云制造与敏捷型组织:开启工业4.0时代的新未来
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第一章 全球制造业的新时代

第一节 国际制造业纵览

制造业是衡量国家综合实力和国际竞争力的重要标志,对解决就业压力有着重要的作用。西方学者曾坦言,“无论今后科学技术怎样进步,发展先进制造业将是人类社会永恒的主题,制造业也将永远是人类社会的首席产业。”在经济全球化和信息技术革命的背景下,国际制造业的产业结构与生产方式正发生着巨大的变革,全球化制造模式的升级为制造业的快速发展提供了重大历史机遇。主要发达工业国纷纷从国家战略的高度,制定并实施先进制造业的发展战略。无论是美国、日本还是欧洲,都制定了详细的国家先进制造业创新战略,正是由于这些战略的正确实施,才使得发达国家和地区能够系统、有效地完成产业转型与升级,进而促进先进制造业的发展。作为一个制造业大国,我国必须从战略高度给予制造业高度重视,通过实施行之有效的创新、追赶、跨越的路径与模式,推动我国先进制造业实现发展阶段的整体性跨越,优化产业结构,转变经济发展方式,坚定不移地走中国特色新型工业化道路,继续推进装备制造业的快速发展,带动我国经济朝着创新驱动的发展路径全面转型与升级。

一、美国制造业的发展

工业革命后,制造业成为美国经济发展的重要支柱。第二次世界大战后,美国在全球制造业的竞争中经历了一个“绝对优势—渐次衰败—重塑优势”的过程。在这一过程中,美国各界人士对制造业的地位和作用有了更深入的了解与认识。美国通过产业升级、技术革新、结构调整等措施重振制造业,促进了制造业的创新与发展,这无疑对正处于摸索当中的我国起到了借鉴作用。

自20世纪80年代以来,美国逐渐重视对产业技术的改革与创新,先后采取了一系列的措施来促进制造业的发展。美国政府分别于1990年施行了“先进技术计划(ATP)”、1997年颁布了“下一代制造—行动框架”政策、1998年制订了“集成制造技术路线图计划”,并提出了未来制造业面临的六大时代特征,以便更好地推动制造业向前发展。为了夺取高科技的制高点,促进产业升级与转型,美国政府还制订了专项计划,促进产、学、研三者之间的交流与合作,以共同促进制造业的进一步发展,积极研究和应用面向21世纪的现代制造模式。

随着市场环境的日益复杂,美国逐渐认识到传统制造模式已不再适应当今制造业发展的现状,于是提出了一系列面向21世纪的新型现代制造模式,其中最具代表性的有精益思维(LT)、敏捷制造(AM)、知识网络化企业(KNE)和网络联盟企业等。这些制造模式推动了美国制造业的全面变革,提高了制造业在国际竞争中的地位。此外,美国政府也非常重视对处于先进制造业中的中小企业的发展,专门制订了“制造业发展伙伴关系计划”,建立面向中小企业的国家级技术服务网络。

2008年,全球金融危机爆发后,面对经济增长日益衰减、失业率日益增加、制造业持续萎靡不振和社会日益动荡等情况,美国政府再次认识到发展先进制造业的重要性。为了抑制萧条,推动经济增长和提高就业率,奥巴马总统于2009年提出了“再工业化”的经济复苏战略,以大力发展国内制造业、扩大内需同时促进出口来保障工业化的再造。美国的“再工业化”并不是简单地重振传统制造业,而是要着重发展高科技含量、高附加值的创新型先进制造业,包括改造提升现有的工业和发展创新型工业。

