【摘要】制造業智能化的盲目性有可能造成延緩制造強國建設進程、不利于經濟高質量發展、削弱智能制造產業生態自主可控能力等不良后果。為此,應提高對制造業智能化的認知水平,明確目標導向、夯實發展基礎,系統協同推進;政府應進一步加強頂層設計,有序推進制造智能化進程;注重打造智能制造產業標桿和示范企業,發揮典型企業的示范引領效應;在系統推進基礎上加快突破制造業智能化的一些關鍵環節,從根本上消除盲目智能化風險。
【關鍵詞】制造業智能化 盲目性 風險 對策
【中圖分類號】F124 【文獻標識碼】A
制造業智能化是新一輪工業革命的核心內容,是我國制造業轉型升級的主攻方向,也是建設制造強國的必由之路。在加快推進制造業智能化發展的熱潮中,一個令人憂慮的現象是很多地方和企業無視制造業智能化的內在邏輯及要求,“一窩蜂”式地推進制造業智能化,盲目上項目、擴投資。這樣推進制造業智能化,蘊藏著一定的危險性,特別是在這個速度化時代,一旦失誤將損失巨大,甚至直接關系到企業存亡和行業發展前景,進而影響國家整體經濟運行。為此,應在當前制造業智能化熱潮中保持高度的清醒和冷靜,真正遵循制造技術演變與創新發展的規律,避免盲目躍進思維的干擾,謹慎決策,規避風險,積極而穩妥地推進我國制造業智能化發展。
我國制造業智能化發展現狀
推進制造業智能化、發展智能制造,是新一輪工業革命的內在要求,是搶占未來發展制高點的必然之舉。歐美發達國家加緊布局發展智能制造,并形成了以德國工業4.0、美國工業互聯網為代表的兩種基本范式。在我國,以習近平同志為核心的黨中央高度重視制造業的智能化,習近平總書記在多個場合強調要把發展智能制造作為制造強國建設的主攻方向。工信部等部委相繼發布了《智能制造發展規劃(2016—2020年)》《高端智能再制造行動計劃(2018—2020年)》等多個文件,各級地方政府也配套實施了多項制造業智能化相關的戰略規劃。
目前,從總體上看,我國智能制造發展正從初期的理念普及、試點示范階段,邁向深入實施、全面推廣階段。首先,作為制造業智能化重要工程的兩化融合不斷深化。截至2020年6月,全國應用兩化融合管理體系標準企業數量突破2.8萬家,企業數字化研發設計工具普及率達71.5%,關鍵工序數控化率達51.1%,數字化轉型成為各行業廣泛共識,信息技術加速在全流程、全產業鏈滲透融合和集成應用,制造業核心競爭力持續提升。其次,智能制造項目與模式推廣迅速。我國已建成600多個具備軟硬件系統集成、跨業務數據共享等智能化特征的數字化車間和智能工廠,并在服裝、家具等領域形成大規模個性化定制模式,在航空、汽車等領域形成網絡化協同模式,在電力裝備和工程機械等領域形成遠程運維模式,等等。在全國范圍內帶動256家制造企業復制推廣了1300多個項目,有力推動了制造業智能化。在智能制造試點示范項目和新模式應用項目中,企業的生產效率平均提高44.9%,能源利用率提升了19.8%,運營成本降低25.2%,產品研制周期縮短35%,產品不良率降低了35.5%。再次,制造業智能化基礎設施建設取得明顯進展。全國已建成超過70個有影響力的工業互聯網平臺,連接工業設備數達4000萬臺(套),工業APP突破25萬個。預計在2020年,我國工業互聯網產業增加值規模約為3.1萬億元,同比實際增長約47.9%,占GDP比重將達到2.9%,對GDP增長的貢獻將超過11%。全國制造業生產設備數字化率達到48.7%。平臺解決方案在區域、行業、企業紛紛落地,開始形成以平臺為核心,以解決方案、創新推廣中心、產業基金、實訓基地為支撐的“平臺+”生態體系。最后,智能制造標準建設成效明顯。我國先后建設了191個標準試驗驗證平臺,發布了267項國家標準,船舶、紡織等細分行業智能制造標準體系相繼建立,積極參加ISO、IEC等國際標準化組織的工作,牽頭發布無線通信技術WIA-FA標準等28項國際標準,智能制造標準體系日趨完善。
