技术创新与产业链布局协同推进智能制造发展

翟伟峰，杨红彦

（河北师范大学商学院，河北石家庄050024）

技术创新与产业链布局协同推进智能制造发展

翟伟峰，杨红彦

（河北师范大学商学院，河北石家庄050024）

智能制造是新一轮工业革命的核心技术，是全球制造业格局面临重大调整背景下，主要发达工业国家的战略发展目标，也是“中国制造2025”的主攻方向。应该从技术创新和产业链布局两个方面协同推进智能制造的发展，技术创新是智能制造的主体，产业链是智能制造的两翼。技术创新必须融入于产业链布局，产业链上下游企业是技术创新的有机组成部分。

智能制造；技术创新；产业链

智能制造是新一轮工业革命的核心技术和“中国制造2025”的主攻方向[1]，其本质是依靠互联网与工业之间的紧密协同和深度融合[2]，以信息通信技术深度应用为突出特征[3]，通过技术驱动提升制造业生产效率和智能化水平，实现制造业的信息化升级[4]。

一、研究综述

（一）智能制造在国外的发展状况及其对中国的启示

智能制造是新一轮工业革命的主攻方向[5]。盛朝迅和姜江全面介绍了德国“工业4.0计划”的主要做法以及对我国产业发展的启示。[6]甄炳禧则深入分析了美国在发展先进制造业上的举措以及对中国发展智能制造的启示。[7]黄阳华通过研究德国制造业“工业4.0计划”的实施背景、主要内容和重点工作，认为提升企业技术创新、商业模式创新和组织优化是产业政策的重点，并提出了对我国产业政策和产业发展的启示。[8]纪成君和陈迪认为智能制造可借鉴德国工业4.0和美国工业互联网发展经验，从部门间合作、加大政府扶持力度、吸引高端人才等方面，大力推动数字化、网络化、智能化制造，实现我国从制造业大国到制造业强国的转变。[2]林汉川、汤临佳深入分析了智能制造的内涵与外延、智能制造在世界范围内的主要发展趋势和动向以及主要工业发达国家为应对智能制造而构建的政策体系，并指出了中国发展智能制造面临的主要问题以及为加强智能制造的发展应采取的政策措施。[9]杨帅认为德国工业4.0和美国工业互联网在动因、内核、方向和结果等方面基本一致，但是在内涵、实现路径、实施重点等方面存在明显不同，因此各国应根据本国国情发展智能制造的模式。[3]随着全球掀起新工业革命浪潮，中国需要从智能联动战略、政策导向、技术路线等方面推动智能制造发展。[10]

（二）中国发展智能制造面临的挑战、发展战略和思路

智能制造的发展面临异构异质系统的融合、复杂大系统管理、高质量高容量网络基础设施、系统安全四大技术挑战，以及数据的权属问题和法律监管两大法律挑战。[11]中国应利用人口大国优势和市场活力以及互联网应用与智能制造深度融合的机会，大力发展基于互联网和大数据的智能制造体系及管理，探索中国企业智能制造的转型升级战略和路径。[12]中国智能装备制造产业存在核心智能部件与整机发展不同步、产业整体技术创新能力与国外差距较大、重要基础技术和关键零部件对外依存度高等问题，阻碍了制造业向智能制造的转变。因此，应该着力提升自主创新能力，强化人才队伍建设，完善产业创新体系，促进智能制造装备产业发展。[13]余东华、胡亚男、吕逸楠指出了新工业革命背景下“中国制造2025”的技术创新路径、产业重点与取向以及实施战略的政策体系。[14]中国发展智能制造要在顶层设计中纳入基础系统软件开发和标准制定，鼓励技术创新，加大核心技术攻关，加强自主品牌建设，提升我国在智能制造领域的地位。[15]孙烨从自组织视角分析了智能制造系统技术研究路径。[16]应采取人力资源超增长战略、轻资产优先增长战略、政企合作创新战略来推动中国的智能制造发展。[17]

（三）通过案例研究深入分析代表性企业和地区的智能制造实践

杨兴锐、王宗军运用纵向案例研究方法，从动因、主体、路径、平台、保障和商业模式等方面，分析了沈阳机床厂通过开放式创新发展智能制造的经验。[18]冷单、王影研究了浙江省由“制造”向“智造”转变的经验，信息化与工业化深度融合、产品智能化开发、成套设备示范应用和机器换人等做法是智能制造发展的主要推动力。[19]

