【讲义文稿】价值链升级视角下我国智能 制造发展的战略构想.docx
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1、【讲义端价傅级视角国智能制造发展的战略构想动力机制实施路径支撑要素图1我国智能制造发展战略的理论框架摘要)伴随笫四次工业革命兴起的智能制造,为我国制造业突破价值接低端锁定、提升全球价值锥分工地位提供 了重要机遇。理论与现实逻辑表明,制造业智能化升级是我国智能制造发展的战略取向。基于这个基本判断,构建了一 个智能制造发展战略的理论框架。首先借鉴全球价值链升级理论提出了制造业智能化升级的四条基本路径。然后结合我 国实际,从主导产业选择、产业组织优化、产业融合创新、产业空间布局角度考察了促进我国制造业智能化升级的动力 机制。最后,从关键技术、产业资金、专业人才、平台环境等要素供给层面提出了支撑我国制
2、造业智能化升级的思路和 举措。关键词智能制造;智能化升级;价值链升级;制造业;全球价值链;要素供给一、引言智能制造作为第四次工业革命的重要标志,巳经成为发达国家重振制造业的重要目标和主攻方向,也将成为未来 世界各国发展先进制造业的制高点。自全球金融危机以来,许多发达国家纷纷出台以先进制造业为核心的再工业化战略, 如美国以工业互联网和新一代机器人为特征的.先进制造伙伴计划:德国旨在通过智能制造提升制造业竞争力的工业 4.0规划”和“2020德国高科技战略”,日本实施巩固其制造业大国地位的制造业复兴战略”和“制造业竞争力战略”等。面 对全球产业竞争格局调整带来的新机遇和新挑战,我国政府陆续出台了中
3、国制迨2025智能制迨发展规划 (2016-2020)等战略规划,明确地将智能制造和“互联网+作为未来我国制造业转型升级的主要抓手和主攻方向。发 展智能制造,巳成为新常态下我国培育经济增长新动能和锻造制造业国际竞争新优势的必由之路。从概念范畴来看,智能制造具有跨学科内涵,涉及信息技术、工业工程等自然科学以及管理学、经济学等社会科 学的多个领域。显而易见,不同学科领域的研究范式和关注点不同,从而其对智能制造的解读及其发展路径的设计必然 具有很大差异。就经济学而言,其较多地关注智能制造发展的经济效应,比如,宏观上对全要素生产率、就业、收入分 纪、经济增长的影响;微观上对企业生产效率、生产成本、产品
4、多样化、市场占有率和经营绩效的影响;中观层面则更多 地体现为对制造业产业处、价值链的影响。从现实发展需求来看,制造业如何突破全球价值锥.低端锁定”、实现价值辕 升级和高质量发展,无疑是未来一段时期内关乎我国经济可持续增长和跨越中等收入陷阱”的重大问题。那么,在信息 化和智能化成为全球制造业发展之必然趋势的背景下,我国应当如何发展智能制造,才能更有效地推动制造业价值链升 级呢?具体地,发展智能制造的战略取向是什么?实施路径有哪些?动力机制是什么?需要具备什么支掾条件?本文将 对这些问题作一些初步的思考与探讨。随着新一代信息通讯技术的广泛应用和人工智能的迅速发展,国内外官产学研各界对智能制造的关注
5、越来越多。 从经济学,管理学角度的研究文献来看,与本文相关的主要包括两类:一类文献是集中关注智能制造主题本身,探讨智 能制造的概念内涵(GUO&Zhang, 2010;贾根良,2016)2.战略意义(甄炳禧,2015)网、现存问题(王影和冷 单,2015;任字,2015)45,路径策略(黄卫东,2015)及影响因素(刘峰和宁健,2016)等方面6口。这类研究 虽然都一致肯定了智能制造发展及其对蒯造业转型升级的积极意义,并提出了可能的发展路径和策略,但是对于智能制 造是如何推动制造业转型升级的内在机制问题却不甚明了。这可能导致智能制造发展的目标性和导向性不够明确,容易 陷入为智能化而智能化”的认
6、识偏差与实践误区。与以上研究不同,另一类文献则通过分析智能制造对制造业升级的作用机制,进而提出智能制造发展的战略与路 径。比如,王雷和陈畴铺(2013)提出要通过面向密求发展智能制造装备产业、研用一体加快智能制造示范应用、政策 扶持完善智能制造支撑体系等途径来促进浙江制造业转型升级81,肖静华等(2016)构建了一个基于互联网及大数据的 智能制造体系概念模型与管理理论框架,进而指出中国制造业应实施智能制造设备的追随与智能制造应用知识管理差异 化的二元竞争战珞9。易开刚和孙漪(2014)认为智能制造的规模收益不变、自动化和自主研发等特征有助于民营企业 制造企业突破低端锁定”困境,进而从企业内部技