與此同時,我國制造業智能化也存在一定的盲目性,主要表現是:有的企業在對制造業智能化內容、要求等缺乏清晰認知的情況下,貿然推進智能化升級改造,出現明顯失誤,造成嚴重浪費。有的企業忽視效率原則,在缺乏對智能化投資效益進行預測、評估的情況下,貿然推進大規模的智能化改造,有的甚至是為智能化而智能化,從而造成效益低下,甚至入不敷出,難以為繼。有的企業“跟風”、攀比心理較嚴重,因看到同行在數字化、智能化過程中受益,所以急切地進行智能化改造。還有的企業為了獲得資本市場的青睞,過度炒作“智能制造”概念,匆匆上馬一些缺乏實質性內容的智能改造項目,在自身技術、產業、模式等不具備的條件下盲目推進智能化,結果事倍功半。以近幾年持續熱度不減的“機器換人”為例,一些地區在很短的時間內便涌現出一大批工業機器人、自動化企業。據中泰證券統計,2016年中國工業機器人產量7.2萬臺,結果一年之后,這個數字漲了近一倍,2017年工業機器人產量達13.6萬臺,同比大增81%。很明顯,這種智能化改造存在一定的泡沫和盲目性。從近幾年股市行情看,政府過度出臺扶持、優惠政策,使凡沾上“智能制造”企業的股價都得到上漲。
制造業盲目智能化風險的原因探析
導致我國制造業智能化出現一定盲目性的原因是多方面的,例如對制造業智能化內涵與特征認知不到位、企業智能制造發展基礎不牢固等,當然,也與政府在政策引導、試點示范等方面存在的短板有一定關系。實際上,以上幾個方面的原因又是交織在一起的。
首先,一些企業對制造業智能化或智能制造的認知存在一定偏差。智能制造是新一代信息技術與制造深度融合的過程,自身具有復雜的技術內涵及模式要求,是覆蓋產品全生命周期、全產業鏈、產品生產各個環節的系統優化過程,需要在產品、生產技術、產業模式和制造系統等層面進行創新。但是,目前許多企業對智能制造的認知缺乏系統性與深刻性,具體表現在:一是對“智能”與“制造”的關系認知存在偏差。智能制造的本質是制造,智能只是作為一種新技術對制造加以賦能,這一賦能過程涉及制造業生產流程與運行模式的變革。作為智能制造主體的制造,如果在產業基礎、技術性能、工藝設備等方面不具備必要的條件,硬性地推進制造業智能化,勢必因其盲目性而無法為制造業賦能。二是智能化過程中“軟硬關系”的認知方面出現一定偏差。國內一些制造業企業在智能化過程中偏于智能硬件的使用,如盲目大量引進國外的工業機器人、打造自動化生產線等,卻相對忽視了對軟件的投資。實際上,“智造”是硬件軟件的總集成,軟件可以搜集環境以及自身信息,并作出相應的判斷和規劃行為,為生產提出最優解決方案。只注重硬件而忽視軟件無法達到真正意義上的“智能制造”。三是在對智能制造目標的認知方面出現一定偏差。企業作為市場經濟的獨立主體,其投資行為理應服從效益指標,對制造業智能化投資也應如此。一些企業盲目追求智能制造的先進性、模式化,甚至出現為智能制造而智能制造,搞攀比、隨大流等現象,這就體現了其在制造業智能化目標認知方面的偏差。
其次,我國制造業智能化轉型的基礎相對薄弱。智能制造需要相應的技術和管理基礎。從技術角度出發,如果沒有完善的自動化技術,關鍵工序的實現依然依賴工人的熟練程度,那么生產流程就難以在較低的成本下實現數字化,無法從數字化的生產流程中提煉出符合標準的數據資源,智能制造技術就缺少了最為關鍵的生產要素投入。從管理角度出發,如果企業對生產流程依然實行粗放管理,物料和工件質量不一、研發設計與市場需求脫節、對供應鏈管理和售后服務等重視程度不足,那么智能化改造不但不能解決這些問題,還會因此無法發揮作用,甚至由于技術與管理的進一步脫節為企業經營帶來更大的困難。目前,我國大部分制造企業在進行智能化轉型時普遍存在智能化基礎薄弱問題,這是導致盲目智能化行為的重要原因。
