“大智物移云”背景下制造业集群转型升级研究

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　　 摘要：加速推进“大智物移云”技术与制造业的深度融合发展，促进制造业集群转型升级对于经济转型和高质量发展具有重要意义。文章在回顾四次工业革命的基础上，阐述了“大智物移云”产生的时代背景，分析了“大智物移云”技术给制造业转型升级带来的机遇与挑战，探讨了当前形势对先进制造业集群的现实诉求，基于两者融合的视角提出了制造业集群转型升级的政策建议，以期给产业集群的研究者和政策制定者提供参考。
　　关键词：大智物移云;制造业;产业集群
　　自2016年世界经济论坛将“第四次工业革命”定为年度议题以来，“第四次工业革命”已成为全球热点话题。它的典型代表是基于大数据、人工智能、物联网、移动互联网和云计算（简称“大智物移云”）技术带来的高度自动化和高度连通性。其中，大数据和人工智能可以帮助开发超级自动化，从而提高生产率和加强工业生产。通过使用（移动）互联网信息技术，无论在国家层面上还是在全球层面上，超高速连接都得以实现。物联网是连接技术、物体和人类的信息物理系统（CPS）中创造超连接的核心技术。云计算是“大智物移云”技术的平台。制造业集群，特别是先进制造业集群被认为是增强产业竞争力、提升创新能力和区域经济增长的有力工具。第四次工业革命背景下，“大智物移云”与制造业集群可以实现完美融合，构建一个极为高效且灵活的生产体系。
　　 一、 “大智物移云”与第四次工业革命
　　 1. 前三次工业革命的基础与特征。在工业革命之前，人类一直以提高自动化和连通性为重点，以提高生产力为目的。第一次工业革命通过机械引进了早期的自动化，并通过建造桥梁和铁路发展了国内联系。1784年，亨利·柯特在英国发明了一种将生铁变成熟铁的方法，被认为是第一次工业革命促成自动化的关键点。除了制造业的进步，煤炭和汽油等高能源密集型燃料的使用，为轮船运输和机车铺平了道路，从而引发了连通性革命。
　　 1870年前后开始的第二次工业革命，通过大规模生产实现了更高水平的自动化，通过劳动分工实现了更高效的连通性。在电力、石油等能源利用方面也取得了进一步进展。在第二次工业革命期间，自动化和连通性的发展使得供应链能够在不同公司之间迅速扩张，并在不同的国家之间日益扩大。标准化，包括质量标准和运输系统标准，如贸易区和集装箱运输成为这些成就的关键驱动因素。第三次工业革命开始于1969年，它以更复杂的自动化，以及人类与自然世界之间及内部日益增强的连通性为特征。与此同时，摩尔定律的影响也加强了自动化的范围（Baweja et al.，2016）。
　　 2. 以“大智物移云”为代表的第四次产业革命。“第四次工业革命”一次是由世界经济论坛创始人施瓦布在《第四次工业革命》（2016）一书中正式提出，它认为第四次工业革命将极大改变人们的工作、生活和商业模式。第四次工业革命以“大智物移云”技术为代表，它创造了基于数字化的超级连通性，互联互通影响着如何在人与机器、人与人、机器与机器之间建立联系。因此，超连接使更普遍、更全球化、更接近即时的通信成为可能。人工智能支持大数据处理，包括传统计算机难于理解的语言和图像处理。此外，人工智能系统可以在从工业到私人家庭的各个领域以更高的自主性和性能运行。高度的自动化和互联互通使得政府、企业、人类和机器之间的深度沟通成为可能。“大智物移云”技术实现了数字化在将数据和人工智能技术与制造业生产的融合，创造一个更高效、更一体化的制造业生态系统，它推动了全球供应链和价值链的增长。
　　 二、 “大智物移云”技术为制造业集群带来的机遇
　　 1. 生产方式的变革。基于“大智物移云”的未来制造业在制造过程、产品和商业模式都将发生广泛的变化。智能工厂被认为是未来制造业的模式，能够在生产中创造更多的灵活性。在生产过程中的自动化，产品数据的传输，以及可配置机器人的使用可以使各种不同的产品在同一生产设施中生产成为可能。高水平的灵活性支持大规模定制，允许生产小批量，通过适应客户提供的规范和3D打印技术，能够快速配置机器。高灵活性鼓励了产品的不断创新，新产品甚至可以在不设置新生产线的情况下快速生产。
　　 2. 质量提升与成本节约。由于数字化设计和生产过程的虚拟建模减少了产品设计和交付的时间，生产速度也将快速提高。在交付订单的时间方面，供应链的数据化可以大大降低交付订单的时间，将制造速度提高120%，在交付产品到市场的时间方面将提高70%（Davis，2015）。此外，將产品开发与数字和物理生产相结合提高了产品质量，同时降低了错误率，因为来自传感器的数据用于监视生产的每个零部件，而不是使用抽样来检测错误。因此，产品质量的提高可以在降低生产成本和提升竞争力方面发挥重要作用。
