在德国遇见真实的工业4.0

国务院发展研究中心“德国工业4.0在中国的创新与应用”课题组宋紫峰 高庆鹏

2017-01-23 16:08 来源:澎湃新闻

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近年来,中德双方在制造业创新发展方面取得了不少共识,开展了一系列互利合作。鉴于德国制造业的全球领先地位,全面认识和观察德国工业4.0发展理念、推进机制、实践效果等,对我国推动制造业转型升级有着重要的借鉴意义。结合近期在国内外开展的调研座谈,我们对德国工业4.0的进展情况有了更为深入的了解,也对以借鉴促国内发展有了一些新的思考。下文首先从不同侧面分析了德国工业4.0双战略(即全球领先供应商战略和国内领先市场战略)的推进情况,然后总结了对我国的启示和借鉴之处。
一、国际影响不断扩大:从2016年汉诺威工业博览会情况看工业4.0领先供应商战略的推进
创始于1947年的汉诺威工业博览会,是全球制造业领域最负盛名、规模最大的博览会之一,也是德国乃至全球制造业前沿技术发展应用的集中展示地。2013年4月,德国政府正是在该博览会上首次提出工业4.0战略。通过实地调研特别是与参会各方的深入交流,我们感到,德国工业4.0的理念接受度和技术成熟度都相对较高,其全球领先供应商战略目标很可能实现。
(一)工业4.0理念因其前瞻性和延续性而易于得到国际认同
国际金融危机爆发以来,面对实现经济复苏的巨大挑战和新工业革命的历史性机遇,主要国家都提出了产业发展新战略,包括我国的“互联网+”行动计划和“中国制造2025”战略、德国的“工业4.0”战略,美国的“先进制造业”和“工业互联网”、日本的“机器人新战略”、法国的“工业新法国”计划等。综观这些战略可以发现,其核心或“主线”基本一致,只是各国结合自身产业基础、要素优势等条件选择了有所差异的主攻方向及具体领域。
2016年汉诺威工业博览会就是一个例证。博览会的主题是“产业集成(Integrated Industry)——发现解决方案”,展出包括工业自动化、数字化工厂、工业零部件、研发和技术、能源这五大块,其中重点关注工业自动化和IT技术的结合、能源和环境工程、创新的分承包解决方案、研发等话题。总的来看,发展前沿基本都体现了先进信息技术的广泛渗透和融合。
在战略内容较为接近的情况下,前瞻性和延续性是决定哪些战略更容易被广为接受的重要因素。工业4.0战略的雏形最早可以追溯到2006年。当年,德国政府发布了“国家高技术战略”,开始跨部门地协调相关研究和创新计划,还着力推动物联网技术在制造业中的应用。这至少说明,德国在当时就意识到了各类新兴技术将呈现出交叉融合发展的趋势,以及“互联”所蕴含的巨大潜力。2010年,德国发布了更新版的“国家高技术战略2020”,随后在这个框架下提出了工业4.0概念,还提出要建设相应的推进平台。2016年,德国发布了“数字化战略2025”,规划了包括强化工业4.0在内的十个重点步骤。总的来看,工业4.0的发展演进体现着向智能化、网络化转型发展的连贯思路,自然更易于得到国际社会的普遍认同。
(二)德国企业不少技术及解决方案已相对成熟
从博览会情况看,在提供相关技术及解决方案方面,德国、美国等国的企业明显更具竞争力。作为博览会的主办国和合作伙伴国,德国、美国的参展企业数量众多,分别位于第1位和第3位,并且几乎涉及了所有关键领域,受关注度非常高。更重要的是,这两国的企业在基本理念、技术先进程度、解决方案成熟度和储备等方面明显处于优势地位。而且,与日本、法国、瑞典、荷兰等仅有少数企业具备较强竞争力不同,这两国都有多家领先企业,在很多高端领域和环节已经形成了群体性优势。当然,这两国的核心竞争优势也有所差异,比如德国也认为在信息技术领域与美国存在难以逾越的差距。总的来看,在理念被接受的前提下,又能提供相关的技术及解决方案,德国企业走出去自然空间广阔。
二、国内应用见到实效:从博世集团洪堡工厂发展看工业4.0领先市场战略的推进
无论何种产业发展战略,最终还是要落脚到企业层面,落脚到能否提高竞争力。总的来看,据德国工业企业联合会引用罗兰贝格公司的研究表明,德国与瑞典、奥地利、爱尔兰这四国目前处在工业4.0建设领跑者地位,一些德国企业已经清晰感受到工业4.0在效率改进等方面的效果。