從發展范式看,制造業智能化需要經歷從數字化制造到數字化網絡化制造,進而到數字化網絡化智能化制造的三個階段。我國制造業智能化的總體推進路徑已經明確,即“融合推進、并聯發展”,也就是不必走發達國家的老路——從工業1.0到2.0,再到3.0,最后才到4.0的串聯式推進路徑,而是借助于新一代信息技術的應用,“以高打低”,加快推進不同層次的制造業智能化,從而發揮我國后發優勢,實現換道超車。但這只是一種總體發展路徑,具體到每一個制造企業,要推進智能化,工業2.0、工業3.0都是不可逾越的階段。目前,我國大部分制造業企業的生產水平處于工業2.0階段,甚至有少數仍處于工業1.0階段,只有各細分市場上的龍頭企業才達到工業3.0所要求的生產水平和管理水平。即使像GE這樣的最先提出“工業互聯網”概念的國際著名跨國公司,在推進智能制造過程中也面臨夯實基礎的問題。GE在2013年即推出了其工業互聯網產品Predix,在2015年圍繞Predix成立了GE digital部門,全面進軍智能化改造市場。但除了服務GE自身的智能化改造外,該部門的業務始終難以對外推廣,最終因營收難以覆蓋成本,在2018年底被GE剝離,至此GE推廣工業互聯網的計劃基本宣告失敗。GE工業互聯網產品失敗的根本原因在于目前全球制造業的智能化轉型市場依然不成熟,智能制造不具備廣泛推廣的基礎和條件。這種情況在我國應該更為嚴重。在這種基礎條件下,硬性推進制造業智能化往往會造成超越現實條件約束和智能制造要求的盲目投資和急性推進,結果是欲速則不達。
再次,政府行為有待進一步優化。第一,政策引導和典型示范工作有待加強。在市場經濟條件下,推進智能制造無疑應是一個市場化推進的過程,雖然在這一過程中政府的作用不可或缺,但怎樣才算是“到位的”推進智能制造的政策,政策的內容、實施方式及機制如何,一些政府部門并不是很明確。有的地方政府把政策的著力點直接放在資金支持上,如財政補貼、稅收優惠、成立產業基金等,但從智能制造作為一項復雜的系統性工作,基于系統視角實施配套性政策引導、推動方面,做得還不夠,尤其是在典型示范、成功經驗推廣方面還有待加強。第二,一些地方政府過度鼓勵造成智能化投資的“潮涌現象”。“潮涌現象”是林毅夫在分析產能過剩問題時提出的概念,指全社會對某一行業具有較好前景形成廣泛共識,不約而同地進入該行業,造成短時間內大量企業涌入,使得該行業從還存在一定市場空間迅速變為產能過剩。制造業智能化過程中也出現了類似現象,并且這種現象很大程度上與政府的過度鼓勵有關。政府的激勵政策對于激發制造企業智能化改造熱情、提升企業智能化改造能力無疑是必要的,問題是這種激勵應保持在合理的范圍內。如果不區分行業基本特征、智能化改造的具體需求地激勵,勢必會誘發企業智能化改造的盲目投資。事實上,許多企業的智能化改造主要是為爭得政府優惠項目,而未對智能化自身存在的難度、可能實現的效益等給予足夠關注。
最后,企業在制造業智能化過程中的盲目性及跟風行為,也與企業經營的外部環境有一定關系。近年來,企業經營面對的國內外經濟環境發生了巨大變化,企業經營成本包括人力成本明顯上升,利潤率水平明顯下降。在這種情況下,面對智能化浪潮的沖擊,很多企業把降低成本、提高效益的希望過于寄托到智能制造上,從而一擁而上,大力推進制造業智能化,實施機器換人,建設無人工廠、無人車間等,而忽視了上面提到的這一過程本身的復雜性、系統性特征,一些企業甚至產生一種“跟風式”沖動,在推進智能化過程中盲目攀比,攀比的不是流程的科學性、路徑的合理性,而是盲目上項目、增投資。
制造業盲目智能化帶來的潛在危害
一是延緩制造強國建設進程。從企業層面說,一方面,盲目進行智能化投資,為爭取政策優惠而盲目上項目,忽視投資效益和實際效果,會使企業陷入智能化改造的困境而最終難以為繼,對企業的智能化轉型升級并不能產生實質性效應。真正意義上的制造業智能化,如系統解決方案供應、關鍵技術創新等,都不是只靠投資就能夠得到有效解決的。另一方面,盲目推進制造業智能化有可能因形成路徑依賴“鎖定”在不合理的技術和模式路徑上。技術路線的演進往往并不只有一種結果,而是存在多重均衡。目前的智能制造技術本身還處在發展的過程中,如果制造業在現階段盲目智能化,進行過度投資,就有可能被“鎖定”在現有的技術路線上,即使此后出現更先進、更高端的智能制造新技術、新模式,也可能難以實現有效替換。這種技術路線的低端“鎖定”狀態顯然不利于推進我國制造業高質量發展和制造強國的建設。