以上研究综述中，文献的发表时间集中在2015年和2016年。也就是说，智能制造研究还是一个十分新颖的学术领域，相关研究还处于起始阶段，进一步研究的空间还十分广阔。这与智能制造的发展以及新工业革命的发展相一致，二者同样处于起始阶段，且代表世界工业未来的发展趋势。因此，智能制造的研究具有重大的理论价值和现实意义，能够为我国在新一轮工业革命中占据有利地位提供决策参考。

就已有文献的研究内容来看，正如王媛媛所指出的，目前对智能制造的研究还处于国家宏观产业政策层面和技术应用层面，从经济学和管理学的角度对智能制造的研究尚未充分展开，[20]更没有从经济学和管理学角度去探讨采取什么样的方法推进智能制造的发展。因此，本文尝试从经济学和管理学的角度就如何推进智能制造展开讨论。

二、推进智能制造发展的背景

（一）全球制造业格局面临重大调整

全球制造业格局的调整主要体现在两个方面：一是部分国外制造业企业离开中国回到本土，或者迁往成本更低的东南亚国家和非洲国家；二是智能制造技术和定制化制造模式的发展推动企业在临近消费者的地区进行生产，建立区域生产中心。这两方面汇聚到一点，就是全球制造业格局正从以生产为中心的制造业模式转变为以消费为中心的制造业模式。

中国已经是全球第一制造业大国，过去几十年，尤其是中国加入世界贸易组织以后，发达国家企业利用中国完善的工业基础设施和廉价劳动力，纷纷在中国建厂，或者将产品的生产甚至设计外包给中国企业，将世界各地零部件运送到中国进行加工，而后将制成品再销往世界各地。也就是说，过去世界制造业的格局是以生产为中心，以中国这个最大的世界工厂为中心。这个以生产为中心的制造业格局本质上是以成本最小化为目标，利用低廉的原材料和劳动力成本，以价格竞争作为商业竞争的主要模式。然而，这一现状正在发生剧变。中国的劳动力成本近几年出现了大幅上涨，制造业人工成本已经没有竞争力。另外，能源成本和运输成本同样出现了大幅上升。迫于成本上升因素，部分制造业跨国公司把工厂迁移至劳动力成本更低的东南亚和南亚国家，部分公司则将工厂迁回本土。促使这部分企业迁回国内的首要原因就是在中国生产的产品质量没有达到应有的技术水准。过去很多跨国公司是以牺牲产品质量来获得由低成本带来的收益，但是中国劳动力成本上升而产品质量没有明显提高，最终导致这些企业离开中国。[21]而且，中国本土企业正在实施国际化战略，开拓国际市场，如果这些企业无法获得核心技术，提高产品质量，同样无法在国际市场立足。

部分发达国家制造业企业将生产设施迁回国内的原因，除了产品质量和成本因素，另外一个重要因素就是消费需求模式的变化。现在消费者开始倾向于通过网络定制自己喜欢的产品款式，并且要求生产企业在短时间内交货。[21]这就需要生产厂商接近消费市场，及时感受到消费趋势的变化，并且能够在短时间内将消费趋势的变化反映到产品的设计和生产当中，这在远离消费市场的生产中心是很难实现的。而且，生产设施贴近消费市场能快速有效地处理产品质量问题。及时而有效的售后服务有助于树立企业在消费者心中良好的形象，提高消费者对品牌的忠诚度。

（二）智能制造是世界主要发达国家的战略发展目标

制造业是国民经济的支柱，是一国经济增长的源动力。没有一个强大而具有创新性的完整制造业体系，任何国家都无法实现持续繁荣发展。西方发达国家发生的金融危机使人们清楚地看到，德国经济之所以在危机中保持增长，得益于其先进的制造业体系。德国为了继续保持制造业强国地位，提出“工业4.0计划”。相反，美国经济遭受重创，一个重要原因就是过度依赖金融业等虚拟经济，导致制造业产业空心化。美国为了重振制造业，提出先进制造业国家战略计划和再工业化战略，优先发展先进制造业。为了吸引外国企业来美国投资以及吸引本国制造业企业从外国回迁国内，联邦政府制定了一系列的财政激励政策，美国各州也出台了形式众多、规模空前的税收减免计划以及人力资源培训计划。在这些激励政策作用下，部分美国跨国公司将生产设施从成本较低的发展中国家，主要是中国，搬迁至本土。智能制造在这一过程中发挥了重要作用，虽然中国劳动力成本近几年出现急剧上升，但还是远远低于美国的劳动力成本。如果这些回迁美国的企业不改变生产方式，继续使用同样多的人工进行生产，那么成本上升必然太快，导致产品毫无竞争力。而缓解这一矛盾的方法就是使用智能制造模式，这些回迁企业在生产过程中利用高度自动化技术，大大减少人工使用，从而降低生产成本，使其能够在与原来生产成本相差无几的情况下得以持续生产。

