工业互联网推动我国中小企业实现跨越式发展
责任编辑:何一一     时间:2021-03-29     来源:清华管理评论
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分类: 名家观点
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随着新一轮工业革命的兴起,众说纷纭的新词汇层出不穷,这既体现出新制造范式的研究热度剧增,也反映出这种新制造范式还处于发展初期、充满不确定性。准确辨别各个新词汇的概念和内涵是相关方追究根本、打破混沌、指导实践的前提和基础。

图1展示了新一轮工业革命背景下众多核心词汇的相互关系,这也一定程度上结构化地剖析了这些词汇间的逻辑关系。首先,当前所处的制造范式确定了这些词汇的使用语境。从十八世纪后期到如今,全球制造业从第一次工业革命走向第四次工业革命,即从机械化、电气化、信息化走到如今的智能化。因此,当下热门的词汇也多为对制造业智能化情境下的技术、理念等的描述。其次,第四次工业革命还处发展初期,世界各国正在加紧制定新的制造业发展战略,以提高核心竞争力、赢得全球制造业的竞争新优势。可以看到,以美欧为主的多个制造大国、强国率先发布新的制造业发展战略,这也催生了诸多热门词汇的诞生,更代表了这些国家对于新制造范式的路径判断。以德国“工业4.0”战略为例,其实质上仅是德国情境下的制造业发展战略,但其精准的路径判断也得到了较多国家的认可,这也是“工业4.0”不再是德国“一家之言”的重要原因。第三,以数字化、网络化和智能化为典型特征的新制造范式实现的主要手段便是新一代信息技术与制造技术的深度融合。与前三次工业革命显著不同的是,当前的新制造范式强调新一代信息技术应用于生产经营活动的全场景、全价值链,这不仅会给生产方式带来颠覆性变革,也会给相关方的分工和协作带来显著的变化。其中,工业互联网是利用新一代信息技术将整个生产经营系统的人、机、物等互联互通的基础设施,也是支持实现数字孪生、信息物理系统(本文认为这两个概念基本相同)等的前提。第四,智能制造是第四次工业革命的主方向,生产经营活动、产品、设备、生产系统等的智能化是此次工业革命的最终愿景。简单而言,智能制造就是相关要素具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。它是先进制造过程、系统与模式的总称,而非狭义的智能制造技术。最后,随着科学、技术、产业革命的不断交融演变,在传统制造业的基础上也衍生了诸多高新产业、催生了数字经济新业态。这一方面也成为世界各国构建抢夺的新市场、构建的新经济模式,另一方面也与新制造范式建立了密切的相互支撑关系。

图1 新一轮工业革命背景下核心词汇的相互关系

 

从图1中可知,工业互联网是实现智能制造的关键基础设施,那么其究竟是一张什么“网”?尽管当前还没有统一、标准的定义,但是从以下三方面可以一定程度地认识工业互联网。第一,它姓“工”不姓“互”。工业互联网是指特定工业系统所构建的一张“网”,而并不属于因特网这类全球的信息基础设施。第二,它是一张按需构建、按需服务的“网”。广义上,工业互联网旨在实现制造系统的人、机、物等的互联互通,并在此基础上能够支持智能化设计、生产、服务等,但并没有规定哪些人、什么机器以及何种物必须上“网”,这一切取决于利益相关方的构建目标和运作方式,因此这张“网”在实施层面不会有标准化的架构、技术体系等。第三,它是一张实体“网”,更是一张数据“网”。表面上,工业互联网将人、机、物等连接起来形成一张覆盖全系统、全价值链的实体网络,但真正发挥作用的是其中无形的数据流,正是通过大量人、机、物等数据的不断采集、分析和反馈才得以实现智能化的生产经营活动。

图2 工业互联网通过“三化”赋能智能制造的“四重目标”

工业互联网如何赋能新制造范式

 

如前所述,智能制造成为此次工业革命的主方向,也代表了当前全球制造业的新制造范式。作为智能制造的关键基础设施,工业互联网又是如何赋能制造系统走向智能化的呢?如图2所示,工业互联网主要通过“三化”来支持实现智能制造的“四重目标”。其中,工业互联网“三化”的涵义分别是:标准化,即通过全流程的数据收集、分析、反馈形成一个标准化闭环,使得能够通过数据驱动的方式来实现各种业务活动严密但灵活的运行(例如,生产系统可以批量化的方式实现个性化生产);协同化,即将传统的生产关系打破,价值链网络的节点及相互关系会发生颠覆性变化,其外部表现便是更多的相关方以更灵活的方式参与在价值创造的各环节中;知识化,即改变传统生产活动中按照经驗、遵循固有知识来指导实践的方式,通过大量、多维度、长时间的数据分析来形成能够支持决策的实时知识,使得通过科学、自动化的方式进行智能生产、运营等。

