实践版)一书中隐约提及的一个改变。

     由于工业4.0时代的技术高度发达,大量机器人的应用实现了高度自动化,无所不在的计算(泛在计算)将导致高度信息化得以实现,加上真正的CPS(Cyber-Physical Systems,信息物理融合系统)带来的高度网络化,传统意义上的工人、经理以及资本家等角色将不复存在,工业4.0生产体系的自组织能力,将模糊工人和经理之间的界限,也许每个人都是生产者,每个人也同时是管理者,当然,每个人也可以给自己投资,成为一个资本家。

     工业4.0的三大高度化特征,三者合一就会实现所谓的智能化,笔者不清楚未来历史学家在描述工业4.0的时候,会不会把智能化作为这个时代的特征,也不清楚什么样的事件可以作为这个时代的代表,但笔者相信,生产力的大幅提升,新的生产关系出现,仍然会成为这个时代的特征。

     读者在阅读《工业4.0》(实践版)的时候,如果把《工业4.0》(机械工业出版社2014年出版的一本德国引进图书)作为阅读的参考书,可以更容易理解技术的变革和社会的变化相辅相成,推动历史的车轮不断前行,人类社会将发生巨大的改变,中国制造也将成为推动这个改变的一股不可忽视的力量。

     《工业4.0》(实践版)是工业4.0研究院推荐的第一本工业4.0图书,我们还会继续推荐优秀的工业4.0相关图书给读者,同时工业4.0研究院也将推出我们专家潜心研究多年撰写的工业4.0系列丛书,期望大家阅读之后可以提出宝贵意见。

 胡权

 工业4.0研究院院长兼首席经济学家

2015年4月10日凌晨

工业4.0时代的两大核心驱动力

     本文是2015年4月2日接受《中国电子报》约稿要求撰写的文章。该文章是基于2015年3月7日在上海复旦管理学院所做演讲《工业4.0时代的两大驱动力》基础上撰写完善而成。

     目前是一个工业4.0时代,也是所谓第四次工业革命,按照马克思指出的一样,工业革命不仅仅是生产力的快速提升,同时还是生产关系的改变。历史将证明,工业4.0时代将是人类工业社会的新一轮变革,如同前三次工业革命一样,技术创新和金融资本将在工业4.0时代扮演核心驱动力的作用。

     技术是第一生产力是大家的共识,由于技术创新导致了传统的价值创造体系发生根本性改变,从而导致一个新时代的发生,这是有目共睹的事情。不过,从英国发生第一次工业革命以来,如影随形的另外一个力量也扮演了重要作用,那就是资本。技术加上资本的力量,从而给工业革命带来了不同寻常的变化,而且,每次新的工业革命都比前一次工业革命的周期更短,生产力的提升更快,这无疑跟资本市场的发展和创新不无关系。

上海复旦管理学院谈工业4.0的两大驱动力

图例:上海复旦管理学院《工业4.0时代的两大驱动力》演讲

     虽然有不少专家提出工业4.0时代的核心驱动力应该包括其他力量,例如,阿里研究院的专家曾提出产业需求是第三个驱动力,笔者表示,工业4.0是一次工业革命,也就是从产业演进的角度来谈的,除非是产业视角,才符合核心驱动力之说,产业需求是市场视角,自然不符合这个要求。

     技术创新仍然是第一驱动力

     按照德国工业4.0平台的专家对工业4.0的定义,迄今为止的三次工业革命都具有某种技术特征,例如,工业1.0是以机械化为特征的,工业2.0和3.0分别以电气化和信息化为标志的,在工业4.0,则是以CPS(Cyber-Physical Systems,信息物理融合系统)为核心的,以通俗的话来讲,工业4.0是以虚拟世界跟物理世界融合在一起为标准的。

     大约250年前,英国发生了第一次工业革命,按照经济历史学家的记载,当时英国因为工人工资比较高,资本家发动了各种技术革新,期望解决工人工资较高的问题,事实上,英国的确找到了各种技术创新的机会,例如,机械化的纺织机就是最为典型的代表,因为当时的社会需求还主要体现为服装等穿着的改善,新型的纺织机出现,解决了生产力提升这个问题,更重要的是,机械化的应用,促进了机械化技术在其他领域的广泛应用,从而导致了全社会掀起了一股机械化改造传统生产的浪潮。

     在第一次工业革命之后100年,又开始了第二次工业革命,也就是所谓工业2.0,这一次是以电气化为代表的技术广泛应用为特征的。与电气化技术的应用伴随的是管理的革命,生产车间的流水线应用,大大促进了大规模生产制造的发展,并且产生了一个新的阶层(工业1.0产生了工人阶级)——专业管理层。按照哈佛商业历史学家钱德勒在《规模与范围》中的定义,英国是个人资本主义,德国和美国都是管理资本主义,也就是英国比较重视个人及家庭对工厂的控制,而德国和美国广泛的雇佣专业管理人员来对工厂进行管理,这是它们之间的差别,这同时也是英国在工业2.0时代落后的一个重要原因。