具体以博世集团洪堡工厂为例。该工厂在博世集团内外部相关评比中多次获奖,被普遍认为是目前最具代表性的工业4.0样板工厂之一。洪堡工厂有两个事业部:一个生产具有大规模生产特征的汽车柴油系统,另一个生产具有多品种、小批量特征的驱动和控制部件。两相比较,后一个事业部的生产类似“大规模定制”,产品差异性更大,生产组织复杂性显著提高。
比如,该事业部向1500多个客户提供4500多种产品,重量从0.2-300公斤不等,长度从5-80厘米不等,批量从1-100件不等,单个部件的生产周期从5秒到125分钟不等。为更好应对这种复杂性,该工厂在持续开展精益生产的基础上,进行了工业4.0升级。工厂在2012年与高校、科研院所等合作研究智能工厂架构,2013年启动智能自动化和数据挖掘工作,2015年初建立了基于价值链分析的工业4.0组装线。这种改造升级的成效是显著的,产品质量持续改善,生产和交付效率明显提高,客户认可度不断提升,市场空间也更为广阔。
抽象来看,生产制造型企业追求的目标是基本不变的,即以更低成本、更快速度满足更具个性化的需求。不同企业因自身发展基础等方面的差异,其能够选择的最现实、最经济的竞争力提升路径也有很大差异。洪堡工厂的实践说明,在技术研发、质量控制特别是整体的精益生产达到较高水平后,工业4.0解决方案已成为进一步提高竞争力的重要手段。
三、公共服务体系日益健全:从平台建设看工业4.0推进机制的完善
通过与德国各方的座谈交流我们发现,德国各界特别是政府对工业4.0平台(Platform Industrie 4.0)建设寄予厚望。
(一)建立平台是为解决德国数字化转型面临的问题
德国虽然对实现工业4.0战略目标持乐观态度,但也清醒地认识到其在数字化转型过程中依然面临着诸多挑战。主要包括三个方面:一是在企业层面的IT建设和应用比较强,但在整个社会的IT建设和应用方面还较弱,特别是与美国的差距巨大;二是仍然有45%的企业(主要是中小企业)缺少面向数字化时代的解决方案;三是在商业模式创新方面与领先国家差距较大。工业4.0平台,就是在以产业跨界融合发展、“基于合作的竞争”为特征的时代背景下,德国解决上述问题的一个重要抓手。
(二)平台目前已经发挥实质性作用
工业4.0平台建设始于2013年汉诺威工业博览会,三年多来已取得不少成效。
一是成为知识和信息传播节点。在线图书馆汇集了政府相关战略文件以及平台各工作组的研究成果等内容。用户案例地图集中展示了德国各类型企业应用工业4.0解决方案的实例,目前已有200多个。
二是为企业开展测试提供多方面支持。新的想法、模式、组件等在正式投入生产前都需要做测试。平台详尽列出全德国500多处能够开展相关测试的地点,以便于企业获取相关资源。与此同时,在德国联邦教育和研究部的支持下,平台可以为中小企业选择适合自己项目的测试点提供建议,还能够为这些企业提供资金支持。
三是广泛开展国际合作。平台已与美国、中国、法国、日本等主要国家建立了联系或提出了合作计划,希望让工业4.0从一个“德国课题”变成“世界性课题”,也为本土企业走向国际市场提供了便利。此外,平台在战略制定、提出需要制定的标准等方面也都有所作为。
(三)平台尤其重视为广大中小企业提供公共服务
“隐形冠军”被普遍认为是德国制造业长期保持竞争力的重要支撑。但在这次技术和产业变革中,基本都是大企业特别是跨国企业做主导,而有相当一部分德国中小企业对数字化转型还抱有怀疑或观望态度,特别是对前期高昂的投资和后续不确定的经济回报心存疑虑。
针对这种情况,在德国政府的支持下,平台尤其重视为广大中小企业提供公共服务。其做法主要包括以下三个方面:
一是保障中小企业的参与。比如,德国工业企业联合会是平台的重要参与方,同时也代表着10多万家企业会员的利益,联合会就为很多无法参与平台的中小企业提供了沟通桥梁。
二是为中小企业提供信息、测试、资金等多方面支持。除上文提到的之外,平台还联合其他单位共同编制《中小企业工业4.0实施指南》,在工厂现场举办研讨会指导中小企业实践等等。
三是以应用实例化解中小企业的顾虑。通过一些工业4.0解决方案的应用展示,让中小企业能够看到实际的成本收益情况,以及对生产组织、商业模式、信息安全等方面的实际影响,用事实和数据来引导中小企业开展相关工作。
四、启示及借鉴
