德国“工业4.0”引发的思考

　　全球金融危机后，为尽快恢复经济，培育新的经济增长点，西方发达国家纷纷回归实体经济。美国提出“再工业化”，并推出《重振美国制造业框架》、《先进制造业国家战略计划》等。德国和日本等制造强国也不甘落后，德国制订了《德国高技术战略2020》，并推出工业4.0;日本提出了 　“工业4.1J”，一个德国工业4.0的升级版，J表示源于日本。

　　与此同时，中国也相继制订了培育发展战略性新兴产业、工业转型升级、两化融合等一系列战略规划，加速从制造大国向制造强国转变的进程。

　　显然，美国、德国、日本，包括中国，这四个制造大国正在展开一场抢占全球制造业产业链制高点的激烈竞争。这个制高点是什么?时任工信部副部长苏波认为：“国与国之间的竞争也罢，国与国之间的经济竞争也罢，实质上就是国与国之间的装备制造业的竞争。目前，大国之间在高端装备制造领域的竞争，我们可以说，就是大国博弈的核心。”苏波所说的高端装备制造实际就是智能装备制造。

　　在这样的背景下，德国推出“工业4.0”(Industry 　4.0)。工业4.0原本是《德国高技术战略2020》中的十大未来项目之一，最初在2011年德国汉诺威工业博览会上提出。当时，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈.瓦尔斯特尔教授在开幕式中提到，要通过物联网等媒介来推动第四次工业革命，提高制造业水平。2013年4月，又是在德国汉诺威工业博览会上，德国“工业4.0工作组”发表了最终报告——《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》。

　　德国工业4.0与美国第三次工业革命的说法不同。按照德国学术界和产业界解释，工业4.0是继机械化(1.0)、电气化(2.0)和自动化(3.0)之后，以智能制造为主导的第四次工业革命。

　　四次工业革命图示

　　显然，智能制造已是世界制造业发展的必然趋势，是制造强国必争的产业链制高点。有一项针对“德国工业4.0战略前景”的调查显示：在德国，47%的公司已经积极参与到工业4.0的战略中;18%的公司正参与工业4.0战略的研究工作;12%的公司声称它们已把该战略付诸实践。德国企业大举进军工业4.0的，一时间成了世界关注的焦点。

　　面对德国工业4.0的挑战，一位日本机械厂商德国子公司的社长语气凝重地说：“原本就在设计和工程领域具有优势的德国，现在又要重新定义制造业的应有形态，以攻占潜在增长市场。我们不能再这样无所作为了。”

　　但德国机械工业联盟(VDMA)一位专家解释说：“关于传统制造业，被中国等亚洲国家的企业赶超只是时间问题。所以，我们正在探索一条不会被亚洲企业赶超的其他道路。”从他的话语可以看出，德国人更加忧虑地还是“龙行天下”的中国制造。

　　就在德国推出工业4.0、美国等制造强国实施“再工业化”战略的同时，中国也正在思考着如何转型升级，如何从制造大国转变为制造强国。

　　转型的想法早在“九五”期间就已提出，但至今仍没转过来，现在又提出了产业“升级”的任务。过去没有解决的问题和新的问题交织在一起，这使中国制造遇到了前所未有的挑战。

　　中国制造业一方面面临着自主创新能力不足、缺乏核心技术、产品附加值低、产品质量和生产效率不高、资源利用效率偏低、产业结构不尽合理等长期没有解决的老问题;另一方面，近年又遇到了劳动力和土地、资源等生产要素价格快速上升等问题。

　　在国际市场，高端制造有向发达国家回流之势，低端制造也逐渐开始向比中国制造成本更低的发展中国家转移。中国制造面临着欧美发达国家和发展中国家的双重夹击，已经陷入“高端失守，低端混战”的尴尬局面，“世界工厂”的地位受到严重威胁。

　　更为重要的问题，是中国制造已经陷入全面的产能过剩的局面，并伴随着制约转型升级的体制障碍。

　　面对空前的困境，中国制造何去何从?如何从制造大国转变为制造强国?《中国制造2025》规划在这个背景下应运而生。这个规划与中国工程院的“制造强国战略研究”重大咨询研究项目有渊源关系。制造强国战略研究项目组成员、中国机械工业联合会专家委员会委员屈贤明对本刊记者说，在制造强国战略研究项目设立之初，规格就比较高，工信部部长苗圩担当顾问，中国工程院院长周济和朱高峰院士任项目组组长。目标也很明确，就是要通过调研和报告确定我国成为制造强国的阶段性目标和指标，提出进入制造强国行列的指导方针和战略对策。

