新闻是有分量的

对“第三次工业革命”的科学认识

2019-05-23 09:58栏目:投资
TAG:

  第三次工业革命,实质就是以数字制造技术、互联网技术和再生性能源技术的重大创新与融合为代表,从而导致工业、产业乃至社会发生重大变革的过程。这将是一场技术经济范式意义上的技术、管理、制度和政策的全面协同变革,这场变革终将带来工业组织结构、产业竞争范式和全球工业竞争格局的重大调整。当前脱胎于制造业自动化和大规模生产时代的国际分工体系将可能被扬弃,取而代之的新国际分工可能更有助于发达国家重拾制造业竞争力。为了占得先机,充分利用新工业革命的机遇,发达国家都在进行战略准备,推出各种变革,努力重塑在全球制造业的领先地位。

  全球正迎来第三次工业革命,它是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。这场工业革命将极大地推动人类社会经济、政治、文化领域的变革。为此,长沙市现代产业发展研究会特编辑本文,以增进对第三次工业革命的科学认识,推动长沙市工业转型升级走在全国前列。

大型工业制造

  一、第三次工业革命的本质

  第三次工业革命,实质就是以数字制造技术、互联网技术和再生性能源技术的重大创新与融合为代表,从而导致工业、产业乃至社会发生重大变革的过程。这一过程不仅将推动一批新兴产业诞生并发展以替代已有产业,还将导致社会生产方式、制造模式甚至生产组织方式等方面的重要变革,最终使人类进入生态和谐、绿色低碳、可持续发展的社会。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革,而且也影响了人类生活方式和思维方式,使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。

  第三次工业革命不同于18世纪后半叶以英国纺织机械化为标志的第一次工业革命和以20世纪初福特汽车公司大规模生产流水线诞生为标志的第二次工业革命,它以数字化制造及新型材料应用为代表,建立在互联网和新材料、新能源相结合的基础上,将使全球技术要素和市场要素配置方式发生革命性变化,将导致产业竞争优势基础的重构和国际分工格局的深刻变革,也将推动人类社会进入个性化制造的崭新时代。

  第三次工业革命的本质是内涵丰富的、多层次的,是已经发生突破但仍处于演进中的工业系统变革。关于第三次工业革命,不能简单理解为由3D打印、计算机模拟等个别新的制造技术和设备的出现和应用引起的整个工业系统的突变。第三次工业革命的突破性表现在已形成了一个多维、立体的新生产制造技术体系及技术经济范式。这个体系的底层是高效能运算、超级宽带、激光粘结、新材料等通用技术,中层是以人工智能、数字制造、工业机器人为代表的制造技术和工具,高层是应用了前述新的通用技术和制造技术的大规模生产系统、柔性制造系统和可重构生产系统。这个体系的有效运行形成了全球化生产、个性化制造、社会化制造等新的技术经济范式。

  二、第三次工业革命的特征

  1.生产方式变革。现在的生产方式是大规模标准化、用机器生产机器的方式;新的生产方式,是以互联网为支撑的智能化大规模定制的方式,标志着个性化消费时代的到来。

工业自动化

  2.制造模式变革。制造业主流的制造模式从削减式转变为叠加式制造,这一变化本质上是制造业数字化带来的。削减式制造,先要铸造毛坯,切削加工,再做成零部件或产品;数字化叠加式制造则是快速成型,打印出来的。

  3.生产组织方式变革。我们现在的生产组织方式为集中生产,全球分销,先要盖厂房,从全世界采集原料,生产后再运送到各地销售,运输成本高,信息搜寻与交易成本都很大,浪费不少资源。新的生产组织方式则不一样,它叫做分散生产,就地销售,它不需要今天这样的工厂,只需要3D打印机就可以真正做到本地生产、本地销售。

  4.能源生产与使用革命。我们目前的经济与社会发展模式、生活消费方式所依赖的化石能源已经逐步进入枯竭期,需要在理念、技术、资源配置、消费习惯、社会组织等诸多方面转型以开发可替代的再生性能源,使人类社会可持续发展。

  5.生活方式变革。消费的同时就是生产。购物在3D打印店里就能完成,这才是真正的体验式消费,边消费边生产。

  三、第三次工业革命的技术发展特点

  新的基础制造技术和制造系统使得第三次工业革命背景下的工业生产正逐步呈现出一系列新的技术发展特点:

  1.生产系统控制的一体化。在新的生产系统中,每台设备都成为生产系统中的一个模块,这些模块与材料传输系统共同构成完整的生产系统。设备控制不仅在每台设备本身,同时被集成到整个工厂,从而在工厂层次、而不是单台设备的层次实现了系统性的控制。

