《中国制造2025》与“工业4.0时代”
2016-11-26工信部规划司
工信部规划司 姚 珺
《中国制造2025》与“工业4.0时代”
工信部规划司姚珺
十八届五中全会发布了十三五规划建议,明确提出来要实施《中国制造2025》,推动生产方式向柔性、智能、精细转变,加快建设制造强国。2015年5 月19日,国务院印发了《中国制造2025》规划,也明确指出了要加快建设制造强国,通过推动我国制造业由大到强的转变,为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实的基础。
一、当前我国制造业面临的形势与挑战
(一)金融危机后,发达国家都在重新反思虚拟经济与实体经济的关系,普遍认识到离开实体经济支撑的虚拟经济发展具有巨大的风险,走出经济低迷更迫切需要寻找新的经济增长点,因此各主要经济体都纷纷制定实施制造业创新的国家战略,制造业成为国家间竞争的主战场。当前,我国正处于爬坡迈坎、转型升级的关键时期,将面临日益加剧的来自发达国家和其他新兴经济体的“双向挤压”挑战。
一是发达国家纷纷制定和实施“再工业化”战略,加速布局新一轮工业技术创新,强化高端领域竞争优势和全球价值链掌控能力。美国从2009年就制定了一系列国家创新战略,如制造业复兴法案、先进制造业伙伴计划等。英国制定了2050战略;法国制定了新工业法国,2015年推出了第二期战略;德国提出工业4.0战略;韩国制定了未来增长动力计划、制造业革新3.0战略;日本制定了再兴战略等。全球著名的咨询机构波斯顿咨询公司从制造业这个综合成本竞争力的角度对全球20多个主要的制造业经济体进行了成本的分析,认为美国现在的制造业的综合成本优势与中国相比仅有4个百分点的差距。综合考虑当前的劳动成本、汇率成本、能源成本和我们的生产效率,美国制造业的成本在2018年就有可能比中国更具有竞争力,这对中国来讲是一个重大挑战。
二是从周边国家来看,新兴市场国家正在加快成为承接产业转移新阵地。除了发达国家在跟我们竞争以外,周边的新兴经济体也在我们的优势领域进行争夺,如越南、印度、印尼等国。像一些东南亚国家,如越南,他们的劳动力成本大概是我们现在成本的十分之一到四分之一。我们传统领域的一些企业,有些产能正在逐步向东南亚这些低成本国家进行转移,但这方面也正面临着一些新兴经济体的蚕食和争夺,所以当前增强我国制造业的竞争力变得十分紧迫。一方面,我们要应对发达国家在高端领域里的部署和竞争,一方面我们还要应对其它的一些新型经济体跟我们的一些争夺。所以我们要加快提升我国制造业的核心竞争力。
(二)新一轮工业革命兴起,信息技术与制造技术的深度融合正在全方位、全流程、全环节地深刻变革制造业发展理念和发展模式,全球制造业将跨入“工业4.0时代”。新科技变革为我们提供了“弯道超车”的机遇,在一些新兴领域,如互联网、新能源汽车、轨道交通等领域,我们已具备了挑战前沿的能力,但由于过去长期走跟随模仿的发展道路,导致我们在很多基础领域缺乏足够积累,自主创新和引领创新的能力亟待加强。提高制造业的效率方面,包括能源的利用效率,资源的利用效率和如何缩短产品的上市周期。
过去,企业可以靠一款产品生活八年到十年,现在不论是硬件还是软件,产品的生命周期都大幅度缩短。一个手机APP的平均更新周期是1个月到2个月。智能硬件、智能手机几乎是8个月到10个月就更新一代。我们还面临着增加灵活性的挑战。随着消费结构的加快升级,人民群众对产品的需求已经从过去的标准化到现在逐步追求个性化,追求有自己的特色和强化自身的消费体验。个性化的大批量生产,将会越来越广泛。应对这些挑战,全球各个国家包括政府和企业,都在作出不同的战略分析。德国2013年在汉诺威工业博览会上首次提出“工业4.0战略”,提出继以蒸汽机应用、规模化生产和电子信息技术为标志的三次工业革命后,人类将迎来以信息物理融合系统(CPS)为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。
在工业4.0里有一系列关键词值得深入挖掘。第一个关键词是感知,在工业4.0时代,我们通过各种传感器可以实现对生产的流程和产品进行全方位更精细、更准确、更实时的感知,我们感知这个世界的能力获得大幅度提升。第二个关键词是连接。过去我们的设备都是孤立或者有限范围内连接,未来通过移动互联,通过工业互联网,所有的设备,所有的系统,所有的软件,所有的数据,包括我们人都可以高效互联起来。第三个关键词是数据。马云说,我们现在正在从IT走向DT,恰恰说明未来数据在整个制造业的生产流程当中发挥着关键作用,很多管理决策,我们都将越来越多地依赖数据来获取能力和应用能力。第四个关键词是集成。过去是某个领域或某个环节的信息化,未来是全面的、高度集成的一种信息化,所以智能化必须依赖于多个系统的高度集成、综合集成。第五个关键词是定制。未来的制造业将会越来越需要响应用户的个性化需求,未来的生产将会由现在的大规模标准化生产走向个性化定制化的生产。
从工具的角度来说,未来的工业4.0将会从自动化走向智能化。在智能化时代,工业机器人可以跟人实现友好的协同,机器人也会增加更多的感官能力,比如机器人上面加装视觉,加装听觉,加装力觉,加装了这些传感系统的机器人将越来越多地体现出人的属性,是跟人的五官系统相对应的感知系统,使它更具有人的一些智慧属性。