　　2013年初，“制造强国战略研究”重大咨询研究项目调研团正式成立。就在调研团调研期间，德国在汉诺威工业博览会(2013)上推出了“工业4.0”战略规划。这标志着德国在全球拉开了以智能制造为主导的第四次工业革命大幕。

　　德国人的抢先一步，让“制造强国战略研究”项目组的院士和专家意识到，中国也需要自己的“工业4.0”中长期规划。

　　屈贤明说，2014年1月，项目组成员在向国务院副总理马凯做了阶段性成果汇报之后，首次提出制定《中国制造2025》规划的设想，为中国制造业在2025年前后迈入世界制造业强国行列提供战略指引。这一建议得到了马凯的肯定，并明确责成工信部牵头、会同相关部委编制《中国制造2025》规划。

　　于是，“制造强国战略研究”重大咨询研究项目变成了编制《中国制造2025》。牵头单位由中国工程院升级为工信部。工信部牵头，会同国家发改委、科技部、财政部、质检总局、工程院等20多个国务院有关部门，组织50多名院士、100多位专家开始共同编制中国版的工业4.0——《中国制造2025》。

　　中国政府对德国工业4.0非常重视。2014年3月，国家主席习近平访问德国时在《法兰克福汇报》发表署名文章时重点提到德国“工业4.0”战略。这被认为是吹响了中国加速推出《中国制造2025》规划的号角。

　　2014年10月10日，中国国务院总理李克强访问德国期间，中德双方发表《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展“工业4.0”合作。中德双方认为，合作进程应由企业自行推进，两国政府提供政策支持。

　　水到渠成。今年3月5日，李克强总理在“两会”期间顺势提出实施《中国制造2025》的宏大构想。这项由50位院士、100多位专家完成的研究成果，国务院最终将其浓缩成2万字正式发布。文字虽然不多，但官方说这是中国从制造大国迈向制造强国的顶层设计，是实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。

　　工信部部长苗部说，如果用一句话来概括《中国制造2025》，那就是中国要从制造业大国转变为制造业强国。而转变成制造强国的路径是两化融合，主攻方向则是智能制造。我们要用30年，分三步走，完成制造大国向制造强国的转变。为了完成这个转变，《中国制造2025》确定了四项原则、五条方针，并实施五大工程，重点突破十个领域。

　　从“制造强国战略研究”到《中国制造2025》的转变，在国家战略需求的驱动下，政府对于从制造大国向制造强国转变的“中国梦”又有了新的认识。

　　技术顶天，但要市场立地

　　《中国制造2025》由研究机构发起，最后由政府主持编制而成。但是，它的落地必须要有企业参与，甚至要由企业主导。针对《中国制造2025》落地的问题，制造强国战略研究项目组成员、原机械工业部副部长陆燕荪在接受本刊记者采访时问道：“现在战略有了，但如何把战略变成规划，规划变成计划，计划变成行动呢?也就是如何将它落地，落到企业层面?” 　显然，陆燕荪的这个提问还没有一个很好的答案。

　　把政府的战略、规划或计划落实到企业层面，这在计划经济时期是轻而易举的事情，但在市场经济情况下则不尽然。按计划经济办事，政府和企业都不用考虑是否盈利的问题;按市场经济办事，政府可以不考虑投入产出的关系和盈亏问题，但企业如果也不考虑这些问题的话，那将会在市场竞争中一败涂地。

　　《中国制造2025》的主线是两化融合，即两个IT(IndustryTechnology和Information 　Technology)的深度融合，主攻方向是智能制造。为了争夺智能制造这个制造业产业链的制高点，早在今年1月，工信部就发布《智能制造试点示范专项行动实施方案》，吹响了中国企业向智能制造进军的号角。该《方案》确定：“自2015年起，在基础条件好和需求迫切的重点地区、行业，优先从基本达到两化融合管理体系标准要求的企业中选择试点示范项目，分类开展流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态新模式、智能化管理、智能服务等6大试点示范专项行动。连续实施3年后，根据试点示范情况，再做相应的调整和深化。”

　　考虑到中国制造1.0、2.0、30并存的现状，工信部似乎在小心翼翼地摸索着适合国情的通往制造强国的路径。6月初，工信部公布的首批智能制造试点示范项目共94个(原计划30个以上项目，结果突破60个以上项目)，其中包括20项基础研究项目，74项产业项目。参与试点的企业77家，涉及上市公司近20家。这次试点项目的公布，标示着《中国制造2025》全面启动。