基于工业互联网标准化、协同化、知识化的三大功能特征,智能制造的“四重目标”便得以实现。第一,改进生产能力与质量。对于任何制造系统,不断提高其生产能力与质量(这包括生产效率、产品质量、能效、交付期、生产成本、库存等一般的评价要素)是赢得竞争优势的基础手段,也是很多中小企业从粗放型走向高质量发展的核心路径(例如,当前先进的制造技术通过新一代信息技术的赋能可以实现制造工艺仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制等)。第二,创新价值创造的方式。随着新一代信息技术的成熟和广泛应用,企业、行业、国家等的边界被打破,逐渐形成一个开放的网络化环境。这使得信息不对称性大大降低,也使得不同相关方的声音被放大。在这种环境下,更加容易出现新的商业可能(这包括数字产业化和产业数字化),也给相关方价值诉求的实现提供了诸多路径(例如,网络协同制造、众包众创共享、开放式协同创新等)。第三,创造智能产品与服务。随着诸多行业产能的饱和,仅满足用户的基本功能需求已很难形成制造企业的核心竞争力。智能制造会更加聚焦用户的个性化需求和终极需求,需要能够在恰当的时间、以恰当的方式满足用户的价值诉求(例如,产品智能化、制造服务化)。第四,改变人与系统的关系。随着新一代信息技术的深刻赋能,人在制造系统中扮演的角色也不断更新。一方面,大量重复、简单的工作会被自动化机器所取代,这也即如今逐渐增多的“黑灯工厂”带来的显著变化。另一方面,员工不再是产品生产的主要参与者,而是机器设备运行的监督者和突发问题的处理者,他们更多地从事高价值创造的工作,更便于自我价值实现、工作和生活平衡。

 

推动中小企业跨越式发展成为我国工业互联网统筹推进的重心

 

建国七十年来,我国制造业探索出一条从引进、消化吸收、二次创新到原始创新的成长之路。可以看到,越来越多的中国制造企业走到了“世界第一”,但我国制造业大而不强的局面还未全面改变。当前,我国正面临世界经济复苏乏力、局部冲突和动荡频发、全球疫情依然严峻等一系列外部环境的深刻变化。与此同时,我国经济发展进入新常态,正在向形态更高级、分工更优化、结构更合理的方向转变。作为国民经济的支柱产业,这种内外部环境变化共同促使我国制造业需要加快转型升级步伐、切实实现高质量发展。

工业互联网是新一轮工业革命背景下制造业转型升级的关键基础设施。通常,工业互联网由网络、平台、安全三大体系构成,网络是基础,平台是核心,安全是保障,工业互联网平台便是其作为基础设施的外在表现。结合图3,新时期我国工业互联网统筹推进的重心便是“我国各方协同推动中小企业工业互联网平台建设及应用,促进其实现跨越式发展”。这其中有着两方面的客观原因。一方面,我国已经有很多大型企业、龙头企业做到了行业领先甚至国际领先,其自动化、信息化水平较高,有着实现智能制造的良好基础,也即“不需要做太多补课工作”。加之其具有雄厚的经济和人力实力,完全可以根据自身需求较快地建设并应用工业互联网平台。因此,对于我国大型企业、龙头企业,由其自主推进工业互联网平台建设及应用即可。这在我国的诸多企业中也得到了很好的验证,例如,海尔的COSMOPlat平台、三一重工的树根互联云平台、中国航天科工集团公司的航天云网、吉利汽车打造的智能工厂等。

另一方面,我国中小企业占我国企业总数的90%以上,其也为国家贡献了较高比例的GDP、税收、城镇就业和技术创新等,中小企业可以说是我国经济和社会发展的主力军。然而,与大型企业、龙头企业相比,我国中小企业还多处于价值链的下游,多从事劳动密集型和资源密集型的生产活动,多年来一直被诟病的“低小散”情况还是存在。随着劳动力成本的上升、部分制造业向海外的转移,我国中小企业面临着实现持续成长的艰难困境。后疫情时代,我国中小企业自动化、信息化、数字化水平不足的短板也更加凸显,这既制约了我国相关产业链从大到强的建设步伐,也给我国形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展思路带来了挑战。为此,无论基于国情还是中小企业的实情,促进我国中小企业的跨越式发展都是建设制造强国的关键一环,而我国政府、大学科研院所、平台企业等协同推进中小企业工业互联网平台的建设及应用又是重中之重。

图3 中国制造由大变强背景下工业互联网统筹推进的优势路径

行业级工业互联网平台推动中小企业数字化改造的新昌模式

 