二是不利于推進經濟高質量發展。制造業是我國實體經濟的主體,制造業高質量發展是實現整體經濟高質量發展的重要支撐。制造業智能化無疑是實現我國制造業高質量發展的重要途徑。但制造業智能化作為一項較為復雜的系統性工程,具有投資量大、波及面廣、影響深遠等特點,一旦出現盲目投資或投資失誤,將會對制造業升級發展造成不利影響。目前,一些制造業企業由于盲目性投資,造成新的產能過剩。以機器人行業為例,大量企業盲目追逐風口進入機器人領域,導致工業機器人企業數量過多、低端產品產能過剩等問題的出現。數據顯示,我國已建成和在建的機器人產業園區超過了40個,短短幾年時間,機器人企業的數量就超過了800個。在第十二屆全國人大五次會議的記者會上,工信部副部長辛國斌就曾談道:“在機器人這個領域,我們確實覺得有高端產業低端化和低端產品產能過剩的風險。”盲目投資、產能過剩,將會造成新的經濟失衡,制約制造業乃至整個經濟的高質量發展。
三是不利于自主可控智能制造生態的形成,對產業安全造成不利影響?,F階段,企業盲目智能化,忽視制造業關鍵核心技術創新,造成“制造”與“智能”的隔離,特別是忽視制造能力的強化,制約智能制造系統的集成和自身制造能力、制造基礎及設備的加強。在自主創新能力和產業基礎能力薄弱基礎上靠盲目投資發展的智能制造,可能導致我國制造業充斥大量外國技術和裝備,對制造業產業體系的自主可控造成一定隱患。當前,我國智能制造裝備產業所需的許多核心零部件、元器件及關鍵智能裝備主要依賴進口,智能制造“空心化”隱患較為突出。除了智能硬件,操作系統及工業軟件缺失也較為嚴重,一些跨國軟件巨頭加快布局智能制造的生產控制及操作系統。例如,在工業互聯網平臺布局方面,50%左右的工業PaaS平臺采用國外開源架構,90%以上企業使用歐美企業的CAD、CAE、PLM等高端工業軟件。制造企業的智能化盲目發展削弱了制造業關鍵核心技術的創新能力,對產業安全造成不利影響。
四是盲目推進“機器換人”可能誘發諸多不良影響。近年來,企業盲目智能化的一個重要表現是過度追求“機器換人”,而忽視這一過程中的精益管理,忽視由此可能帶來的負面影響。應該說,隨著我國人口紅利逐漸消失,傳統制造企業用工成本不斷上升,“機器換人”勢在必行。但作為企業智能化改造的重要內容,“機器換人”并非是一換了之,其實施需要以精益管理、人本管理等作為基礎。以南方某制造企業智能化改造的經驗總結為例,該企業所實施的某智能化改造項目失敗的首要原因就是在軟件設計時只考慮要實現的功能,但人性化程度不足,未能充分考慮人機交互過程中的需求。實際上,企業智能化改造需要將智能制造技術與傳統制造中的各項流程、工藝相結合,在此過程中現場的工程師和技術工人發揮著不可替代的作用。如果只是盲目推進“機器換人”,忽略相關模式的配套和創新,就難以實現智能化改造效果,并對企業長期競爭力造成損害。同時,還會造成進口機器人占據我國主要市場,而國人就業機會進一步減少的問題,特別是可能造成簡單技能勞動力失業加劇,這也是盲目智能化的危害之一。此外,進口機器人后期較高的維護成本還會提升企業運營成本,使企業透支大量財力,制約企業的正常運行和發展。
防止和杜絕制造業盲目智能化的思路及對策
