美国再工业化对全球及我国装备制造业的影响

2016-07-09机械工业信息研究院战略与规划研究所副所长鞠恩民

智能制造 2016年4期

关键词：制造业机器人

机械工业信息研究院战略与规划研究所副所长鞠恩民

机械工业信息研究院战略与规划研究所副所长鞠恩民

今天，我想谈谈美国再工业化对全球及我国装备制造业的影响，包括四个部分。第一部分，全球制造业发展及美国制造业的复苏，第二部分，美国制造业回归的战略因素，第三部分，美国制造业回归发展的特征，最后和大家分享机工智库的一些措施建议。

一、全球制造业发展及美国制造业的复苏

从全球范围看，工业格局进入了连续调整期。图1展现了全球制造业规规模水平的格局变化。2000年，我国已经排在第四位，2014年，我国已经跃居全球第一位，制造业的体量已经超过美国，成为全球第一制造大国，正努力向制造强国迈进，当然这条路比较漫长和艰辛。近期制造业发达国家纷纷出台了一些振兴装备制造业的计划、规划和措施建议，美国就发布了美国制造业促进法案和先进制造业伙伴计划等一系列的规划和措施。英国发布了英国制造2050，德国则是大家非常熟悉的工业4.0，法国发布了新的工业法国计划，日本去年发布了机器人等高端制造业规划，韩国也陆续出台了振兴制造业的一些计划。

另一方面，高端装备领域的增速加快，成为全球制造业的亮点。美国制造业生产力与创新联盟在2015年发布报告提出，未来3年，美国信息装备和工业装备增长速度将会达到国内GDP增速的4倍以上。从主要产品看，2020年全球工业机器人市场规模将达到400亿美元，复合增速达到7%，中国工业机器人市场复合增速有望连续超过20%。 2018年全球3D打印市场规模将达到127亿美元，2020年全球市场规模预计将达到212亿美元，其增速将达到29%。2020年，全球PLC市场规模将达285亿美元,复合增速达到8.7%，DCS市场将达到816亿美元，复合增速达到6.64%，PLM市场将达427亿美元，复合增速达到9.16%。在我国具有优势的轨道交通装备领域，2020年，全球市场规模将突破2000亿美元。

图1 全球制造业规模水平的格局变化

在新一轮的工业革命中，智能制造已经成为了主导。2015年12月，我国已经发布了智能制造标准体系建设指南，机工智库预计，整个智能制造在未来会产生3710亿美元的红利。在一些发达国家，如韩国，他们规划在2020年前打造10000个智能工厂，20人以上规模的工厂中，三分之一都升级为智能工厂。日本发布的机器人战略提出了三大核心目标：世界机器人创新基地，世界第一的机器人应用国家，以及迈向世界领先的机器人新时代。美国则力推信息技术与智能制造技术的融合，建设智能制造平台，推进智能制造产业化和工程化。德国实施工业4.0计划。那从全球范围看，金融危机给发达国家带来了严重地冲击，美国和德国都出现了20%左右的下滑。金融危机后，美国和德国迅速恢复到金融危机前的水平。人们普遍认为，德国强大的装备制造业使得其能在金融危机后快速反弹，但数据显示，美国的装备制造业反弹的速度和幅度均超过德国。日本也有所恢复，但尚未达到金融危机前的制造水平。以装备制造业最重要的机床产品为例，美国机床行业的PCT专利申请现在已经升至全球的第二位。在机床领域，原始创新和核心专利技术，基本还是被美国、德国等国家所占据，日本主要是在应用部分进行了一些专利布局。

图2 美德日三国装备制造业生产指数

机工智库长期跟踪研究发达国家新兴领域和高端环节的产业布局情况。美国为高端产业界定了明确的标准，一是每个产业工人的研发支出应超过450美元，或者位于产业的前20%；二是产业队伍中获得STEM(科学、技术、工程和数学)学位的人数必须高于全国平均水平，或在本产业中所占比重达到21%。同时符合这两个标准的产业就是所谓的高端产业。根据这一标准，美国的高端产业共包括50个行业，涉及先进制造业35个、先进能源行业3个和先进服务业12个。这些高端产业是维持美国当前发展和持久繁荣的关键，也最能支持和包容创新，并保持长期可持续增长。图3是一些发达国家在新兴领域和高端环节的布局情况。

