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在德國遇見真實的工業4.0
近年來,中德雙方在制造業創新發展方面取得了不少共識,開展了一系列互利合作。鑒于德國制造業的全球領先地位,全面認識和觀察德國工業4.0發展理念、推進機制、實踐效果等,對我國推動制造業轉型升級有著重要的借鑒意義。結合近期在國內外開展的調研座談,我們對德國工業4.0的進展情況有了更為深入的了解,也對以借鑒促國內發展有了一些新的思考。下文首先從不同側面分析了德國工業4.0雙戰略(即全球領先供應商戰略和國內領先市場戰略)的推進情況,然后總結了對我國的啟示和借鑒之處。
一、國際影響不斷擴大:從2016年漢諾威工業博覽會情況看工業4.0領先供應商戰略的推進
創始于1947年的漢諾威工業博覽會,是全球制造業領域最負盛名、規模最大的博覽會之一,也是德國乃至全球制造業前沿技術發展應用的集中展示地。2013年4月,德國政府正是在該博覽會上首次提出工業4.0戰略。通過實地調研特別是與參會各方的深入交流,我們感到,德國工業4.0的理念接受度和技術成熟度都相對較高,其全球領先供應商戰略目標很可能實現。
(一)工業4.0理念因其前瞻性和延續性而易于得到國際認同
國際金融危機爆發以來,面對實現經濟復蘇的巨大挑戰和新工業革命的歷史性機遇,主要國家都提出了產業發展新戰略,包括我國的“互聯網+”行動計劃和“中國制造2025”戰略、德國的“工業4.0”戰略,美國的“先進制造業”和“工業互聯網”、日本的“機器人新戰略”、法國的“工業新法國”計劃等。綜觀這些戰略可以發現,其核心或“主線”基本一致,只是各國結合自身產業基礎、要素優勢等條件選擇了有所差異的主攻方向及具體領域。
2016年漢諾威工業博覽會就是一個例證。博覽會的主題是“產業集成(Integrated Industry)——發現解決方案”,展出包括工業自動化、數字化工廠、工業零部件、研發和技術、能源這五大塊,其中重點關注工業自動化和IT技術的結合、能源和環境工程、創新的分承包解決方案、研發等話題。總的來看,發展前沿基本都體現了先進信息技術的廣泛滲透和融合。
在戰略內容較為接近的情況下,前瞻性和延續性是決定哪些戰略更容易被廣為接受的重要因素。工業4.0戰略的雛形最早可以追溯到2006年。當年,德國政府發布了“國家高技術戰略”,開始跨部門地協調相關研究和創新計劃,還著力推動物聯網技術在制造業中的應用。這至少說明,德國在當時就意識到了各類新興技術將呈現出交叉融合發展的趨勢,以及“互聯”所蘊含的巨大潛力。2010年,德國發布了更新版的“國家高技術戰略2020”,隨后在這個框架下提出了工業4.0概念,還提出要建設相應的推進平臺。2016年,德國發布了“數字化戰略2025”,規劃了包括強化工業4.0在內的十個重點步驟。總的來看,工業4.0的發展演進體現著向智能化、網絡化轉型發展的連貫思路,自然更易于得到國際社會的普遍認同。
(二)德國企業不少技術及解決方案已相對成熟
從博覽會情況看,在提供相關技術及解決方案方面,德國、美國等國的企業明顯更具競爭力。作為博覽會的主辦國和合作伙伴國,德國、美國的參展企業數量眾多,分別位于第1位和第3位,并且幾乎涉及了所有關鍵領域,受關注度非常高。更重要的是,這兩國的企業在基本理念、技術先進程度、解決方案成熟度和儲備等方面明顯處于優勢地位。而且,與日本、法國、瑞典、荷蘭等僅有少數企業具備較強競爭力不同,這兩國都有多家領先企業,在很多高端領域和環節已經形成了群體性優勢。當然,這兩國的核心競爭優勢也有所差異,比如德國也認為在信息技術領域與美國存在難以逾越的差距。總的來看,在理念被接受的前提下,又能提供相關的技術及解決方案,德國企業走出去自然空間廣闊。
二、國內應用見到實效:從博世集團洪堡工廠發展看工業4.0領先市場戰略的推進
無論何種產業發展戰略,最終還是要落腳到企業層面,落腳到能否提高競爭力。總的來看,據德國工業企業聯合會引用羅蘭貝格公司的研究表明,德國與瑞典、奧地利、愛爾蘭這四國目前處在工業4.0建設領跑者地位,一些德國企業已經清晰感受到工業4.0在效率改進等方面的效果。
