“大智物移云”背景下制造業集群轉型升級研究

王凱 王嵐

摘要：加速推進“大智物移云”技術與制造業的深度融合發展，促進制造業集群轉型升級對于經濟轉型和高質量發展具有重要意義。文章在回顧四次工業革命的基礎上，闡述了“大智物移云”產生的時代背景，分析了“大智物移云”技術給制造業轉型升級帶來的機遇與挑戰，探討了當前形勢對先進制造業集群的現實訴求，基于兩者融合的視角提出了制造業集群轉型升級的政策建議，以期給產業集群的研究者和政策制定者提供參考。

關鍵詞：大智物移云;制造業;產業集群

自2016年世界經濟論壇將“第四次工業革命”定為年度議題以來，“第四次工業革命”已成為全球熱點話題。它的典型代表是基于大數據、人工智能、物聯網、移動互聯網和云計算（簡稱“大智物移云”）技術帶來的高度自動化和高度連通性。其中，大數據和人工智能可以幫助開發超級自動化，從而提高生產率和加強工業生產。通過使用（移動）互聯網信息技術，無論在國家層面上還是在全球層面上，超高速連接都得以實現。物聯網是連接技術、物體和人類的信息物理系統（CPS）中創造超連接的核心技術。云計算是“大智物移云”技術的平臺。制造業集群，特別是先進制造業集群被認為是增強產業競爭力、提升創新能力和區域經濟增長的有力工具。第四次工業革命背景下，“大智物移云”與制造業集群可以實現完美融合，構建一個極為高效且靈活的生產體系。

一、 “大智物移云”與第四次工業革命

1. 前三次工業革命的基礎與特征。在工業革命之前，人類一直以提高自動化和連通性為重點，以提高生產力為目的。第一次工業革命通過機械引進了早期的自動化，并通過建造橋梁和鐵路發展了國內聯系。1784年，亨利·柯特在英國發明了一種將生鐵變成熟鐵的方法，被認為是第一次工業革命促成自動化的關鍵點。除了制造業的進步，煤炭和汽油等高能源密集型燃料的使用，為輪船運輸和機車鋪平了道路，從而引發了連通性革命。

1870年前后開始的第二次工業革命，通過大規模生產實現了更高水平的自動化，通過勞動分工實現了更高效的連通性。在電力、石油等能源利用方面也取得了進一步進展。在第二次工業革命期間，自動化和連通性的發展使得供應鏈能夠在不同公司之間迅速擴張，并在不同的國家之間日益擴大。標準化，包括質量標準和運輸系統標準，如貿易區和集裝箱運輸成為這些成就的關鍵驅動因素。第三次工業革命開始于1969年，它以更復雜的自動化，以及人類與自然世界之間及內部日益增強的連通性為特征。與此同時，摩爾定律的影響也加強了自動化的范圍（Baweja et al.，2016）。

2. 以“大智物移云”為代表的第四次產業革命。“第四次工業革命”一次是由世界經濟論壇創始人施瓦布在《第四次工業革命》（2016）一書中正式提出，它認為第四次工業革命將極大改變人們的工作、生活和商業模式。第四次工業革命以“大智物移云”技術為代表，它創造了基于數字化的超級連通性，互聯互通影響著如何在人與機器、人與人、機器與機器之間建立聯系。因此，超連接使更普遍、更全球化、更接近即時的通信成為可能。人工智能支持大數據處理，包括傳統計算機難于理解的語言和圖像處理。此外，人工智能系統可以在從工業到私人家庭的各個領域以更高的自主性和性能運行。高度的自動化和互聯互通使得政府、企業、人類和機器之間的深度溝通成為可能。“大智物移云”技術實現了數字化在將數據和人工智能技術與制造業生產的融合，創造一個更高效、更一體化的制造業生態系統，它推動了全球供應鏈和價值鏈的增長。

二、 “大智物移云”技術為制造業集群帶來的機遇

1. 生產方式的變革。基于“大智物移云”的未來制造業在制造過程、產品和商業模式都將發生廣泛的變化。智能工廠被認為是未來制造業的模式，能夠在生產中創造更多的靈活性。在生產過程中的自動化，產品數據的傳輸，以及可配置機器人的使用可以使各種不同的產品在同一生產設施中生產成為可能。高水平的靈活性支持大規模定制，允許生產小批量，通過適應客戶提供的規范和3D打印技術，能夠快速配置機器。高靈活性鼓勵了產品的不斷創新，新產品甚至可以在不設置新生產線的情況下快速生產。

2. 質量提升與成本節約。由于數字化設計和生產過程的虛擬建模減少了產品設計和交付的時間，生產速度也將快速提高。在交付訂單的時間方面，供應鏈的數據化可以大大降低交付訂單的時間，將制造速度提高120%，在交付產品到市場的時間方面將提高70%（Davis，2015）。此外，將產品開發與數字和物理生產相結合提高了產品質量，同時降低了錯誤率，因為來自傳感器的數據用于監視生產的每個零部件，而不是使用抽樣來檢測錯誤。因此，產品質量的提高可以在降低生產成本和提升競爭力方面發揮重要作用。