石勇院长的报告中提到了先进制造国家制造业的回流。根据埃森哲的一份报告，受访的制造业经理人中，61%有意向考虑将制造产能迁回美国，以便更好地匹配供应地和需求地。以部分跨国企业为例，苹果公司把部分苹果电脑的制造，从中国转回美国，工程机械领域的卡特彼勒，把伦敦的工厂撤回本地，并把设立在日本的部分设施也迁回美国，由此给美国带来了4200个就业岗位，美国的福特汽车已陆续从中国、日本和墨西哥撤回了部分产能。英特尔公司不断向美国本土的生产研发环节投入重金，2002年到2011年间，投入达到6800亿美元，75%的产品在美国国内生产，带动本土高薪岗位达到4.4万个。甚至星巴克都把陶瓷杯的制造从中国撤到了美国中西部地区。

图3 各发达国家布局新兴领域和高端环节的情况

二、美国制造业回归的战略因素

首先分析制造业成本的变化，完全可以用“三十年河东、三十年河西”来概括。目前我国制造业的成本不仅高于东南亚和东欧，甚至已经达到了美国制造成本的90%以上，在珠三角和长三角这些相对发达的地区，已经相当于美国制造业成本的95%。2004年到2014年，中国的年均工资增长率一直处于10%～20%这个区间。再来看看电价和生产率的分析，我国的电价要高于发达国家的平均水平。2014年OECD成员国工业平均电价为123.88美元/mW·h，而中国工商业平均电价折合139.43美元/mW·h，中国工商业电价高于经合组织国家的平均水平，更是美国平均电价的两倍。从生产率来看，虽然美国装备制造业的工资是中国的6～7倍，但美国装备制造业的劳动生产率是中国的6倍以上，两者相抵，中国装备制造业在综合成本上并不具备太大优势。随着智能制造的发展和布局，美国的汽车、高端精密仪器等产业，效率会提高40%，将给中国制造业带来严峻挑战。

第二，分析自动化和机器人的应用水平。到2025年，制造业25%的工作将会实现自动化，全球各国家和地区制造业节省人力成本比重的均值是16%，韩国、日本、加拿大和美国节省得最多，制造业的机器人密度，韩国在全球排第一，第二名是日本。机器人系统的价格将持续下降，2025年将降至10万美元左右，与此同时，机器人系统的性能将以每年5%的速度提升。有调查表明，年销售额在1亿美元以上的美国制造商中，72%已经开始投资额外的自动化技术和先进制造技术。

图4 机器人系统的价格呈持续下降趋势

从价值链角度分析，制造业对于美国经济的重要性，远比单纯数据反映的要重要得多。美国官方的研究表明：1美元的产值会带动其他领域1.4美元的产出，据MAPI的测算，这一乘数效应达到3.6，在工作岗位上的乘数效应，制造业则达到了3.4。美国制造业规模占GDP总量仅为11%，但如果从产业链角度看，由制造业所支撑的价值链的价值占到了美国GDP的三分之一，甚至连美国政府也只看到了“冰山一角”。正如石勇院长在报告中提到的，制造业是国家繁荣富强的基础，制造业每年对经济的贡献值达到2万亿美元，占美国出口比重的60%，在一些私营领域的研发中占比高达3/4。通常一名美国制造工人每年能挣取7.8万美元的薪资福利，而非制造行业平均待遇只有6.3万美元。也就是说，制造业的工资水平要比其他产业高，像普惠这样的航空航天公司是最成功的出口商之一，约90%在美国制造，超过80%销往海外，实现了贸易顺差。在美国制造业所创造的增加值中，劳动者的报酬占到60%，资本报酬占38%，美国机械工业从业者小时薪酬约为20美元，大约高于制造业10个百分点。