7、术和生产方式变革以及外部政策支持两方面提出了民营企业实施智能 制造的路径10。与以上定性研究不同,杨晓锋(2018)基于我国17省工业机骞人数据,从提升制造业平均工资增长 角度实证研究了智能制造对制造业转组升级的影响,其重要机制就在于智能制造有利于提升制造业的人力资本水平和优 化人力资本结构11.这类研究从制造业转型升级需求角度来考察智能制造发展路径,强化了智能制造发展的战略导向 性;但是关于智能制迨发展战略路径还缺乏一个指导性理论框架,并且对于推动这些路径实现的机制和条件等方面也还有 待进一步探讨。为此,本文将着眼于制造业价值处升级的战略需求,系统思考我国智能制造发展的战略路径、动力机制 及
8、支撑要素。接下来的部分安排如下:首先是根据智能制造的本质内涵和我国制造业智能化水平不高的客观现实,逻辑 地提出我国智能制造发展的战略取向在于制造业智能化升级;然后,沿着全球价值链(GVC)升级理论的基本思路,并 结合我国现实条件与案例,探究我国制造业智能化升级的实施路径及其动力机制;再后,从要素供给角度,寻求支撑我国 制造业智能化升级的思路和举措;最后是总结。二、制造业智能化升级:我国智能制造发展战略的逻辑取向(-)理论逻辑一制造业智能化升级是智能制造的本质内涵所在根据科技部智能制造科技发展“十二五”专项规划,所谓智能制造,是面向产品全生命周期,实现泛在感知条件 下的信息化制造,是通过智能化的
9、感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程、制造过程和制造装备智能化,是 信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。从技术作用来看,智能技术可以通过高效集成制造业价值 链中的一系列环节,促使研发、制造、服务和消息之间的界限模糊化,进而为制造业价值链创新创造条件(韩江波, 2017)12,从表现内容来看,智能制造表现为智能车间、智能工厂和智能园区的多层次组合体(何荣飞和汤临佳,2016) 13o其中,“智能车间就是指智能生产二强调企业生产自动化.物流管理、人机互动以及3D技术等先进技术在工业 生产过程中的应用,实现“智能机器人+流水线”、高度信息化和自动化控制,即价值链中生产制造环
10、节的智能化。“智能 工厂1则强调运用互联网技术将分散的工厂进行互联,实现数据互相交换和共享、原材料智能采购与分检、企业生产的 CPU式中央控制以及生产设施分布的网络化,即沿价值钱各个环节的纵向智能化。“智能园区”涉及全产业链范畴,是指 实现产业链和供应链的智能优化、全残盖式企业物联网以及智能化的工业生态系统,即不同价值链之间的横向智能化。以智能制造为本质的德国“工业40”战略,就是通过将物联网、股务网应用于制造业生产的全过程,构建起智能化 和数字化的信息物理系统,进而通过制造业与服务业深度融合来实现制造业高端化发展(杜传忠和杨志坤,2015)04。 “工业4.0充分依托信息技术、互器网与物联网
11、技术,依靠智能制造来促进制造服务业、生产性服务业以及信息产业的发 展,尽可能有效提高制造端到用户端的一种全新生产组织方式,从而促进制造业向智能化转组,最终为制造业转型升级 带耒新动力(黄顺魁,2015) 151因此本文认为,智能制造是指基于新一代信息技术、互联网技术、智能技术与先进 制造技术的深度融合,贯穿于研发设计、生产制造、运营维护、营销服务等制造业价值链各个环节的一种新型生产方式; 而发展智能制造实质上就是通过制造业中各个价值链环节及其相互关联的智能化来推动制造业转型升级,简而言之称为 制造业智能化升级。(二)现实逻辑一制造业智能化升级是我国智能制造发展瓶顼突破的关键所在当前,我国智能制
12、造发展的短板和瓶颈就在于制造业智能化水平不高,具体表现为以下特征事实:1 .企业信息化水平有待提升,智能制造的应用水平仍较低近些年来,我国企业逐渐开始重视实施信息化、智能化进程。然而,企业信息化水平还不够高,引入智能设备的 企业多数也仅停留在初级应用阶段,以智能制造整合产业价值链和商业模式的企业屈指可数,更未形成构成智能制造体 系的战略思维和总体规划。中国企业两化融合发展报告2015数据显示,信息化应用水平较高的企业仅占14.6%, 在综合集成基础上实现跨企业业务协同和模式创新的企业仅占3%,但是尚未开展信息化建设的企业占比却高达40%.中国两化融合发展数据地图(2017) 也显示,总体上仅有