2009年,奥巴马政府推出了“国家先进制造业战略计划”“五年出口倍增计划”等举措,启动了一场以出口拉动增长、以制造业促进就业的国家行动,并以此改变传统制造业的不良状况,提高社会就业率,促进经济恢复与快速增长。2010年,美国政府提出《制造业促进法案》,旨在恢复美国制造的昔日荣光,创造更多就业岗位,提高国家制造业总体竞争力参见郭政.德国“工业4.0”对我国制造业发展的启示[J].上海质量,2014(4): 22。2011年,美国总统奥巴马推出了“高端制造合作伙伴”(Advanced Manufacturing Partnership, AMP)计划。该计划由道氏化学公司和麻省理工学院共同领导实施,主要致力于四个方面的工作:(1)建设国家安全关键产业的国内制造能力;(2)缩短先进材料从开发到推广应用的时间;(3)投资新一代机器人;(4)开发创新型的节能制造工艺参见蒋钦云.我国战略性新兴产业规划与美国重振制造业框架比较研究[J].国际经济合作,2012(1): 51-52。2012年2月,美国国家科学技术委员会公布“国家先进制造业战略计划”,该计划由美国商务部、国防部和能源部牵头,相关联邦部门参与,旨在协调各部门发展先进制造业的政策。计划制定了五个方面的举措来发展先进制造业:一是通过公共和私营部门联合投资、政府早期采购等方式,加大对先进制造业技术的投资,特别是对中小制造企业先进技术的投资;二是开发一个更加适应岗位技能要求的教育和培训系统,提高劳动技能;三是建立健全公共和私营部门以及官、产、学合作的伙伴关系,加快先进制造技术的投资与部署;四是通过跨机构、跨领域投资组合,优化联邦政府对先进制造业的投资;五是通过研究和试验税收减免、政府投资等方式,加大公共和私营部门对先进制造业的研发、投资力度。同年3月,美国总统奥巴马首次提出了“国家制造业创新网络”,并在2013年和2014年的国情咨文中再次重申。与此同时,美国能源部也出台了旨在通过战略投资提高美国在清洁能源制造领域竞争力的“清洁能源制造计划”,并向12家企业提供了1.5亿美元的清洁能源税收信贷。2014年5月,白宫又宣布在芝加哥成立数字化制造与设计创新联盟,这是奥巴马政府继增材制造创新研究所之后提出设立的第三个创新研究联盟,联盟围绕CPS的应用,聚焦先进制造企业、智能机器、先进分析、网络实体安全四项核心技术领域,提升数字化设计、制造能力。参见[美]李杰(Jay Lee).邱伯华等(译).工业大数据:工业4.0时代的工业转型与价值创造[M].北京:机械工业出版社,2015:15

二、欧洲制造业的发展

欧洲是现代工业的发源地,第二次世界大战前一直是全球制造业的中心。第二次世界大战后其中心地位逐渐被削弱,而随着制造业发展的日益强盛,美国成为新的全球制造业中心。然而,欧洲依然是世界先进制造业发展的重要力量,特别是以德国为代表的装备制造业、电子工业和汽车工业。在模具制造、动力装置和数控机床等行业,德国也一直保持着全球领先的地位。2008年全球金融危机爆发后,德国的制造业也受到波及,比如具有100多年历史的德国家族企业舒特公司的产品的订单骤减,无奈之下只能向银行申请贷款。西门子、宝马、奥迪、大众、保时捷等世界著名企业都源自世界制造业强国—德国。德国于2013年4月在汉诺威国际博览会上正式提出“工业4.0”计划。其主要内容可以总结为“一个愿景、双重战略、三大特征、八个优先”。该计划描绘了下一代制造的基本场景,在集成互联网、物联网、服务网的基础上,智能工厂可以根据顾客的个性需求制造智能产品参见郭政.德国“工业4.0”对我国制造业发展的启示[J].上海质量,2014(4): 23-27。在大数据时代的背景下,德国启动了“智慧数据—来自数据的创新”项目,以便大力支持大数据相关技术的研究开发与自主创新,进而开拓德国大数据未来广阔的市场。

欧洲制造业的发达不仅仅取决于其长期的历史积累与经验,更取决于欧洲各国之间的交流与密切合作,它们共同研究制定出一系列适合欧洲各国经济发展与繁荣的政策和措施,携手促进欧洲整体经济向前发展。欧洲各国制订了一整套研究与创新行动计划,旨在研究开发出一套完善的创新政策,加强自主创新能力,支持和保障技术创新活动的顺利开展。2002年,欧盟委员会加大了对制造业研究开发的资金投入,以便建立具有活力的、以知识为基础的经济体,实现欧盟的可持续发展。同年,在瑞典斯德哥尔摩举办的第三届欧洲创新企业论坛上,又有7个城市被正式接纳为欧洲创新企业区。创新企业区的建立有助于欧洲各国在技术上的交流与合作,彼此吸取经验教训,在制造业技术上达到世界顶尖水平,并最终使这些创新企业区结为一体,这无疑将对欧洲在国际竞争中取得优势地位具有极大的推动作用。

