传统制造业智能化转型的动力机制分析

吴晓园

摘 要：传统制造业智能化转型是制造业顺应全球经济发展趋势的现实需要。以晋江纺织业为例，基于微观经济学视角，运用演化博弈论方法探索传统制造业智能化转型的动力机制。结果表明，企业从市场中获得的收益大于支付的成本时，选择“转型”策略才有利可图，并由此提出政策建议。

关键词：传统制造业;智能化转型;晋江纺织业

中图分类号：F424.3    文献标识码：A    文章编号：1671-0037（2019）1-19-6

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2019.01.004

1 引言

伴随着物联网、大数据、云计算、人工智能、增材制造等新技术的持续演进，先进制造技术和新一代信息技术加快融合与运用，由此推动智能制造在全球范围内快速发展，成为当前制造业发展的重要趋势。面对美国、德国、英国、法国、日本等发达国家纷纷实施再工业化战略，推进生产模式和产业形态变革，力图成为高端制造市场竞争规则的制定者，2015年5月，国务院正式发布实施《中国制造2025》，明确提出将智能制造作为主攻方向。根据《智能制造发展规划（2016—2020年）》的界定，智能制造是基于新一代信息通信技術与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

对于如何推动制造业智能化转型，学者们从不同的视角进行了分析。候光明等[1]从组织创新的角度识别影响企业转型的关键因素，提出企业转型应当充分适应外部环境，突出领导在创新中的引领作用[1]。董志学和刘英骥认为智能制造的发展与当地企业利润水平、科技企业的扶植力度和交通基础设施投人等密切相关[2]。郭朝晖认为推进智能制造的主要困难在于技术经济性难以落实，即适合智能制造技术的场景少、技术的应用难以取得良好的经济效应[3]。纺织服装是晋江重点培育的千亿产业集群，“十二五”以来，晋江纺织服装行业数控水平不断提升，大量数控新技术进入纺织机械领域，智能化转型在晋江纺织服务业中逐步开展。但总体看来，一些制造企业仍然没有意识到智能化转型的重要性，转型意愿低，仍然使用老旧或耗能高的生产设备。智能化转型能够让产品的研发、生产、渠道、销售、管理等实现一体化，并赋予产品定制化、可视化、低碳化特性[4]。因此，本文以晋江纺织业为例，基于微观经济学视角，剖析传统制造业企业智能化转型动力缺失的内在原因，并运用演化博弈论方法探索促进传统制造业智能化转型的动力机制。

2 传统制造业智能化转型动力的理论分析

传统制造向智能制造发展所需的动态感知处理和分析能力，要求企业必须用数字化技术和设备等对自身技术进行改造升级，将数字化作为传统制造向智能制造转型升级的核心动力[5]。对纺织业而言，如采用先进的技术与设备，包括化纤制造的在线添加技术、纱线加工的自动接头技术、染整加工的染料助剂自动配送技术等;采用智能制造的新模式，如建立款式、工艺、流行元素的大数据体系，实现服装大规模个性化定制，采用二维和三维数字化虚拟设计技术，研发可穿戴设备鞋服产品等。因此，企业要完成从传统制造向智能制造的转型，都必须要有充足的人力、物力和财力的支撑。然而，由于传统制造企业的资本专用性高、成本回收期长，进行转型升级必然会产生大量的沉没成本[6]。

另外，由于纺织服装行业企业的制造水平还处于工业2.0与3.0交汇，向4.0发展的阶段[7]，纺织智能制造的装备、传感器、专用控制器件、控制软件、管理软件等软硬件基础能力相对较弱，且我国属于纺织服装行业的化学纤维制造、纺织、服装服饰行业的年度R&D经费投入强度都低于1%。因此，开展企业的智能化转型，必须有较大的投入，从而使企业短期生产成本上升。

从经济学的视角看，晋江纺织服装行业基本走品牌建设路线，处于垄断竞争中。假设产业内有许多卖者生产具有差异化的产品，但任何一个卖者都没有太大的市场份额，由于不同企业销售的产品并不相同，因此它们拥有向下倾斜的需求曲线d。每个企业都将其竞争者的价格视作是既定的，MR=MC，均衡点为E，价格为G点，高于平均成本AC。短期内企业获得利润ABGA'，见图1[8]。

短期看，开展智能化转型，企业的平均成本曲线AC将会上升到较高AC'的位置。然而，此时的C>A'，即产品价格小于企业平均成本，导致制造业企业短期内将产生亏损。企业是具有营利性质的生产经营性组织，通过生产交易从而获取利润是其生存的直接动力。由于智能化改造周期比较长，影响企业正常运转，实施智能化改造后在一段时间内都将会处于亏损状态，此时，企业实施智能转型的动力下降，实施计划推迟。