英国是第一次工业革命发源地，世界制造业强国，即使二战以后也一直保持制造业强国地位。但是，在网络技术革命到来时，过度强调了虚拟经济和金融经济的作用，忽视了制造业在国民经济中的地位，导致英国在金融危机发生以后出现了国民生产总值的倒退。现在英国又重新认识到制造业在国民经济中无可替代的地位，制定了“英国工业2050战略”。目前，英国在新能源、新材料、制药、信息通信技术等诸多方面的研究又重新步入世界先进行列。可见，世界各国纷纷将智能制造确定为本国工业发展的下一个战略目标，这关系一个国家能否在新一轮技术和工业革命中占据一席之地，关系到一个国家长久的经济增长。

（三）中国制造业的转型升级已经刻不容缓

毋庸置疑，中国经过近40年的改革开放，已经是制造业大国，但并非制造业强国。中国制造业现在主要存在两大问题：一是产能过剩，二是大而不强。智能制造是解决这两大问题的有效工具，既能淘汰落后产能，又能提升制造业整体水平。

产能过剩本质上源于技术水平低下导致的产品可复制性。中国从产品短缺逐步发展到今天的产能过剩，这一发展过程与中国经济发展过程相适应。在产品短缺年代，不要说产品同质化，只要能生产出来，就有强大的消费市场在短时间内把商品购买一空，甚至需要凭证购买。随着产能的不断增加，市场逐步饱和，但是产品生产的路径依赖导致大多生产者不愿脱离原有轨道，从依靠产量取胜过渡到以质量取胜。中国地域辽阔，地区经济发展不平衡，导致不同地区为发展本地区经济而进行资本投入，较少顾及其他地区的生产布局以及产品市场的竞争状况。智能制造先进的技术规范将淘汰一部分落后产能，智能制造互联互通的本质会加速市场竞争，激烈的市场竞争又会淘汰部分落后企业，进而消除部分重复产能。

大而不强是中国制造业另外一个突出特点。大而不强与中国经济发展的要素禀赋密切相关，中国是世界上人口最多的国家，中国经济增长必然首先利用这个最大的绝对优势资源，发展劳动密集型产品。其特点就是技术含量低，行业内制造企业众多，产品同质化严重，属于价格竞争产品。随着中国经济发展，劳动力成本近几年出现急剧上升，低成本制造模式不再可行。智能制造技术的出现，既是机遇，也是挑战。以智能制造为代表的新工业革命给中国经济带来前所未有的机遇，颠覆性创新技术不断涌现，打破了原有技术垄断，为企业发展提供了一次超越竞争对手的机会。但是，任何技术创新都不是凭空出现的，要么是在原有技术上衍生出新技术，要么是前所未有的颠覆性技术创新。不管哪种技术创新，都需要强大的科学基础研究和应用研究。因此，对于创新能力并不太强的中国来说，是一个严峻的挑战。中国制造业企业原始创新能力不足，虽然不少企业掌握了制造加工技术，但是没有掌握核心零部件生产技术，关键技术和关键材料受制于人。中国大多数企业处于产品价值链的末端，产品附加值低，盈利能力差。中国制造业企业高端人才缺乏，创新投入不足，导致持续增长能力不足。

三、智能制造对企业的要求

（一）必须掌握核心技术

智能制造要求制造业企业必须掌握从核心零部件到系统集成软件的核心技术。对于制造业企业来说，掌握核心技术是保持竞争力的最重要因素，在智能制造时代更是如此。相对于传统制造业更注重原材料和劳动力的投入，智能制造是生产高度智能化和产品高度定制化的集合，每一个企业必须具备差别化的技术、产品和服务，不再是传统制造技术的无差别产品生产和简单重复，企业更应注重知识和研发的投入。

