史世伟:工业4.0与德国国家高科技战略

2019-05-30 11:25

  由青岛市德国研究会、德国汉斯?赛德尔基金会、中国(青岛)橡胶工业博览会组委会共同举办的中德智造高峰论坛在橡博会开幕当日10月15日举行,本次高峰论坛以智造、创造为主题,通过发挥橡胶谷政、产、学、研、资五位一体综合性产业服务平台优势,紧扣德国工业4.0智能工厂和智能生产的主题,探讨未来中国智造的发展方式与路径;青岛市德国研究会、西门子、戴姆勒、海尔等400余家企事业单位出席本次高峰论坛。对外经贸大学区域与国别研究所欧洲中心主任史世伟受邀参加活动并做了工业4.0与德国国家高科技战略的主题演讲,以下由记者现场整理的史主任演讲内容:

  什么是工业4.0,当然这还是有很多不同的意见,因为我是搞经济的,对于技术不是特别的懂,当然我也比较关注,我的解释主要是根据德国有一个工业4.0论坛,主要是政府、企业界、协会来共同组成的,他们论坛写了关于工业4.0的实施建议,在这个建议里面的解释,我今天主要还是讲工业4.0和德国政府整个的战略,在这个背景下,德国为什么会确定工业4.0作为高新战略的一部分,德国政府促进什么样的推进政策,最后就是几点启示。

  首先,什么是工业4.0?因为大家都知道,对于4.0就是第四次工业革命,每一次工业革命都有核心技术,所以工业4.0的核心技术又叫做CPS,叫做网络武力融合系统,这个核心技术在制造业的使用,它使用的最主要的方面就是物联网,先把这个定义说一下。另外,它未来使用的巨大潜力,第一点,它可以生产灵活化和智能化,然后就可以实现生产过程的智能控制,实现生产的最优决策和成本的最小化,另外它的工程和流程可以满足消费者个性化的需求,并创造出新的商业模式。创造一个新的市场,从这个角度来看的。

  第二,比较重要的潜力就是克服当前人类面临的重大挑战,提高资源的生产率,现在遇到气侯变化、环境破坏都有很大的关系。

  第三,通过智能化的辅助系统,使人类的劳动生命延长,分散化的生产模式能够达到工作和生活的平衡。从更广的意义上面临的,人现在活的越来越长了,老龄化,另外由于效率的提高,对人的要求也越来越严格了。另外,妇女参加生产活动趋势也是越来越大,所以这种情况下,怎么样能更好的把生活和工作结合起来,用一种新的工作模式、生活结合的模式,由于智能化的生产、分散化的生产造成这样一个前景。

  为什么叫4.0?我们可以很快的回顾一下,第一次工业革命诞生是18世纪晚期,瓦特发明蒸汽机,大大提高了动力系统,原来用人力或者是畜力,进一步的用火车等动力系统,造成了运输的效率大大提高。第二次工业革命主要是从19世纪最后20年,特点是大批量生产,核心技术就是电气,因为电的动力要更大,可以使得生产更集中,这样就出现了大企业大批量生产、流水线式的生产,大家知道福特是1926年创造了汽车、乘用车的流水线的生产,大大的改变了人们的生活,这就是大批量的生产的阶段。第三次工业革命是上世纪70年代开始的,核心技术就是PLC,袁总裁讲到软控公司,青岛很著名的创新企业采用了西门子的PLC生产带来多大的变化,这就是咱们讲的数字化的逻辑的控制器,实际上采用硬件,通过信息和电子技术的发展,它的核心技术就是电子信息技术,可以打大的解决人力,因为流水线生产都是机械化,但是还是通过人手操作,通过自动化的水平就大大提高了。

  第四次工业革命就是现在新的工业4.0,应用信息系统融合系统,这就是今年开始的,德国说的是2025年的前景,可能雏形出现,基本上就可以看到一些成果。可以大致从两个方面看,一个是智能工厂的角度,可以分两部分,一个是所谓的纵向,用网络的结合,通过云计算、大数据这些新的互联网技术,和以前的自动化的技术结合在一起,首先是在生产工序纵向的系统上的融合,机器和机器之间,人机之间的合作,机器和机器之间的合作,把整个的工厂内部的平台结合起来,这样就通过信息物理系统,互相之间可以合作、可以反应,这可以个性化的生产,也可以调整资源的生产率,可以调整利用资源的多少、大小,采用最节约资源的方式。

