賈品榮

工業(yè)4.0時代：北京現(xiàn)代制造業(yè)的戰(zhàn)略突破點

賈品榮

新科技革命下的產(chǎn)業(yè)布局，不能只是發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，必須建立強大的制造業(yè)中心。對北京而言，就要發(fā)展能夠支撐北京未來經(jīng)濟增長的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。對此，需要從源頭上思考如何建設北京現(xiàn)代制造體系。

北京現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展分析

北京現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)分布主要集中在電子、機電、交通、醫(yī)藥四大領域，呈現(xiàn)幾個重要特點：

通信電子產(chǎn)業(yè)科技驅動能力強。北京信息科技驅動能力全國領先。2014年，北京電子商務指數(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)指數(shù)、互聯(lián)網(wǎng)上市公司數(shù)量全國排第一，每萬人口信息傳輸、軟件和信息技術服務業(yè)就業(yè)人數(shù)全國最高，移動寬帶普及率和互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入通達行政村比重排名全國第一。

創(chuàng)新驅動機電制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

北京的機電制造業(yè)技術優(yōu)勢明顯。2013年，北京機電制造業(yè)人員效率為1.58，資本效率為0.69，初步體現(xiàn)了系統(tǒng)化、智能化的發(fā)展。

汽車制造面向工業(yè)4.0時代。

汽車產(chǎn)業(yè)是首都經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)。世界500強之一的北汽集團是北京最大的國有企業(yè)，代表著北京制造業(yè)的水平。北汽集團加大研發(fā)投入，技術發(fā)展呈現(xiàn)高端、自主、智能的特征。在技術創(chuàng)新的強力支撐下，北京汽車制造產(chǎn)業(yè)正逐漸成為首都高精尖發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)，新能源汽車的動力電池全自動生產(chǎn)線較磷酸鐵鋰體系動力電池，其能量密度提高50%以上，功率密度提高100%，車輛續(xù)航里程提高30%以上。“北京奔馳”的發(fā)動機加工，自動化率已高達95%，堪稱“工業(yè)4.0”的典范。

醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是北京重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。北京醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)在全國具有核心競爭優(yōu)勢，擁有全國生命科學領域41%的國家重點實驗室，大興醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園區(qū)是目前中國規(guī)模最大的醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)專屬發(fā)展區(qū)域。北京醫(yī)藥制造產(chǎn)業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值，從2004年44.7億元增長到2013年的254.21億元，十年間累計增長約5.7倍，年平均增長率為21.8%。目前，北京醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)利潤率高于其他各個產(chǎn)業(yè)，排名首位。

新工業(yè)革命背景下北京仍需大力發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)

但是，必須清醒地認識到，與發(fā)達國家首都相比，目前北京市制造業(yè)的創(chuàng)新能力仍整體偏弱，規(guī)模以上企業(yè)研發(fā)經(jīng)費占主營業(yè)務收入的比重僅為1.14%，遠低于2%－3%的國際平均水平。

值得注意的是，全球金融危機后，發(fā)達國家實施“再工業(yè)化”，啟動新一輪工業(yè)革命，以信息技術和先進制造技術為依托，大力發(fā)展適應未來技術發(fā)展方向和市場需求變化趨勢的新興產(chǎn)業(yè)。美國制造業(yè)“回歸”戰(zhàn)略使工業(yè)投資在國內集中，保持美國制造業(yè)國際競爭力以及產(chǎn)業(yè)制高點；德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略旨在將制造業(yè)向智能化轉型，主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。發(fā)達國家的這些做法啟示我們，新科技革命下不能只是發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，必須建立強大的制造業(yè)中心。對北京而言，就要發(fā)展能夠支撐北京未來經(jīng)濟增長的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

新工業(yè)革命對制造業(yè)的影響體現(xiàn)在三個方面：

影響之一：生產(chǎn)制造快速成型。第一次工業(yè)革命中企業(yè)依賴機器實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，第二次工業(yè)革命中企業(yè)基于生產(chǎn)流水線開展大規(guī)模作業(yè)，第三次工業(yè)革命中出現(xiàn)了以3D打印技術為代表的新型生產(chǎn)設備，將制造業(yè)帶入數(shù)字化時代。3D打印通過“分層制造、逐層疊加”實現(xiàn)生產(chǎn)制造的快速成型，根本異于傳統(tǒng)制造業(yè)需要先加工零部件、再組裝的制造方式。