中国在成为世界最大的制造业基地过程中，积累的是生产技术和加工技术，而非核心零部件制造技术。中国利用廉价的劳动力培训了数量众多的熟练加工工人，内附于这些工人身上的技术是加工技术和装配技术。中国大多数企业受益于国内经济的高速增长带来的收益，注重生产规模的扩张和加工技术的改进，忽视了决定企业长期增长的技术研发。虽然经历了几十年的经济高速增长，但是企业的核心技术依然保持在一个较低的水平。当经济高速增长转为平稳增长，劳动力和原材料成本上升，原有的盈利模式就不足以支撑企业未来的增长。因此，一个企业必须重视研发能力的积累以及由研发产生的知识积累和专利的申报数量。在智能制造时代，企业应加快引进创新人才，提高研发投入，增加专利积累。

（二）必须优化产业链布局

定制化、分散化和融合化要求制造业企业必须以客户为中心，在全球范围内优化整合研发、制造和物流等产业链各个环节，最大限度降低成本。产业链的优化整合不是一个新课题，在经济全球化到来之后，跨国公司一直在世界范围内优化资源配置。但是，在智能制造大规模应用之前，产业链布局是以生产为中心，企业在全球范围内采购原材料和零部件，然后运送到制造加工中心，制成品完成后再配送至全球消费市场，从而最大限度降低生产环节的成本，提高企业收益。智能制造是以消费者为中心，如何快速地满足消费者不断变化的需求是企业进行产业链布局应该考虑的核心问题。企业必须从以生产为中心的产业链布局向以消费为中心的产业链布局转变。原来以成本最小化为目的的产业链布局不再是最优选择，而满足了消费者的个性化需求也就占领了市场，即使成本并非最低，但最终会实现收益最大化。

中国企业受益于广阔的国内市场，加上中国完善的制造业配套产业以及加工制造角色，往往忽视全球产业布局。在低端加工制造阶段，国内零部件厂商能够满足产品制造需求。但是，在向智能制造转变过程中，高端零部件采购是企业组织生产必不可少的一环，建立与零部件企业长期可信的供应关系至关重要。随着世界制造业格局从以生产为中心向以消费为中心的转变，如果一个企业想发展成为跨国公司，至少要建立区域生产中心，这是对以前集中生产、分区消费的产业链布局的一次重大调整。产业链布局必须适应多生产中心的新模式，建立以区域为中心的库存管理系统，最大限度地降低物流时间和成本，减少生产成本，获得利润最大化。

四、技术创新与产业链布局协同推进智能制造发展的机制

（一）技术创新是智能制造的主体，产业链是智能制造的两翼

智能制造本身就是技术和产业的创新，这是基于技术和产业自然发展的结果。技术创新在任何阶段都是企业竞争力的核心，无论是在传统制造时代，还是向智能制造转变时代。只不过在智能制造时代，技术创新对企业发展更加重要。技术创新应该是以核心技术创新为主，辅助技术和产品可以从外部获得，而且一个企业也不可能生产所有零部件。应以消费者需求作为智能制造时代企业创新的导向，研究生产技术和体系如何快速适应消费者需求变化。

如果说技术创新是智能制造的主体，那么产业链则是智能制造的两翼。一个行业领先的企业需要利用全球产业资源，在自有核心技术基础上，寻求与自有技术相适应的最佳投入品和零部件。产业链的优化布局一是能够降低企业生产成本，二是为了保障企业产品品质。只有在技术创新和产业链布局协同作用下，才能够在长期实现企业核心竞争力和成本效益的良性发展。

技术创新与产业链布局的协作在以消费为中心的制造业格局下显得尤为重要。技术在研发完成并转化为生产技术后，几乎可以无成本地转移到多个生产中心，用于多个区域产品的生产制造，这实际上更加突出了技术创新的价值，也更加弱化了单纯以优化产业链布局降低成本的盈利模式。技术创新与产业链布局的协作能够在优化成本结构的前提下，保证及时生产出满足消费者个性化需求的高品质产品。