2017年11月,国务院发布了我国工业互联网发展的顶层设计文件——《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。经过近三年的快速发展,我国工业互联网平台建设及应用取得了显著的成效,典型的跨行业级、行业级及企业级工业互联网平台不断涌现,也给应用企业带来了诸多方面的绩效改善。然而,当前主流的工业互联网平台提供商很少有针对中小企业特别是特定行业的中小企业开展定制化的服务,多为从上至下、从理论到应用的运营模式。这一定程度上很难直接支持中小企业实现跨越式发展(因为大多数中小企业还没有补上自动化、信息化、数字化的“功课”,很难直接采纳主流工业互联网平台提供商“高大上”的解决方案)。尽管我国工业互联网平台建设及应用的光鲜场景多被前文所提到的主流工业互联网平台所占据,但在浙江省的新昌县却成功蹚出了一条行业级工业互联网平台推动中小企业数字化改造的创新之路(简称“新昌模式”,具体见图4)。新昌模式的成功之处可以归结为政府与平台企业的协同推进,这使得中小企业敢用、愿意用行业级的工业互联网平台。

新昌政府在推动中小企业数字化改造过程中起到了关键的科学兜底作用。第一,新昌县政府是推动中小企业转型升级的“吹哨人”。新昌县有着以轴承、胶囊、纺织、机械制造等为代表的优势制造产业,但中小企业比重超过96%,相关产业长期处于生产管理粗放、技术水平薄弱、企业利润较低的发展状况。鉴于中小企业面临的转型升级的压力和困局,新昌县自2017年便先后出台了百企提升行动、数字化改造活动、未来制造战略等一系列政策措施,率先吹响了中小企业转型升级的号角。第二,新昌县政府是推动中小企业转型升级的“牵线人”。新昌县明确地将工业互联网定位为推动中小企业转型升级的重要抓手,这并非仅是口头上的号召,而是积极为工业互联网平台企业与中小企业牵线搭桥。一方面,新昌县采取培育本地工业互联网平台企业和引进工业互联网服务企业的两条腿走路方式,保证平台企业的水平和质量。另一方面,新昌县为每一行业仅科学选择一家平台企业,支持其在全县范围内逐一推广,这也给平台企业提供了较多的客户和市场空间。第三,新昌縣政府是推动中小企业转型升级的“出资人”。鉴于中小企业技术改造、平台企业服务成本均比较高的现实情况,新昌县采取直接出资设立工业互联网平台专项扶持基金、积极协调金融机构为中小企业提供专项信用贷款等多种方式,通过“平台降一点、政府补一点、企业出一点”的成本分摊机制,有力推进工业互联网平台真正应用落地。

平台企业在推动中小企业数字化改造过程中起到了切实的贴心服务作用。第一,推出工程总包来解决中小企业基础条件差、能力弱的问题。通常,新昌县培育或引进的平台企业通过蹲点式服务的方式挖掘中小企业的实际问题、数字化改造的难点痛点,然后集中时间和精力为其制定可行的交钥匙解决方案并快速交付。第二,引入小规模免费体验的方法消除中小企业的顾虑。中小企业可以短期试用所开发工业互联网平台的部分功能,如果其能够看到效果、尝到甜头,则可以继续付费使用,否则可以选择不使用。这一方面可以推动中小企业消除顾虑,实现从“要我改”向“我要改”转变,另一方面可以激励平台企业“以客户为中心”,倒逼平台企业开发出高质量的工业互联网平台并提供好相关服务。第三,提供平台化服务解决中小企业集群的共性难题。一方面,通过应用工业互联网平台,中小企业的业务流程、管理方式都会发生显著变化,平台企业通过提供可视化、透明化和自动化的软件功能能够解决中小企业无专业人员管理、日常运维管理和软件升级等难题,让企业可以轻松知道“有什么病、病因是什么以及怎么治疗”。另一方面,传统情境中,区域性的中小企业往往专注于内部生产,很难了解到行业的整体情况,也很难表现出整体的外部竞争力。通过引入工业互联网平台,新昌县中小企业集群形成了一系列的创新应用(例如,发布行业指数来支持中小企业判断自身所处的状态,协同金融机构利用企业实际生产经营大数据建立企业的信用、风险评估模型以解决中小企业融资难、融资贵的问题,通过平台原材料集中采购降低中小企业采购成本等)。

图4 新昌模式的“政府科学兜底”与“平台企业贴心服务”

工业互联网推动我国中小企业实现跨越式发展的挑战与建议

 

正如前文关于新昌模式的歸纳总结,在政府和平台企业的协同推进下,新昌县轴承、胶囊、纺织、机械制造等诸多行业的中小企业较高效率地实现了产业数字化。以极具代表性的浙江陀曼智造科技有限公司为例,其开发的工业互联网平台及解决方案已经帮助新昌县轴承行业有一定规模基础的200多家企业进行了数字化改造(其中中小企业占96%),其较早探索出的“数字化制造、平台化服务”的服务模式也得到浙江省政府的肯定并向全省推广。