在預測維護程序中使用高級分析也將提高生產率。制造企業可以避免生產設施中的機器故障，并將停機時間估計減少50%。同時，他們可以提高20%的生產力。德國工業4.0對轉換成本的影響可以通過生產率的提高來估計，不包括材料成本轉換成本在15%～25%之間。如果算上材料成本，生產效率可提高5%～8% （Russmann et al.，2015）。

3. 用戶深度參與商業模式變革。消費者可以更多地參與設計過程，使產品比以前更快、更便宜。隨著生產者和消費者關系的轉變，以及制造業的高度自動化，一些制造業的位置可以靠近客戶，制造業可以回歸本土，而不是轉移到海外。此外，更為重要的是商業模式將發生根本性的改變，制造企業競爭的基礎是創新，以快速交付新產品，以及生產客戶驅動的定制設計的能力，而不再是基于成本的競爭。唐德淼（2015）分析了新一代信息技術向工業、服務業全面嵌入，制造技術的顛覆性創新將打破傳統的產品生產流程，產業鏈本身將重組融合。一些公司能夠利用大數據創造智能產品，采用新的商業模式來銷售服務，而不僅僅是被稱為制造業服務化的產品，它們能夠提供數字操作和物理操作相結合的服務。這種服務化可以為制造業創造新的商業機會。

三、 “大智物移云”技術給制造業集群帶來的挑戰

1. 投資成本高昂。投資和變革是第一個挑戰。為了構建一個復雜的價值網絡，企業領導者不僅要接受產品供應商和分銷商的變更，還要接受技術公司和基礎設施供應商的變更。公司甚至需要與競爭對手合作。對“大智物移云”基礎設施的大量投資正對許多國家和企業帶來負擔。德國到2020年每年也需要投資400億歐元，而歐盟作為一個整體每年也需要投資1 400億歐元（Davis 2015）。因此，有人批評工業4.0成本極高，其方法不是由消費者需求驅動的，而是由設備制造商投資驅動的。張驍等（2019）認為借助信息科技的力量謀求跨界發展顛覆了傳統的行業運作模式。生產制造型企業應提高邊界管理能力和數字化學習能力，避免陷入“爭力陷阱”。

2. 數據安全性和產權帶來的挑戰。數據所有權和安全性是未來制造業面臨另一個的重大挑戰，企業可以在集群價值網絡中收集和與合作伙伴共享大量數據。因此，企業必須明確誰擁有什么行業數據，以及如何在競爭對手和合作者之間保密。對智能設備在生產和使用過程中產生的數據進行有效管理，此外，隱私、數據存儲和版權方面的規則必須在信任和數據保護之間取得平衡。面對來自法律問題的挑戰性，未來的制造業提出了各種各樣的法律問題，如員工監督、產品責任和知識產權。為了妥善處理法律問題，還需要在通過保護知識產權來激勵創新和共享知識之間取得平衡。

3. 標準構建與高技能員工需求增加。構建標準也是一項重要挑戰。對于產品將進入智能工廠生產的情況下，確保網絡價值鏈中的機器、系統和軟件之間的數據交換是至關重要的。因此，需要國際標準通信協議、數據格式和接口，以確保能夠在全球范圍內創建開放市場的不同部門和不同國家之間的相互操作性。員工和企業技能的開發也是一項需要迎接的挑戰。技術水平較低的員工，除非經過適當的再培訓，否則將面臨被先進機器人取代的高風險。同時，高技能水平的員工在工作中享有高度的自主權，尤其需要具有創造力和決策技能以及數字化專業知識的員工來勝任這些崗位。

四、 “大智物移云”技術推進制造業集群轉型升級

1. 制造業集群傳統競爭優勢逐漸減弱。制造業集群是指一個國家或地區內相互關聯的公司、專業供應商、服務提供商和特定領域的關聯機構的地理集中。集群作為一種介于科層組織和市場之間的組織形式，其優勢來自于基于互補企業的相互關聯活動以及它們與公共和私營研究機構的合作，區域專業化能夠創造協同效應，提高生產率，并帶來經濟優勢。“大智物移云”技術的使用大大提高了遠程連接和協調，它實現了對地理上分散和分布式活動的整合。它建立在多樣性而非專業化的基礎上，并促進產業生態化，而非純粹的地理聚集，這就使得集群獨有的地理集中的競爭優勢和重要性受到挑戰。例如我國不少地方產業集群呈現衰敗態勢，創新不足、產能過剩、國際競爭力缺乏等問題日益突出。制造業集群需要從早期的區域生產協作系統向知識協同創造系統轉向，升級成為產業協作或聯盟平臺，甚至成為產業生態系統。