信息社会技术(IST)的研究与开发项目是欧盟第六框架计划中的重中之重,总预算高达36亿欧元,占第六个框架计划总预算的20.6%。参见吴晓波,齐羽等.我国先进制造业发展战略研究—创新、追赶与跨越的路径及政策[M].北京:机械工业出版社,2013,7:47-48信息社会技术的研究与开发有助于促进欧洲的技术创新与发展,增强欧洲的整体竞争力,同时也有助于带动欧洲其他领域的技术创新与合作。欧盟的技术创新中介机构已形成了以欧洲企业与创新中心(BICS)为代表的欧洲技术创新网络。该中心的宗旨是为企业的技术创新服务,尤其是创建新一代技术型企业,其重点服务对象是欠发达地区和中小型企业。BICS已成为企业接受新知识、诊断技术症结、评价企业创新项目、培训企业管理人员、寻求财政支持、解决创新难题、分析企业发展前景及掌握国际市场变化的服务载体。参见金启明.欧盟激励技术创新的手段和措施[J].科技广场,2003(4): 32-332011年,欧盟宣布投资2000亿欧元,重点以贷款和税收的方式支持相关制造业的发展。同时,欧盟还重点支持了一批面向未来的制造技术的研发项目,推动诸如智能制造、ICT驱动制造升级、物联网应用等的研究与实践。参见郭政.德国“工业4.0”对我国制造业发展的启示[J].上海质量,2014(4): 22-23此外,欧盟还在与制造业相关的战略中指出,应该鼓励大学开展适合培养高技能高素质人才的课程与相关实践活动。由此可见欧盟对制造业高素质高技能人才的重视。

三、日本制造业的发展

第二次世界大战后,由于产业结构的成功升级与转型,日本经济得到了飞速发展,一度超过德国,成为仅次于美国的世界第二大制造业强国。1955年至1970年,日本通过第一次产业结构大调整,实现了由劳动密集型向资本密集型的转变。这一时期是日本装备制造业高速发展的重要时期。进入20世纪70年代以后,由于石油危机的冲击以及发展中国家中的新兴工业国的追赶,促使日本积极地进行了第二次产业结构大调整,确立了加速由资源密集型的重化工业向技术密集型工业转变的调整方针,并取得了一定成效。1980年至1990年,日本实现了制造业的第三次升级,完成了由技术集约型向知识密集型的结构调整。1985年日本签订“广场协议”后,日元升值,使得日本装备制造业在劳动力成本上的比较优势迅速丧失。日本的部分制造业不得不转移到“亚洲四小龙”等其他劳动力较廉价的国家和地区。此外,产业结构内部的种种矛盾以及发达国家与发展中国家的贸易摩擦也促使日本再次进行产业调整。产业结构日趋知识化和服务化,以信息技术为中心的高新产业迅速发展,信息产业成为日本GDP中份额最大的产业,同时也逐渐成为日本国民经济的主导产业。信息产业对日本GDP增长的贡献率达到20%,超过了贡献率为13%的其他任何产业。参见黄先智.战后日本技术引进、产业结构变迁及其启示[J].云南科技管理,2003(1): 58-6020世纪末,在世界石油危机的影响下,日本汽车业仍具有强劲的竞争力,并保持着较高的出口率。而且日本对美国和东亚的汽车贸易特化系数一直在0.9以上,1988年,日本对美国和东亚的汽车贸易特化系数分别为0.91和0.98,这表明了日本汽车产业的竞争优势依然保持。参见丛强,朱景萍,刘炳义,吴纯,李宝功.海外装备制造强国支持政策与发展趋势[J].石油科技论坛,2010(3): 57-60进入21世纪后,日本加大了对新兴装备制造业领域如电子计算机、通信器材、广播通信等信息产业和软件产业的扶持力度。