通过在国内及德国与各个方面的广泛调研座谈,我们对全球制造业发展格局的变化以及如何实现国内制造业转型升级有一些深切体会。
(一)领先国家积极探索智能制造的发展路径,并且正在加强相互合作
主要国家在智能制造方面的探索,是围绕理念、模式、技术、标准等多个维度展开的,核心是理念及其实现路径。从博览会情况看,工业4.0和工业互联网这两种理念目前在全球竞争中处于领跑地位,其他发展理念尽管仍有迎头赶上的机会,但难度已经较大。更为重要的是,博览会集中展示了适用于不同场景的100多种解决方案,一些领域的实现路径已相对比较明朗,这都说明领先企业已经将重点逐步转向商业化应用和推广。
此外,自2016年年初以来,通过工业4.0平台与工业互联网联盟(Industrial Internet Consortium)的对接等方式,德国、美国正不断加强合作。2016年汉诺威工业博览会也是双方合作的一个重要契机。首次成为博览会合作伙伴国,美国派出了其历史上最大规模的代表团参展。在博览会上,“当工业4.0遇上工业互联网”论坛共吸引了8000多人参加,很多与会者对标准衔接等抱有浓厚兴趣。正如汉诺威展览公司董事局成员Jochen Kockler所言,“这次展会说明了美国和德国在数字化制造和能源发展道路上建立了良好的合作伙伴关系。我们需要制定统一适用的技术和标准,让全世界的产品、机械、工业企业和人才互相连通”。
(二)清醒看待我国与领先国家之间的巨大差距,切实增强追赶紧迫感
面对新工业革命,我国确实面对前所未有的历史性机遇,但必须看到挑战也十分艰巨。国内外调研中我们发现,在政策协调和针对性、生产制造过程与信息技术融合、中小企业发展环境、创新组织方式等多个维度上,我国与领先国家还存在较大差距,而且有相当一部分差距在中短期内可能都难以缩小。
博览会情况就是一个很好的例证。在博览会的5200多家参展企业中,我国约有650家,绝对数量排第2位。但大多数企业集中在灯具制造、铸造等领域(我们并不认为这些产业是低端的,只是这些企业生产的产品附加值不高),展台与之相邻的企业大多也来自发展中国家,受关注度总体较低;少数企业开始进军工业自动化、工业机器人等领域,但目前来看还相对比较初级;仅有如华为等个别企业能够开始在一些重点展厅与全球领先企业同台竞技。
(三)正确认识制造业向中高端“爬坡”的复杂性和难度,应脚踏实地、久久为功
产业发展实践已反复证明,行百里者半九十,制造业越往高端发展遇到的难度越大。先进制造业基本都是人才、技术、知识、资金密集型行业。在一定条件下,人才、资金、设备等还相对容易解决,但技术成熟、知识积累、市场认可等在短期内很难实现跨越式发展。尽管我国具备超大规模多层次国内市场等优势条件,不少产业在发展初期比较容易实现规模的快速扩张,但我们需要切实认识到在关键领域和环节实现突破的巨大难度,需要切实摒弃盲目乐观和过度自信,脚踏实地做好自己的事情。
(四)持续改造升级现有工厂是实现智能化发展的重要路径
在现有工厂特别是水平不高工厂的基础上,如何对接智能制造或者工业4.0,是国内很多企业关注的问题。洪堡工厂的案例表明,问题导向地对现有工厂进行持续改造,是一条比较经济可行的道路。一方面,多数制造业企业难以承受新建工厂的高昂成本。正如洪堡工厂负责人所言,“我们当然更希望能有一个新厂来从头布局工业4.0,但现实是我们无法承担新建工厂的成本”。另一方面,持续改善是制造业发展的基本规律,在新形势下依然如此。洪堡工厂始建于1965年,其能够在50多年发展历史中长期保持竞争力,靠的就是坚持一套持续改善的理念并不断深入实践。该工厂近年来与工业4.0相关的实践及成效,只是对此一个新的注解。
(五)政策环境是制造业发展国际竞争的重要维度,需要在协调性、精准度以及细节上多做文章
主要国家中高端制造业的竞争是多个维度的竞争,一国政策环境是其中的一个重要维度。跨国比较来看,我国需要提高政策协调性,否则再好的政策执行中也会打折扣;需要提高政策精准度,通过科学评估重点抓住那些政策灵敏度高的关键问题;需要不断完善政策细节,综合心理、行为科学等多学科最新研究成果,从“细枝末节”处着手提高政策效能。
责任编辑:吴英燕澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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