  另外还有横向的生产系统的结合,这是一个全产业链的,因为大家知道现在的生产,一个工厂只生产某一个产品的一部分,包括物流、生产部同工厂的生产,包括销售等整个的全产业链也联系在一起,我觉得这是一个非常大的革命性的想法,因为过去程控的逻辑控制,硬件和软件只是一个过程,之间没有联系,比如工厂生产,做一个硬件只能是某一个程序,现在是全部联系起来,做到这儿,有一个工程师,工程师可以实时的全盘把过程进行监控,不是一道工序之后是自动化,然后再到下一个自动化,而是整个程序联系在一起,这是横向产业融合。

  当然更进一步的,就是智能化刚才讲智能工厂的生产环节,而全方位的智能化,用CBS把整个对人类生活都联系在一起,互联网、物联网、智能电脑、商业网站销售、智能家庭等通过互联网联在一起,在家里也可以参加生产活动,智能建筑、服务,因为全方位的融合,需要很多的一些服务性的网络帮助设计、物流,整个都联系在一起,这基本上我理解的所谓的关键词,一个是CBS,一个关键点就是智能化,我认为这两点来概括工业4.0就是我的总结,西门子作为发起者之一,我们这儿有西门子的高管、总裁,他们今天也可以进行交流和补充。

  我们看到工业4.0不是孤立产生的,而是德国政府的高科技战略的一步,2006年德国制订的高科技战略,当时提出对制造业在内的17个领域,整个背景是在欧洲2000年战略,把欧洲建成世界最强的智能领域,欧洲认识到在高科技领域和美国、日本的差距,他们重新回到世界创新的领导者行列,当时就提出一个口号,首先研发投入要增加,这样的基础上,德国可能过去比较在前沿,所以就这样的战略在德国还是第一次,以前没有过,是政府自上而下的战略。这个战略刚刚开始效果还不错,2010年推出《思想创新增长德国2020高科技战略》,提出5大主导市场,要把人类需求分成五个方面,在2011年11月作为德国2020年高薪战略其中的一部分,政府的行动计划提出高新战略,在德国工程院,西门子和博世两大公司和产业界的建议和推动下,2013年汉诺威工业博览会上正式退出《德国工业4.0战略》,提出的实施战略就不和大家细讲了,首先一个非常明确的总的方针是双元战略,就是我们是立足在以前3.0的基础上,再继续贯彻IT技术和传统技术深入结合的同时,装备制造业对CBS主导市场的研发和开拓,我们立足在3.0发展的同时,进行4.0的推进。刚才具体的方针我讲了,横向联合,对整个工程设计实现数据化的贯通。

  从研发来说这不是一个研发的技术问题,而是特别复杂的系统工程,通过很多方面,标准化、管理的五大系统、工作的组织、安全、云计算、物联网大数据,整个安全非常重要,监管框架等等。为什么要确定把工业4.0作为高科技战略提出来呢?主要是由于德国在制造业方面的优势,关键是新的工业研发,世界工厂、设备制造商的应用,一个数字可以说明德国是隐型冠军100强当中22个是机械和设备制造商。应对美国的互联网优势,美国也在讲智能制造业,我们的优势更多的是自动化的制造业,这是一方面,另外一方面,应对亚洲新兴工业国家在机械设备领域的追赶,德国机械制造也目前占世界市场份额的12%,是世界第一,中国占8%,在美国之后占世界第三位。

  另外,德国分析建议说,工业4.0的计划并非德国凭空想出来的,首先是技术方面的优势,举了三个方面,德国在公共和私人领域研发处于国际高水平,我们有这样的研发实力。第二有强创新能力的高端生产技术制造商和具有世界先进水平的嵌入系统,还有物联网的嵌入系统也是非常好,把芯片放在机器上的互相之间的联合,第三就是企业管理软件以及网络安全技术提供商。体制方面的优势,就是有效率的国家和区域的创新系统,因为我们比较擅长的还是这些方面,怎么样通过比较好的制度来推进技术创新?今年刚开会也说了,什么是创新?创新不是发明,发明和创新是有区别的,企业家的创新主要是进行商业推广,什么是国家创新系统?这个概念过去总是认为创新是一个过程,大学研究所是发明残页支持,企业家利用这些支持进行商业化,企业家分工很明确,一旦商业化之后开始推广,或者本身这个国家的市场功能来推广,先进认为创新是具有复杂的具有多重循环的线性,创新实际上产生于网络化的合作活动,其中异质性群体之间的学习、知识交流和转移起到核心作用,需要的是特别是异质性群体,我平时在大学里面,今天我听了企业家讲的内容给我非常大的启发,我不能说是研究领域的佼佼者,但是我今天说这些话,也对企业家也会有帮助,因为我们考虑问题的方式不一样。