　　 在预测维护程序中使用高级分析也将提高生产率。制造企业可以避免生产设施中的机器故障，并将停机时间估计减少50%。同时，他们可以提高20%的生产力。德国工业4.0对转换成本的影响可以通过生产率的提高来估计，不包括材料成本转换成本在15%～25%之间。如果算上材料成本，生产效率可提高5%～8% （Russmann et al.，2015）。
　　 3. 用户深度参与商业模式变革。消费者可以更多地参与设计过程，使产品比以前更快、更便宜。随着生产者和消费者关系的转变，以及制造业的高度自动化，一些制造业的位置可以靠近客户，制造业可以回归本土，而不是转移到海外。此外，更为重要的是商业模式将发生根本性的改变，制造企业竞争的基础是创新，以快速交付新产品，以及生产客户驱动的定制设计的能力，而不再是基于成本的竞争。唐德淼（2015）分析了新一代信息技术向工业、服务业全面嵌入，制造技术的颠覆性创新将打破传统的产品生产流程，产业链本身将重组融合。一些公司能够利用大数据创造智能产品，采用新的商业模式来销售服务，而不仅仅是被称为制造业服务化的产品，它们能够提供数字操作和物理操作相结合的服务。这种服务化可以为制造业创造新的商业机会。 　　 三、 “大智物移云”技术给制造业集群带来的挑战
　　 1. 投资成本高昂。投资和变革是第一个挑战。为了构建一个复杂的价值网络，企业领导者不仅要接受产品供应商和分销商的变更，还要接受技术公司和基础设施供应商的变更。公司甚至需要与竞争对手合作。对“大智物移云”基础设施的大量投资正对许多国家和企业带来负担。德国到2020年每年也需要投资400亿欧元，而欧盟作为一个整体每年也需要投资1 400亿欧元（Davis 2015）。因此，有人批评工业4.0成本极高，其方法不是由消费者需求驱动的，而是由设备制造商投资驱动的。张骁等（2019）认为借助信息科技的力量谋求跨界发展颠覆了传统的行业运作模式。生产制造型企业应提高边界管理能力和数字化学习能力，避免陷入“争力陷阱”。
　　 2. 数据安全性和产权带来的挑战。数据所有权和安全性是未来制造业面临另一个的重大挑战，企业可以在集群价值网络中收集和与合作伙伴共享大量数据。因此，企业必须明确谁拥有什么行业数据，以及如何在竞争对手和合作者之间保密。对智能设备在生产和使用过程中产生的数据进行有效管理，此外，隐私、数据存储和版权方面的规则必须在信任和数据保护之间取得平衡。面对来自法律问题的挑战性，未来的制造业提出了各种各样的法律问题，如员工监督、产品责任和知识产权。为了妥善处理法律问题，还需要在通过保护知识产权来激励创新和共享知识之间取得平衡。
　　 3. 标准构建与高技能员工需求增加。构建标准也是一项重要挑战。对于产品将进入智能工厂生产的情况下，确保网络价值链中的机器、系统和软件之间的数据交换是至关重要的。因此，需要国际标准通信协议、数据格式和接口，以确保能够在全球范围内创建开放市场的不同部门和不同国家之间的相互操作性。员工和企业技能的开发也是一项需要迎接的挑战。技术水平较低的员工，除非经过适当的再培训，否则将面临被先进机器人取代的高风险。同时，高技能水平的员工在工作中享有高度的自主权，尤其需要具有创造力和决策技能以及数字化专业知识的员工来胜任这些岗位。
　　 四、 “大智物移云”技术推进制造业集群转型升级
　　 1. 制造业集群传统竞争优势逐渐减弱。制造业集群是指一个国家或地区内相互关联的公司、专业供应商、服务提供商和特定领域的关联机构的地理集中。集群作为一种介于科层组织和市場之间的组织形式，其优势来自于基于互补企业的相互关联活动以及它们与公共和私营研究机构的合作，区域专业化能够创造协同效应，提高生产率，并带来经济优势。“大智物移云”技术的使用大大提高了远程连接和协调，它实现了对地理上分散和分布式活动的整合。它建立在多样性而非专业化的基础上，并促进产业生态化，而非纯粹的地理聚集，这就使得集群独有的地理集中的竞争优势和重要性受到挑战。例如我国不少地方产业集群呈现衰败态势，创新不足、产能过剩、国际竞争力缺乏等问题日益突出。制造业集群需要从早期的区域生产协作系统向知识协同创造系统转向，升级成为产业协作或联盟平台，甚至成为产业生态系统。
　　 2. 基于“大智物移云”的先进制造业集群的兴起。先进制造业集群是集群发展的高级形态，它的第一个核心就是通过“结网和互动”提高集群成员之间以及集群与外部的连通性，另外一个核心就通过应用先进生产技术、工艺和产业领域提高生产的智能化和融合化。世界级先进制造业集群是由龙头企业、科研院所、相关支持机构等高度集聚形成的技术领先、协同度高、具有全球影响力的先进制造业网络，能在全世界范围内占据先进制造业的产业高地。无论是在欧美国家，还是在我国，先进制造业集群都被视为经济增长和技术创新的驱动力。例如在欧盟，现代制造业集群创造了超过87%的专利，使得生产率、工资和经济增长率得到提高。