长期看，随着智能化转型成功，企业的平均成本曲线AC将会下降到较低的AC'，此时A

3 传统制造业智能化转型的主体博弈分析

3.1 智能化转型中企业间的博弈分析

假设纺织服装制造业企业为一个种群，种群中存在着具有纺织服装制造企业A、B，当市场环境发生变化，消费者欲选择功能化的纺织材料或定制化的智能服装，则制造企业可采用开展智能化转型的策略使消费者现实需求得到满足，获得整个智能产品市场的份额，其价值为V;与此同时，制造企业满足消费者现实需求，需要额外支出如三维人体测量系统、生产制造数控集成系统的应用、改造与维护费用，其成本为-C;当两个企业都开展智能转型，他们之间抢占市场双方各自得到（V-C）/2。对于功能化、定制化的市场需求，如果制造企业都不转型，两者均无得益。当一个企业转型，而另一个企业不转型时，转型的企业将获得整个市场，得到价值（V-C）。企业开展智能制造转型博弈的收益矩阵如表1所示。

从演化博弈的视角看，假设最初种群里所有的制造业企业都未开展智能转型，当有一部分企业开展转型时，考察种群的组成变化。用d代表开展智能制造转型的企业所占的比例，则未开展转型的企业所占的比例为（1-d）。那么，在随机抽取的对手的对局中，智能转型企业将在d时间里遇到相同策略的企业，并获得（V-C）/2的支付，在（1-d）的时间里遇到不转型的企业获得（V-C）的支付，因此，智能转型企业的适应性为[d*（V-C）/2+（1-d）*（V-C）]。类似地，不转型企业的适应性为[0*d+（1-d）*0]。

若V>C时，对于任何0到d之间的值，有：[d*（V-C）/2+（1-d）*（V-C）]>[0*d+（1-d）*0]。

因此，智能转型的策略对市场环境都更具有适应性，智能转型策略是进化稳定的。同样的结论对于所有的d值，即任何存在智能转型企业的种群来说都是成立的。即使初始的种群都由不转型的企业组成，但智能转型的企业一旦出现，其类型必将逐渐增加，并占据主导。

若V

[0*d+（1-d）*0]>[d*（V-C）/2+（1-d）*（V-C）]

采用不开展智能转型策略的企业对市场环境更具有适应性。

3.2 智能化转型中企业与政府的博弈分析

经济活动在空间上高度聚集的企业，其经济行为的外部性非常强[9]，企业开展智能制造转型具有一点的外部性，且智能制造转型能够提高劳动生产率，降低生产成本，提升产品质量，提高产品的附加值。例如，晋江龙峰纺织，其生产线实现智能化生产后，减少了60%人力的同时，效率提升了50%。政府作为政策的制定者，为了促进企业转型，可以通过政策引导、行政命令等手段干预劳动、资本、技术的流向，对主动开展智能转型的企业进行“补贴”或“奖励”，进而影响制造业未来发展的态势。另外，如果传统制造业企业不转型，则地方政府要承担传统企业由于恶性竞争、产业结构粗放带来的区域经济“悲情增长”的风险[10]。

为了开展政府和企业间的博弈分析，在不改变问题本质的前提下，做出以下假设：博弈双方是政府和传统制造业企业，都是有限理性群体，在多次博弈过程中，不断寻找最优策略。在当前经济环境下，对传统制造业企业而言，其策略为开展智能制造转型或仍按传统方式生产，对于主动进行智能制造转型的企业需要付出成本CE，并获得收益RE，同时政府获得社会福利UG，按传统方式生产的企业获得收益[R'E]，同时政府获得社会福利[U'G]，且[RE]<[R'E]，[UG]>[U'G]。

由表3及线性系统稳定条件得出如下结论：均衡点（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）为不稳定点，（[xD，yD]）为鞍点，并可得到政府和企业的演化相位图3。如图3所示，分析非对称复制动态进化博弈。

当初始状态落在区域Ⅰ时，该博弈收敛于平衡点（1，0），即“采取措施引导鼓励转型，不开展智能转型”是政府和传统制造企业两个博弈群体中所有参与者的必然选择。该平衡点是一种较为不理想的状态，在这种选择下，政府的引导政策作为不仅无效，且造成了财政资源浪费。