日本政府通过采取均衡的发展战略,强化产业政策的引导,以此来带动产业结构的优化升级。此外,日本企业注重吸收和引进国外先进技术与管理经验,以及自身的科技创新与发展,这使得日本实现了跨越式发展,跃升为世界制造业强国。日本作为后发达工业国家的代表,最初其技术水平及资本要素并不完备,主要依赖从其他工业发达国家进口高档产品;后来日本逐渐进行自主开发、自行生产,逐步通过国产化替代进口。随着对引进技术的消化、吸收以及创新和规模经济的逐步形成,日本逐步形成了比较成本优势,产品也开始出口国外。这种“进口—国内生产—出口”的发展模式得益于日本特别重视对引进技术的消化和吸收,并在此基础上发展创新,从而推动了国内装备制造业的升级换代。参见刘曦.发达国家装备制造业发展特点及经验启示[J].特区经济,2011(10): 91-932009年和2010年,日本国际贸易委员会和日本通产省分别发布了《日本制造业竞争策略》和《日本制造业》专题报告,其中包括全面推动以制造为主的五个战略性新兴产业。2011年,日本又公布了以增强制造业国际竞争力为主要目的的《应对日元升值综合经济对策》。参见郭政.德国“工业4.0”对我国制造业发展的启示[J].上海质量,2014(4): 22日本政府通过制定中长期规划,选择和确定主导产业作为经济发展的主攻方向,并在执行过程中根据实际情况的变化及时调整产业发展的内容,实现了产业结构由低级到高级的发展。日本政府对新型产业、主导产业的支持,大多是通过经济立法的形式体现出来的。此外,日本还建立了一套主要基于终身雇用的人力资源政策,致力于在企业中营造良好的集体氛围,建立雇员的忠诚度和归属感,进而促进企业吸纳人才,提高企业利润水平,增强国家的经济竞争力。

第二节 国际制造业的七大发展趋势

国际制造业特别是发达国家制造业的发展趋势,是21世纪我国先进制造业面对的重要国际背景。如何顺应国际制造业发展趋势,适应经济全球化,借鉴有益的国际经验发展自己,是我国亟待解决的问题。当今,国际制造业的发展趋势主要有以下几个方面。

一、全球化

随着经济全球化进程的加快,发达国家的制造业按照价值链和产业链的要求,建立面向全球开发和资源配置的高效生产体制,以形成全球性的生产体系。因此,国际上出现了加快制造业结构调整和大规模实行产业转移的趋势。发达国家由于劳动力成本较高,不得不放弃一些传统产业,并转向发展高科技产业与现代服务产业。而发展中国家劳动力成本廉价,主要从事劳动密集型产业的加工与生产,并接受发达国家转移的劳动密集型产业。目前,欧美国家传统的劳动密集型产业已经转移得差不多了,不少资本密集型产业和技术密集型产业也在向外转移,制造业结构不断升级优化。制造业的资源配置由一国范围扩大到全球范围,制造业正向生产全球化、融资全球化、销售全球化、服务全球化和研发全球化的方向发展。参见徐志磊.国内外制造业发展趋势[J].航空制造技术,2003(10): 17-19尽管制造业正在大规模转移,但是制造业的主根仍留在发达国家。制造业的全球化配置,一方面使得发展中国家能参与国际分工,从事较高质量的制造活动,另一方面也可能使得发展中国家在国际分工的底端充当“长工”。参见周必健.国际制造业发展五大趋势[J].产经纵深,2003,3:54-56