影響之二：新材料復合化、納米化。第一次工業(yè)革命初期，生產(chǎn)設備結構簡單，精密度低，而后煉鐵技術的成熟使得機器生產(chǎn)走向復雜化和精密化；第二次工業(yè)革命中，煉鋼技術的重大突破使得鋼鐵逐漸代替熟鐵成為機械制造、鐵路建設、房屋橋梁建筑和軍事等方面的新材料；在第三次工業(yè)革命中，復合材料和納米材料使得材料的強度、質量、性能和耐用性均優(yōu)于傳統(tǒng)材料。

影響之三：生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)字化、智能化。第一次工業(yè)革命中，郵政服務是企業(yè)信息交流的主要渠道，生產(chǎn)運輸和貿(mào)易則主要通過蒸汽輪、火車等交通工具，通信和交通工具的單一和落后使得整個生產(chǎn)系統(tǒng)呈現(xiàn)效率低下的狀態(tài)；第二次工業(yè)革命中，企業(yè)通過電報和電話等新型通信工具進行信息交流，并借助汽車、飛機等新型交通工具，在公路、高速公路、機場、港口形成的交通網(wǎng)絡中實現(xiàn)生產(chǎn)要素的快速流通，使生產(chǎn)系統(tǒng)效率大幅提高；而在新工業(yè)革命中，生產(chǎn)系統(tǒng)借助網(wǎng)絡信息技術全面趨向數(shù)字化和智能化，互聯(lián)網(wǎng)成為貿(mào)易、信息交流的關鍵性渠道，同時也構成整個經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎設施。信息技術向工業(yè)、服務業(yè)全面嵌入，以及制造技術的顛覆性創(chuàng)新將打破傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)流程，制造業(yè)和服務業(yè)不僅在產(chǎn)業(yè)鏈上縱向融合，產(chǎn)業(yè)鏈本身也將重組，產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)到銷售的各個環(huán)節(jié)都需要實現(xiàn)第二、第三產(chǎn)業(yè)的深入融合。同時，第二、第三產(chǎn)業(yè)在地域上將呈現(xiàn)聚集的趨勢，過去分別由第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)形成的產(chǎn)業(yè)集群也將重組，第二、第三次融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群將成為主要發(fā)展方向。

這些技術發(fā)展方向為北京制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級指明方向。

北京現(xiàn)代制造業(yè)的戰(zhàn)略架構

工業(yè)4.0時代：北京現(xiàn)代制造業(yè)的戰(zhàn)略突破點

筆者認為，北京適應新工業(yè)革命的現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展思路是：增強一大動力，建設三個系統(tǒng)，實施四大工程。

1.增強一大動力

即增強技術驅動力。在新工業(yè)革命背景下，北京必須瞄準技術發(fā)展方向，加強技術研發(fā)，抓住適應新工業(yè)革命的10項核心制造技術——高檔數(shù)控機床及基礎制造裝備關鍵技術；數(shù)字化、智能化設計制造與管理技術；小于45nm極大規(guī)模集成電路專用設備關鍵技術；微米/納米制造技術；流程工業(yè)綠色制造與自動化技術；節(jié)能轎車和新能源汽車技術；高鐵成套裝備設計制造技術；綠色制造技術；關鍵基礎件設計制造技術；機器人技術。

2.建設三個系統(tǒng)

即建設北京現(xiàn)代制造設計系統(tǒng)、北京現(xiàn)代制造工藝與裝備系統(tǒng)、北京現(xiàn)代智能控制與智能制造系統(tǒng)。

北京現(xiàn)代制造設計系統(tǒng)為多專業(yè)、多系統(tǒng)、大規(guī)模的協(xié)同工作平臺。設計人員在分布式環(huán)境下協(xié)同工作，利用數(shù)據(jù)的并發(fā)處理和控制功能及時獲取同步的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，協(xié)調設計過程中的各種關系，對設計過程實施并行、動態(tài)、實時控制。通過建立知識庫輔助設計，根據(jù)總體指標自動對發(fā)生沖突的各分項指標進行權衡和優(yōu)化，將分析所得到的知識集成到業(yè)務信息系統(tǒng)的組織結構中，大幅提高北京制造設計質量，減少設計差錯，提高研發(fā)效率，增強并行協(xié)同設計制造能力，保證智能設計的總體最優(yōu)，進而提高北京制造水平。

