大数据时代中国制造业创新发展试述

□ 张 翔 □ 赵 群

浙江省机械工业情报研究所 杭州 310009

从世界范围看，制造业始终是一个国家经济实力的脊梁。制造业水平的高低直接决定了一个国家的国际竞争力和在国际分工中的地位，决定了这个国家在世界上的经济地位。改革开放以来的30多年，制造业一直是我国经济发展的强劲动力，经过数十年的快速发展，就总量和规模而言，我国制造业已位居世界第一［1］。由德勤公司和美国竞争力委员会共同合作推出的《2013全球制造业竞争力指数》报告显示［2］，中国在当前以及5年后的制造业竞争力排行上均位列首位。因此，未来若干年内制造业的持续健康发展仍是我国经济发展的主要动力来源，也是我国制造业转型升级，从制造大国向制造强国转变的关键时期。

“十二五”期间，我国制造业信息化工程得到了快速的发展，云制造、集成协同技术和制造物联技术等给制造业创新发展注入了新内涵和新活力［4］，大数据的出现给我国制造业创造了进一步摆脱低附加值、代加工的局面。当前新一次工业革命的机遇，为走向智慧制造，实现绿色可持续发展创造了条件。针对当前大数据的快速发展对制造业产生的冲击，本文主要探讨我国制造业创新发展模式，试述了我国制造业未来的发展方向。

1 制造业发展形势分析

1.1 国际制造业的逆转移

目前，我国制造业的可持续发展面临着诸多问题。例如，资源环境的制约异常突出，产业发展乏力，产业技术创新能力薄弱等。随着我国制造业步入后工业化时代，越南、印度等发展中国家，凭借成本更低的优势，使得国际制造业产业进一步发生转移，中国制造转向越南制造，对我国制造业产业形成了挑战。与此同时，以英国经济学家保罗·麦基利，美国未来学家杰里米·里夫金等为代表的海外学者提出的以数字化制造等为代表的“第三次工业革命”引起了广泛关注［5］。与此相呼应，美欧等一些发达国家正积极发展新兴产业，大力推进再工业化进程，重塑其制造业优势，以谋求全球实体经济的制高点，制造业的逆转移态势已见端倪。

1.1.1 发达国家的再工业化

重振制造业已被发达国家提上议程，而制造业和服务业的界限渐渐模糊，制造业的工作性质正在改变。美欧等发达国家将再工业化作为重塑竞争优势的重要战略，推出了大力发展新兴产业、鼓励科技创新、支持中小企业发展等政策和措施。再工业化既是发达国家缓解金融危机困境、抚平经济失衡、加紧推动经济复苏、保持经济与社会稳定的现实选择，也是发达国家占据新一轮产业革命的制高点，寻求继续掌控全球经济主导权的战略谋划。在经济全球化和信息革命的大背景下，尤其是全球金融危机爆发以来，主要发达国家开始重新审视制造业的价值，重新拟定制造业发展战略规划，采取了一系列措施加强制造业的发展。

美国重新拟定制造业发展战略规划，在救市和财政刺激方案中加大对制造业援助力度，制定了国家出口计划，加大对制造业的投资力度，积极开展对外出口，相继公布实施《重振美国制造业框架》、《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》。欧洲推出“未来工厂计划”，英国政府和产业界开始重新认识制造业这一基础产业的重要性，制定新的战略目标以提振制造业。2009年公布的英国制造业新战略中提出制造业的五大竞争策略。而日本将制造业作为产业政策核心，制定了《制造基础白皮书》，以提升制造业竞争力。法国新产业政策中明确将工业置于国家发展的核心位置，提出了法国制造业产量的增长目标及具体措施［6－7］。

发达国家的再工业化主要表现为以制造业信息化和服务化为核心特征的现代制造技术和先进制造业的发展，这将导致直接从事生产制造的人数减少，逐步实现少量现代知识型员工对大量传统简单劳动者的替代。我国制造业长期以来基于劳动成本低所形成的竞争优势会加速弱化，发达工业国家不仅通过技术创新和品牌优势占领价值链的高端，还可以通过现代制造技术来提高制造环节和制造产业的生产效率，再加之制造业服务化趋势又会固化发达国家在高端服务业上已有的优势，从而使得发达国家能够形成整个产业链的竞争优势，这为发达国家重塑制造业和实体经济优势提供了机遇［8］，进一步加大制造业向发达国家逆转移的进程。

