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先行者还是挑战者?——国际竞争视角下的德国工业4.0战略

2015-07-22《社会观察》朱宇方

最近一次金融危机之后,“再工业化”的呼声越来越响亮。而在随之而来的关于产业结构和经济增长模式的大讨论中,德国以“工业4.0”这个概念掀起一场轰轰烈烈的制造业大变革,成为全球关注的焦点。工业4.0是什么?放眼全球,德国在这场变革中的角色和地位又是怎样的?

先来观察全球制造业的整体发展状况。21世纪以来,全球整体上呈现出明确的“去工业化”趋势。在世界范围,就绝对产值而言,2000年至2012年,主要 的50个工业国的制造业总产值从5.5万亿美元增长至10.8万亿美元。但上述增长中只有1/3来自传统工业国,其余均来自新兴工业国家。必须指出的是, 50个主要工业国的制造业在总产值中的占比从19%(2000年)下降至17.4%(2012年),只有10个国家的制造业产值在GDP中的占比有所上 升,而其中只有韩国和德国属于传统工业国。

据德国联邦统计局的数据,2013年德国制造业产值在国内生产总值中占23%,提供了全国17%的工作岗位。德国出口总额的72%来自制造业,而研发总支出中有87%是由制造业企业承担的。可见,制造业在德国国民经济中始终具有举足轻重的意义。

如今,德国这个制造业强国一改以往默默耕耘的低调姿态,高举工业4.0的大旗,俨然成为全球制造业革命的先行者。

工业4.0的提出

在2011年汉诺威工业博览会上,“工业4.0”这个概念被首次提出,用以指代继机械化、电气化和信息化之后的第四次工业革命——互联网化。德国联邦政府 于2012年10月组建了联合研究团队,并在2013年的汉诺威工业博览会上发布了《保障德国制造业的未来:工业4.0未来战略的实施建议(工业4.0工 作组的结题报告)》(以下简称《实施建议》),对工业4.0的概念进行了初步界定,首次较为系统地描述了行动领域和行动方案。同年,德国联邦教研部与联邦 经济技术部将“工业4.0”项目纳入《高技术战略2020》的十大未来项目,联邦政府资助2亿欧元,用来“奠定德国在关键技术上的国际领先地位,夯实德国 作为技术经济强国的核心竞争力”。

按照上文中《实施建议》的描述,未来各企业用于生产的设备、仓储系统和资源将通过数字物理系统(CPS)进行全球互联。这些智能化的设备、仓储系统和资源 将能自行进行信息交换,自动触发动作,并实现相互独立的自动控制。这将从根本上改善制造、工艺和物料使用以及供应链管理和全寿命管理中的各个流程。由此诞 生的“智能工厂”(Smart Factory)所遵循的是一种全新的生产逻辑:每一件产品均可被明确识别,可随时定位,它携带了有关历史工序、当前状态以及未来可能工序的信息。嵌入式 生产系统纵向与企业内部的生产经营流程联网,横向与其他企业可实时控制的产业链相连。

因此,工业4.0的核心是人、设备、工件以及信息和通信系统之间的实时、智能、横向和纵向的互联,并由此形成对复杂系统的动态管理。这意味着一种突破企业 和行业边界,覆盖整个价值创造过程的整合工程,即从形成想法、下订单到产品的开发、制造、配送到最终客户,直至循环再利用,并包含所有相关的服务。

工业4.0对德国的意义

从德国制造业自身发展的角度来看,工业4.0是一个综合性的全面发展方案,将在以下几个方面有助于德国制造业应对当前和未来所面对的挑战:

第一,提高能源使用效率以及加强资源的回收再利用是德国实施可持续发展战略的重要步骤,工业4.0将有助于在全产业链上实现上述两个目标。

第二,工业4.0有助于应对劳动力短缺和劳动力成本高企所带来的挑战。企业可以借助智能化的辅助系统提高劳动生产率,把有限的劳动力集中到更富创造性的、 能创造更多附加价值的劳动中。一方面,这将从整体上降低劳动成本,有助于德国制造业应对来自劳动力成本低廉的国家的国际竞争。另一方面,这能有效延长富有 劳动经验的年长员工的职业生命,以应对人口老龄化带来的技工短缺问题。而且,灵活的劳动组织形式让员工能更好地平衡工作、培训深造和个人生活之间的关系, 从而吸收更多人进入劳动力市场。

第三,工业4.0模糊了大型集团与中小企业之间的差异,大集团也生产小批量订单,而中小企业能联合成虚拟的大型企业,从而有能力接受大订单。这将极大地拓展德国中小企业的发展空间,助其突破发展瓶颈。

第四,近年来,德国在制造业领域受到激烈的竞争挑战,尤其是来自生产成本较为低廉的新兴工业国家的挑战。工业4.0将从整体上提高产品的差异化和复杂性,这有助于提高竞争门槛,从而巩固德国制造业在国际市场上领先的竞争地位。

工业4.0面临的挑战

解决了上述问题,德国制造业是否就能高枕无忧了?如果把目光转向全球,就会发现德国制造业的未来并非晴空万里,风景这边独好。提到国际竞争,显然不能仅仅 把目光停留在新兴工业国家迅速发展的制造能力对德国制造业所构成的挑战。因为工业4.0从根本上超脱了产量和成本范畴,它的核心是“互联网化”,因此是对 生产组织理念和组织方式的根本性革命,它也因此将触碰到美国在第三次工业革命中所取得的最大成就——数字霸权,以及由此而实现的巨大经济利益。

