中国智造大潮下企业信息化的发展阶梯探讨

郭晋蜀，董 琳

(1.山西农业大学信息学院机电工程系，山西 晋中 030800)

(2.山西农业大学信息学院远景学院，山西 晋中 030800)



中国智造大潮下企业信息化的发展阶梯探讨

郭晋蜀1，董 琳2

(1.山西农业大学信息学院机电工程系，山西 晋中 030800)

(2.山西农业大学信息学院远景学院，山西 晋中 030800)

对中国智造大潮下企业信息化的发展阶梯进行了详细研讨。首先阐述了正在形成发展大潮的中国智造的态势，就中国智造大潮下企业信息化的特点，分别对处于工业2.0、3.0、4.0阶段的企业信息化现状进行了详细分析；然后重点剖析了中国智造大潮下企业信息化发展的3个阶梯，分别给出了3个阶梯的具体形式并辅以形象的示意框图；最后对于不同企业选择不同阶梯及其攀登方式给出了初步建议。

中国智能制造；大潮；企业信息化；发展阶梯

1 中国智造大潮与企业信息化

1.1 中国智造大潮正在形成

1.1.1 中国智造的高层动力

以“中国制造2025”规划为标志，中国智能制造(以下简称中国智造)大潮正在形成。国务院于2015年5月19日正式发文公布的“中国制造2025”规划，提出通过大力发展智能制造，使中国从制造大国转变为制造强国的“三步走”战略，“三步走”中的每一步分别用10年左右的时间，最终在建国100周年时成为制造业强国[1]。

“中国制造2025”也是德国工业4.0、美国产业互联网概念背后的最大公约数。这个公约数就是工业化与信息化深度融合的智能制造，因此“中国制造2025”的核心就是中国智造。国家也会以具体财政政策扶持中国智造，将探索设立按市场化方式运作的智能制造发展基金，对于国产化能力不强的机器人等行业，给予适当的财政政策扶持，要在2020年形成15家左右制造业创新中心，在2025年力争形成40家制造业创新中心。在未来20年中，中国智造的发展至少可带来3万亿美元GDP增量，应用智能制造后，企业的效率会提高大约20%，成本可以下降20%，节能10%左右[2]。

1.1.2 中国智造的中层动力

各级政府和相关机构也纷纷推出一系列促进智能制造快速发展的系统举措。近年来，包括京、津、沪、渝、粤、苏、鲁、浙、辽等直辖市和东南沿海省份，以及鄂、湘、皖、豫等中部省份在内的全国多个地方，都在谋划智造发展，纷纷成立机器人、工业4.0或工业互联网等与智能制造相关的联盟，或出台具体产业规划。

鼓励企业“机器换人”也成为广东省各级政府的共识。2015年3月底广东省人民政府印发《广东省工业转型升级攻坚战三年行动计划(2015～2017年)的通知》，提出广东省未来3年将累计投入9 430亿元，引导2万家规模以上工业企业完成新一轮技术改造，推动1 950家规模以上工业企业开展“机器换人”[3]。

2014年起，东莞市政府连续3年每年安排财政资金2亿元，用于鼓励企业“机器换人”。相关的上市公司也纷纷与高校、科研院所签订了战略合作协议。机械科学研究总院、航天科技、中科院沈阳自动化研究所等国内23家知名的产学研计机构，联合发起成立了“中国智能制造产业技术创新战略联盟”。

1.1.3 中国智造的基层动力

企业家的思路与政府的想法不谋而合。在员工工资持续上涨和制造业升级换代、产品复杂程度不断提高的双重经营压力下，越来越多的广东省制造业一线企业开始将“机器换人”提上了日程。在佛山市顺德区的一家制冷设备公司，在采用自动化工业机器人之后，其空调遥控器生产环节的7名工人降到了2名，同时装配效率比过去提高了1.5倍。从2014年9月至2015年第一季度，东莞市收到实施“机器换人”有效申报项目505个，项目总投资42.6亿元，其中应用生产设备达7亿元，预计可减少用工34 378人，产品平均合格率从89.3%大幅上升至96.6%，单位产品成本平均下降一成，每年可产生销售收入达291.6亿元[3]。