北京現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)制造工藝與裝備系統(tǒng)，以新材料、材料的先進制備、成型、加工技術和高性能產(chǎn)品及高新科技的應用為特征，通過數(shù)字集成網(wǎng)絡化智能實現(xiàn)工作平臺自適應調整，能自動采集、分類、分析與存儲數(shù)據(jù)，動態(tài)提供零件信息輸入及特征描述、工藝過程設計、工時處理、制造資源管理、工藝文件管理及輸出等功能。

北京現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)智能控制與智能制造系統(tǒng)，適應北京制造系統(tǒng)的高度集成化和智能化需要，克服傳統(tǒng)制造系統(tǒng)信息封閉、響應慢、依賴模型等線性常規(guī)控制的缺陷。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)屬于能源驅動型；而智能制造系統(tǒng)屬于信息驅動型，要求在原料和能量上是開放的，要求在信息上也充分開放。只有開放性，才能實現(xiàn)人機協(xié)作，通過人與機器有機高度結合，實現(xiàn)北京制造過程的真正智能化。

3.實施四大工程

即實施北京電子產(chǎn)業(yè)提升工程、北京機電產(chǎn)業(yè)跨越工程、北京交通產(chǎn)業(yè)推進工程、北京醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)促進工程。

北京電子產(chǎn)業(yè)提升工程。抓緊開展新一代移動通信核心芯片技術和商業(yè)化的研究；以公共安全、城市管理、食品安全、社區(qū)服務等領域的應用為先導，建設物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術研發(fā)基地和產(chǎn)業(yè)化基地，促進RFID、傳感器、IPV6、云計算等一批關鍵技術的研發(fā)和成果產(chǎn)業(yè)化，催生一批云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)。同時，將電子產(chǎn)業(yè)與機電產(chǎn)業(yè)融合，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到機電產(chǎn)業(yè)，推進機電產(chǎn)業(yè)信息化、機電產(chǎn)品智能化與機電技術高端化。將電子產(chǎn)業(yè)與交通產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)深度融合，促進汽車電子、醫(yī)療電子等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快推進北京制造向“智造”轉變，為未來新的現(xiàn)代制造業(yè)提供充分的發(fā)展空間。

北京機電產(chǎn)業(yè)跨越工程。北京市機電產(chǎn)業(yè)應定位為——高科技高產(chǎn)值、低污染低排放、強競爭力的高端制造業(yè)。加快機電產(chǎn)業(yè)關鍵設備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。面向高鐵市場需求，開發(fā)重型軌道龍門膛銑加工中心和大型車軸磨床。繼續(xù)支持北控磁浮公司突破整車集成、懸浮控制等磁浮關鍵技術，完善中低速磁浮車輛和系統(tǒng)的測試標準和規(guī)范，開展示范線技術支撐體系建設。

北京交通產(chǎn)業(yè)推進工程。針對北京交通運輸設備制造在全國具有競爭優(yōu)勢的特點，支持北汽集團做大做強，重點開發(fā)純電動小轎車、純電動環(huán)衛(wèi)車、純電動大客車及混合動力大客車四類新能源汽車。加強充電站等配套基礎設施建設，形成區(qū)域化的純電動汽車能源供給網(wǎng)絡。

北京醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)促進工程。醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是北京的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，加快生物醫(yī)藥重大品種產(chǎn)業(yè)化和高端診療設備制造，努力形成以創(chuàng)新藥物研發(fā)和先進醫(yī)療設備制造為龍頭的產(chǎn)業(yè)鏈條。圍繞搭建研發(fā)技術平臺、構建研發(fā)服務體系、創(chuàng)新藥物研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、大品種工藝改造和提升等重點任務，加快建設北京醫(yī)藥創(chuàng)新孵化基地。

北京應抓住工業(yè)4.0時代產(chǎn)業(yè)革命的重大機遇，從戰(zhàn)略層面謀劃現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展，把四大工程建設擺在北京制造業(yè)發(fā)展的核心位置。

作者單位：北京市科學技術研究院