从生产的流程来看,工业4.0时代将会由目前的以产品为中心,走向以用户为中心。现在企业生产流程总体上是围绕产品开发的一个生命周期,是一个创新的流程,未来的工业4.0时代要响应用户的个性化定制需求,就要让生产围绕用户的需求,以用户为中心来重构生产流程,所以各个环节都是以用户为中心实现并联,高度并联互动。
从制造的技术维度看,制造业的技术的广度和深度都将全面拓展。从广度上来看,3D打印、激光加工、超声加工、仿生加工等等新的加工手段和制造工艺正在不断突破和发展,将不断丰富制造业的技术内涵。
从制造业的技术深度看,制造技术将进一步向极限拓展,通过极大尺寸的制造,极小尺寸的制造,极精制造,未来所能制造出来的产品将更加丰富多彩,比如说纳米尺度的超精密加工,超大尺度构件的加工,现在风力发电机5兆瓦7兆瓦,不断增加功率,叶片尺寸已经到50米60米,不断向超大构件这个方向拓展。
从生产模式上看,将从现在的大规模标准化生产走向大规模个性化定制生产,生产模式的变化也会带来企业组织结构的变化,未来会出现很多平台性的企业,会出现很多网络化的企业,组织架构将更加扁平化。国内也有很多企业开始探索,比如海尔,过去从董事长总经理到部门,再到分厂,再到班组,是一种科层式的架构。现在海尔倡导的是企业平台化、员工创客化,把整个企业变成一个创客平台,所有的资源都是为企业的每一个员工、每一个创客提供创业支持。海尔的组织变革正是在互联网这种形态下,在工业4.0模式中做的一个非常好的组织架构的变革探索。
从业态上看,工业4.0时代将会越来越多地体现跨界融合和开放协同,多领域多技术多业态的交叉融合正在打破原有的技术边界、产品边界、企业边界、产业边界,新产业、新业态、新模式正在加速涌现。过去研发一款材料需要非常长的周期,从材料的分子结构设计到材料的制造工艺设计和制造加工,包括后面的性能试验,需要做大量的多批次的实物材料来反复迭代改进才能够最终定型。随着信息技术跟材料技术的融合,所有这些设计环节、验证环节、工艺环节,包括性能的仿真、试验、模拟等等,都可以在计算机环境里面模拟,这样就大大加速了材料的研发流程,提高了材料创新的效率。现在的制造业技术体系正在变得日趋复杂,过去单打独斗式的创新模式已越来越力不从心。
面对全球制造业正在经历的一些新的变革,我们的优势是什么?我们有全球最完整的产业体系,我们有超大规模的内需市场,我们有最大规模的人才培养体系。在研究制定2025的时候,马凯副总理说,与过去的历次工业革命相比,在这一轮变革当中,中国面临着最难得的机遇,我们一定要把握住这次机遇,过去的几次工业革命,中国因为各种历史原因错过了,但是这一轮我们看到了,也正在亲身经历,所以我们一定要抓住这样一个机遇。
(三)我国经济发展进入新常态,传统经济增长动力衰退,居民消费结构升级步伐加快,能源资源和生态保护等外部约束日趋强化,面对制造业外部环境和条件变化,以规模扩张为特征的粗放发展模式已走到尽头,迫切要求制造业提质增效、优化升级。从资本的供给能力来看,过去是资本短缺,现在资本非常充裕,包括庞大的外汇储备。从政府和市场的关系来看,过去是市场对资源配置起基础性作用,现在已经明确市场在资源配置中起决定性作用,市场机制更加完善,市场机制的作用也会得到更充分的发挥。从发展的条件来看,过去的发展靠粗放的大规模的要素投入,现在或未来的制造业发展,能源资源等环境的外在因素会越来越强。从发展的动力来讲,过去是要素驱动,未来是创新驱动。新常态下,制造业的发展环境和发展条件都跟过去30年有很大不同。
新常态下制造业发展也面临一些新的挑战。从制造业的能力来看,我们的制造业能力与经济结构优化升级,四化同步发展的新需求不相适应,创新供给创造需求的能力还不足。有统计数据显示,我们一年海外消费高达1万亿人民币,折合1900亿美元左右。现在全球的奢侈品消费当中,中国占了31%,将近三分之一的比重。在工业增长的内在动力方面,在中低端环节,我们传统的竞争优势正在逐步削弱,过去的人口红利、资源要素红利都在减弱。而新兴产业规模尚小,创新驱动能力还没有很好很稳固地建立起来,还不足以对冲传统行业较快回落的影响。全要素生产率是反映技术进步对经济社会发展贡献的一个重要指标。通过专业机构分析,近几年我们国家的全要素生产力呈下降趋势,说明技术进步对整个经济增长的贡献率有所下降。如何来衔接未来创新驱动的发展道路,如何来支撑未来真正的驱动力转换,我们面临的挑战是非常大的。
新常态的核心并不是常态,而在于什么呢?在于变革,是产业结构的优化升级,是新技术新产业新业态新模式的迭代更新,适应和引领新常态关键是要勇于打破对传统发展方式和思维方式的依赖,对传统的路径依赖,尤其是要破除旧的思维方式和发展模式,加快建立以创新质量品牌服务等为核心的新的发展理念、发展路径和竞争优势。
二、《中国制造2025》的总体布局和实施重点
《中国制造2025》提出来一个宏伟的战略目标,那就是要建设制造强国。我们会同工程院设计了一个制造强国的综合指数、评价指数,从规模、质量、结构、持续性四个方面确定了十八项指标,用这十八项指标对全球主要的制造业经济体做了一个评价。从评价结果看,全球主要的制造业经济体分三个阵营,第一个阵营是美国,第二个阵营是日本和德国,第三个阵营是中国和其它国家。围绕三个阵营的划分,我们确定了未来中国制造强国建设的三步战略。第一步到2025年,我们要通过十年的努力,缩小差距,重点突破,迈入制造强国的第二阵营;再过十年到2035年,我们巩固这一地位,进一步提升我们的层次,整体居于制造强国第二阵营的前列;再过十几年,到建国一百周年的时候,我们希望通过努力奋斗,实现制造业创新引领跨越发展,迈入全球制造强国第一阵营,能够跟美国同台竞技。