　　 3. 先进制造业集群的特征与驱动因素。先进制造业集群的特征被视为“能力宝库”，不仅拥有大学、科研院所或高素质劳动力资源等特定的知识属性，还通过合作平台、商业论坛、社交网络、溢出效应等，为知识的发展、传播和积累提供加速机制。它不仅局限于生产的数字化，还涵盖了人类、机器和组织的生态系统。在这一商业生态系统中，新的价值不是在价值链中线性地创造出来的，而是通过价值网的网络结构中可持续地创造出来的。因此，先进之一集群作为商业生态系统实现了协同效应，通过合作和竞争创造新的价值。在这样的环境中，新创企业发挥着创新的作用，而制造商则为自己的利益塑造价值网络。“大智物移云”背景下，以下十个关键驱动因素将影响先进制造业的发展未来，包括：先进的数据分析、信息物理融合生产、循环经济与再制造、3D打印和跨域能力，全球价值链、服务化、高效产业政策、制造业区域化和数字基础设施。
　　 五、 打造先进制造业集群的政策构建
　　 近年来，美国、德国、日本等发达国家纷纷提出各自的集群战略和计划，试图将先进制造业集群作为提升自身国际竞争力和影响力的主要手段。党的十九大报告明确提出，要促进我国产业迈向全球价值链中高端，培育若干世界级先进制造业集群。政策制定者应科学辩证地认识“大智物移云”新一代信息技术的价值和作用，一方面要以开放的心态、积极的热情去拥抱大数据等信息技术，把握好历史性弯道超车机遇;另一个方面，需要冷静思考，理性地认识和对待“大智物移云”，避免过度炒作。
　　 与“大智物移云”技术相融合，先进制造业集群正在努力打造智能产业生态，以满足大规模定制和服务化的新趋势。先进制造业集群被认为是技术创新的孵化中心，以及新产品和新流程的栖息地。关键问题是如何打造和培育先进制造业集群，有效利用数字化和产业转型趋势带来的新技术和新服务。“大智物移云”技术从根本上改变了企业层面的商业模式，并在产业层面改变了组织的价值系统。在新的形势下，先进制造业集群必须处理工厂、机器、自主生产系统和价值链上的参与者之间变得相互关联和智能的所有事情。这些都是未来制造业集群面临的巨大任务，因为基于高度自动化和互联互通的智能生产系统可以跨越地理边界，在市场内开展生产活动。与此同时，先进制造业集群政策还必须通过促进跨部门价值链、加强国际化、促进区域间投资、加速创业和进一步技能升级来迎接这些新的契机。 　　 外部性是公共政策可用于高科技创新的关键原因的领域，集群效应大多被视为提高公共干预效率的工具。基于集群的政策措施成为新工业政策的核心工具，其重点是经济的特定部门的活动。这些新方法寻找在特定地区产生最大潜力的行业，并部署公共政策，使它们在主要关注市场失灵的地区更具生产力。“大智物移云”背景下要求政府对集群创新系统关键要素进行投资，这些要素包括技能和研发资金、集群生态系统和其他创新网络。一方面，引导集群成员间建立集群学习、知识扩散、技术外溢等机制，推动单一线性的个体创新走向网络化的集群创新。另一方面，要加快集群组织变革，构建基于地理邻近的制度安排和组织网络，建立符合集群发展需要的合作机构，有效促进企业之间知识、信息和经验的沟通和交流，营造彼此相互了解和相互信任的集群文化。
　　 政府应该制定推动集群转型和升级的政策措施，为集群升级和提高有效性方面创造条件。这些政策措施应该涵盖从企业到区域经济的不同层面。制造业产品创新以及信息交流建立在稳定可靠的数字技术基础之上的，政府要依托“大智物移云”构建起产品生态体系及“网+云+端”的新的基础设施服务体系。建立更加开放柔性的网络系统，帮助集群企业将用户角色深度融入到企业产品创新的流程中。加快建设专业的，覆盖广泛的、公益性的、综合性的中小企业服务机构，解決中小企业在发展智能制造、转型升级中面临的诸多困难。通过实施这些政策，先进制造业集群能够在产业转型的系统创新和智能专业化中发挥重要作用。
　　 当前“大智物移云”新一代信息技术与制造业的不断跨界深度融合发展，已经成为推动制造业升级和经济高质量发展的引擎。抓住制造业跨越式发展的黄金机遇期，加速推进“大智物移云”技术与制造业的深度融合发展，促进制造业集群的高端化、智能化、绿色化、融合化，加快落实《中国制造2025》，促进“中国制造”向“中国智造”转变具有重要意义。
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