图5 工业互联网推动我国中小企业实现跨越式发展的建议路径

 

然而,新昌县目前也仅是在开展“产业数字化”的工作,还面临着实现“数字产业化”的艰巨任务,这也是全球及我国工业互联网发展中普遍面临的现状。结合图5,新时期以工业互联网为抓手推动我国中小企业实现跨越式发展的挑战与建议总结如下。

第一,构建“政府-高校科研院所-企业”三螺旋,集中力量制定科学发展战略。工业互联网是新制造范式的关键基础设施,经过政府倡导、企业积极参与的规模化扩张,当前工业互联网平台在建设数量上已经有了大幅提升,但从工业实际中来看,还面临着缺乏战略引领、发展模式混乱、难以为中小企业带来显著绩效的问题。事实上,工业互联网作为一种新兴技术范式,发展还处初期,充满不确定性,一般要经历图5所示的S型曲线所示意的发展路径,这就需要社会各方的协同参与和推进。为此,我国应加快构建“政府-高校科研院所-企业”三螺旋,汇聚各类异质性组织资源,通过扬长补短、互惠共赢的模式集中力量制定科学发展战略,从源头推动我国中小企业科学地进行工业互联网平台建设与应用。其中,政府需要起到强有力的引导、组织和支持的兜底作用;高校科研院所需要为政府、平台及应用企业提供科学的咨询建议和技术服务;平台企业需要以客户为中心,做好具体的工业互联网平台建设及服务工作。

第二,积极借鉴新昌模式的成功经验,加快推进我国中小企业的“补课工作”。如前所述,工业互联网旨在推动制造业的数字化、网络化和智能化,这是基于前三次工业革命中积累下的深厚的机械化、电气化、信息化基础。对于我国中小企业而言,由于没有良好的两化融合基础,也导致没法绕开这次“补课工作”。此外,如图5所示,工业互联网建设初期,既要承担一定的成本投入,也要接受初期绩效不明显的困境。因此,为快速推动平台企业及中小企业打破建设及应用工业互联网平台的初期混沌,我国地方政府必须加快体制机制创新、联合平台企业及高校科研院所引导中小企业认识到此次补课的重大意义,并借鉴新昌模式中“政府兜底、平台企业让利”的成功经验,推动其抓住新一代新信息技术的应用优势加快完成信息化、自动化、数字化的改造工程。

第三,前瞻性地研究工业智能化难题,加快推进我国中小企业的智能化改造。通常,中小企业的数字化改造很难带来直观的经济效益,这只是走向智能制造的第一步,也造成诸多中小企业踌躇不前、积极性不高的问题。平台企业往往擅长于新一代信息技术的推广应用,却缺乏深厚的制造业知识和经验,在助推中小企业实现智能化改造方面会出现力不从心。为此,平台企业亟需联合相关科研院所、制造企业前瞻性地研究工业智能化的难题(也即深层次的工业和商业机理,例如,采集来的制造大数据怎么让其发挥价值,发现问题的工艺、设备、流程等怎么进行自动优化改进,怎么通过流程再造支持中小企业加强创新能力、走向价值链上游),平台企业只有这样才能够找到工业互联网的准确发展路径、获得竞争的制高点,也才能切实赢得市场的认可、摆脱对政府的支持和依赖、推动中小企业的转型升级。

第四,激活不同层级企业的竞合关系,加快推进我国产业链的整合与升级。当前,我国正加大力度提升产业链供应链的稳定性和竞争力、畅通国内国际双循环,这给处于转型升级中的不同层级企业的竞争和合作带来一定机遇。一方面,如前文所述,我国大型企业、龙头企业具备自主建设及应用工业互联网平台的意识和能力,但目前的大平台多为己用,虽向外部企业开放但准入门槛较高。这类大型企业、龙头企业应承担起引领和支持同产业链中的中小企业跨越式发展的责任,将同产业链的先进工业和商业机理通过工业互联网平台赋能给中小企业。这既可以打破其关键零部件、机器设备受制于国外垄断的困境,也能够推动我国产业链供应链的优化升级。另一方面,我国中小企业占比极高且水平参差不一,部分落后企业严重制约了我国制造业的整体质量和水平。工业互联网是中小企业的“试金石”,通过集群内工业互联网的自主发展,应能有效淘汰一批前瞻性不足、产能过于落后的中小企业,进而实现区域内资源的重新整合和转型升级。

本研究受到国家自然科学基金重点项目(71832013)、中国博士后科学基金项目(2020M671775)和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

【作者】

吴晓波:浙江大学管理学院教授,浙江大学社会科学学部主任,浙江大学“创新管理与持续竞争力研究”国家哲学社会科学创新基地主任

张武杰:浙江大学管理学院博士后

余璐:浙江大学管理学院博士生

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