2. 基于“大智物移云”的先進制造業集群的興起。先進制造業集群是集群發展的高級形態，它的第一個核心就是通過“結網和互動”提高集群成員之間以及集群與外部的連通性，另外一個核心就通過應用先進生產技術、工藝和產業領域提高生產的智能化和融合化。世界級先進制造業集群是由龍頭企業、科研院所、相關支持機構等高度集聚形成的技術領先、協同度高、具有全球影響力的先進制造業網絡，能在全世界范圍內占據先進制造業的產業高地。無論是在歐美國家，還是在我國，先進制造業集群都被視為經濟增長和技術創新的驅動力。例如在歐盟，現代制造業集群創造了超過87%的專利，使得生產率、工資和經濟增長率得到提高。

3. 先進制造業集群的特征與驅動因素。先進制造業集群的特征被視為“能力寶庫”，不僅擁有大學、科研院所或高素質勞動力資源等特定的知識屬性，還通過合作平臺、商業論壇、社交網絡、溢出效應等，為知識的發展、傳播和積累提供加速機制。它不僅局限于生產的數字化，還涵蓋了人類、機器和組織的生態系統。在這一商業生態系統中，新的價值不是在價值鏈中線性地創造出來的，而是通過價值網的網絡結構中可持續地創造出來的。因此，先進之一集群作為商業生態系統實現了協同效應，通過合作和競爭創造新的價值。在這樣的環境中，新創企業發揮著創新的作用，而制造商則為自己的利益塑造價值網絡。“大智物移云”背景下，以下十個關鍵驅動因素將影響先進制造業的發展未來，包括：先進的數據分析、信息物理融合生產、循環經濟與再制造、3D打印和跨域能力，全球價值鏈、服務化、高效產業政策、制造業區域化和數字基礎設施。

五、 打造先進制造業集群的政策構建

近年來，美國、德國、日本等發達國家紛紛提出各自的集群戰略和計劃，試圖將先進制造業集群作為提升自身國際競爭力和影響力的主要手段。黨的十九大報告明確提出，要促進我國產業邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進制造業集群。政策制定者應科學辯證地認識“大智物移云”新一代信息技術的價值和作用，一方面要以開放的心態、積極的熱情去擁抱大數據等信息技術，把握好歷史性彎道超車機遇;另一個方面，需要冷靜思考，理性地認識和對待“大智物移云”，避免過度炒作。

與“大智物移云”技術相融合，先進制造業集群正在努力打造智能產業生態，以滿足大規模定制和服務化的新趨勢。先進制造業集群被認為是技術創新的孵化中心，以及新產品和新流程的棲息地。關鍵問題是如何打造和培育先進制造業集群，有效利用數字化和產業轉型趨勢帶來的新技術和新服務。“大智物移云”技術從根本上改變了企業層面的商業模式，并在產業層面改變了組織的價值系統。在新的形勢下，先進制造業集群必須處理工廠、機器、自主生產系統和價值鏈上的參與者之間變得相互關聯和智能的所有事情。這些都是未來制造業集群面臨的巨大任務，因為基于高度自動化和互聯互通的智能生產系統可以跨越地理邊界，在市場內開展生產活動。與此同時，先進制造業集群政策還必須通過促進跨部門價值鏈、加強國際化、促進區域間投資、加速創業和進一步技能升級來迎接這些新的契機。

外部性是公共政策可用于高科技創新的關鍵原因的領域，集群效應大多被視為提高公共干預效率的工具。基于集群的政策措施成為新工業政策的核心工具，其重點是經濟的特定部門的活動。這些新方法尋找在特定地區產生最大潛力的行業，并部署公共政策，使它們在主要關注市場失靈的地區更具生產力。“大智物移云”背景下要求政府對集群創新系統關鍵要素進行投資，這些要素包括技能和研發資金、集群生態系統和其他創新網絡。一方面，引導集群成員間建立集群學習、知識擴散、技術外溢等機制，推動單一線性的個體創新走向網絡化的集群創新。另一方面，要加快集群組織變革，構建基于地理鄰近的制度安排和組織網絡，建立符合集群發展需要的合作機構，有效促進企業之間知識、信息和經驗的溝通和交流，營造彼此相互了解和相互信任的集群文化。

政府應該制定推動集群轉型和升級的政策措施，為集群升級和提高有效性方面創造條件。這些政策措施應該涵蓋從企業到區域經濟的不同層面。制造業產品創新以及信息交流建立在穩定可靠的數字技術基礎之上的，政府要依托“大智物移云”構建起產品生態體系及“網+云+端”的新的基礎設施服務體系。建立更加開放柔性的網絡系統，幫助集群企業將用戶角色深度融入到企業產品創新的流程中。加快建設專業的，覆蓋廣泛的、公益性的、綜合性的中小企業服務機構，解決中小企業在發展智能制造、轉型升級中面臨的諸多困難。通過實施這些政策，先進制造業集群能夠在產業轉型的系統創新和智能專業化中發揮重要作用。

當前“大智物移云”新一代信息技術與制造業的不斷跨界深度融合發展，已經成為推動制造業升級和經濟高質量發展的引擎。抓住制造業跨越式發展的黃金機遇期，加速推進“大智物移云”技術與制造業的深度融合發展，促進制造業集群的高端化、智能化、綠色化、融合化，加快落實《中國制造2025》，促進“中國制造”向“中國智造”轉變具有重要意義。

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