哈佛大学豪斯曼（Hausmann）的研究结果表明，经济的复杂性与制造业知识、能力呈正相关，也就是说，这个国家制造的商品越复杂，技术含量越高，制造工艺越先进，就越容易进入一些新兴领域，发展更先进的产业，这个国家的竞争力也会更强，经济就越发繁荣。从组装玩具发展到组装电视机，比从纺织工业跃升至航空航天工业更为容易。

图5 制造业对上下游价值链的影响

三、美国制造业回归发展的特征

图6 美国制造业创新的生态系统

图6是美国制造业创新的生态系统。现在美国已经形成以政府、高校及科研机构、应用研究机构、企业和服务机构为主体的完整的先进制造业创新生态体系。政府是创新环境的提供者，通过资金投入、财税政策和基础设施建设等工作，营造整体的发展环境。高校及科研机构是创新技术引擎，通过多学科、跨领域的技术基础研究，为创新提供源头。应用研究机构对接科研机构与企业，是创新成果转化加速器。企业是创新技术产业化的主力军。服务机构为创新技术研发、应用研究及商业化提供咨询、协调和评估等服务，是供应链创新的重要力量。2015年9月，美国也推出了国家创新战略，提出利用国家制造业创新网络来恢复美国在高精尖制造业创新中的领先地位，重新投资供应链创新，并支持扩大技术密集型制造业相关的一些企业。

从美国的发展看，制造业投资呈现两化的态势，即数字化和无形化。美国近年来投资的IT化走势明显，在上世纪80年代，美国在信息技术领域投资，购买软件、计算机硬件和通讯设备等占总投资的比重为30%左右，在2010后这一比重则增长至50%以上。另外一个趋势是无形化，美国制造业发展重心的转移和产业结构的升级，导致了美国制造业经济投资结构的变化，从1979年开始，美国开始降低在有形资产上的投入，越来越多的投资侧重于软件、研究、开发、宣传、管理和培训等方面，无形资产的投资比重持续加大。

图7 美国制造业有形资产和无形资产投资变化

另外，美国和德国都是制造强国，但做法略有区别。德国擅长从工业技术这一端发力，美国依靠强有力的网络和信息技术从信息端发力，像智能机器人技术、3D打印技术、物联网技术和数字化设计技术等等。在3D打印方面，美国占据了全球3D打印30%以上的市场，处于领导者地位。美国政府也积极搭建数字化制造平台为企业服务，实施数字化制造计划，构建合力,实现数字化技术的群体突破。

2014年2月， “数字制造与设计创新机构”（DMDII）由美国国防部牵头组建成立。该机构主要研究数字化数据在产品全生命周期中的交换和在供应链间的流动，推进数字化和智能化制造。该机构目前拥有80多家成员，包括波音、洛克希德·马丁、通用电气、罗尔斯·罗伊斯、西门子和微软等企业，还包括政府机构、院校、研究所和商业组织。同时，构筑数字化制造生态圈。以开源技术牵引上下游垂直式生态圈，围绕系统基础架构、软件平台源代码等关键技术开放开源，形成了产业上下游不同领域、不同主体间的技术标准，并促成产品开发合作。如NASA发起的开源云计算管理平台项目OpenStack，拥有来自176个国家的3万名成员，获得500多家企业的支持，云计算上下游软硬件企业和非龙头公云厂商围绕相同的技术标准和产品架构，形成了完整的产业生态圈体系。

另外一个特点是“由软到硬、由硬到软”。谷歌公司是互联网企业，现在开始进行智能机器人、无人驾驶、无人机和智能家居等领域的布局，这是从硬到软。GE公司则开始编造工业互联网，加快从制造端走向信息端，GE在全球雇佣了一万名软件工程师，以工业企业的基础发展软件和数据分析业务。机工智库预计，美国将会涌现出一批两栖型企业，硬件的系统集成企业大力发展软件，而软件的系统集成企业大力进军硬件。类似的例子还有很多，农业机械巨头约翰迪尔（John Deere）推广精智农业管理系统（FarmSightTM），通过安装在农业机械设备上的传感器采集土壤条件、氮磷钾含量和作物生长等数据，预测化肥和农药的需求，从而搭建起农民和化肥、农药供应商的沟通、供应平台，完成从农机制造商到农作物生长管理服务商的转型。