第一,提高對制造業智能化的認知水平,明確目標導向,夯實發展基礎,系統協同推進。一要明確制造業智能化是一個復雜的系統性工作,不能只將其作為一個技術問題,一味擴大投資,盲目上馬機器人等新設備,需要整體設計推進方案,協同推進硬件、軟件耦合協同、生產方式、制造流程、管理模式等的智能化進程。二要進一步明確制造業智能化升級的基本目標導向是為了降本、提質、增效,而不是為智能化而智能化,更不是玩概念、趕時髦。需求導向、效益優先是企業智能化轉型升級的基本遵循。三要牢固樹立智能制造的本體是“制造”“智能化”是實現制造業轉型升級基本手段的理念。制造能力提升才是制造業智能化推進的基礎和前提。為此,要夯實智能制造的根基。從政府角度看,應進一步強化核心基礎零部件(元器件)、先進基礎工藝、關鍵基礎材料和產業技術基礎等四基發展,同時加強信息基礎設施建設,尤其是5G網絡、工業互聯網、大數據等新基建建設。制造企業要從核心技術、零部件、材料、基礎制造工藝、軟件等方面入手,扎扎實實做強制造根基。在技術層面,著眼于實現新一代信息技術和制造業深度融合,從自身基礎條件出發,選擇適宜的技術類型和模式。從工藝、設備層面,要推進制造企業的大規模技術改造,加快形成與智能化升級相適應的制造設備和工藝,夯實制造業智能化的基礎。
第二,政府應進一步加強頂層設計,有序推進制造智能化進程。進一步強化已有戰略及規劃的現實針對性和可實施性、可操作性,尤其要加強專項規劃的制定。要增強規劃的前瞻性、銜接性和協同性。中央政府應進一步明確數字化制造、數字化網絡化制造及新一代智能制造三大范式并聯推進的具體機制和路線圖,通過更加有效的政策引導減少制造業智能化過程中的盲目性,對處于工業1.0、工業2.0、工業3.0、工業4.0不同階段的企業采取不同激勵措施,促使大部分企業完成數字化“補課”的任務,少數處于工業3.0甚至更高階段的企業,應通過新建自動化生產線和數字化車間,建設企業的數據流,為智能制造的長遠發展奠定必要的基礎和條件。地方政府在推動智能制造發展的同時,為避免智能化過程中企業盲目投資和惡性競爭,應加強對行業整體的統籌規劃和監管,明確市場準入標準、智能產品質量評定和檢測認證標準,建立健全相關檢測機構及公共服務平臺,防止無序競爭。注重構建智能制造產業生態,融合創新發展生態,深化產融合作和產教融合,緩解智能化改造過程中的資金壓力,防范對相關技術的認知偏差。
第三,注重打造智能制造產業標桿和示范企業,發揮典型企業的示范引領效應。打造一批重點行業智能工廠、數字化車間和標桿企業等。圍繞設計、研發、生產、物流、運維服務等全生命周期各環節,培育更多國家級試點示范企業和全球“燈塔企業”,及時總結示范企業經驗和模式,在相關行業領域復制、推廣,成立專門組織對示范推廣效果進行評估。在打造示范企業的基礎上,進一步形成一批智能制造示范區,引領一批產業配套的中小微企業發展,形成一批產業鏈完善、輻射帶動作用強的智能制造集聚區和產業園區。針對企業智能化改造遇到的痛點和難點,通過政策解讀、智能制造標準宣傳貫徹、現場診斷、主題報告、供需對接等活動,及時加以解決,預防出現盲目投資和資源浪費現象。
第四,在系統推進基礎上加快突破制造業智能化的一些關鍵環節,從根本上消除盲目化風險。以需求為導向,大力加強基礎研究和應用研究,圍繞薄弱環節補齊短板,加快實現共性技術、關鍵技術的重大突破,培養一批智能制造系統解決方案提供商,大力提升制造業智能化技術和生態支撐能力。例如,山東省采取“揭榜掛帥”等方式,重點突破工業智能算法、工業機理模型等工業互聯網核心技術和關鍵共性技術,建設工業互聯網應用推廣中心、5G聯合創新中心等創新載體,加快“中國算谷”等重點項目實施。只有從技術上、生態支撐上解決企業智能化改造面臨的難題和制約,并通過政策解讀、智能制造標準宣傳貫徹、現場診斷、主題報告、供需對接等方式及時幫助企業獲得解決方案,才能從根本上消除制造業盲目智能化風險。
(作者為南開大學經濟與社會發展研究院教授)
【參考文獻】
①黃鑫:《工業化和信息化加速融合發展》,《經濟日報》,2020年11月5日。
②周濟:《走向新一代智能制造》,《中國信息化周報》,2018年5月14日。
③林毅夫、巫和懋、邢亦青:《“潮涌現象”與產能過剩的形成機制》,《經濟研究》,2010年第10期。
責編/韓拓 美編/宋揚
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