13、5.6%左右的中国企业在智能制造方面已经取得突破和进 展;中国企业的信息化投入平均水平占企业营业收入的比例是0.25%,而发达国家的平均水平约为1%。究其原因,一方 面可能是长期以来以代工模式为主的我国制造业主要凭借劳动力成本比较优势,从而在一定程度上形成了对使用廉价劳 动力要素的路径依赖,导致多数本土制造企业使用智能设备每代人工的动力不足。另一方面,智能制造相关核心软件及 ,服务昂贵的价格,新型智能制造人才缺乏,供应商服务水平和响应速度的滞后,以及数据安全法规体系和监督机制的不 健全等因素,也都在一定程度上可能抑制了企业智能化升级步伐。2 .智能制造的研发能力较弱,核心装备和智能化的软硬件依
14、赖进口自主关键共性核心技术的普遢缺失是我国科技水平与美日欧先进国家差距的重要体现。由于智能制造涉及的技术 领域多、开发难度大,自主核心技术缺失和基础研发能力弱的形势更为严峻。在线分析技术、轴承技术、大功率变频技 术等关融技术受制于人,传感器、集成电路芯片、高端数控机床、中高端机器人、大型石化装备、汽车制造关键设备以 及核电等重大工程的自动化成套装备等大多须从发达国家进口。比如,在智能制造最核心的装备一工业机器人领域中, 我国高精密减速器、控制器以及高性能交流伺服电机和驱动器等占到整体生产成本70%以上的关犍核心零部件大部分依 敕进口。又如,计算机系统中的服务器、通用电子系统中的数字信号处理与可
15、编辑逻辑设备、半导体存储器和显示系统 等产品,几乎全部需要从国外进口;而在智能制造核心应用软件方面,我国核心工业软件的研发设计、试验验证以及流程 信息化管理等重要环节都被SAP、旧M等国外企业所掌控(唐飞泉和杨律铭,2018) 163 .智能制造龙头企业缺乏,在市场上缺乏竞争力和话语权在新工业革命浪潮下,国内各地纷野实施各类产业政策扶持智能制迨,建设一大批机器人产业园,以智能制造 为标签的企业也“井喷式”涌现。但是,这种报风发展态势下,我国智能制造领域仍缺乏与世界智能制造巨头媲美的集成 商、服务商,重视研发投入、掌握核心技术和产业主导权的龙头企业稀缺。以智能制造装备市场为例,虽然我国已成为 全
16、球最大的智能制迨装备市场,但是70%以上的市场份额却被ABB、FANUC. YASKAWA等几家国际巨头所占据,国 内还没有一家具有全球影响力的智能制造企业(吕铁和韩娜,2015)07。另外,由于国内对智能制造的理解还处于起 步阶段,智能制造产业分类目录和标准都尚未建立,符合国际通行要求的基础共性标准、关犍技术标准、产品标准和亶 点应用标准都有待制定,市场定价机制尚不完备,因而在市场上缺乏足够的话语权。以工业软件领域为例,世界上用于 产品生命周期管理(PLM)的主流软件主要是由德国西门子公司、美国PTC公司和法国达索公司开发的(方晓葭等, 2017) 18中国数字经济发展和就业白皮书(2018
17、年)数据显示,全球工业现场总线、工业以太网标准坏议全部 由少数国外企业掌握,95%以上的工业以大网网络设备市场由国外垄断,国外企业CAD、CAE. PLM等高端工业软件 则占据了国内航空.航天.汽车等行业市场的90%。4 .制造业价值链各环节智能化水平不均相比研发设计和营销售后环节,制造环节的智能化是目前我国大多数企业智能制造发展的短板。多数企业关键工 序数控化率偏低,受限于工业传感器和工业软件等技术短板,制造环节数字化、软件化、网络化推进较为缓慢,影响了 生产制造的稳定性和准确性。公开数据显示,2017年我国制造业生产设备数字化率仅为44.8%,数字化生产设备联网 率为39%,关键工序数控化
18、率仅为464%.另外,也有不少企业将智能制造简单地认为是增加数控设备和智能设备,以 至于忽略了对生产工艺流程的优化以及对信息管理系统的智能化和数字化升级。而且,由于设备互通互联较差,许多企 业往往更注重单体设备的自动化率,而忽略整个生产体系的智能化发展。我国发展智能制造,实际上就是要依托现有的“中国制造”基础,通过制造业智能化升级发展“中国智造,进而提升 我国制造业的价值鞋地位和国际竞争力。根据以上理论与事实,当前我国智能制造业发展的关键是要通过智能技术的应 用加快制造工艺技术改造和提质增效升级,即制造业智能化升级,这也逻楫地成为我国智能制造发展战略的基本取向。 其内涵至少包括两个方面:其一,