　　工信部组织的智能制造试点示范专项行动，实质上是在号召企业向智能技术的研发发起进攻，以使中国企业迈向产业价值链的高端。但是，对于一个企业而言，问题并不是这么简单。以迈克尔.波特的价值链理论来解释，技术研发固然重要，但它在企业价值链中也只是创造价值活动之一而已，并不是全部。在研发设计-加工制造-营销服务整条价值链上，技术研发尽管有高附加值，但如果一项技术发明不能产业化、商业化，那么，企业对于这项技术的研发投入则是浪费。所以，企业在进行技术研发时，一定要首先想到技术和市场能否融合在一起，能否变成满足消费者的产品。一个好的企业，一方面要追求技术顶天，另一方面更要保证市场立地。

　　对于这个问题的理解，我们可以从“微笑曲线”的思维框架得到启发。

　　微笑曲线是由台湾企业家施振荣先生于1992年提出。微笑曲线像一个人微笑时嘴的形状，两端朝上。把微笑曲线应用到产业价值链中，附加值更多体现在两端，即研发设计和品牌营销，而处于中间环节的加工制造则附加值最低。高端环节获利占整个产品利润的90-95%，底端环节只有5-10%，甚至1-2%。

　　从市场竞争角度来看，微笑曲线的左端，研发设计属于全球性竞争;微笑曲线的右端主要体现为区域性竞争。

　　微笑曲线揭示了两个要点：一是附加值在哪里，二是竞争形态。

　　当年，施振荣用这条曲线来解释计算机产业的价值链。后来，微笑曲线被应用到各个领域。

　　若以微笑曲线来解释智能制造试点示范专项行动，工信部显然是在鼓励企业向微笑曲线的左端，研发设计这一端发力，并希望企业参与全球竞争。如果企业有升级为智能制造的实力，又能将技术与市场结合在一起，那当然是好事;但是，如果企业没这种实力，或者缺乏市场的支撑，那就要另当别论。

　　笔者曾接触过这样一家装备制造企业，当年在参与一项国家级的重大工程中，这家企业耗尽了企业资源自主研发一项关键部件，但项目结束后，市场却没那么大了，结果使企业陷入困境。这就是没有考虑微笑曲线右端的结果，技术顶天后，未能市场立地。这样的企业并非个案。

　　过去，中国政府制定了许多战略、规划，政府一招呼，企业就蜂拥而上。今天的产能过剩与此有密切关系，传统产业全面过剩不说，即使新兴产业如太阳能、风电等也都是在政府规划下导致产能过剩，最后遭殃的还是企业。

　　一个制造企业，在经营选择上，向微笑曲线两端延伸是应该的，但不能不考虑自己的实际情况，一味地只向技术一端延伸。制造企业不应忘记，微笑曲线的右端也有高附加值，而且左端的价值也要通过右端来实现。制造企业更不应忘记，制造除了自身能够创造价值外，它还是是附加值的载体。

　　事实上，即使是施振荣，他也没有忽视制造的作用。在去年出版的《微笑曲线——缔造永续企业的王道》一书中，他说：“虽然制造的附加值低，但我把它视为‘中性’的载体，由微笑曲线左右两端决定它的价值。”他举例说，一个杯子使用的材料没有区别，但其设计如果出自大师之手，身价就会不同凡响，附加值的载体在这个时候会显示出其重要性。

　　由于经济全球化的不断深入，技术特别是高技术竞争实质上已是全球性的竞争，所以，在微笑曲线左右两端均具实力的企业，通常就是一家超强的跨国公司，是世界性的企业，如美国GE、苹果、德国西门子、日本三菱重工等。如果一家制造企业缺少可以和这些跨国公司比高低的技术，其实多想想如何把制造做好，多想想微笑曲线的右端，是更为现实的选择。至于说到企业不可缺少的技术进步，那则是一个漫长的积累的过程，对企业而言，要靠长期不断的投入和努力才能获得，不是靠一场运动，三两年就能实现的。

　　美国辛辛那提大学教授李杰针对中国工业评价说，中国工业跳跃式发展了几十年，在快速跳跃中，忽略了许多制造的过程，缺少对细节的领悟。比如飞机发动机要达到安全、舒适、少噪音、少振动，其中涉及很多制造细节，包含许多人的经验分享。所以，中国要进入工业4.0，亟需对制造过程有更多、更深的认识。