围绕这个战略目标,我们提出未来的中国制造业发展的总体要求。从中心任务方面,制造业的发展要从过去的重规模扩张转向重质量和效益,中心任务是提质增效由大变强,要由粗放走向集约。从主线方面,我们确立走信息化和工业化深度融合的道路,跟全球对未来制造业或未来新的工业产业变革走势分析高度一致。智能制造作为未来发展的主攻方向,德国的工业4.0,美国的工业互联网还有中国提出来的智能制造,本质上都是推动信息技术与制造业的深度融合和创新,通过这种创新来实现制造业的整体变革。
《中国制造2025》进一步细化提了五个基本方针。第一是创新驱动,这是制造业发展的核心引领。第二是质量为先,这是制造业发展的一个命门和短板。第三是绿色发展,这是走可持续发展的必由之路。第四是结构优化,这是当前推动制造业转型升级的关键环节。第五是人才为本,这是实现中国制造由大变强的根本保障。
《中国制造2025》五个基本方针驱动一条主线就是实现制造强国这个战略目标。围绕这条主线,围绕这个战略目标,贯彻落实五个基本方针,我们进一步提出来了九个方面的战略任务和十个重点优先领域,五个重大工程和八项政策措施,这是整个《中国制造2025》的骨架,也是总体布局。围绕这个总体布局,在具体的实施当中,从路径上来看是推动中国制造业由大变强,核心路径是创新驱动加四化发展。在创新驱动这一核心引擎的带动下,制造业要走四化发展的道路,四化就是智能化、绿色化、服务化和国际化。
(一)第一个重点任务是以制造业创新中心的建设为抓手,增强制造业的创新能力。近几年在整体的国家战略中,创新取得了很多突出成就,国家不断加大对创新的投入。2014年年研发投入已经占到GDP的2.09%,总额居世界第二位,仅次于美国。在人才培养方面,我们每年毕业的大学生有700万左右,理工科有130万,中国有非常庞大的学生数量,人才培养的规模。我们的研发人员总数将近400万,也是全球第一,从一些产出的指标衡量,我们的专利申请量、专利授权量,科技论文发表数量,每年都是百分之几十的增长,取得了非常大的成就。尤其是最近屠呦呦获得诺贝尔生物学奖,这是科技界的巨大突破,对我国广大科技工作者以及青少年鼓舞作用极大。
当然,我们也存在很多突出问题,尤其是从产业部门来看,国家的投入提高,但是企业的研发投入依然还没有提高。大中型工业企业研发经费占销售收入比重还不到1%,“十二五”工业转型升级规划里提到,希望在十二五末大中型工业企业研发投入占比提到1%,但这个指标现在看来实践起来还是有一定困难的,我们内部摸底的情况大概只有0.82到0.83,跟美国日本德国这些国家相比,差距还是比较大的。我们在很多产业的核心环节对外依存度太高,专利数量上来了,但是质量还有待于进一步提升,尤其是核心专利。我们的科技成果转化率不高,有专家说只有10%。
我们的创新体系是不健全的,弥补关键共性技术研发的市场失灵,提高制造业整体的创新效能,这是我们通过对制造业创新链分析以后得出来的一个重要结论。
《中国制造2025》提出要建设一批国家制造业创新中心。这个创新中心是由政府、高校、科研院所和相关企业组成的紧密合作的政产学研用协同创新联合体,它的使命是为全行业提供关键共性技术的研发支撑,它是一种非营利性的实体机构,要开展竞争前关键共性技术研发和试验验证,要构建新的体制机制,来整合相关的创新资源,要把他们所形成的技术成果进行开放和共享,向整个行业去辐射,包括培养人才,培养创新型工程人才、产业人才,开展劳动力职业培训等等,作为这样一个机构来填补从基础研究到产业化创新之间的鸿沟,为企业面向市场的产业化创新提供强有力的外部支撑。
(二)第二个重点任务是以智能制造为主攻方向,推进新一代信息技术与制造业的融合创新。智能制造是制造技术与数字技术、智能技术、信息技术交叉融合,面向产品全生命周期的具有信息感知优化决策、执行控制功能,旨在高效优质清洁安全的制造产品和服务用户的一种制造模式。智能制造要推进三个方面的创新:终端产品创新,使机械产品向“数控一代”和“智能一代”发展,从根本上提高产品功能、性能和市场竞争力;生产技术创新,使制造业向数字化、网络化、智能化集成制造发展,全面提升产品设计、制造和管理水平;商业模式创新,将大大促进规模定制生产方式的发展,延伸发展基于制造产品的服务价值,深刻地改变制造业的生产模式和产业形态。
第一个维度的创新。从智能产品的角度看,当前市场上推出了很多冠以智能化标签的一些产品,比如医疗护理机器人,比如情感机器人,比如谷歌开发的战场机器驮驴来配合作战,帮他们背负武器装备,减轻战士的负担。比如说智能电视、智能手机、智能冰箱、智能微波炉等等。智能产品会给制造业和经济社会带来一些变革和影响。
第一它会颠覆我们对一些产品的定义。比如说汽车,汽车传统的定义是交通工具,但是未来智能化的汽车将会是一个移动的智能终端。未来的智能汽车里边,它周身都可以是屏幕,你可以在汽车里边随时随地访问你的家庭信息、工作信息、娱乐信息,全部都集成在车里边。