科隆德国经济研究所所长米夏埃尔·胥特(Michael Hüther)坦言,除了数据安全以及不同的软、硬件解决方案之间的兼容性等技术层面的问题,与美国的较量才是德国制造业在未来发展中最大的不确定性因 素。技术创新所带来的新增效益能在多大程度上留存于德国的制造企业,尤其是中小企业,还是会被大型数字技术企业侵吞?在B2C领域,利用在第三次工业革命 中的先发优势,美国数字巨头几乎将信息化革命所带来的新增利润尽收囊中,而在B2B领域,德国制造业的中小企业仍有机会。这也正是德国之所以主动掀起工业 4.0浪潮的最根本的出发点。

在这个意义上,虽然工业4.0的概念是由德国率先提出的,但德国与其说是先行者,不如说是挑战者。当然美国也绝不可能坐视。

为了实施工业4.0战略,德国于2013年4月在信息通信与新媒体协会(BITKOM)、机械设备制造业联合会(VDMA)、弗劳恩霍夫协会以及大众汽 车、蒂森-克虏伯、博世、SAP、西门子等机构和企业的发起下组建了“工业4.0平台”。两年之后的2015年4月,德国政府宣布对该平台进行升级,平台 的领导组里增加了两位联邦内阁成员——联邦经济部长加布里尔和联邦教研部长万卡,这意味着德国政府加大了介入的力度。

相对于德国的“工业4.0”,美国提出的是“先进制造”(asvanced manufacturing)战略。而美国的AT&T、思科、通用电气、IBM和英特尔公司亦于2014年3月31日宣布成立“工业互联网联盟” (IIC),并宣称:这是一个开放性成员资格团体,致力于打破技术壁垒,通过促进物理世界和数字世界的融合,为更好地访问大数据提供支持。

上述5家创始成员企业在各自的业务领域几乎都是无可争议的领导者,它们的年营业额相加超过4700亿美元,员工人数超过115万。鉴于CPS技术的重要 性,美国政府每年在该领域的研发投入超过1亿美元,并与私营部门合作,在医疗卫生、交通运输、智能城市和提高电网可靠性等广泛的领域对CPS系统的应用进 行测试。

美国无疑是全球信息技术产业的领导者,因此在大数据应用等方面更为积极,并高度重视其为传统制造业所带来的附加价值。虽然以通用电气为代表的大型制造业企 业积极加强软件开发和数据分析,在“工业互联网”的概念下推出以系统整合为核心的解决方案,但美国更多地是依托自身在数字领域的巨大优势乃至霸权,寻求相 关技术在实体物理领域的应用。而德国走的是相反的路径,即立足其在制造业上的现有优势,力图用数字技术对制造业进行根本性的升级改造。但美、德两国殊途同 归,所追求的都是通过革新使传统制造业创造出更高的附加价值。

德国学界早已指出,德国的制造业与美国的数字企业之间的利润之争只是表面现象,其背后真正的争夺焦点是数据的所有权。以工业4.0的方式进行生产将产生大 量数据,这些数据应归属于制造企业还是提供数字技术的企业?这在根本上是一个标准制定的问题,对于制造业的未来发展具有决定性的意义,据称德、美两国已经 在这一领域展开拉锯式的较量。

德国制造业的优势与不足

相对于美国在数字领域的绝对优势地位,制造业与服务业的密切联合,亦称“混合价值创造”,是德国的重要优势。根据联邦统计局的数据,德国制造业在价值创造 链中扮演了组织者的角色。2009年,德国的制造业本身创造的价值占到德国国内生产总值的19.1%,而制造业与服务业联合创造的价值占11.6%。虽然 无法从联邦统计局获得更新的数据,但可以确定的是,现在的数据一定会高于深陷经济危机的2009年。一般而言,德国制造业本身每创造1欧元的价值,将联合 服务业至少再创造50欧分的价值。全球很少再有国家拥有像德国这么紧密的产业联合。美国制造业与服务业联合创造的价值在国内生产总值中所占比重仅1%,而 全球的整体水平在3.5%左右。这意味着,相较美国以及世界上的大多数国家,德国的制造业企业更多地出售整合了服务的工业产品,这里的服务主要包括设备规 划、设计、运输,以及保养、运行和回收再利用。

可以看出,早在工业4.0概念提出之前,德国制造业就已突破行业边界,根据客户的需求,提供覆盖产品全寿命的整体式的解决方案,并且在这方面处于全球领先 地位。因此,德国提出工业4.0在一定意义上可说是水到渠成,是希望借助互联网,对已经较为成熟的混合价值创造模式进行进一步的拓展和深化。

德国在制造业领域的领先优势是毋庸置疑的,但也必须看到:2012年,德国软件、专有技术以及研发方面的投资虽然有所增长,但在国内生产总值中的占比仍比 美国低5个百分点左右;德国有大量的中小企业位于乡间,现有的互联网基础设施并不足以承载工业4.0的需求;相较于美国高科技企业灵活高效的融资方式,德 国的《风险投资法》虽然已在酝酿之中,但尚未出台。因此,德国想要依托制造业领域的现有优势,在第四次工业革命中成为真正的开拓者和先行者,挑战美国在第 三次工业革命中形成的绝对优势乃至霸权,让制造业不再是数字产业的垫脚石,而是与数字产业携手共赢,甚至把数字产业整合成为制造业的一部分,这是一个宏大 的愿景,但也绝非易事。

(责任编辑:小黑)

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