　　“这次是抄不了了，因为里面的传感器、软件设计和计算机模型都不可能拿来就用，所以有很大的挑战。”李杰说。

　　关于工信部推进中国制造2025的工作，在6月15日的座谈会上，李克强未做评论。但他在座谈会上说了这样一番话：“过去传统的增长方式难以为继，传统的动能也在减弱。为什么我们提出大众创业、万众创新?实际上跟中国‘智’造联系到一起。智从哪里来?集众人之智。想要创新，要运用互联网技术，运用大数据、云计算等等，这一定要靠大众创业、万众创新。”

　　显然，李克强把大众创业、万众创新跟中国“智”造联系在一起。这与做一件事情就选几个骨干企业“试点示范”的做法不完全相同，总理想到的是“大众”，是“万众”。他很清楚，要把大众、万众调动起来，投入到智能制造之中，必须要靠深化改革。所以，他要求政府各部门要为大众创业、万众创新、互联网+和中国制造2025简政放权、优化服务创造条件。

　　总理似乎在寻找企业是创新主体、政府回归服务职能，这样一条通向智能制造之路。

　　无论是德国工业4.0、美国工业互联网，还是《中国制造2025》，都颠覆了现在的制造业，重新定义了制造业的应有形态，但三者有一个最大的共性，就是智能制造。

　　工业4.0意在通过充分利用嵌入式控制系统，实现创新交互式生产技术的联网、相互通信，即信息物理融合系统(Cyber-Physical 　Systems，CPS),将制造业向智能化转型。CPS让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。

　　工信部华信研究院智能制造研究所所长徐静对本刊记者说：“工业4.0正是以CPS为技术核心，以智能工厂和智能生产为两大主题，实现纵向集成、横向集成和端到端集成的新的制造业生产方式。最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品生产与服务模式。” 　在这种制造模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。现在，创造新价值的过程正在发生改变，企业价值链和产业链分工将被重组。

　　过去企业之间的竞争，可以大致归类为成本竞争和差异化竞争两种。成本竞争一般是比较在同等成本、价格下，谁能为客户提供更大的价值，但在中国通常演变成产品同质化下的价格战;差异化竞争一般为品牌竞争。企业之间无论是成本竞争还是差异化竞争，都是建立在规模化、大批量生产方式之上，即使是品牌的差异化，也是建立在产品批量生产的前提之下。

　　智能制造则完全不同于传统的制造方式，由于“互联网理念扩展到工业生产和服务领域，催生了众包设计、个性化定制等新模式，将促进生产者与消费者实时互动，使得企业生产出来的产品不再大量趋同而是更具个性化。” 　苗圩说。

　　智能制造生产方式，使数字世界与物理世界无缝融合，也使产业链各个环节的协作发生了明显变化。一方面，企业内部纵向集成加深，即企业内部信息流、资金流和物流的深度集成;另一方面，在从订单到交货的横向一体化中，各个环节也被紧密地联系起来了，甚至实现了端对端集成。生产者与消费者(用户)以及业务伙伴可以实时互动，企业生产出来的产品不再大量趋同而是更具个性化，即大规模批量生产向个性化定制生产转变。在这样的价值链下，各项价值创造活动所创造的价值如何确定?

　　智能制造改变了企业价值链，同时也将改变了企业之间的竞争模式。在这种情况下，大工业批量生产时代产生的微笑曲线，其解释力陷入困境，它既无法说明个性化需求如何满足，也无法解释智能制造生产方式下高附加值在新价值链的何处。

　　一些人也看到了用微笑曲线来解释智能制造生产模式下企业价值链的困境，所以，纷纷撰文宣称“告别微笑曲线”，甚至有人断言“微笑曲线已死”。这些预言对于现实中的企业而言有点为时尚早，但我们确实需要解决微笑曲线将要面临的困难。笔者认为，用穹顶弧线思维框架替代微笑曲线的思维框架，将是企业应对未来竞争的有效选择。

　　这是一幅简化的穹顶弧线图。穹顶弧线的左端底部是制造，右端是市场(消费者、用户)，穹顶是设计。在穹顶弧线中，设计把制造和市场连接在一起。

　　穹顶弧线顶端的设计不同于微笑曲线中的设计。微笑曲线中的设计，通常指传统的产品设计，或传统的工业设计，为大工业批量生产而设计。穹顶弧线中的设计，是包含了创新内容和满足个性化需求的设计，是诞生在智能制造生产方式下的现代设计。