二、智能化

先进制造技术(AMT)指的是,在制造系统和制造过程中有机融合并有效应用信息、现代管理和自动化等现代科学技术,实现优质、快速、低耗、高效、清洁、灵活地制造市场所需产品的先进工业技术。先进制造技术的概念形成于20世纪90年代,是信息化带动工业化、工业化促进信息化的结晶,是现代制造业发展的基础。近年来,发达国家纷纷调整技术政策与产业政策,将高技术发展的重点转向先进制造技术领域。如美国政府出台了“先进制造技术计划”和“制造技术中心计划”,日本实施了“智能制造技术计划”,德国出台了“工业4.0”战略计划。2014年,智能化成为全球新一轮科技浪潮与制造业产业化相衔接的最亮眼的纽带,全球制造业巨头企业纷纷发力智能产品,以移动互联网、大数据、云计算等新技术应用为主要特征的产业智能化转型浪潮迅猛展开。例如,高端装备制造业的国际竞争集中在智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术,以及基于网络的机群集成控制与智能化管理等技术的产业成熟方面。参见洪京一,李新社,伊丽波等.世界制造业发展报告(2014—2015)——战略性新兴产业[M].北京:社会科学文献出版社,2015:4

发达国家将先进的制造技术与生产经营方式结合起来,对现代制造模式进行了广泛深入的研究。随着全球化的发展与市场环境的日益复杂,美国开始积极探索研究新式制造业模式,以适应现代制造业发展的需要。现代制造模式的应用带动了制造业的整体变革,提高了产业素质和产品的国际竞争力,促进了美国制造业的发展,为美国重新夺回国际制造业的霸主地位奠定了坚实的基础。欧洲各国也逐渐意识到日益激烈的全球化竞争、动态复杂的市场环境以及多元化的顾客需求,对制造商的反应速度与灵活性提出了更高的要求。因此,只有积极探索出一种新的制造模式才能更好地适应这些状况。

三、虚拟化

在经济全球化趋势以及信息技术不断发展的条件下,制造业的发展逐步趋向虚拟化。虚拟化组织又称为“无边界组织”,是指两个或两个以上独立的经济实体之间在一定的时间和范围内,为了共同开发一种或几种新技术产品而形成的一种暂时性的组织联盟形式。虚拟化制造是指企业凭借现代先进的信息传播手段、无形资产、先进技术等,整合其他企业的制造资源与能力,然后以其自身独特的核心能力进行资源的配置与规划,最终实现以较低的成本参见Igbaria, M. and Tan, M., 1998. The Virtual Workplace. USA: Idea Group Publishing、较短的产品开发与生产周期参见Maccoby, M., 1991. Closing the Motivation Gap. Research-Technology Management,提升企业参与国际市场竞争的能力参见Igbaria, M. and Tan, M., 1998. The Virtual Workplace. USA: Idea Group Publishing

四、集群化

当今世界既形成了以跨国公司为主导的全球生产体系,也形成了扎根于本土、具有产业集群现象的区域生产体系。产业集群指的是在一个适当大的区域范围内,相同的产业高度集中于某个特定地区的产业成长现象。产业集群有助于市场技术信息的交流,形成规模经济,降低劳动力成本,快速反映市场需求,实现灵活敏捷制造。对于产业集群,国外有多种称谓,如产业区、企业集群、区域集群、地方生产系统等。无论是发达国家还是发展中国家,都存在大量的产业集群现象。正如迈克尔·波特所言:“当产业集群形成时,一个国家无论在最终产品、生产设备、上游供应及售后服务等方面都会有国际竞争的实力。”联合国贸易与发展大会发布的《2001年世界投资报告》指出:产业集聚优势已经超越低成本优势,成为吸引外资投向的主导力量;要重视地方产业集群在全球生产组织中所发挥的作用,新的投资政策所关注的焦点是“推动产业联系”。目前国际上已逐渐达成了一个共识,即一国欲想获得国际竞争优势,单靠跨国经营的大企业是不够的,还需要积极发展本国的中小企业产业集群。