19、从发展主体来看,智能制造不是以战略性新兴产业替代传统劳动密集型产业,也不是 简单地用机器设备替代产业工人;而是以智能装备制造业为支撑,对传统产业进行智能化改造,促进制造业整体提质升级, 同时促使产业工人从“一线操作”向“二线操控”的技能升级。其二,从发展目标来看,智能制造不仅仅是智能技术和装备的 突破与应用,而是依靠设计数字化、装备智能化、生产自动化、管理现代化、营销服务网格化等制造技术与信息技术的 深度融合,是贯穿企业研发设计、生产制造、管理营销等产品全生命周期和价值鞋乃至跨企业价值网络的智能化集成, 最终创造新的附加值。基于上述理解,下文将进一步探讨我国制造业智能化升级的基本路径及动力机制
20、。三、我国制造业智能化升级的实施路径及动力机制(一)制造业智能化升级的基本路径:基于GVC升级理论根据HUmPhrey & Schmitz (2002)提出的GVC升级理论,产业或企业升级可以分为四种方式或路径,即工艺流 程升级(processupgrading) 产品升级(productupgrading).功能升级(functionalupgrading)和跨部门升级或链 条升级(inter-sectorupgrading) (19o所谓工艺流程升级,是指通过重新组织生产系统或引进先进技术,提高价值镂中 加工流程的效率,表现特征包括成本降低、产品质量提高、响应市场的时间缩短、利润率增加等。
21、所谓产品升级,是指 引进新的产品或改进已有产品比竞争对手更有效率,移向更先进的生产线,从而增加单位价值(黄永明和聂呜,2006) 20o其表现特征包括新产品、新品牌销售率提高,相对单位产品价格增加而市场份额却没有下降。所谓功能升级,是 指重新组合企业内各种经济活动提高附加值,获得新的功能或放弃已有的功能,增加经济活动的技术含量,主要表现为 从生产制造功能向研发设计、品牌营销等利润和附加值较高的价值链环节升级。所谓链条升级,是指移向新的价值链, 即企业把在一条产业价值链上获得的能力应用到另一个新的附加值更高的产业价值锥,主要表现为新产业、新部门、新 业态的产生。根据以上分类,从理论上来说,实施制
22、造业智能化升级,也可以分别基于工艺流程升级、产品升级、功能 升级以及链条升级的路径,来实现制造业价值链的智能化升级。1 .基于工艺流程升级的制造装备智能化和生产方式智能化智能制造的网络互联可以打破时间和空间的限制,有利于优化生产要素配置,将人的生产活动与智能机器有机融 合,形成精拉制造信息化管理系统,降低经营成本和能源资源消耗,提高产品质量和产出效率。一方面,智能制造的主 体是智能化的工业设备和制造装备。对传统制造业关键工序进行自动化、数字化改造,推动制造装备与信息化管理系统 无缝连接,可以提高生产效率。智能制造关键技术装备的集成应用和核心支掾软件的推广应用,可以促进制造工艺仿真 优化、数字化
23、控制、状态信息实时监测和自适应控制,不断提高生产装备和生产过程的智能化水平。另一方面,为了适 应互联网时代用户需求主导的大规模生产定制化趋势,实施智能化的生产方式,支持制迨企业通过对接电子商务平台, 可以实现基于消费需求智能感知的制造模式变革。据国外机构测算,赞展智能制造能够大幅度降低生产成本40%以上, 这有助于促进制造业竞争优势实现从劳动力成本优势向生产效率优势转型。2 .基于产品升级的制造产品智能化随着信息技术和互联网的发展,全球开始步入智能时代,智能手机、智能电器、可穿戴设备等智能产品巳走进千 家万户,并将逐渐成为人们日常生活中的必需品。智能制造技术的关然在于让产品能够被自动化生产线有
24、效识别、定位 和追溯,从而让生产线上的智能机器设备可以根据不同产品的定制要求进行生产制造。这要求产品本身具备自动存储数 据、感知指令、与控制中心通信的能力,即产品智能化。具体来说就是,在各种制造产品中加入智能传感器、处理器、 信息存储器、无线通信器等微型智能设备。3 .基于功能升级的设计智能化和服务智能化智能制造模式可以让最终用户全程参与整个产品的生命周期,与智能工厂携手完成研发设计、制造加工、组装包 裴、物流配送等环节。智能制造有利于促进加工制造的精密化和快速化、自动化技术的柔性化和智能化,改变制造业的 设计方式、生产方式、管理方式和服务方式,使生产系统具有更完善的判断与适应能力。因此,从功
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