     在其后发生的工业3.0,距今不过50年,虽然对于第三次工业革命的认识有不同说法,例如,钱德勒在写《信息改变了美国》一书时,明确提出了想把书的标题确定为“第三次工业革命”,但最后还是放弃了,但最近比较热门的美国专家杰里米•里夫金(Jeremy Rifkin)写了一本以《第三次工业革命》为标题的书,不过看起内容主要以能源互联网为主,显然不能代表整个工业领域的变化。毫无疑问,工业3.0时代是一个信息技术广泛应用的时代,按照德国工业4.0平台专家的划分,工业3.0是以德国企业擅长的“嵌入式系统”为代表的,如果客观的分析,由于美国等传统的工业强国忙于发展新型电子工业和互联网产业,对传统的机械制造等工业种类重视不足,反而让德国和日本等国强化了其传统工业领域的领导地位,当然,期间中国制造也逐步崛起,这是美国始料未及的。

     从工业1.0、2.0和3.0的发展历史来看,技术创新毫无疑问扮演了非常重要的角色,把技术创新作为工业革命的核心驱动力,应该不会有太大疑问。笔者相信,即便进入了工业4.0时代,技术创新仍然会扮演核心驱动的作用。

     经过长达2年时间的研究,工业4.0研究院把高度自动化、高度信息化和高度网络化作为工业4.0时代的三大技术特征,并简称为三个高度。有专家提出应该有一个“高度智能化”技术特征,考虑到人工智能领域还对智能化缺乏统一认识,同时在实际的工业应用中难以判定智能化,因此最终没有采用智能化标准,笔者认为,智能化更多是一个定性的判定,难以在实际工业应用场景中进行深度判断,如果采用该标准,有可能会引起更多的争议。

     对于自动化和信息化,相信反对的专家不多,因为这的确是工业2.0和3.0时代的最突出特征,甚至于可以认为,自从工业革命以来,一直都在追求自动化的广泛应用,诸如目前江浙以及广东一带在进行的“机器换人”,实际上可以认为就是自动化技术的应用。当然,为了实现企业管理的高效率,信息系统在企业中不断深入应用,也是一个重要的方面,诸如MES、ERP、SCM和PLM等生产性信息化系统在工厂的应用,给企业的大规模生产经营带来了便利和可能。

     目前我国工信部提出的“两化融合”以及“两化深度融合”,其目的在于促进实现自动化和信息化在工业企业的深入应用,实际上就是在加速我国制造业的工业2.0和3.0改造。对于大部分工业领域来讲,充分利用自动化及信息化技术,是可以改善经营绩效的,也可以提升企业生产的产品竞争力的。

     对于第三个高度——高度网络化来讲,这是一个工业4.0独有的特征,用通俗的话来讲,这实际上就是互联网技术在工业领域的应用。当大量的生产制造设备联网,同时也跟传统的互联网服务(在工业4.0体系中定义为服务互联网)结合起来,将产生一些很有意思的价值创造体系——诸如海尔正在实践的所谓互联工厂等概念,有可能就是一种探索。

     在工业4.0时代,以CPS技术为核心的新工业价值生态将呈现新的价值创造场景,智能产品、智能制造以及智能服务可能会成为大家心目中新的工业制造图景,这跟传统的生产制造只发生在车间边界内的印象迥然不同。

     总而言之,工业4.0时代的高度自动化、高度信息化和高度网络化将成为新的技术标准,一些停留在工业2.0或3.0阶段的企业会加速进行自动化和信息化改造,同时一些有理想的制造企业会加速拥抱工业互联网技术,通过重组生产制造体系,为客户及消费者提供一定程度的个性化产品和附加服务,从而在工业4.0时代获得市场定价权,避免简单的价格竞争。

     金融资本驱动工业4.0快速实现

     在研究工业革命发生的历史,我们时常会发现企业家精神的存在,不过,我们会问自己,是什么力量促使了企业家精神的出现?笔者认为,企业家精神的出现,很大程度上是有金融资本在支撑其不断创新,通过创新的产品和服务占据市场,获得新的消费者,从而实现超额利润的获取。

     最近三十多年,中国制造发生了翻天覆地的变化,究其原因,相信不同专家会给出不同的结论,但笔者发现,因为中国各种生产要素的价格比较低,全球化带来的各种资本进入中国市场,给了中国制造一展身手的机会。如果没有全球大量的逐利的生产和金融资本进入,中国制造不太可能在短短三十年就走过工业国家几百年走过的历史。