作为中国制造业的前沿重地，东莞市所处的珠三角地区正掀起一场轰轰烈烈的“机器换人”浪潮，东莞市的第一家民营“无人工厂”也开始投入建设。富士康昆山厂区推行智能制造的“工厂关灯(自动化无人生产)”与“机器换人”，在部分零件厂房，生产过程已经开始运用工业4.0物联网进行管控。这些智能制造举措使其员工从最多时的11万人缩减至5万多人，但营业额仍在增加[3]。总之，“涨薪潮”与“招工难”正倒逼企业通过自动化和智能化来降低成本，当下这股“机器换人”的大潮已成为中国智造大潮不可或缺的推动力而难以逆转。

显然，在“自上而下”和“自下而上”两股力量的合力推动下，中国智造大潮正在形成。

1.2 中国智造大潮下的企业信息化特点

1.2.1 中国智造大潮下的企业现状

中国智能制造的现状与发达国家相比还有较大的差距。一般而言，工业1.0、2.0、3.0、4.0阶段的标志及其对应的工业革命分别为：蒸汽驱动的机械制造设备的出现(18世纪末)，相应的第一次工业革命让机械生产代替了手工劳动；电力驱动的大规模生产的出现(20世纪初)，对应的第二次工业革命让大规模生产成为现实；用电子和IT技术实现制造流程的进一步自动化(20世纪70年代)，对应的第三次工业革命使生产线的自动化成为现实；信息物理融合系统(现在)，其所引发的第四次工业革命的初步效应是通过互联网激活传统工业。从总体上讲，中国仍然处于工业2.0、3.0阶段，与德国、美国这些在1970年代就已经发展智能制造的发达国家相比，中国智造的发展起步已经晚了几十年，差距是显然的[4]。

目前中国企业智能化水平参差不齐。智能制造应用在企业研发设计、生产线上比重较大，仅有10%左右的大企业智能制造水平较高，尚有90%的企业智能化程度未成熟。近5年，中国工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%，在规模以上的工业企业中，生产线上数控装备比重达到30%，上述的研发设计与数控装备两个领域智能化应用年均增长4个百分点。根据2013年的调研数据，200家制造企业所发布的首份中国智造现状及前景报告显示，中国智造处于初级发展阶段，大部分企业处于研发阶段，仅16%的企业进入智造应用阶段；从智能制造的经济效益来看，52%的企业其智造收入贡献率低于10%，60%的企业其智造利润贡献率低于10%[2]。

1.2.2 中国智造大潮下的工业2.0企业信息化现状

与中国企业智能制造现状相伴的中国企业信息化现状亦存在同样的发展不平衡问题。中国企业中，处于工业2.0、3.0阶段者仍然高达九成左右。其中，有一半左右为仍旧处于工业2.0阶段且以中小规模为主的企业，另一半则为处于工业3.0阶段且以大中型规模为主的企业。那些处于工业2.0阶段的中小企业的信息化可分为初级、中级、高级3类，这3类企业的信息化主体架构分别由相应层级管理信息系统构成，即初级的物料需求计划(material requirement planning,MRP)类管理信息系统、中级的制造资源计划(manufacturing resources planningⅡ,MRPⅡ)类管理信息系统和高级的企业资源计划(enterprise resources planning,ERP)类管理信息系统。

MRP、MRPⅡ和ERP经历了从初级到高级的管理信息系统演化过程。MRP主要对制造环节中的物流进行管理，使企业达到“既要保证生产又要控制库存”的目的；MRPⅡ集成了物流和资金流，将人、财、物、时间等各种资源进行周密计划，合理利用，以提高企业的竞争力；ERP则将供应链、企业业务流程和信息流程都囊括其中，其概念流传甚广，在某种程度上已经成为企业管理信息系统的代名词。高、中、初3级管理信息系统是向下兼容的，即中级包含初级，高级包含中级与初级。