第二它可能会颠覆我们的技术体系。现在很多产品总体是以机械为核心,或者是机电一体化,但是未来我们的产品将更多以软件为核心,所以操作系统、APP应用软件将会在产品当中越来越多地占据核心位置,所以现在一些新的概念化的汽车产品,正在把汽车变成一个个的软件模块,比如说导航模块、通信模块、娱乐模块。
第三它会颠覆我们的产业生态。我们的智能化产品,一个典型的产业生态就是云管端,我们是“终端+APP+云”这样一个产业生态。最近有一款产品叫智能马桶,马桶是入口,大健康是后台。过去我们到医院要做尿检和便检,现在在马桶里就可以实现,马桶上加装传感器,在家里就可以进行尿检和便检,检测的数据传到网络,再到我们手机上的APP,可以传到它的服务端,服务端对这个数据分析以后,几分钟就把可以把数据发到手机上,在家里就可以实时看到检测结果。以智能产品为入口,以互联网为平台,将为制造业企业延伸拓展高价值服务提供广阔的空间,这也将改变制造企业自身的属性和价值形态。
第二个维度的创新,就是生产技术创新,也就是构建智能化的生产系统。智能化的生产系统概括地说是一套软硬件高度集成的,以移动互联为载体和连接的高度集成软硬件集成系统。在这个集成系统里,把所有的软件、硬件通过高速的、安全的移动互联网高效地集成在一起,形成一个相互连接的、高度集成的综合系统。
从具体的、智能化的生产的微循环角度来看,它就是感知、通信、决策和执行四个环节。实际上跟人类智能化所谓智慧生物的工作原则是非常相似的。冷还是热,我们首先是通过我们的感官去触摸它,触摸以后得到的信号通过我们的神经网络传到大脑,大脑来判断是冷还是热,应该怎么去做,来指挥我们的肌肉来操作,是拿开手还是把手继续放在那上面,这就是为什么叫智能化的生产系统,在未来的生产系统里边,通过一个一个这样的微循环,最后叠加起一个完整的、软硬件高度集成的智能化的大生产系统。
在智能化生产里边,智能制造要整合三个方面的要素。一是数字世界,包括数字化的模型、工业控制系统、工业软件、工业大数据。二是机器世界,包括各种物理设备,比如说工业机器人、数控加工中心、生产线、检验检测等等。三是人,包括企业内部的人、用户,要让人可以随时随地与物理世界和数字世界进行交互、链接和控制。在未来的智能制造里,我们要把人、数字化的世界和机器的世界高度整合起来。
通过智能化生产,最终要实现三个维度的集成:第一就是企业间的横向集成。智能化不是光企业自己智能化,还包括产业链的上下游企业,只有大家形成一个紧密协作的整体,智能化才能发挥最大效益。第二要实现企业内纵向集成。要把企业内各个环节从研发到设计到生产到营销这些环节集成起来,要构建一个基于统一的数据模型的数据库的集中管控的集成系统。第三要实现端到端的集成。要把用户纳入进来,通过互联网使用户的需求能够时时反映到我们生命周期的各个环节,时时响应用户需求的这种变化。现在很多企业也在响应智能制造的这种发展趋势。在智能化的生产当中,有几个关键的基础设施,一个是传感器,另一个是大容量存储。
第三个维度的创新是商业模式创新,进一步说,它就是数据驱动的精益管理与智能服务。过去国内企业对数据的重视实际上是非常不够的,我们做了很多实验,也买了很多软件,开发了很多东西,但这些数据没有很好地保存下来,很多数据可能是记在师傅的脑海里,师傅一走全都没有了。
美国是全球做数据做的最好的国家,一百多年前的贸易数据现在都有,都能查得到。越来越多的证据表明数据正在成为企业的一项关键生产资料,比如生产的数据,设备的数据,能源的数据,质量的数据,用户的数据,这些数据都需要不断积累,通过这些数据的积累形成大数据基础,通过大数据对它进行挖掘,形成知识后我们才能够对智能化生产提供强有力的支撑。
除了前面三个创新,还有一个需要强调的是制造业要加互联网。制造业各个环节跟互联网的结合都会诞生很多新的形态和业态。设计+互联网会产生众包众创,制造+互联网会形成分布式的协同制造,管理+互联网会形成一系列的虚拟企业、平台企业,营销加互联网会产生电子商务线上线下O2O,包括服务和融资。所以制造业的每个环节都可以跟互联网发生更紧密的融合。谷歌的智能化汽车已经跑了30多万英里,很快就要取得驾照,可以上路正式行使。中国的三大互联网巨头BAT,每家企业都在搞互联网,BAT(百度、阿里、腾讯),每家企业都在找合作对象,在搞智能化的汽车。这些互联网企业都在向传统的制造业领域渗透。有些领域甚至是在颠覆,比如乐视、小米这些互联网企业颠覆了很多电视的产业生态。但是我们的传统制造业,我们要加互联网,我们要通过与互联网的融合来实现自我变革。
海尔现在研发了一个叫众创汇的系统。在网站上面,任何一个用户只要登录进去,都可以提交你的设计需求和设计理念,然后大家在一个社区里通过相互讨论,反复对这个设计概念进行迭代,迭代到一定程度以后,海尔的工程师就把它去实现,在海尔的工厂里边把它做出来。
从制造的协同上来说,我们的大飞机,协同了几十家企业,好几个国家的企业来共同研发设计C919大型客机。大家通过网络平台共享一个飞机模型,实时动态地进行更新,进行仿真试验,进行模型的交互。
互联网无论是从产品的创新,从生产制造,从商业化应用等都提供了很好的一些平台,关键是我们要主动去研究互联网能够给我们带来什么价值,要主动去融入它,要利用好这样一个平台。
在推进智能制造的过程当中我们还要有一定的策略:
第一就是中国的智能制造还是要分步实施。毕竟中国的企业跟德国、美国、日本的企业不一样。我们很多企业还处在半自动化状态,有的甚至还在2.0时代,还没有进入3.0的自动化时代,所以我们的制造企业要想一下子进入4.0时代,无论是从技术条件还是从人力条件可能都还不具备。有专家总结现在是2.0补课,3.0普及,4.0试点,实际上也是按照这个阶段去推进。我们还要用4.0的技术,4.0的手段来统筹推进2.0、3.0的一些问题。
第二是标准要先行。我们在制定《中国制造2025》包括实施智能制作的时候,同步成立了一个智能制造综合标准化工作组,就是要智能制造。它涉及到一系列的软硬件集成,这里涉及到多个信息化系统,这些系统要高度互联就需要有标准,所以在推进智能制造的时候,我们就坚持标准先行,没有这个标准信息系统还是孤立的,各自发展下去,最后越来越难以集成,所以一定要做好顶层标准的设计。
第三是示范引领。要探索不同行业不同企业实施的路径,我们想通过智能制造的试点示范的专项,每年从行业里边找一些代表性的企业,代表性的领域,在这些企业里去试点,摸索不同行业实施智能制造的经验,形成好的方案以后向全行业进行推广。
第四要实现自主可控。我们要着力培育一批自主的解决方案供应商,形成核心技术。关键部件、重大装备的自主的支撑体系也非常重要。如果智能制造实施十年以后,到企业里你说你这个智能化生产线很先进,这里边如果都是西门子的,都是GE的,那也不是我们推动制造2025实现制造业做强的初衷,不希望是这样的一个结果。
第五就是要注重实效。智能制造的实施不是一下子就跨入到4.0时代,也不是一下子都去搞高大上的集成系统。在实施过程当中,还是要从解决当前的实际问题、瓶颈问题入手。先去解决当前的薄弱环节,不仅要关注增量、新的东西,还要关注存量,要注重利用智能化的技术、手段来改造提升存量,也就是我们的传统产业。所以智能制造在推进的过程当中,不能成为一种概念炒作,而是要扎扎实实通过智能制造的实施,来带动和提升整个制造业的素质,实现提质增效。
(三)第三个重点任务就是以“四基”为重点,着力强化工业基础能力。
在2025里边我们把工业基础能力聚焦到四个方面,第一个是基础原材料,第二个是基础工艺,第三个是基础零部件、元器件,第四个是产业技术基础,标准、计量、检验检测等等。当前我们的工业基础能力的落后,已经严重制约整机和系统集成创新的空间。事实上在综合的高端装备上,我们能做,但是把这个装备分解下来,我们有很多卡脖子环节是高度依赖于国外。不是说这个装备所有的东西我们都要自己做,但是几乎所有卡脖子的东西我们都做不了,这显然不符合我们的未来发展的需求。
基础能力表现在什么地方?比如说精密性。我们的精度控制,人家是0.001,我们是0.01,我们的稳定性、可靠性、一致性不行。比如说材料,我们也许能做,但是人家做十批的材料波动性很小,都是一样的,这样我们的终端用户才敢用。我们现在就面临很多这样的问题,很多材料我们能做,但就是一致性不行,稳定性不行,可靠性不行。
基础能力现在已经成为中国制造业发展的一个瓶颈,我们在很多环节被卡脖子。比如说高铁,现在我们高铁装备很先进。但是高铁里边有一个“永不松动的螺母”,一个高铁列车大概用两万多个,这个基本上全部要进口。小的如圆珠笔,我们一年生产380亿只圆珠笔,但是我们笔尖的钢珠做不好,总理在两次会上都提到圆珠笔这个问题。小钢珠放在笔尖的位置上面,要保证什么呢?一直持续地顺畅地出水,既不能出的太快,又不能干涩。实际上这里边基础的工艺问题,制造工艺问题还是很复杂,但是我们这些问题解决不好。
要夯实中国的工业基础能力,那么我们的路径在什么地方?
第一要加强基础研究。过去我们很多时候是跟踪模仿,拿来别人的东西仿造一下。然后通过长期的仿造我们大概了解了它的一些原理,但是在很多地方我们仍知其然不知其所以然,还是没有把根子搞明白,把机理性的东西搞清楚。机理是什么?比如说参数表,比如说曲线,参数曲线这些东西,我们没有真正掌握,所以很多时候只是了解一个范围内的内容,但是对整个范围的东西,我们了解得不清楚。一旦设计的时候,就会发现由于缺少这些核心东西,我们设计出来的产品性能就不稳定。
第二要加强工程试验和数据积累。我们过去对试验数据的积累没有给予足够的重视。很多试验也许做了,但是没有把这些数据很好地完整地保存下来,还有一些企业对试验环节重视、认识都不到位。最近在机床企业调研,他们在产品开发过程中,需要做大量的试验,但很多时候企业只关注最终出厂的那几个考核指标,这几个考核指标通过了就出厂了。南方有一些民营企业就意识到机床必须做大量的长期试验,所以专门开一个实验工厂天天用来试验。试验什么呢?不同温度不同压力下机床平台的变形,什么变形?为什么呢?因为数控机床的精度,除了自身的精度以外,还有一个是靠补偿,一旦有硬力,一旦有温度,这种变化通过补充系统——软件来测算误差有多少,把这个误差通过补充系统补偿回去,保证精度。试验就是去做这个补偿的表,一天24小时不断地做。这就是核心竞争力。
第三要注重持续的质量改进,提升制造业工人的素养。夯实工业基础能力作为未来到2025年实现中国制造业第一个跨台阶的重点,是需要我们集中力量补的一个短板。