1.1.2 美国制造业的回流

你们应当使该译本尽可能译得准确些，不必违背英文措词的特色，而且不采用任何中国语言的形式，因为它也许不会像通常可做到的那样忠实和简明地翻译处英文原文的意思。

制造业数字化的步伐加快，使人类改造世界的方式正发生前所未有的变化。2009年初，美国开始调整经济发展战略，其再工业化与制造业回归是奥巴马上台以来大力推动并已初见成效的一项经济战略，部分跨国公司海外制造业已出现回归美国的初步迹象。美国波士顿咨询公司日前发布的研究报告预测，美国从中国进口计算机、金属制品、机械等产品中的10%～30%在2020年时可实现回归美国本土生产［9］。

2012年5月，全球最大的建筑机械生产商卡特彼勒（Caterpillar）完成其在德克萨斯州维多利亚1.2亿美元的新工厂项目，将其液压挖掘机的部分装配流程从日本迁回美国，并由此带回500多个就业职位。2012年3月，通用电气公司在肯塔基州路易斯维尔开设新冰箱生产工厂，而最初生产地设在墨西哥，该工厂拟招聘1 000位员工在此就业。波士顿咨询集团2011年的一项调查显示，在接受调查的工业行业经理人中，超过1/3的经理人打算或考虑将公司生产业务从中国迁回美国。调查样本只包括年销售收入超过10亿美元的美国公司，而收入超过100亿美元的美国企业中更有约48%表示愿意回巢美国，具体示例见表1［10］。

表1 美国公司回巢示例

1.2 我国制造业面临的挑战

发达国家再工业化与第三次工业革命的结合，向我们展现了不同于传统流水线、集中化机器大生产的全新生产方式，生产要素、组织模式乃至市场供给与需求都将出现重大变化，这对我国进一步推进增长方式转型、实现可持续发展给予了重要启示。一方面，再工业化是发达国家反思过度去工业化、推动回归实体经济的发展战略，它并非简单的制造业回归，而是在发展先进制造业的基础上，加强制造业与服务业的融合，实现服务业高端化发展，优化产业结构，这迫使我国制造业总体发展战略必须从基于要素的低成本战略转向基于创新的差异化战略，从而推进产业转型升级。另一方面，发达国家的再工业化会催生新的制造系统和生产设备产业的发展，其发展又会带动信息产业、新材料产业等新的产业门类的出现和增长，从而为我国战略性新兴产业的培育和发展创造很好的机会，并及时为我国产业转型升级指明了方向［11］。再工业化加快了制造业和服务业深度融合的趋势，二、三产业的界线日趋模糊化，这意味着我国一味地强调提升服务业所占比例的产业结构调整方向和产业政策导向需要重新审视，需要从制造业和服务业的内在衔接关系角度入手，围绕如何提升我国制造复杂工业品能力来制定我国服务业发展战略。

美欧等发达国家的再工业化布局与第三次工业革命的结合，将有利于发达国家在科技、信息、资本等方面长期积累的优势进一步强化，在抢占全球产业链关键环节，以及主导新型装备、新材料的生产和供应方面取得先机，成为未来科技革新与产业革命红利的主要受益者，这将对中国提升产业竞争力形成挑战。一方面，从盈利能力及品牌地位来看，中国制造业竞争力与发达国家存在着较大的差距。近30年来，中国制造业经历了追赶乃至在规模上超越主要发达国家的过程，2010年中国制造业增加值在全球占比超越美国，成为世界制造业第一大国。但从整体来看，我国制造业仍处于产业中低端水平，盈利能力及品牌地位有待提升。从国内来看，2012年入围中国500强的272家制造业企业利润占比仅为25.04%；从国际来看，我国制造业缺乏世界一流大型企业与知名品牌，在全球产业链中的高附加值环节份额相对较小［12－13］。另一方面，从研发投入比较来看，中国制造业竞争力提升亦面临较大挑战。近年来，我国对研发的重视程度不断加大，研发投入规模占GDP比重从1995年的0.6%逐步提升到2011年的 1.6%，但与美欧发达国家仍有一定差距［14－15］。 目前在全球研发投入排名前50的企业中有18家为美国企业［16－17］。

2 基于大数据的制造业新时代

2.1 大数据的由来

随着计算机硬件技术的迅速发展，互联网带宽的快速提升，智能手机的迅速普及，社交网络迅速发展，以及云技术的快速应用，使更多的生产、生活活动在互联网上展开［18］，人类正处于一个数据爆炸的时代。

在这种背景下，大数据开始受到广泛关注，其特点可以概括如下［19］。

（1）Volume：数据体量巨大，从TB级别跃升到PB乃至EB级别。

（2） Variety：数据类型繁多，网络日志、音频、视频、图片、地理位置信息等多类型的数据对数据的处理能力提出了更高的要求。

（3）Value：价值密度低，价值密度的高低与数据总量的大小成反比，例如在连续不间断的视频监控记录中，有价值的信息只有一两秒。

（4）Velocity：处理速度快，这是大数据区分于传统数据挖掘最显著的特征。

大数据技术的战略意义不在于已掌握巨大的数据源信息，而在于通过专业化的处理技术，实现多重数据信息内在含义的交互、衍生。如果把大数据看作一种新兴产业，其快速发展的关键在于提高对原始数据的再加工能力，通过再加工实现数据的增值［20－21］。