     卡萝塔.佩蕾丝在《技术革命与金融资本》中分析了技术变革与金融资本的关系,毫无疑问,前三次工业革命中,金融资本一直伴随着每次技术革命,成为重要的驱动力。不仅如此,佩蕾丝还分析了技术革命产生的时候,金融资本一般是疯狂的,因为现在的投入可能带来很大的回报,会促使资本家冒险进行投资。事实上,公众所认识的风口,很多时候是因为有大量的资本流入,而不一定是有真的市场需求存在,至少不是在短期就存在的。

     在一个新技术革命发生初期的大爆炸发生之后,金融资本会跟生产资本进行分离,由企业家掌握的生产资本将更加重视可以给企业带来竞争优势的基础设施等投资,以在接下来的需求爆发和竞争加剧奠定基础。例如,互联网领域的BAT公司纷纷投入巨资在云计算领域,其商业逻辑也在于此——云计算将成为工业4.0时代的基础设施,这是毋庸置疑的结论。

     按照佩蕾丝对技术革命跟金融资本关系的分析,当投资泡沫发生之后,金融资本将与生产资本进一步结合,这一次它们合作将更加紧密,共同推动企业的产品及服务贴近市场,获取直接的销售回报,因为到了这个阶段,技术的商业价值已经得到证实,资本的回报风险也大大降低。

     笔者认为,目前我们还处于工业4.0时代的初期,也就是工业4.0技术应用的大爆炸的前期,虽然有大量的金融资本不断介入,但生产资本还比较缺乏,技术的应用模式还没有得到很好地证实,这需要真正具有远见的企业家做出英明决断,找到适合自己的发展方向,才可能把握工业4.0时代的发展机会。

     与消费互联网领域的创新和创业不同,工业制造领域的创新需要的资本显然非常巨大(与消费互联网创新需要的几百万投资相比),动辄几个亿甚至于几百亿的投入,这不是一般的VC可以承担的,这需要构建一个新的资本体系,相信深谙制度经济学的李克强总理知道,从资本制度上提供疏通渠道,才是解决工业4.0时代资本需求的实际方案。

     对于已经上市或在三板的企业来讲,已经具有融资渠道和能力,可以通过针对工业4.0领域的创新,获得较好的估值,并可以利用增发等手段获得扩展生产所需要的资金,同时还可以借助自己对工业4.0的深入理解,收购一些可以满足自己未来竞争优势的创新企业。实际上,这也是资本驱动力在工业革命以来的重要作用,在英国发生第一次工业革命的同时,英国的伦敦交易所就一直扮演重要作用,几乎可以说,资本市场一直与工业革命并存,互相促进了工业革命的深入发展。

     工业4.0时代的机会不仅仅属于已经上市的企业,一些有野心的企业家可能拥有更大的机会,那就是开创一个新领域的机会。如同当时个人电脑产生的初期,传统的诸如IBM是无法想象个人电脑在人类社会的广泛存在,因此也就错过了提供个人软件或部件(诸如CPU等)的机会。当时拥有远见的年轻人比尔盖茨投身个人软件领域,成为了IT时代的翘楚,也不过在20多年前发生的创业故事。

     在工业4.0领域,肯定会产生一些跟传统工厂不同的价值创造体系,通过生产制造的确可以产生价值,但在可能的未来,也许会在服务互联网(Internet of Services,IoS)产生一些工业4.0企业,这种企业多半不会是诸如百度、阿里巴巴和腾讯一类的互联网企业,它可能会对生产制造有很深入的理解,同时也能够理解消费互联网在新工业价值生态中的定位,从而改变了工业4.0时代的竞争规则,这样的企业家肯定会出现。

     总结

     在工业4.0时代,我们需要理解技术和资本两大核心驱动力,它们在工业4.0的演进过程中会扮演非常重要的角色,更重要的是,技术和资本两者的有机结合,可能会改变目前的制造行业和互联网领域的竞争格局,给一些真正理解工业4.0时代规律的企业以新的力量,我们把这种力量称为新的竞争优势来源。无论如何,期望把握工业4.0时代发展机会的企业家,应该不要放弃创新,这毫无疑问是成功的必要条件。

     胡权,工业4.0研究院院长、首席经济学家。关注工业4.0时代的竞争规律研究,目前主持工业4.0相关技术、模式及战略的研究及咨询工作。作为国内最早跟踪研究第四次工业革命的专家之一,在多个高峰论坛做工业4.0主题发言,著有《第四次工业革命:高度网络化的新工业革命》一书。