面向未来的竞争

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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。

美国奥巴马政府推动先进制造的经验

      美国白宫国家经济委员会(National Economic Council)于2016年10月发布《重塑美国制造业:奥巴马政府构建制造业领导地位基础的进展》(Revitalizing American Manufacturing: The Obama Administration’s Progress in Establishing a Foundation for Manufacturing Leadership),总结了奥巴马政府过去八年时间推进先进制造战略的经验及成就。工业4.0研究院认为,奥巴马政府通过先进制造战略,构建了美国制造业领导地位的基础,这将带领美国进入新的一个繁荣时期。

美国制造业产出与就业情况分析

      总的来讲,奥巴马政府在再工业化和制造业政策上做了不少工作,在过去八年时间,成功的推进了先进制造为核心的再工业化转型,实现了美国国家制造业战略目标。具体来讲,奥巴马政策推进的工作包括:

      1. 通过下一代技术驱动创新

      这包括了启动了国家制造创新网络(NNMI,National Network for Manufacturing Innovation,现在是Manufacturing USA),还有另外两个计划,即联邦制造研发投资计划(Federal Investment in Manufacturing Research and Development)和创客行动(Maker Movement)。

      客观的讲,美国在过去几年时间推出的国家制造创新网络给人印象深刻,迄今为止,已经有九个制造创新中心获得官方认可,每个制造创新中心面向制造生态的构建,也是吸取了联盟建设的经验,对中小企业的支持力度也是空前的。

      2. 加强了技能、社区和供应链吸引投资

      奥巴马政府推动实施了制造工作者培训计划(Manufacturing Workforce Training)、制造扩展伙伴计划(MEP,Manufacturing Extension Partnership)、投资制造社区伙伴计划(IMCP,Investing in Manufacturing Communities Partnership)、供应链计划(Supply Chain Innovation)和制造日(Manufacturing Day)等计划内容。

      3. 强化美国生产制造竞争优势

      为了提升美国生产制造的竞争优势,美国奥巴马政府相继实施了商业税收改革(Business Tax Reform)、美国基础设施计划、美国能源机会计划和美国管制改革等措施。

      美国对于财政税收等手段的应用,达到了非常娴熟的阶段,对于奥巴马政府提出的先进制造战略计划,其税收政策和基础设施支持,起到了较为明显的作用。当然,明年即将上台的新总统川普,想必会延续并加强其财政税收手段对制造业和基础设施的支持。

      4. 开放市场和平衡竞争关系

      奥巴马政府推动了TPP(The Trans-Pacific Partnership,环太平洋伙伴计划)、贸易政策和SelectUSA投资计划等等,这些计划推动了美国开放式创新的成果。

      最近新当选的美国新总统川普已经明确否定了TPP,这对于美国制造业来讲,并不一定是坏事情,除非美国新的贸易政策导致了全球的贸易战,但似乎这样的可能性并不大,美国可以借机更加关注国内的先进制造业发展,提升其独一无二的先进制造技术的研发,这有可能为2020年启动的第四次工业革命带来新的动力,从而会驱动新的全球制造业格局出现。

      在工业4.0创新平台发布的《全球工业4.0研究报告》(2017年版)中,工业4.0研究院王明芬副院长明确提出,目前全球各个主要工业国家,德国、美国和中国提出了立意明确的国家战略构想,但明确表达追求全球制造业领导地位的,当属美国无疑,其他国家大都对国家战略目标语焉不详,这也符合美国的开放式创新工业哲学。

      目前工业4.0研究院开放“美国再工业化及先进制造”(American Reindustrialization & Advanced Manufacturing, T-ARAM),有在读研究生或博士对该主题有兴趣,可以加入到开放研究课题中来。请来信注明自身背景(个人简历及课题情况),联系方式:wangmf(#)innobase.cn

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。一些行业媒体也来询问工业4.0研究院的观点,我们的观点非常明确,产业政策与国家发展存在正相关,但产业政策应该加强开放性和公正性。事实上,本人早在2015年上半年接受《网易商业报道》采访时,就明确对产业政策的作用做了一点小的评论

      工业4.0研究院一直认为,各个国家之所以制定产业政策,主要是为了国内GDP增长,保持全球贸易平衡以及保障国家竞争优势。对于制造业产业政策来讲,从根本上保障各个国家制造业的未来,是最基本的需要。

主要工业国家的制造业产业政策

      产业政策毫无疑问是有价值的,它的确可以帮助国家获得发展机会,提升国家的产业竞争优势。抛开学者和经济学家纯学术上的讨论,真正在经济政策制定的时候,几乎没有哪个国家不实施产业政策的,特别是日本在战后的一系列产业政策,客观上帮助日本很快恢复了其工业强国的地位,并且还帮助日本在诸如汽车、电子以及钢铁等领域成为了全球领先的国家。

      因此,在林毅夫和张维迎产业政策大辩论中,本人更支持林毅夫,但目前中国制造业的产业政策似乎缺少了专业度,也缺乏专家的开放性,这对于处于第四次工业革命的大变革时期,中国制造业面临较大的风险。林张两位经济学家对经济理论烂熟于心,但真正的产业政策和国家发展问题更为现实,实际操作过程中的不完善,会使得逻辑严密的经济学理论失效。