　　设计居于价值链的最高端，是满足个性化需求的智能制造生产方式的必然选择。正像德国人所强调，“工业4.0的关键是将软件、传感器和通信系统集成于所谓的物理网络系统。在这个虚拟世界与现实世界的交汇之处，人们越来越多地构思、优化、测试和设计产品。”这是什么意思呢?其实，这正是我们强调的智能制造时代的现代设计，它在穹顶之端。

　　关于设计，最近路甬祥院士和清华大学柳冠中教授都有新论。笔者提出的穹顶设计，既包容了路甬祥院士倡导的“创新设计”，也涵盖了柳冠中教授定义的工业设计的本质。

　　路甬祥说，“设计是人类对有目的创造创新活动的预先设想、计划和策划，是具有创意的系统综合集成的创新创造。设计也是将信息知识和技术创意转化为产品、工艺装备、经营服务的先导和准备，并决定着制造和服务的价值，是提升自主创新能力的关键环节。” 　路甬祥把创新和设计连在一起，称为创新设计。

　　路甬祥认为，我们可以将农耕时代的传统设计表征为“设计1.0”，工业时代的现代设计表征为“设计2.0”，全球知识网络时代的创新设计表征为“设计3.0”。与之相应，诞生于工业时代的“工业设计1.0”自然也将进化为全球知识网络时代的“工业设计2.0”。它们将伴随着全球网络，科学技术、经济社会、文化艺术、生态环境等信息知识大数据等创新发展，设计价值理念、方法技术、创新设计人才团队和合作方式也将持续进化发展。

　　与路甬祥的观点略有不同，柳冠中认为，由于分工的细化，需要有一种职业来协调需求、制造、流通和使用各环节的关系。这种考虑系统整体利益的理论、方法、程序、技术和管理以及社会机制的活动统称为工业设计。同时，工业设计也是人类的整体文化对工业文明的修正，所以，必须要考虑到人和环境，既要讲以人为本，还要讲以生态为本。

　　柳冠中说，一个物品在工厂里叫做产品，要解决制造的矛盾;到了商场叫做商品，要解决流通的矛盾;到了家里叫做日用品，要解决使用的矛盾;最后扔到垃圾箱里叫做废品。所以，对设计师来说，我们看到的不是一台机床、一个杯子，它是一个大概念，而应该是制造、流通、使用和回收问题，即产品、商品、用品和废品融为一身。

　　不久前，中国工业设计研究院有一份资料介绍了工业设计网站Core77对11位来自美国顶尖工业设计专业的主任进行了采访。其中克兰布鲁克艺术学院Scott 　Klinker说：“工业已经从传统大批量生产转变为网络社会的用户提供创新产品。……网络社会已经出现了新的设计文化，更草根，自下而上，和工业时代自上而下的文化形成了鲜明对比。”甚至有人说，我们进入了一个设计师创业的时代，或者说万众创新的创客时代(Makers)，而众筹这个与之相匹配的金融工具又可以让创客们直接接触市场，这与以往有很大的不同。

　　无论是路甬祥定义的创新设计、柳冠中描述的工业设计，还是国外那些顶尖工业设计专家们对设计的新认识，从穹顶弧线框架来解释，就是在一个普遍采用智能制造生产方式的情况下，设计是连接制造与市场最为重要的元素。这里的设计既要包含创新元素，满足个性化需求，又要体现以人为本和以环境为本的理念。它是产品设计、流程设计、工艺设计、商业模式设计等等的总和，也可以说，它是一种思维方式。

　　在智能制造时代，由于企业实现了纵向集成、横向集成和端对端集成，企业与供应商、消费者之间实现了实时互动，产品研发设计-生产制造-营销服务，在价值创造上将不再存在微笑曲线中所描述的区别。随着制造企业生产效率和服务能力的大幅提升，其利润也会随之而提高。也就是说，制造不再位于只获得5-10%、甚至1-2%利润的价值链最底端。有人说，工业4.0将消灭淘宝，这话现在看有些夸张，但是，我们也确实应该重新思考，在智能制造生产方式下淘宝存在的意义。

　　在智能制造时代，微笑曲线已无法解释价值链各个环节创造价值的高低，但这条源于波特价值链的曲线的各项价值创造活动还没有被否定，也就是说，波特价值链还在。我们的任务只是寻找智能制造生产方式下企业价值链究竟还有没有高附加值之处而已。穹顶弧线正是在这个背景下应运而生，作为案例，苹果公司的成功是穹顶弧线的有力佐证。根据穹顶弧线的解释，设计在新的价值链中将居于穹顶弧线之巅，是附加值最高之所在，是智能制造时代企业竞争的主战场。

来源：中国投资咨询网