具體以博世集團洪堡工廠為例。該工廠在博世集團內外部相關評比中多次獲獎,被普遍認為是目前最具代表性的工業4.0樣板工廠之一。洪堡工廠有兩個事業部:一個生產具有大規模生產特征的汽車柴油系統,另一個生產具有多品種、小批量特征的驅動和控制部件。兩相比較,后一個事業部的生產類似“大規模定制”,產品差異性更大,生產組織復雜性顯著提高。
比如,該事業部向1500多個客戶提供4500多種產品,重量從0.2-300公斤不等,長度從5-80厘米不等,批量從1-100件不等,單個部件的生產周期從5秒到125分鐘不等。為更好應對這種復雜性,該工廠在持續開展精益生產的基礎上,進行了工業4.0升級。工廠在2012年與高校、科研院所等合作研究智能工廠架構,2013年啟動智能自動化和數據挖掘工作,2015年初建立了基于價值鏈分析的工業4.0組裝線。這種改造升級的成效是顯著的,產品質量持續改善,生產和交付效率明顯提高,客戶認可度不斷提升,市場空間也更為廣闊。
抽象來看,生產制造型企業追求的目標是基本不變的,即以更低成本、更快速度滿足更具個性化的需求。不同企業因自身發展基礎等方面的差異,其能夠選擇的最現實、最經濟的競爭力提升路徑也有很大差異。洪堡工廠的實踐說明,在技術研發、質量控制特別是整體的精益生產達到較高水平后,工業4.0解決方案已成為進一步提高競爭力的重要手段。
三、公共服務體系日益健全:從平臺建設看工業4.0推進機制的完善
通過與德國各方的座談交流我們發現,德國各界特別是政府對工業4.0平臺(Platform Industrie 4.0)建設寄予厚望。
(一)建立平臺是為解決德國數字化轉型面臨的問題
德國雖然對實現工業4.0戰略目標持樂觀態度,但也清醒地認識到其在數字化轉型過程中依然面臨著諸多挑戰。主要包括三個方面:一是在企業層面的IT建設和應用比較強,但在整個社會的IT建設和應用方面還較弱,特別是與美國的差距巨大;二是仍然有45%的企業(主要是中小企業)缺少面向數字化時代的解決方案;三是在商業模式創新方面與領先國家差距較大。工業4.0平臺,就是在以產業跨界融合發展、“基于合作的競爭”為特征的時代背景下,德國解決上述問題的一個重要抓手。
(二)平臺目前已經發揮實質性作用
工業4.0平臺建設始于2013年漢諾威工業博覽會,三年多來已取得不少成效。
一是成為知識和信息傳播節點。在線圖書館匯集了政府相關戰略文件以及平臺各工作組的研究成果等內容。用戶案例地圖集中展示了德國各類型企業應用工業4.0解決方案的實例,目前已有200多個。
二是為企業開展測試提供多方面支持。新的想法、模式、組件等在正式投入生產前都需要做測試。平臺詳盡列出全德國500多處能夠開展相關測試的地點,以便于企業獲取相關資源。與此同時,在德國聯邦教育和研究部的支持下,平臺可以為中小企業選擇適合自己項目的測試點提供建議,還能夠為這些企業提供資金支持。
三是廣泛開展國際合作。平臺已與美國、中國、法國、日本等主要國家建立了聯系或提出了合作計劃,希望讓工業4.0從一個“德國課題”變成“世界性課題”,也為本土企業走向國際市場提供了便利。此外,平臺在戰略制定、提出需要制定的標準等方面也都有所作為。
(三)平臺尤其重視為廣大中小企業提供公共服務
“隱形冠軍”被普遍認為是德國制造業長期保持競爭力的重要支撐。但在這次技術和產業變革中,基本都是大企業特別是跨國企業做主導,而有相當一部分德國中小企業對數字化轉型還抱有懷疑或觀望態度,特別是對前期高昂的投資和后續不確定的經濟回報心存疑慮。
針對這種情況,在德國政府的支持下,平臺尤其重視為廣大中小企業提供公共服務。其做法主要包括以下三個方面:
一是保障中小企業的參與。比如,德國工業企業聯合會是平臺的重要參與方,同時也代表著10多萬家企業會員的利益,聯合會就為很多無法參與平臺的中小企業提供了溝通橋梁。
二是為中小企業提供信息、測試、資金等多方面支持。除上文提到的之外,平臺還聯合其他單位共同編制《中小企業工業4.0實施指南》,在工廠現場舉辦研討會指導中小企業實踐等等。
三是以應用實例化解中小企業的顧慮。通過一些工業4.0解決方案的應用展示,讓中小企業能夠看到實際的成本收益情況,以及對生產組織、商業模式、信息安全等方面的實際影響,用事實和數據來引導中小企業開展相關工作。
四、啟示及借鑒