      中国制造业产业政策就处于这样的状况。虽然诸如发改委、工信部或各地政府出台了看似帮助制造企业发展的政策,但由于寻租或寻求补贴的动机非常突出。业内热议的诸如某知名家电企业的软件产值高居行业前茅,据行业知情人士透露,该企业实际上只是为了获得软件销售补贴。

林毅夫张维迎产业政策大辩论

      长达17卷的《日本通商产业政策史》详细记录了日本产业政策的各个方面,是期望全面了解日本崛起过程中产业政策角色和价值的最好参考资料。工业4.0研究院在研究美国、德国和日本等工业强国的制造业政策时,发现发达工业国家的产业政策已经经历了战略性产业政策和补充性产业政策阶段,进入了指导性政策阶段。

      在一个产业还处于模仿阶段的时候,战略性产业政策是有价值的,因为可以集中资源办大事,日本在第二次世界大战之后,针对模仿美国汽车行业的战略性产业政策,起到了协调国内资源的作用,大大促进了其产业的发展。

      不过,当全球经济进入数字经济以及互联网经济的时候,日本产业政策制定者对IBM小型机很感兴趣,加大了这方面的产业政策制定,但由于当时连IBM都输给了英特尔和微软,日本的PC产业政策基本上还来不及制定,就被市场判定没有机会。在其后到来的互联网经济,习惯于制定产业政策的日本和德国等都输给了开放标准的TCP/IP协议,当然,中国的互联网虽然获得了大量的用户消费互联网应用,但实际上在互联网关键技术上并没有领先于全球。

      在制造业领域,目前全球相关新型技术层出不穷,工业4.0研究院开放实验室4.0专家发现,诸如工业级CPS、数字孪生体(Digital Twin)、数字线程(Digital Thread)、人工智能等在工业领域的应用,几乎没有在中国制造业产业政策中体现,相关部委出台的产业政策大都提及两化融合和智能制造等耳熟而详的长达十年之久的工业概念,且不说这些概念能否承载未来工业的需求,仅仅是行业创新需要的关注度,也是有疲劳性的,这对于推动行业创新是有一定的抑制作用的。

      在前一段时间接受法国回声报编辑部负责人采访的时候,本人就中国制造2025产业政策进行了阐释,一方面肯定了该产业政策的正面价值,另外一方面,也指出了该产业政策所面临的挑战。工业4.0研究院真心希望中国制造业产业政策能够更为开放和公正,理论和实践出现百花齐放的状况,这更有助于保证中国制造业的未来。

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,与国际知名智库和媒体有较为广泛的沟通和交流。最近法国著名的商业媒体《回声报》(Les Echos)编辑部负责人Emmanuel Grasland访谈了工业4.0研究院胡权院长,畅谈了“中国制造2025”(China Manufacturing 2025)带来的各种改变,其中也谈到了美的收购库卡等热门话题。

EMMANUEL GRASLAND from Les Echos

      工业4.0研究院胡权院长回答了法国《回声报》几个关注的话题,分别是中国制造2025给中国制造行业带来的改变,具有典型代表意义的制造企业,以及中国制造行业转型升级的路径等几个问题。

  对于中国制造2025政策,胡权院长明确表示该政策给中国制造行业带来了三大益处:一是给全国制造业获得自中央各部委以及各地政府官员支持带来的机会,这是在过去几十年时间少有的;二是资本市场也在政策引导下,对制造企业提供了一个融资渠道;三是制造企业真的开始转型升级了,原来推行多年的两化融合等计划,给赋予了新的使命——成为了中国制造2025的抓手之一。

  当法国《回声报》编辑部负责人Emmanuel Grasland提到欧洲各国都比较关注的美的收购德国机器人公司库卡的事情,他兴致勃勃向胡权院长询问中国转型升级典型代表企业。胡权院长根据在中国知名度情况,主要提及了海尔、歌尔、三一、富士康、华为以及红领等探索智能制造路径比较深入的企业,并指出中国制造企业的转型升级涉及到全国各个行业,典型代表企业应该比较多,但媒体曝光度比较高的企业还不是特别多。

  在长达一个小时的沟通中,法国《回声报》还饶有兴趣的谈起工业4.0研究院的定位及贡献。胡权院长介绍了工业4.0研究院立足中国国情,构建中国版工业4.0体系的工作,并指出工业4.0研究院推出的工业4.0创新平台,为行业企业及专家提供了一个资源对接的工业4.0生态,大量的制造企业从中获得了专业的指导和帮助。

      在过去三年多的时间,工业4.0研究院通过专业的研究工作,获得了国内外大量专业机构和人士的认可,树立了专业的第四次工业革命研究机构形象,为中国制造未来输出软实力奠定了基础。工业4.0研究院将继续努力,立足中国经济及商业实际,探索中国版工业4.0理论体系及发展路径的构建,切实帮助中国制造迈向制造强国的伟大目标。

参考链接:

法国回声报:Quand « l’atelier du monde » veut faire monter en gamme ses usines
参考消息:法媒称中国具备赢得产业升级战优势:有数字化巨头

中国日版:外媒关注中国发展人工智能:将赢得“数字革命”