  2.制造过程的智能性。智能制造通过综合运用控制技术、统计和信息处理技术,不仅可以在生产过程中全程检测不合格的部件和产品,而且可以对生产系统本身进行检测和诊断,即具备了生产系统的自检性。智能制造通过将工厂和企业的数据系统化来实现制造成本、安全性和环境影响的大幅改善,通过计算机模拟、建模和数据处理的结合提高制造的柔性、生产速度和产品定制化程度。

工业机器人自动化

  3.制造系统的微型化。未来制造技术将能够生产具有复杂内部结构和梯度材料结构的、三维拓扑优化的部件。工业产品、生产工具和一体化生产系统的微型化将成为制造系统设计的关键。快速微制造技术、三维微部件的生产、具有自调节能力的微型机床和机器人,以及微型制造系统和微型工厂都将在工业生产体系中扮演越来越重要的角色。

  4.全生命周期产品的制造能力。随着产品的市场生命周期越来越短,过去单一产品生产系统的高额固定成本、缺乏弹性的产能逐渐失去了经济合理性。为了适应高度动态的市场环境,新的具有更强适应性和灵活性的生产系统能够根据产品功能的变化不断调整自己的功能,从而实现全生命周期产品、而不是单一产品的生产。

  5.友好的人机关系。新的制造系统所反映的工业关系不仅体现在制造的资源节约和环境友好,更体现在以人为核心的生产系统设计中。工人的生产环境不仅是安全、健康的,而且人机工作界面是非常友好的,人机合作通过人的自然语言、甚至动作就可以实现,生产系统可以最大程度地利用人的技能和知识,而不是简单、重复的机械操作,是利用自己的知识创造性地主导生产过程。

  四、第三次工业革命的技术经济范式

  自人类进入工业社会以来,具有主导性的制造范式大致经历了从单件小批生产到大规模生产、到大规模定制、再到全球化个性化制造的三次转变。工业技术发展的历史表明,与新的技术、经济条件相适应的新的制造范式的出现,不仅伴随着制造技术的发展,更伴随着新的人力资本投入、调整了的企业战略方向和投资结构,以及新的产业组织形态的出现。因此,第三次工业革命将是一场技术经济范式意义上的技术、管理、制度和政策的全面协同变革,这场变革终将带来工业组织结构、产业竞争范式和全球工业竞争格局的重大调整。

  五、第三次工业革命的影响

  第三次工业革命是生产方式的巨变,当前脱胎于制造业自动化和大规模生产时代的国际分工体系将可能被扬弃,取而代之的新国际分工可能更有助于发达国家重拾制造业竞争力。在未来第三次工业革命的浪潮下,中国充分利用制造基础优势,调动企业技术突破和应用的积极性,形成独特的制造技术和制造业升级路径,完全有可能成为第三次工业革命的赢家。

工业自动化生产

  1.第三次工业革命为中国工业发展创造了新的增长机会。第三次工业革命不仅会导致工业机器人、3D打印机等新的制造系统和生产设备产业的发展,这些产业还会带动信息产业、新材料产业以及工业设计等生产性服务业的增长。最重要的是,新的制造方式的应用不仅提高了既有产业的生产效率和市场容量,而且使得传统生产方式下无法生产的产品的工程化和产业化成为可能。这意味着,先进制造技术不仅可以拓展既有产业部门迂回生产的链条,而且可以创造新的产业部门,为中国在全球进入新一轮经济衰退期时培育发展战略性新兴产业、寻找新的增长点提供方向和机会。

  2.中国庞大的制造基础为先进制造技术和相关产业的发展提供了巨大的潜在市场和应用场所。中国作为一个发展中国家,凭借低成本的要素供给、庞大的市场需求和不断积累的技术能力,逐渐确立了全球制造业大国的地位。但一劳永逸的先进设备投资并不能保证先进制造技术在现代工业生产中发挥最大的技术经济效益,不同于产品技术,制造技术的突破和创新往往是伴随着实践应用的持续改进过程。

  3.第三次工业革命将重塑国家间比较优势。其一,终端产品的竞争优势来源不再是同质产品的低价格竞争,而是通过更灵活、更经济的新制造装备生产更具个性化的、更高附加值的产品,发展中国家通过低要素成本大规模生产同质产品的既有比较优势将可能丧失。其二,支撑制造业数字化的新型装备是实现终端产品大规模定制的基础,然而这些新型制造装备属于技术密集型和资本密集型产品,更强化了发达国家的比较优势,导致不利于发展中国家的中心外围世界产业体系将被进一步固化。