当初始状态落在区域Ⅱ时，该博弈收敛于平衡点（1，1），即“采取措施引导鼓励转型，开展智能转型”是政府和传统制造企业两个博弈群体中所有参与者的必然选择。在这种情况下，政府与企业对智能制造都表现出较高的热情，有利于企业竞争力的提升，以及整个社会福利的增加。

当初始状态落在区域Ⅲ时，该博弈收敛于平衡点（0，1），即“不采取措施引导鼓励转型，开展智能转型”是政府和传统制造企业两个博弈群体中所有参与者的必然选择。在这种情况下，制造企业积极开展智能转型，政府没有积极采取的鼓励措施，当智能转型的成本较高时，出于最大化利益的考虑，部分企业最终会放弃选择转型策略。

当初始状态落在区域Ⅳ时，该博弈收敛于平衡点（0，0），即“不采取措施引导鼓励转型，不开展智能转型”政府和传统制造企业两个博弈群体中所有参与者的必然选择。在这种情况下，政府与企业双方收益，乃至整个社会福利均受到制约。

基于上述分析，可以得出以下推论。

若[PG-CG<0]，则（0，0）是系统的演化稳定点，即政府“采取措施引导鼓励转型”的成本大于对“不转型”企业征收的罚金，政府选择不采取，同时企业选择不开展智能转型，因此不利于制造业的技术创新和生产效率提升。

若[CE

若[CE-RE+R'E>（SG+PG）]，即[CE-（RE-R'E）-SG>PG]，且[PG>CG]，则（1，0）是系统的演化稳定点。此时，虽然政府采取积极的措施，但是企业是否采取转型策略与其转型的收益增量[ΔRE]密切相关。当其转型的成本减去收益增量与政府补贴后，仍高于政府征收的罚金，则系统将收敛至企业不开展智能转型。因此，政府在针对性进行补贴的同时，还必须合理制定对企业不转型的罚金，提高不转型的成本，促进企业智能转型。

另外，（1，1）实际是系统的不稳定均衡点，当政府對制造企业的转型补贴开展一段时间，制造业企业发展到较高水平后，若政府取消补贴，企业也会继续开展转型。

4 结论与建议

上述分析表明，单纯依靠市场环境驱动企业开展智能制造的转型，必须要企业从市场中获得的收益大于支付的成本时，选择“转型”策略才有利可图。当市场上的需求尚未被挖掘时，政府作为制造业企业的引导者，应该对转型企业提供更多的扶持政策。对应上述推论，可以得到如下启示。一是在传统制造业企业的智能转型过程中，必须切实考虑企业的实际收益问题，合理保障企业开展智能转型收益是有效实现制造业技术创新与生产效率提升的基本条件。只有当企业的收益大于实际付出的成本时，系统才会演化至企业积极转型的理想状态。二是政府补贴投入降低了企业开展智能转型的“门槛”，对推动企业开展智能转型起到正向作用。三是政府适当提高罚金，即增加传统制造企业侵犯知识产权以及环境污染的成本，有助于实现制造企业的智能转型。

基于研究的结论和启示，对如何增强晋江纺织业的智能化转型动力提出如下的对策建议。第一，用好“晋江经验”，深化改革开放。借助晋江侨乡资源优势，聚集高层次华侨华人的资金、技术、渠道资源，促进制造业创新发展。第二，加大全社会研发投入力度。充分发挥财政资金的引导作用，逐步提升财政科技投入强度，撬动社会资金支持科技创新。落实企业研发费用加计扣除等国家税收政策以及企业研发投入补助等财政政策，创新金融工具，引导企业广泛建立新型研发机构。第三，加快政策落实，提高转型政策扶持的完备性。深入落实推进《晋江市落实泉州市创建“中国制造2025”城市试点示范工作实施方案》《关于加快发展智能制造十二条措施》，建立健全集财政、金融、保险于一体、合力促进智能化转型的政策体系，运用市场化手段，推动金融资源向智能制造转型倾斜。第四，加快建立智能制造评估体系。以《国家智能制造标准体系建设指南（2018）》为指导，结合晋江纺织业产业特点从全生命周期、系统层级与智能特征等多维度建立健全企业智能制造评估体系，全面细致掌握纺织业企业智能制造的水平和进程。

参考文献：

[1] 侯光明，郑刚，石秀，等.制造业互联网转型中的组织创新及其影响因素[J].技术经济，2018（7）：29-36.

[2] 董志学，刘英骥.我国主要省市智能制造能力综合评价与研究：基于因子分析法的实证分析[J].现代制造工程，2016（1）：151-158.

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