1.2.3 中国智造大潮下的工业3.0企业信息化现状

处于工业3.0阶段的大中型企业，它们的信息化程度同样参差不齐。如果将那些处于工业3.0阶段的大中型企业的信息化也分为初级、中级、高级3类的话，这3类企业的信息化主体架构也是分别由相应层级管理信息系统构成。初级类与工业2.0阶段企业的高级类基本相同，仍为企业资源计划ERP类管理信息系统；中级类则包含ERP管理信息系统和现场自动化系统(shop floor control System,SFC)两个方面信息系统的集成；高级类已经发展为近10年来在国际上的影响力迅速扩大的工厂制造执行系统(manufacturing execution system,MES)。

ERP、ERP+SFC和MES同样经历了从初级类到高级类的管理信息系统演化过程。纵观我国处于工业3.0阶段企业的信息化应用现状，它形成了“两头小中间大”的态势。“中间大”是指大部分工业3.0阶段企业的信息化建设重点普遍放在ERP+SFC方向，“两头小”则是指小部分工业3.0阶段企业的信息化建设或者抱残守缺于ERP，或者主动晋级为MES。如前所述，ERP已将供应链、企业业务流程和信息流程都囊括其中，SFC则是实现车间生产敏捷化的基本信息管理技术手段，而MES是面向车间层的生产管理技术与实时信息系统，它可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货,提高产品的质量和服务质量。

1.2.4 中国智造大潮下的工业4.0企业信息化现状

国内仅有10%左右智能制造水平较高的大企业，具备将信息化推进到虚拟网络-实体物理系统(cyber-physical system,CPS)的高度。随着信息技术与工业技术的高度融合，通信网络、计算机技术、自动化技术和软件系统的深度交织的结果之一，就是出现在制造业领域的新的价值模型，它是将资源、信息、物品和人相互连接而形成的CPS，这就是第四次工业革命的形态，德国人称其为“工业4.0”。第四次工业革命是通过互联网激活传统工业，并以此保持制造业长期竞争力的必由之路，它与前三次工业革命相比，其最大的进步在于将互联网与传统工业相互结合，使得工厂的设备“能说话，能思考”，进而实现三大功能：最大程度降低制造业对劳动力的依赖；将流通成本降至最低；最大程度满足用户个性化需求[5]。

CPS有一个关键点，就是“原材料(物质)”=“信息”。具体来讲，就是工厂内采购来的原材料，被“贴上”一个标签：这是给A客户生产的××产品、××项工艺中的原材料。准确来说，是智能工厂中使用了含有信息的“原材料”，实现了“原材料(物质)”=“信息”，使得制造业终将成为信息产业的一部分。在以CPS为标志的企业信息化时代，企业的商业模式是以解决顾客问题为主，企业将不仅仅进行硬件的销售，而是通过提供售后服务和其他后续服务，来获取更多的附加价值，这就是软性制造。而带有“信息”功能的系统成为硬件产品新的核心，意味着个性化需求、批量定制制造将成为潮流。企业家们要在制造过程中尽可能多地增加产品附加价值，拓展更多、更丰富的服务，提出更好、更完善的解决方案，满足消费者的个性化需求，走软性制造+个性化定制的发展道路[6]。

2 中国智造大潮下企业信息化的发展阶梯探讨

2.1 中国智造大潮下企业信息化的3个阶梯齐登

在《中国制造2025》的战略实施所形成的中国智造大潮下，企业信息化的发展要3个阶梯齐登：第一个阶梯是推动“工业2.0企业信息化系统”升级至“工业3.0企业信息化系统”，第二个阶梯是直接建造“工业3.0企业信息化系统”，第三个阶梯是创建“工业4.0企业信息化系统”。

“第一个阶梯”指的是企业管理信息系统从MRP、MRPⅡ和ERP升级至ERP、ERP+SFC和MES，实现已有管理信息系统的升级换代。“第二个阶梯”是指企业管理信息系统跨过MRP、MRPⅡ和ERP，直接建造并应用ERP、ERP+SFC和MES，使得企业信息化发展取道最接近CPS的捷径。“第三个阶梯”则是指直接创建CPS，力争在第四次工业革命中与发达国家站在同一起跑线上。