我们提出要实施工业强基工程,一方面要开展政产学研用的联合攻关,突破一批关键基础材料、核心零部件、基础工艺,同时还要把这些突破的基础工艺、基础材料用起来,鼓励国内的企业能用它。我们会采取一些首台套、首批次这样一些保险的政策,鼓励这种自主技术产品的应用。同时还要打造一批公共服务平台,我认为这应是实施重点。
(四)第四个重点任务就是以高端装备为突破口,着力提升综合集成能力,带动制造业整体素质的提升。
高端装备是未来产业竞争的制高点,是先进技术、材料、工艺等的综合集成,生产工具的先进性和制造业竞争力的集中体现,是知识技术密集和高附加值的产品。李克强总理进一步提出装备、高端装备是未来创新的主战场。未来制造业工厂里,说到生产线是全球最先进的,那我们看到的生产线的装备都是中国的,如果做到这样,那我们的制造业就实现了提质的目标。实际上,整个高端装备对整个产业的基础带动性也是非常强的,比如说集成电路里面用的光刻机(现在全球高端光刻机80%只有荷兰的阿斯麦一家企业)里边涉及469项理论和工程技术,是技术工艺材料等高度的一个综合集成。很多企业为什么产业化快,你把装备买来,安装起来,把线建起来,很快就可以产业化。但这种产业化实际上是基于国外的这种装备的产业化,我们只是在终端上面做出产品,没有把自身的这种产业体系真正的建立起来。
在未来的高端装备发展方面我们提出来几个问题。
第一是发展智能化的装备。要实现装备的智能化,一是装备中会融入越来越多的传感器,要实现对装备的运行参数、运行状态、运行故障等实时动态感知。二是装备中加入越来越多的控制,使装备以机械为核心走向以软件为核心,在装备当中增加操作系统增加应用软件,现在很多产品都是沿着这个路径。过去的电视是遥控,就是接上有线电视信号,现在的所谓智能电视,加了安卓系统,加了操作系统,加了APP,你可以访问互联网,通过网站下载视频,可以看网络视频。三是要加网络,通过在装备里边装上网络实现装备的互联,比如说车联网、船联网等等实现网络互联,包括工厂网络,工厂现场的各种装备之间的互联。四是装备要通过智能化提升更好的服务,提升装备的使用体验。
第二是装备的模块化,现在在一些领域,越来越通过模块的设计,通过模块的供货来提高装备的研发生产效率也是一个非常重要的趋势。比如说谷歌正在研发的模块化手机,现在手机软件更新的速度比较快,但是要换硬件我们必须换手机,那么谷歌的模块化手机系统的目的就是将来换手机时,硬件的哪个部分换了,只换那个模块,不用换整个手机,它是按照这个思路来推进模块手机。比如说大众正在开发的模块化汽车,它也是把汽车从现在的零部件组装的这种模式,变成一个个模块,比如动力模块,车身模块等等。按照模块来进行组装,实现不同产品的开发,实现不同产品之间基于模块的高度互换和定制。还有海尔正在开发模块化冰箱等。模块化的发展也在成为装备的一个非常重要的趋势。
第三是装备的绿色化。以前说要推进绿色制造,实际上绿色制造一个非常重要的落脚点就是在于装备要绿色化。现在的生产线上无论是流程性行业还是传统性行业,最终都是靠装备把它连接起来,所以装备能耗、资源利用水平很大程度上就决定了产业和企业的能耗水平和排放水平。所以在装备的绿色化方面,装备的生态设计,包括材料的选择,包括可收回性、可拆卸性、可维护性,装备的能源资源利用效率再进一步提高,包括我们预热预压的利用,包括轻量化材料。现在有很多轻量化材料,比如说碳纤维、铝合金,很多企业在探讨碳纤维车身,比如说宝马i3做了一个全碳纤维的车身,车身很轻,几百公斤,比现在一吨两吨的车要轻得多,车身的重量降下来以后,车的能耗自然就下来了。电动汽车的行使里程就会大幅度提高。比如说轻质高强的铝合金,现在国内铝产能过剩,很多铝企业都在研究,把铝产能向汽车板这个方面去拓展,研究车身用铝合金来替代钢板材。还有精密成型、绿色包装,还有产品再制造。所以装备的绿色化应该是未来装备发展必然的趋势。
在发展高端装备方面,我们要着力提升五个方面的能力。
一是总体设计能力。装备越来越复杂,融入越来越多的技术和产品,是一个高度综合集成,系统的复杂性也决定了我们的设计能力成为越来越高的一个门槛。波音现在越来越走向外包,把很多模块几乎连发动机都外包,但是把握总体设计这一复杂系统是别的企业进不来的门槛。最近有很多学者也在研究波音的这种模式和理念,掌握大复杂系统的总体设计,然后把很多零部件制造创新都外包给第三方企业。二是系统的集成能力,三是资源整合能力,四是供应链管理能力,五是全球化的服务能力。
(五)第五个重点任务是大力发展服务性制造,拓展和提升制造业价值链,提高制造业企业价值的创造能力。
当前制造业的高附加值环节正在从制造加工环节向服务环节转变。制造业要推动服务化。走服务化路线有一些内在的动力,从创新方面来看,过去注重技术创新,现在越来越注重商业模式创新,即能不能给用户带来良好的、差异化的服务。商业模式创新成为制造业创新的重要内容。从企业层面来说,通过差异化的服务会大幅度提高消费者的消费体验和满意度,因为未来的生产都是自动化的,从生产环节上已经体现不出太多的差异。那么给用户带来的体验就在于你的服务。从产业层面来讲,制造业与服务业的深度融合将开拓制造业的新业态,拓展整个制造业的产业效率。从国家层面来讲,通过制造业的服务化,我们可以提升本国制造业在全球制造业领域和国际贸易当中的地位和主导权。针对制造业服务化,无论是从创新、企业、产业还是从国家层面,我们都要把它作为一个重要的方向,以此推动制造业向服务化转型。