（二）技术创新必须融入产业链布局

智能制造系统要求纵向实现智能生产系统的整合和网络化，横向实现价值链的整合和网络化。但是，传统工业体系不同的技术发展相对割裂，由此产生了异构异质系统的融合问题[11]。要克服这个问题，实现智能制造产业链上所有企业的互联互通，就要求技术创新必须在全产业链进行深度合作，共同研发具有互联互通，采购、生产、销售和服务高度一体化的技术。传统制造技术更倾向于在企业内部研发生产技术、改进生产工艺，并没有将技术创新融入到整个产业链当中。这种做法与信息技术的发展息息相关，在企业之间无法以低成本实时进行信息交换的情况下，整个产业链进行联动创新也就无法实现。随着信息技术的发展，企业之间进行大规模实时数据传输成为可能，为产业链企业之间的联动创新提供了便利条件。

在信息技术高度发达的今天，企业不应该再局限于企业内部的封闭创新，应该考虑在整个产业链进行合作创新。企业在关注核心技术创新的同时，必须关注产业链相关企业的技术创新和行业的技术变化，以前瞻性的眼光预测未来的技术发展趋势，将这种技术变化趋势反映到技术研发和产品设计当中。企业应该着力打造一条从消费者需求、产品销售、产品生产到原材料和零部件供应的信息传导链条，每一个环节的技术创新和技术变化应该快速地反馈到其他产业链企业，在全产业链企业通力配合下实现时间最短、成本最低和收益最大化的创新机制。

由于我国大多数行业的技术落后于世界先进水平，在企业核心技术研发方面，更应该着眼于利用国外创新资源开发先进技术。智能制造更加注重定制化和本地化生产，以适应快速变化的消费者多样化需求。因此，国内企业不应只考虑国内生产成本较低的优势，而应该在全球多个区域建立研发和生产中心，充分利用本土化的研发、设计、销售和服务资源，充分发挥智能制造定制化和本土化特色。

（三）产业链上下游企业是技术创新的有机组成部分

产业链以核心企业为中心，实现信息的多维交换，上下游企业将不再是核心制造企业的外围企业，而是智能化制造企业的有机组成部分。传统制造技术的产业链布局侧重于成本优化，缩短采购时间和产品制造时间，核心企业与产业链上下游企业关系主要体现在采购和销售关系上，上下游企业是核心企业的外围企业，以采购合同和销售合同对双方行为进行约束。这种松散式的关系不利于技术创新信息和消费者需求信息的传导，在信息交换有限的传统制造时代有其可行性，但是无法适应信息频繁交换的智能制造技术。

智能制造要求产业链上下游企业与核心企业建立更加紧密的合作关系，成为核心制造企业的有机组成部分。产业链上下游企业在与核心企业保持采购和销售合同关系的同时，应加强技术研发信息和消费者需求信息的沟通。这种信息的传导不是产业链上下游企业与核心企业的双向信息交换，而是整个产业链企业之间信息的循环交换。信息交换的目的在于保持技术创新的一致性，提高技术创新满足市场需求的效率。因此，这就要求核心企业和产业链上下游企业在采购和销售关系之外，建立研发合作关系，共同开发适应市场需求的新技术。

世界制造业格局由集中生产向多区域制造中心转变，制造企业应该调整产业链上下游企业的布局，改变以前适应集中生产的产业链布局，发展成为适应区域制造中心的产业链布局。制造企业应重新计算使用区域外和区域内上下游企业之间的收益，合理分配区域内外上下游企业的数量，在上下游企业配置上最大程度发挥企业之间信息交换的便利性以及技术创新的协同性，开发适应本区域消费者特性的技术和产品，保持市场竞争地位。

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（责任编辑张转）

Innovation and Value Chain Mutually to Push the Development of Intelligent Manufacturing

ZHAI Wei-feng,YANG Hong-yan
(School of Business,Hebei Normal University,Shijiazhuang,Hebei 050024,China)

Intelligent manufacturing is the core technology of new industrial revolution,and is also the strategic goal of developed countries and China Manufacturing 2025,under the deep adjustment of global manufacturing pattern.The development of intelligent manufacturing needs the cooperation of innovation and value chain;innovation is the backbone of intelligent manufacturing,and value chain is the auxiliary of intelligent manufacturing.Innovation must integrate with the value chain,and upstream and downstream firms are the organic component of the innovation.

intelligent manufacturing;innovation;value chain

F424.3

A

1673-1972（2017）04-0091-06

2017-03-27

河北省高等学校社科研究2016年度基金项目（SD161059）

翟伟峰（1976-），男，河北栾城人，副教授，博士，主要从事产业组织理论和技术创新研究。