2.1.1 第一个阶梯

第一个阶梯是推动“工业2.0企业信息化系统”升级至“工业3.0企业信息化系统”。图1为“工业2.0企业信息化系统”发展过程示意框图，图2为“工业3.0企业信息化系统”(MES)示意框图，其中PDM为产品数据管理(product data management)。从图1所示工业2.0企业信息化系统发展过程中的某个阶段升级至图2所示的信息系统，就信息系统专业实现的角度和企业实际管理水平提升的角度来看，难度相对较小。就信息系统升级换代的必要性与可行性而言，实施过程中不会出现很大的问题。因此，对于大部分企业而言，这应该是一个稳妥可靠的升级方案。

2.1.2 第二个阶梯

“第二个阶梯”是指企业管理信息系统跨过MRP、MRPⅡ和ERP，直接建造并应用ERP、ERP+SFC和MES。企业可以根据自身在人才、技术、管理等方面的综合条件，可以选择直接建造并应用ERP，或者选择ERP+SFC，也可以选择MES。此过程中的必要性与可行性和科学性的研究一定要缜密细致，以免出现欲速则不达的不良后果。

2.1.3 第三个阶梯

第三个阶梯是创建“工业4.0企业信息化系统”。图3为“工业4.0企业信息化系统”(CPS)示意框图，其中的PLM为产品生命周期管理(product lifecycle management)，SCM为供应链管理(supply chain management)，CRM为客户关系管理(custermor relationship management)，OMS为运营管理系统(operations management system)。

图1 “工业2.0企业信息化系统”发展过程示意框图

图2 “工业3.0企业信息化系统”(MES)示意框图

图3 “工业4.0企业信息化系统”(CPS)示意框图

若企业欲直接创建图3所示CPS系统，前提是企业必须具备很高的现代化管理水平、很强的人才与技术支撑队伍、很丰富的管理信息系统运行经验。倘若企业并不完全具备这些条件，则会在第三个阶梯的攀登过程中遇到诸多困难与挑战，进而造成此过程中的一系列坎坷与曲折。因此，企业在决定是否攀登第三个阶梯的决策时，应该慎之又慎，切实避免因决策不当而给企业的正常运营造成不必要的负面影响。比较稳妥的做法是，先在企业的某个并非很重要的局部进行实验，取得较大把握的经验积累后，再在较大范围内推广。

2.2 中国智造大潮下企业信息化3个阶梯的选择

在中国智造大潮下，如何在企业信息化的3个阶梯中选择其一，主要取决于企业的信息技术人才储备、信息化所需资金是否充裕、信息化管理规范程度、信息化与网络安全的一致性4大因素。紧随中国智造大潮的企业信息化系统升级换代，亦将成为汹涌而至的潮流。在各种因素推动下，企业一定会顺潮而行，绝不会逆潮而动。然而，对绝大多数企业而言，在信息化发展的上述3个阶梯中，要选择与企业自身条件与特点相互适应的其中某种阶梯作为攀登途径时，首先要对本企业信息化发展的昨天的经验与教训、今天的机遇与需求、明天的拓展与挑战，做出实事求是、客观理性的分析与研究。接下来，企业应该重点考虑制约信息化发展的人才、资金、管理、安全4大因素，根据这些制约因素，对自身在相关各方面的条件进行综合评估。只有这样反复酝酿与研究推敲，企业才有可能找出适合自身发展特点的攀登阶梯及其攀登途径。

对于那些在与信息化发展4大因素相关资源方面具有最好条件的企业，就具备了选择第三个阶梯的可操作基础。一般而言，如果企业具有很好的高新信息技术人才储备和很充裕的资金，并且具有很丰富的信息化运行经验和很规范的信息化管理水平，在网络安全方面亦有科学严谨的技术与管理保障，这样的企业就基本具备在信息化发展征途上沿着第三个阶梯向上攀登的条件，即可以考虑直接创建图3所示CPS系统。当然，应该先就安全、可靠、稳定三要素对现有信息化网络的运行情况进行总结评估和拾遗补缺，接下来的稳妥做法是，先在局部试验CPS系统，成功后再向全局推广。