制造业服务化转型的本质是企业经营范围的扩张和拓展。从提供产品到提供产品组合加服务组合是企业纵向一体化的重要表现形式。服务性制造已经成为几乎所有优秀制造企业的基本特质,服务化转型正在演变成为跨国公司的共同战略和群体性,未来制造的过程就是服务的过程或者说制造本身就是一种服务。现在海尔这种小微的架构就是一种服务转型非常好的诠释。
在制造业服务化过程中,我们也对当前的制造业服务化模式和形态做了一些初步的整理。
第一种模式是产业加服务的模式。它是以产品为主导,通过提供附加服务实现产品增值,来提升产品的竞争力。比如说陕西鼓风机过去总开发单一产品,现在它把产品里面加装了远程的故障诊断系统,可以为用户提供远程故障诊断和预警。这样,它的好处是减少了因为鼓风机突发停机导致整个生产线突然断线。它可以提前通过远程故障诊断系统的实时监测,给用户提供预警,比如说你的产品什么时候需要检修,什么时候会有一些故障,它会实时帮助你做诊断和分析,来降低用户的损失和风险。另一个例子是潍柴在开发再制造,过去是发动机卖给用户,用户用完了就报废了,现在潍柴建立了一个再制造循环系统,达到寿命周期的柴油机产品,企业以原价格的25%回购回来,通过再制造技术,把它改造成新产品,以低于同类产品的价格卖给用户,不是用完了就报废,还可以实现一次更新,而且是更低成本的更新,这给用户的持续使用提供了一种价值选项。
第二种模式是产品与服务组合的模式,把产品跟服务捆在一起,来相互促进提高创造价值力,比如说福田雷沃重工,它在销售农机装备时就搭配了信贷产品,暂时买不起就可以信贷,企业提供融资服务,而且针对不同的用户提供不同的融资方案,这样不仅解决了用户购买的问题,同时通过融资也延伸了企业的价值,扩展了业务形态。
第三种模式是服务+产品的模式。它是以提供集成服务为主导,实现产品的捆绑销售,这就是我们说的总集成总承包服务。比如说过去是卖装备,现在是从方案设计到装备开发、安装到后面的运营服务,整个一条龙。这个是目前很多制造业企业都在发展的一个方向,比如说清华同方,河北的新奥都从过去提供燃气装备变成清洁能源解决方案供应商。
第四种模式是个性化的定制模式。现在服装、家具、家电、汽车等行业,个性化的设计、专业化的定制已经成为企业实现服务化转型的重要路径。有一些代表性的案例,比如说山东的红领集团,他开展的Made-to-Measure,也就是面向测量制造,通过十几年的努力积累,建立了一个全球最大的人体版型数据库,同时跟其上下游企业都建立了信息化系统,现在基本上可以做到一个星期就实现个性化的服装定制。企业把用户身体数据的测量点放在超市或其他服装店,用户进去用十分钟时间完成三围测量,然后把这个数据通过客户端提交到红领集团的服务器上。数据收到以后就开始自动下单,来匹配供应方,把这个方案发给供应方后,让供应方提供满足需要的零部件。然后它自动开始进行裁剪,即匹配人体版型库以后,自动在布料上进行裁剪,形成料块,然后到生产线进行缝纫加工。在生产线上,员工也不是过去的工作模式,每个员工面前都是一个信息化的平板,在这个平板上面,他可以看到他要加工的这套服装的所有用户信息,跟供应系统、物流系统是紧密关联的。
第五种模式就是服务包模式,是以价值为主导,从基于产品的服务实现向基于需求的服务来进行转变。一个案例就是GE,GE是做发动机的,过去卖航空发动机,它获取价值的环节是两个,第一个是发动机的一次性销售,第二个是发动机后续的备品备件和维修。在战略转变以后,服务模式也转变了,现在的GE不是卖航空发动机,而是卖航空发动机的使用小时,飞机只要使用GE的航空发动机,在空中飞行一个小时,就要交一个小时的使用费用。所以他卖的是什么?他不是卖发动机,他卖发动机的使用小时,卖他的使用价值。通过这种服务形态,GE跟用户实现了双赢。用户就不用再一次性支付几千万美金的发动机费用,他可以分期付费,在使用当中来付费。作为GE来讲,这个发动机的资产是他的,在发动机上通过远程传感,通过工业互联网,可以实时收集发动机的运行数据。他是发动机的专业供应商,通过数据分析,可以优化发动机的运行,提高发动机的运行效率,实际上降低了发动机的运行成本,同时,通过持续的跟踪,收集来的数据可以用作后续发动机的改进改型和新发动机的研发创新。他把整个东西串起来了,GE为什么对工业互联网做这么大的投入,实际上通过互联网平台,通过实时的数据采集,可以提高终端产品的使用效率。只要未来每个领域用工业互联网提高1%的效率,那未来的市场空间就是上万亿美元的一个大空间,所以GE现在构建了一个工业互联网联盟,在全球推动工业互联网战略的实施。
三、政策和实施机制
《中国制造2025》的推动实施,要求构筑三个方面的保障,第一个是政策保障,第二个是人才保障,第三个是组织保障。
(一)政策保障
一是产业政策。从产业政策方面,要加快推动产业政策转型,适应新常态下制造业发展的新的需求。过去或现在一直在实行的结构性的差异化的产业政策,要更多转向普惠性、功能性、竞争性的产业政策,比如研发投入的加计扣除。过去的正面清单管理,在未来就要走向负面清单管理,不再去发鼓励类的指导目录,而是只规定不能做什么。注重前端的准入管理转向注重事中事实后的管理。从比较注重行政手段转向更多的依靠市场化手段。