通過在國內及德國與各個方面的廣泛調研座談,我們對全球制造業發展格局的變化以及如何實現國內制造業轉型升級有一些深切體會。
(一)領先國家積極探索智能制造的發展路徑,并且正在加強相互合作
主要國家在智能制造方面的探索,是圍繞理念、模式、技術、標準等多個維度展開的,核心是理念及其實現路徑。從博覽會情況看,工業4.0和工業互聯網這兩種理念目前在全球競爭中處于領跑地位,其他發展理念盡管仍有迎頭趕上的機會,但難度已經較大。更為重要的是,博覽會集中展示了適用于不同場景的100多種解決方案,一些領域的實現路徑已相對比較明朗,這都說明領先企業已經將重點逐步轉向商業化應用和推廣。
此外,自2016年年初以來,通過工業4.0平臺與工業互聯網聯盟(Industrial Internet Consortium)的對接等方式,德國、美國正不斷加強合作。2016年漢諾威工業博覽會也是雙方合作的一個重要契機。首次成為博覽會合作伙伴國,美國派出了其歷史上最大規模的代表團參展。在博覽會上,“當工業4.0遇上工業互聯網”論壇共吸引了8000多人參加,很多與會者對標準銜接等抱有濃厚興趣。正如漢諾威展覽公司董事局成員Jochen Kockler所言,“這次展會說明了美國和德國在數字化制造和能源發展道路上建立了良好的合作伙伴關系。我們需要制定統一適用的技術和標準,讓全世界的產品、機械、工業企業和人才互相連通”。
(二)清醒看待我國與領先國家之間的巨大差距,切實增強追趕緊迫感
面對新工業革命,我國確實面對前所未有的歷史性機遇,但必須看到挑戰也十分艱巨。國內外調研中我們發現,在政策協調和針對性、生產制造過程與信息技術融合、中小企業發展環境、創新組織方式等多個維度上,我國與領先國家還存在較大差距,而且有相當一部分差距在中短期內可能都難以縮小。
博覽會情況就是一個很好的例證。在博覽會的5200多家參展企業中,我國約有650家,絕對數量排第2位。但大多數企業集中在燈具制造、鑄造等領域(我們并不認為這些產業是低端的,只是這些企業生產的產品附加值不高),展臺與之相鄰的企業大多也來自發展中國家,受關注度總體較低;少數企業開始進軍工業自動化、工業機器人等領域,但目前來看還相對比較初級;僅有如華為等個別企業能夠開始在一些重點展廳與全球領先企業同臺競技。
(三)正確認識制造業向中高端“爬坡”的復雜性和難度,應腳踏實地、久久為功
產業發展實踐已反復證明,行百里者半九十,制造業越往高端發展遇到的難度越大。先進制造業基本都是人才、技術、知識、資金密集型行業。在一定條件下,人才、資金、設備等還相對容易解決,但技術成熟、知識積累、市場認可等在短期內很難實現跨越式發展。盡管我國具備超大規模多層次國內市場等優勢條件,不少產業在發展初期比較容易實現規模的快速擴張,但我們需要切實認識到在關鍵領域和環節實現突破的巨大難度,需要切實摒棄盲目樂觀和過度自信,腳踏實地做好自己的事情。
(四)持續改造升級現有工廠是實現智能化發展的重要路徑
在現有工廠特別是水平不高工廠的基礎上,如何對接智能制造或者工業4.0,是國內很多企業關注的問題。洪堡工廠的案例表明,問題導向地對現有工廠進行持續改造,是一條比較經濟可行的道路。一方面,多數制造業企業難以承受新建工廠的高昂成本。正如洪堡工廠負責人所言,“我們當然更希望能有一個新廠來從頭布局工業4.0,但現實是我們無法承擔新建工廠的成本”。另一方面,持續改善是制造業發展的基本規律,在新形勢下依然如此。洪堡工廠始建于1965年,其能夠在50多年發展歷史中長期保持競爭力,靠的就是堅持一套持續改善的理念并不斷深入實踐。該工廠近年來與工業4.0相關的實踐及成效,只是對此一個新的注解。
(五)政策環境是制造業發展國際競爭的重要維度,需要在協調性、精準度以及細節上多做文章
主要國家中高端制造業的競爭是多個維度的競爭,一國政策環境是其中的一個重要維度。跨國比較來看,我國需要提高政策協調性,否則再好的政策執行中也會打折扣;需要提高政策精準度,通過科學評估重點抓住那些政策靈敏度高的關鍵問題;需要不斷完善政策細節,綜合心理、行為科學等多學科最新研究成果,從“細枝末節”處著手提高政策效能。





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