  4.第三次工业革命将重塑世界经济地理。随着国家间比较优势和产业结构的变化,世界经济地理格局也必将随之改变。其一,当发达国家重新获得生产制造环节的比较优势,曾经为寻找更低成本要素而从发达国家转出的生产活动有可能重新回流至发达国家,制造业重心向发达国家偏移。其二,由于发达国家拥有技术、资本和市场等先发优势,将更有可能成为新型装备、新材料的主要提供商,发达国家的实体经济进一步增强。其三,由于与第二产业的融合度更高,发达国家在高端服务业领域内的领先优势将得到进一步的加强。

  5.第三次工业革命将重塑国家间利益分配机制。第三次工业革命将导致生产关系、从而分配方式的革新。其一,生产制造环节低附加值的格局可能会发生改变。生产制造环节由更多、更高效、更智能的资本品和装备产品参与,不仅完成简单重复性的工作,还完成更为灵活、更为精密的任务,生产制造环节的利润更高,这也是制造业回流至发达国家的重要驱动因素。其二,第三次工业革命强化了服务业对制造业的支撑作用。而由于服务业在很大程度上是由专业技能人员组成,所提供服务的价值更高、行业的进入门槛更高、从业人员谈判能力更高等各种因素,使得服务业在整个价值链分配中所占的份额更大。因此,随着更高附加值的制造业和相关专业服务业向发达国家进一步集中,发达国家更有可能享受国家间产业结构调整的结构红利。

  六、发达国家应对第三次工业革命的战略准备

  为了占得先机,充分利用新工业革命的机遇,发达国家都在进行战略准备,推出各种变革,努力重塑在全球制造业的领先地位。

  1.美国努力实现四个方面的战略目标。第一,大力推动创新成果的产业化:一方面,政府一再降低创业企业上市门槛,促使大批实验室技术实现商业化;另一方面,政府推动新产品的应用示范工程,利用美国国内高端消费群体抢先实现市场增长,使美国成为最早享受到工业革命成果的国家。第二,提高能够主导未来产业竞争的人才潜力:通过移民政策改革,美国希望吸引全球高端人才,从而在国内形成满足第三次工业革命要求的下一代的创新者、研究者和技能工人群体,从而获得持续的竞争力。第三,通过智能创新和智能制造提高制造业生产率。为了冲抵高昂的人力成本,美国加强信息技术高性能电脑在技术创新上的应用,同时创造和推广适合本国人力资源特点的先进制造业集群网络和智能工厂生态系统。第四,建设以分布能源系统、物联网、下一代互联网为代表的全新的工业基础设施体系。在政府资助下,美国各州都在开发和部署具有智能性、可持续性、灵活性的能源、交通、生产和信息基础设施,这些设施是第三次工业革命催生新产业、新业态的基础,也有助于美国制造业降低配套成本,形成快速响应能力。

  2.德国推出工业4.0战略。德国工业4.0战略的根本目标是通过构建智能生产网络,推动德国的工业生产制造进一步由自动化向智能化

  和网络化方向升级,包括基于数字物理系统的智能工厂的建设,以及生产制造单元与企业的采购、营销、研发等各个价值链环节,同时与不同企业间的互联构成更大的、更高层次的智能生产网络,是德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一,旨在通过现代制造技术的突破和应用,进一步发挥德国在产品创新、信息技术、高端装备和复杂工艺管理等领域的优势,从而维持和巩固其在全球制造业的领先地位。依托西门子、博世等掌握先进制造技术的企业,工业4.0战略将最终推进先进制造技术标准的形成,提升复杂系统管理能力,加快高效、安全的信息网络建设,促进员工终身学习机制的形成等等。

  3.日本快速更新制造技术。首先,政府加大了开发企业3D打印机等尖端技术的财政投入。2014年,经济产业省继续把3D打印机列为优先政策扶持对象,计划当年投资45亿日元,实施名为以3D造型技术为核心的产品制造革命的大规模研究开发项目,开发世界最高水平的金属粉末造型用3D打印机。其次,快速更新制造技术,提高产品制造竞争力。近年日本制造业出现了三个新现象。一是采用小生产线的企业增多:本田公司通过采取新技术减少喷漆次数、减少热处理工序等措施把生产线缩短了40%,并通过改变车身结构设计把焊接生产线由18道工序减少为9道,建成了世界最短的高端车型生产线;二是采用小型设备的企业增多:日本电装公司对铝压铸件的生产设备、工艺进行改革,使得铸造线生产成本降低了30%,设备面积减少80%,能源消费量降低50%;三是通过机器人、无人搬运机、无人工厂、细胞生产方式等突破成本瓶颈:佳能公司从细胞生产方式到机械细胞方式,再到世界首个数码照相机无人工厂,大幅度地提高了成本竞争力。