五、服务化

与商品相关的外部服务对顾客来说其复杂性和重要性日益提高,当今制造业出现了“制造服务化”的趋势,即制造业企业由仅仅提供物品或物品与附加服务向“物品-服务包”转变。参见Vandermerwe, S.and Rada, J. Servitization of Business:Adding Value by AddingServices[J].European Management Journal.1988,6完整的“包”(Bundles)包括物品、服务、支持、自我服务和知识,并且服务在整个“包”中居于主导地位,是增加值的主要来源。“物品-服务包”不仅包括维护和修理,还包括购买、融资、运输、安装、系统集成和技术支持。作为产出无形成分的服务,提高了物品的价值和销量。这样,传统的产品或是物品、服务的观念,被“物品-服务包”这一观念所取代。在制造服务化的过程中,制造商的角色由物品提供者向服务提供者转变。参见White, A.L.Stoughton, M. and Feng, L.Servicizing:The Quiet Transition to Extended Product Re-sponsibility[R]. Boston:Tellus Institute,1999制造商提供的不再是商品本身,而是其功能和服务。参见Fishbein, B., McGari, L. S.and Dillon, P.S., Leasing:A Step Toward Producer Responsibility[M].NY:INFORM,2000例如,Xerox公司已从复印机制造商向“文档服务公司”(Document Company)转变;IBM从大型机和个人电脑制造商向信息服务公司转变,2014年,IBM在全球的营收体系中大约有60%的营业收入来自IT服务;参见洪京一,李新社,伊丽波等.世界制造业发展报告(2014—2015)——战略性新兴产业[M].北京:社会科学文献出版社,2015:8通用电气公司在把服务作为该公司独立领域发展的过程中,所创造的价值已相当于其海外工程承包总额的70%。参见王九云,丁晶晶,王栋.国外装备制造业发展经验及对我国的启示[J].学术交流,2011(7): 121-122将服务化作为行业发展的首选,不仅有助于提高行业服务化水平、增加行业利润,还有助于提高国际竞争力。

六、绿色化

当今世界,绿色化、低碳化、环保化已逐步成为21世纪制造业发展的必经之路。日本自1974年制订并实施“新能源开发计划”,把发展太阳能和燃料电池技术定为国家战略;1997年,日本又颁布了“关于促进新能源利用的特别措施法”,致力于打造低碳制造、绿色制造。德国“工业4.0”的愿景同样包含绿色制造,以期解决能源消费等社会问题,这突出体现了德国政府对环境与能源问题的重视。“工业4.0”运用信息化手段,从收集和分析能耗信息、识别问题、管理运营和改变耗能不良习惯这四个环节入手,实现了能耗的科学管理。参见王喜文.中国制造2025解读:从工业大国到工业强国[M].北京:机械工业出版社,2015:81-83绿色化制造模式的目标与宗旨是使所研究开发的产品从设计、生产、包装、运输、销售、使用、维护直到报废处理的整个产品生命周期中,将产品对环境的污染降到最低,对资源的利用效率达到最大。绿色制造、低碳制造和循环经济是人类社会可持续发展的基础,是制造业未来发展的战略方向。传统的制造业模式忽视对环境的保护,对环境造成了巨大的污染。而绿色制造模式不仅考虑到资源的利用效率,而且强调对环境的保护意识,促进产品制造与环境保护的协调发展。

七、敏捷化

如今市场竞争更加激烈,组织必须发挥员工的聪明才智,不断改善经营管理水平,及时响应顾客的需求。在云计算技术下反应的灵活性和敏捷性是使组织能够快速应对复杂外部环境的关键。有效运作的敏捷组织有以下几个特点:顾客需求至上;敏捷性跨职能工作小组;敏捷性再造流程;较强的学习、沟通、创新能力等。全球制造企业组织将更富柔性和创新性。

在全球制造业整体升级的推动下,传统金字塔状的企业管理模式已经无法适应灵活、敏捷、柔性的市场需求,组织的扁平化势在必行。在以开放、协作与分享为中心的互联网思维的启发下,以“强调系统、管理层次的简化、管理幅度的增加与分权”为特征的企业组织方式受到企业的普遍青睐。2014年,海尔集团完成了组织扁平化战略转型,通过合并业务单元、削减边缘业务等措施,形成了以销定产的敏捷供应链,从而实现了“顾客零距离、资金零占用和质量零缺陷”的目标。参见洪京一,李新社,伊丽波等.世界制造业发展报告(2014—2015)——战略性新兴产业[M].北京:社会科学文献出版社,2015:8