  创新并不仅仅是企业的事情,袁总本身是大学教授,自己去创业,由大学直接发起,大学直接产生的企业。创新系统还有一个定义,就是公共和私营部门中发起、改变核扩散新技术的活动和互动的制度和组织网络,主要包括经济结构和制度设置两个方面,分为国家创新系统、区域创新系统、行业创新系统、官产学三重螺旋系统以及国际创新合作网络。也要对创新系统有狭义和广义的分析,狭义主要是创新体系包括知识创造相关的组织和制度,如研发部门、技术机构和大学,而广义的创新包括经济结构以及影响研究、探索以及学习过程的制度组织的所有部门和方面,包括生产系统、营销系统以及亚系统,也就是金融系统,为什么硅谷创新比较先进,主要是因为它有很好的风险资本,它的竞争性很好,比较依靠银行来融资的国家,在某一些方面要有一些不足。

  从国家创新系统的视角来看,德国工业4.0的制度优势,一个是广义来看,德国的经济和社会体制带有合作的资本主义的特征,实际上就是建立在企业和国家合作的基础上,所以这样的制度有利于企业在工作岗位上的稳定,待遇高的情况下对企业忠诚,这就是德国体制比较持续性的和建议性、集成性的创新,这也是在创新当中大家的行为,比如在英美的自由市场的环境下,企业的劳动力有更高的流动性,这样可能比较有利于颠覆性创新。

  还有教育,因为美国的职业教育不行,但是有很好的研究性大学,所以就有一些电负性的创新需要分析,不是继承和综合,这方面英美培养的才可能会更好一些。

  德国的国家创新体系有什么特点呢?有一个图解,当然联邦政府从政府管理层面,有一些政府赞助,通过中介机构来实行。另外一方面公益创新和企业创新分工比较明确,公益研究主要是基础研究,企业就是应用研究,还有一些是把这两者结合起来进行应用性的基础研究,还有60、70个研究所,涵盖了行业的各个方面,主要进行应用性的开发,还有工业研究协会联盟,主要是在中小企业和德国独特的大学,叫应用技术大学,主要是搞应用技术开发,而不是理论,主要是在联系中小企业,因为中小企业是创新的关键,中小企业和应用技术大学,因为应用技术大学它的知识层面是应用为导向,联系他们的业务平台,所以德国的国家创新体系就是这样一种情况。

  但是国家创新体系也有一定的缺陷,公共部门网络化的协调不足,所以这也就是德国政府制订高科技战略的原因。另外第二个原因,高科技战略是德国高科技政策重点不突出,扩散导向和实用导向,法国、美国比较集中在大项目,比如两弹一星,德国项目比较分散,也可能是德国是联邦制政府,存在协调性问题,德国联邦政府、洲政府现在又加上欧盟,现在就要改变一些重点和方式,德国过去比较强调的是政府制订经济活动的框架条件,政府尽量少干预,秩序政策优先,框架条件对于所有企业都是平等一致的,企业没有任何的特权,所谓的过程政策分为全体政策的干预,比如财政政策和货币政策,另外还有对行业、地区的干预,就是结构政策和产业政策,这些政策会直接影响经济运行的数量和市场价格的关系,这样相对来讲会有直接的影响,秩序政策优先,过程政策是从属,所以我们现在讲的和促进创新有关系,科研技术的创新政策就是属于政府的过程政策的部分。

  所以新战略提出意味着德国经济政策有所改变,原来比较侧重研究与开发,如果让政府支持,就支持基础研究,因为这个是公共产品,比如你搞出一个公式来,这样是公共产品,不可能申请专利的,能够商业化的产品就要企业自己做,现在的思路有所改变,政府转向技术创新。2013年新的政府提出战略性创新政策的口号,政策的重点由对大学的公立科研机构以及企业的单独促进转变到促进产学研联合的方面,原来有机构促进、项目促进,现在还保留了,不是说没有了,而是说在原有的基础上做的更好,促进研究机构和企业的创新合作以及集群发展,原来比较多的是单独的促进,现在是更加重视促进研究机构和产业链的合作,另外集群的发展,创新是一个网络问题,集群及时就是比较紧密的合作网络。