二是财政政策。首先,通过政府收购政策来支持战略性领域,尤其是十大重点领域早期市场的培育。政府的采购政策将会有很好的培育和支持作用,例如首台套政策。自主创新重大的基础装备,重要的原材料通过首台套首批次应用的保险机制来鼓励终端用户使用自主创新的产品。其次,支持制造业的重点领域研发和产业化,将科技重大专项与重点研发计划与《中国制造2025》的实施进行对接,形成工作合力。再次,打造公共服务平台。通过工业转型升级的一些资金支持研发设计、实验、验证、检验、检测等公共服务平台建设。
三是金融政策。加快完善相关制度设计,例如在融资方面,做一些中小企业的基金、贷款担保或者鼓励银行设立面向中小企业融资的专业化机构;鼓励产业链的龙头企业,利用自身的资源优势、资金优势做供应链金融,利用制造业企业对整个产业链的企业进行把握,利用自有资金开展供应链金融,来解决产业链条上中小企业的融资问题。
(二)人才保障
人才问题是实施《中国制造2025》所面临的一个突出的瓶颈和薄弱环节。《中国制造2025》中提出要构建三支人才队伍,第一个是高水平的经营管理人才队伍,第二个是创造力强的专业技术人才队伍,第三个是素质优良的高技能人才队伍。
当前,我们的制造业人才实际上面临着很多风险和挑战。当前我国的制造业劳动力的平均受教育年限在10年左右,而发达国家一般在16年。随着数字化自动化装备的加快应用,一般的体力或重体力活,将会被机器人所替代。高技能劳动力的需求会不断提升,所以我们的劳动力也会面临一定的结构性短缺。随着经济的转型,金融、信息、法律等行业会吸引越来越多的眼球,人们的就业理念和认识对高素质人才进入制造业也会产生一定的不利影响。因此,如何围绕未来制造业转型升级的需求,培养适应制造业转型升级需求的人才,是我国面临的一个非常紧迫的任务。
在这方面,德国给我们提供了很多经验。德国的工业4.0,讲述了德国如何解决人才培养问题。例如,它考虑到未来的制造业是智能化的,是信息化的,所以就非常注重加强劳动者的素质和网络能力的培养,加强这方面的课程设计。在学科设置上,德国讲究专才专业化分工,但现在它把这些科学内容系统化整合化,建立了一系列的新型的复合型专业,来适应未来跨界融合的发展需求,打破了传统的学科壁垒。在教学设施、教学条件上,在学校中建设4.0的学习工厂,让大家去看,去实践,保证学校跟企业在先进生产技术上的同步。把教育系统进行调整和变革,来适应工业4.0发展的新需求。
(三)组织保障
为了推动《中国制造2025》的扎实实施,从国家层面上,我们建立了国家制造强国建设领导小组,来统筹协调制造强国战略的实施,审议重大规划政策项目和工作的安排,领导小组的办公室设在工信部,同时我们还建立了一个国家制造强国建设战略咨询委员会,作为制造强国战略建设的重要决策咨询机构,为整个战略的实施提供咨询论证。
在《中国制造2025》的实施过程中,为了更好地把2025的任务落到实处,我们构建了一个“1+X”体系,X就是支撑《中国制造2025》实施的十一个工程规划和行动计划,包括五个重大工程实施方案:国家制造业创新中心建设工程、智能制造工程、工业强基工程、绿色制造工程、高端装备创新原理等。包括信息产业、新材料、医药等三个战略性领域的专项规划,还包括制造业产品质量提升,制造业人才发展,服务型制造,三个支撑性的专项规划和行动计划。
为了推动《中国制造2025》在区域层面的实施,我们也研究建立了重大产业工程布局协同机制,通过中央跟地方的联动,通过这种协同机制来实现《中国制造2025》在不同区域的有效实施。通过这种联动机制来推动政策项目和资源在不同地区的优化布局与协同实施。
在地方层面实施《中国制造2025》,需要落实几个问题:
一是要把《中国制造2025》的精神实质落下去,把《中国制造2025》确定的制造业提质增效、做大、由大变强的精神实质,落实到各项规划的编制和实施当中去。
二是地方要因地制宜,进行差异化实施。鼓励地方结合自身特色和优势实行差异化的布局。
三是要鼓励地方更加注重软环境建设。未来要打造更好的软环境,例如公共服务平台,这样有助于构建一个更好的制造业发展外部环境。
四是鼓励地方先行先试。尤其是制造业发展到这个阶段,要从过去的做大变到做强。
五是要完善地方层面的工作推进机制。地方应该在四个链条当中找准定位实现协同,就是要围绕价值链部署产业链,围绕产业链部署创新链,围绕创新链配置资源链,围绕资源链引导资金链,实现这几个链条之间的协同。找准本地方本地区在这几个链条当中的位置,实现彼此之间的差异化发展,实现整个规划和整个产业链的协同发展。
在企业层面,重构与消费者的关系,从制造商向服务商转型,从生产流程的内部再造等环节去推动企业的创新发展。
《中国制造2025》还有一个值得深思的问题就是构建中国特色的先进制造文化。习近平总书记说:“体现一个国家综合实力最核心的、最高层的,还是文化软实力。”有什么样的精神理念和价值追求就有什么样的工业品质。因此,在建设中国特色先进制造文化的过程中,我们提出来要构建创新意识、用户意识、绿色意识、质量意识、合作意识、信用和法治意识等等,通过这些来构建起有中国特色的制造业文化,这样才能最终积累形成中国制造业最核心的竞争力。
《中国制造2025》制定出来,只是万里长征走了第一步,规划制定不易,实施更加不易,面临的困难和挑战很多,要见到成果,要靠社会各个方面齐心协力,拧成一股劲才能实现。
曹亚楠根据录音整理
责任编辑:赵春燕