2.2 大数据在制造业发展中的应用

大数据作为一个平台，能让制造业企业在更大规模平台上开展业务。利用大数据分析工具，最大的优势在于有一定的预见性，可以查出包括零件问题、生产上和最终运营性能之间可能产生的任何因果关系，可以将任何可能发生的问题在源头上杜绝。大数据与制造业的融合给制造业带来了机遇，可以极大地提升制造业的效率，主要表现为以下三种形式。

（1）使用大数据来减少成本。根据通用电气测算，未来15年里，几个关键行业如果采用互联网技术和数据分析技术，将使系统效率提升1%，带来的收益将是巨大的：商用航空领域，1%的燃料节省意味着300亿美元收益；燃气发电领域，1%的燃料节省意味着660亿美元收益；油气开采行业，1%的资本金节省意味着900亿美元收益；医疗行业，1%的系统性优化意味着节省 630 亿美元收益［22］。

（2）通过大数据减少时间的消耗。美国麻省理工学院的 David Simchi－Levi教授研究表明［23］，美国一些纺织及化工生产商，根据从不同的百货公司POS机上收集的产品销售速度信息，将送货速度由原来的18周减少到3周，这对百货公司分销商来说，能以更快的速度拿到货物，减少仓储。对生产商来说，积攒的材料仓储也能减少很多。

（3）利用大数据创造更多的利润。除了在供应链环节应用大数据外，在给产品设定一个合适价格，既让客户觉得价格便宜愿意多买，同时又增加商家收入，大数据也发挥了作用。据David Simchi－Levi介绍，麻省理工学院2012年建立了大数据分析中心，并和电子商务销售公司开展项目合作，通过分析销售活动开始的前几分钟里顾客的行为模式数据，为后面的定价做指导，在这类活动实验中，商家收入能增加7%～8%［24］。

2.3 大数据对中国制造业的影响

中国制造业企业随着ERP、PLM等信息化系统的部署完成，管理方式正由粗放式管理转为精细化管理，新产品研发速度和设计效率有了大幅提升，企业在实现对业务数据进行有效管理的同时，积累了大量的数据信息，而如何更好地分析挖掘利用这些信息是制造业面临的最大挑战。2013年，约73%的制造企业通过实现ERP与PDM/PLM的集成，与制造执行系统（MES）的集成，与供应商、经销商、客户、合作伙伴的集成和协同等，得以实现对全价值链平台数据的挖掘，力求扩大在行业竞争中的领先优势［25］。

目前，已经出现了利用云的方式来改造传统的工业形态的尝试，例如广东已经成为全国十个工业云的试点之一。过去的传统制造业以经验为主，凭个人常年积累下来的知识来管理，而今后将会走向一个更加精确的、更加数据化的服务模式。

今后一段时期大数据必将成为推动中国制造业前进的重要动力，对于数据的良好应用，能够对市场、销售、生产等各个部门产生积极影响，优化各个环节的工作效率；制造原理、制造模式、制造工艺和生产工具都将发生根本性改变，产品和技术变革周期将显著缩短。通过对数据的实时采集、准确把握、深度挖掘、分析优化，制造业将整体再提升以实现转型升级。

3 我国制造业创新发展探索

3.1 构建制造业的可持续发展

现今大数据可能带来的巨大价值正渐渐被传统产业所认可，它通过技术的创新与发展，以及数据的全面感知、收集、分析、共享，为企业的管理者和参与者提供了一种全新看待世界的方法。通过数据的分析手段，不仅可为企业提供供应链的优化手段和以目标为导向的解决方案、参考资料，还可以实现具体技术要求的制造方式、工艺路线、工艺参数以及实现运动功能和制造功能的部件选择，同时针对大数据分析后构建的系统进行仿真，进而重新评估数据挖掘的有效性和价值，为用户提供更加专业化和个性化的服务，以及企业内部员工和客户的培训［26-28］。

随着土地、劳动力等要素成本的快速上涨，以及资源环境约束的进一步增强，我国制造业传统的低成本竞争优势不断减弱，正面临着欧美发达国家再工业化和发展中国家低成本承接产业转移的双重挤压。值此契机，借助大数据为代表的新兴信息技术，必须积极推进我国制造业的转型升级，打造以大数据技术为支撑的我国未来制造业发展新模式，形成我国制造业发展新优势，以实现我国制造业的可持续发展。