  当然还有一些其他的政策,最近这些年主要推广两个政策,一个是创新集群政策还有中小企业创新政策。什么是创新集群?这是我们关心的一个问题,集群也有演化的过程,一开始产业在19世纪90年代就有产业集群,那个时候主要是产业集群并没有产业链之间的联合,后来发展到20世纪70年代的产业集群,以产业链为基础结合这样的集群,比如我们讲的德国巴布利亚的汽车集群。20世纪90年代产生了创业集群,产业链、价值链、知识链等相结合的创新集群,不仅有聚集经济的功能,还有合作溢出的效果,这是新的技术指标,比如美国的硅谷,另外就是科技园区,因为集群有可能是自发性的,咱们国家现在科技园区就是通过政府的力量,促使这些企业和研究机构进行集聚。政府是自上而下、自下而上的相结合,这样才会更加良性的循环,德国的集群促进政策,首先欧盟层面主要是框架之间的计划,分成联邦层面就是集聚政策,比如对行业、生物工程的资助计划,对地区的一些计划,现在有很大区别,过去对于研发项目的资助还是有,这次非常明确,必须在高科技战略指导之下,必须符合高科技战略才会资助你,这是一个很大的变化。另外各洲当然要有促进作用。联邦主要有两个部门,还有一个促进方法,是尖端集群竞赛,我制订一些条件,然后让符合条件的集群进行竞争,我在这里面挑,现在从2005年开始实行这个,2006年开始已经启动三批,每期选五个集群做尖端集群,大大推进了集群的热情。在这个基础之上树立标杆,集群之间也可以互相学习,搞这么一个平台。这是德国联邦政府极端集群项目评选出的10恩个集群及其涉及的领域,比如气侯能源、太阳能集群、交通等集群。

  另外,集群政策就是德国政府的中小企业的创新政策,大家知道从理论上来讲,创新的高成本和不确定性对创新望而却步,创新有西出效应,不一定先驱者一定受益,先驱者可能失败了,作为跟随者把失败的经验学来,让先期的投入成果并没有自己受益,而为后来者当垫脚石,所以这样有益出效应,所以一旦一个项目失败,整个企业就破产了,所以不像一些大企业可以容忍失败,因为现在创新,对市场行业新的产品成功率只有20%,这样所以说对中小企业、科技的初创企业要给予公共资助,当然这个资助早就有,丛林战术,项目非常非常多,中小企业本身就缺少资源,所以这些创新资助的项目往往又给了大企业,这不是雪中送炭,而是锦上添花,大企业拿到这笔钱很好,但是中小企业没有这笔钱就放弃了,现在总结了一个经验,搞一个集中,突出企业之间与科研机构之间的合作。2007年又设立了中小企业创新,把中小企业创新的计划也纳入到五个主导市场,另外还有一个创新就是鼓励建立开放性跨行业的功用技术平台,咱们国家也在这方面做了很多的工作。

  可以看近7、8年以来,推进高科技战略以来上涨比较快的。德国政府的创新政策与工业4.0的关联,实际上这是一个网络,4.0也是一个创新网络,4.0本身就是融合的系统,这种创新政策可以更好的形成大企业和小企业之间的网络,工业4.0看到德国比较有优势的产业结构,有很多大企业、小企业,德国最好的在工业制造业方面的优势,大企业和小企业这方面咱们讲的契合,全产业链之间的配合非常好,所以工业4.0正好非常符合近年来使用的契合更好的发展。而且把很多小企业纳入进来,小企业可以从互联网等提供很多的服务,另外以往现在封闭的网络相比,新的集群变得更加的开放,集群网络的内部引入了竞争机制,集群本身有竞争和合作两个方面,大的生产商可以根据市场需求变化产生新的企业来取代不足的企业,在集群内部的竞争这也是德国比较好的一点,我最近刚写了一点,日本和德国进行比较,日本有一个问题在哪?也是契合比较好,可能就变成了一个大的公司,汽车也是很有竞争力,但是它的所有的供应商都是固定的,汽车品牌生产上完全混在一起了,这样就没有竞争力,德国通过产业集群的方法,有很多中小企业或者是有一些企业同时给不同的汽车生产商提供配件,当然还有很多其他的方面,所以说这也是工业4.0有利于促进德国的产业发展。

  最后,谈几点启示第一,德国在工业4.0战略的制定和促进政策设计上,立足于自身的优势,有所为有所不为。原来设立比较宽的17个核心高科技领域,又特别提出工业4.0战略,看到德国制造业这方面是最强的,我们集中力量来搞这个。将实现的前景建立在已证明有效的现有体制和机制上,并能够与时俱进,并且进行一些改革,比如促进政策更集中这方面。

  第二,在规划前景时,德国相关主体从未来的主导市场出发,将着重点放在新的工业革命对需求和供给面的贡献上,而不是看成单纯的工程技术,有的时候可能一说新技术总是想研发等,不是这样的。实施建议有一个很广泛的方面,不仅仅是一个经济问题,还是一个社会问题,科技进步、创新需要社会的支持,这一点咱们国家也做的不够,比如对于转基因的食品的接受需要社会来接受。

  第三,德国政府在促进高科技战略实施的方面,立足已有的政策框架和措施,但严格项目要求,重视政策协调和适当集中,加强项目监控,努力消除使中小企业无所侍从的项目丛林,在事实方法上,采用竞争方式,使最符合要求的企业和联合体脱颖而出,纺织部符合要求的搭便车获利。

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