以此类推，在与信息化发展4大因素相关资源方面具有不同条件的企业，就具备了选择相应不同阶梯的可操作基础。企业在中国智造大潮下推进信息化网络的建设时，要根据自身条件，全面、系统、客观地评估在发展阶梯选择的人才储备、资金准备、运行经验与管理水平、安全保障能力4大制约因素中处于何种地位，才能做出较为科学可行的抉择。当与阶梯选择制约因素的对应条件基本确定后，具有不同条件的企业应选择与之适应的发展阶梯，一般对应关系见表1。

表1 企业信息化发展中阶梯选择的制约因素对应条件与适合阶梯

必须指出的是，企业在信息化发展的人才、资金、管理、安全4个方面做好资源的存量与增量的与时俱进工作，是在中国智造大潮下企业信息化得以较好发展的重要条件。中国智造大潮给企业带来了挑战与压力，企业也可创造条件，将其变为机遇与动力。在信息化发展领域，企业可以创造的条件中，首先是对人才、资金、管理、安全4个方面资源的存量开展“增金”工作；其次是对这4个方面的资源开展“揽金”工作。“增金”是指增加存量资源的含金量，“揽金”是指注重提高增量资源的质量。只有做好了“增金”与“揽金”的“双金”工作，才有可能迎来企业信息化发展的“金色”前景，也才有可能在中国智造大潮下大有作为。

3 结束语

由自上而下和自下而上的力量合理推动形成的中国智造大潮，为企业的发展营造出了前所未有的良好发展环境和光明灿烂的美好前景，在企业信息化升级换代的潮流中顺势而为、量力而行，是在良好发展环境中追求美好未来的必经途径，在此途径上既能披荆斩棘奋勇前行，又能科学谨慎避免冒进的企业，才有可能成为中国智造大潮中的弄潮儿。

[1] 新华网.国务院印发《中国制造2025》 明确9项战略任务[EB/OL]．(2015-05-19)[2015-05-19]. http://news.xinhuanet.com/fortune/2015-05/19/c_1115331338.htm.

[2] 耿雁冰，张梦洁.“中国制造2025”风口：开启智能制造六大领域试点[N]．21世纪经济报道，2015-04-09(1).

[3] 沈泽玮.机器人开路 世界工厂转型[N]．联合早报，2015-06-14(7)．

[4] 史成波.从德国概念到中国战略——工业4.0[EB/OL]．(2015-01-21)[2015-05-19]. http://sike.news.cn/statics/sike/posts/2015/01/218806927.html.

[5] 周天勇.抗击经济衰退：放开人口生育和流动管制[EB/OL]．(2015-04-27)[2015-06-19]. http://finance.ifeng.com/a/20150427/13665865_0.shtml．

[6] 王蕾.探访德国智能工厂：到底什么是工业4.0[EB/OL]．(2014-12-04)[2015-06-29]. http://www.yicai.com/news/2014/12/4052308.html．

The study on development stages of enterprise informationization under the wave of intelligent manufacturing in China

GUO Jinshu1, DONG Lin2

(1.Department of Mechanical and Electrical Engineering,College of Information, Shanxi Agricultural University, Shanxi Jinzhong, 030800, China)

(2.Prospect College, College of Information.Shanxi Agricultural University, Shanxi Jinzhong, 030800, China)

This paper deliberates extensively on the development stages of enterprise informationization under the wave of intelligent manufacturing in China. First, it outlines the trend of intelligent manufacturing in China which is generating into a grand wave of development. And according to the characteristics of enterprise informationization, it delivers detailed analyses on the current states of enterprise informationization's state 2.0, 3.0, and 4.0 respectively. Then, it shows the three stages of enterprise informationizaton development under the wave of intelligent manufacturing in China, discusses the specific forms of the three stages with vivid diagrams of flow charts respectively. Finally, it proposes some preliminary suggestions to different enterprises about choosing different stages and developing step by step.

intelligent manufacturing in China; wave; enterprise informationization; development stages

10.3969/j.issn.2095-509X.2015.09.014

2015-07-29

郭晋蜀(1955—)，男，山西晋中人，山西农业大学副教授，硕士，主要研究方向为电子信息系统与智造人才培养。

TP393.0

A

2095-509X(2015)09-0052-06