3.2 把握制造业未来发展方向

经过近几年的实践，基于大数据的智慧制造将是未来制造业转型的重大契机，它把所有制造业的硬件资源、软件资源、企业资源、专家资源和知识资源，通过数据化的模式提出未来在信息化体系下的制造业的新发展模式。它融合与发展了信息化制造技术、大数据技术、云计算技术、物联网技术、智能科学技术及制造应用领域有关的技术，将各类智慧制造资源和智慧制造能力虚拟化、服务化，构成智慧制造资源和制造能力的服务云池，并进行优化管理和经营,使用户通过终端、网络和智慧云制造服务中心就能随时随地按需获取智慧制造资源与智慧能力服务，进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。德国化工巨头巴斯夫（BASF SE）的智慧工厂已经实现了全面定制化的洗发水和洗手液，随着网上测试订单的下达，其生产流水线上的空洗手液瓶贴着的射频识别标签会自动地与生产机器进行通信，告知后者它需要何种肥皂、香料、瓶盖颜色和标记。在这样的流水线上，每一瓶洗手液都有可能与传送带上的下一瓶全然不同，服务中心能够指挥设备进行个性化、定制化生产。

随着大数据技术与信息化制造技术的不断发展，制造业正向着集数字化、互联化、智能化为一体的智慧制造方向发展。未来一段时期，基于大数据网络的一批智慧企业将促进和支撑起我国制造业的可持续发展，使我国制造业的制造更加个性化，更加凸显服务特色，制造过程也更加趋于友好和开源，基于网络的制造也将更加活跃和普遍，制造将成为效率更高和质量更好的活动。

3.3 紧扣技术创新与人才发展

制造业的转型升级是一个长期的过程，在这个过程中，以大数据技术为代表的新型信息技术将发挥主导作用，成为制造业转型的主动力，未来的很长一段时期，以大数据为基础的智慧制造将占据制造业的主导地位。为了实现我国制造业的可持续发展，需要牢牢把握住技术进步与创新的主方向，着力加强专业人才队伍的建设。

核心技术的缺乏、专业技术人才的匮乏严重阻碍了我国制造业的转型升级，因此，摆脱核心技术依赖国外、实现技术升级是我国制造业转型升级面临的迫切需求。随着新兴信息技术的发展，3D打印技术、人工智能、工业机器人相结合的数字制造技术和智能技术的崛起，智慧制造将推动我国制造业扎根创新前沿。因此，政府应着力加强知识产权保护措施、确保激励机制能够倾向于创新型的解决方案，在提供技术创新政策支持的同时，还应该加强科研机构、企业团体等的联动，推动技术创新落户基层，通过建立多项技术协同创新的新机制，提升制造业的整体发展水平与质量，为我国制造业的未来发展勾画出新的技术图谱。同时，高技能人才是技术创新的关键，麦肯锡公司的研究报告曾指出，到2020年，中国用人单位将需要1.42亿受过高等教育的高技能人才，而如果劳动者的技能不能进一步得以提升，中国将面临2 400万的人才供应缺口［29］。而随着以大数据为代表的新兴信息技术的发展，制造业高技术人才的需求将进一步扩大，也愈发凸显出人才战略在产业转型与升级的长期战略中的重要作用。欧美发达国家为了重振制造业均提出了一系列的计划措施，美国政府也因此发布了制造业学徒计划，通过政府资助社区学院和雇主合作，设立适应未来工作需要的培训项目，对工人进行再培训，提高其素质和应变能力，以弥补制造业高技术工人的缺口。借鉴国外先进经验，在将来一段时期，我国应加大职业教育力量，扩大专项教育规模，从政策、经费、宣传等方面向职业教育体系倾斜，打造适应我国制造业发展需求的高技能专业人才。

4 结束语

为了应对日益迫切的生存危机、环境资源的约束以及国际制造业格局的新变化，本文针对当前制造业形势，分析了国际制造业逆转移态势的出现给我国制造业领域带来的冲击与机遇。在当前信息技术与知识经济高速发展的前提下，阐释了基于大数据背景下的制造业新时代，分析了大数据的发展对制造业的影响，以及大数据在制造业中的应用。最后针对欧美发达国家再工业化和发展中国家低成本承接产业转移的双重挤压的困局，对我国制造业的创新发展出路进行了初步探索，试述了基于大数据的我国未来制造业的发展方向，提出了技术创新和人才发展是我国制造业可持续发展的主动力。

伴随着中国制造业在全球制造业中扮演的角色越来越重要，借助大数据时代带来的机遇，构建智慧制造新模式，保持中国制造业的可持续发展，将成为未来制造业的发展趋势。

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