鄭曉松

摘要：我國傳統(tǒng)制造業(yè)主要集中于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，由于多方面原因，近些年來，我國制造業(yè)面臨著諸多困難。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是5G通信網(wǎng)絡(luò)的逐步普及，智能化已經(jīng)成為傳統(tǒng)制造業(yè)的未來發(fā)展方向。通過智能化轉(zhuǎn)型，企業(yè)的生產(chǎn)成本可以大幅度下降，生產(chǎn)工藝和流程得到全面優(yōu)化，能真正意義上實(shí)現(xiàn)“柔性化”生產(chǎn)和管理，在大規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)化商品的生產(chǎn)之外，更好地滿足市場的個性化需求。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)制造業(yè);智能化;生產(chǎn)成本;生產(chǎn)工藝;柔性生產(chǎn)

近年來，我國傳統(tǒng)制造業(yè)面臨諸多困難，一方面，全球制造業(yè)出現(xiàn)向發(fā)達(dá)國家回流和其他發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移的新態(tài)勢，另一方面，創(chuàng)新能力不足、品牌知名度不高、制造成本上升等制約我國制造業(yè)發(fā)展。面對挑戰(zhàn)，貫徹落實(shí)“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，促進(jìn)制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型是未來發(fā)展的主要方向。

智能化是指企業(yè)將以機(jī)器人為核心的人工智能和互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)融合到傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造工藝之中，從而達(dá)到改善企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，大幅提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。智能化是當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，比如，美國的《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》、德國的“工業(yè)4.O計劃”和日本的《制造業(yè)白皮書》等重大戰(zhàn)略規(guī)劃中，有一個共同的方向就是不斷推動傳統(tǒng)制造業(yè)的自動化和智能化。面對各國的戰(zhàn)略舉措和全球制造業(yè)競爭格局的重大調(diào)整，2015年，中國也出臺了《中國制造2025》，明確提出必須依靠創(chuàng)新驅(qū)動，推廣“智能制造”，做大“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，實(shí)現(xiàn)從“制造”向“智造”的新突破。同年，工信部啟動實(shí)施“智能制造試點(diǎn)示范專項(xiàng)行動”，公布了2015年智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單，46個項(xiàng)目入圍。通過示范專項(xiàng)行動，直接切入制造活動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，充分調(diào)動企業(yè)的積極性，注重試點(diǎn)示范項(xiàng)目的成長性，通過點(diǎn)上突破，形成有效的經(jīng)驗(yàn)與模式，在制造業(yè)各個領(lǐng)域加以推廣與應(yīng)用?？梢哉f，智能化已經(jīng)成為優(yōu)化生產(chǎn)工藝、促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。

一、智能化能大幅降低生產(chǎn)成本

改革開放以來，中國生產(chǎn)的產(chǎn)品以其“物美價廉”在國際上迅速搶占巨大份額，中國制造業(yè)蓬勃發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)總值迅速提升，為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。國內(nèi)大量年輕、廉價勞動力為此提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)，這是中國有別于其他國家的先天優(yōu)勢，然而這種情況正在發(fā)生變化。根據(jù)國家統(tǒng)計局的人口出生情況統(tǒng)計，可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過兩波人口出生高峰，在1987年前后達(dá)到高點(diǎn)后，人口出生規(guī)模逐年下降，特別是近些年來，人口老齡化現(xiàn)象日益加劇，體力勞動力市場每年減少相當(dāng)大規(guī)模的適齡人口，這一趨勢或維持多年，可以說老齡化進(jìn)程將深刻影響我國經(jīng)濟(jì)和社會生活的各個方面。

除了老齡化和適齡勞動力減少外，根據(jù)國家信息中心的分析報告，影響我國制造業(yè)成本上升、利潤下降的原因還包括：1（1）勞動力成本出現(xiàn)了快速上漲。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國單位就業(yè)人員平均工資從2004年的15920元上升至2014年的56360元，年均上漲13. 5%。國際比較顯示，中國勞動力成本上升速度不僅顯著快于美日歐等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，而且快于南非、巴西等發(fā)展中國家。2008 2014年，中國單位就業(yè)人員平均工資年均名義增長率達(dá)到11. 8%，扣除物價因素，實(shí)際增長9%左右。而同期美國工資實(shí)際增長率僅為1. 9%、歐元區(qū)為0.5%、日本為0.8%;南非和巴西的實(shí)際工資增長率分別為3.2%和5.7%。 （2）能源原材料成本相對較高。盡管金融危機(jī)以來，全球大宗初級產(chǎn)品價格普遍出現(xiàn)大幅下跌，但是，受交易稅費(fèi)、定價機(jī)制、流通費(fèi)用、原料來源等因素影響，總體上中國能源原材料成本高于美國、俄羅斯、巴西等主要能源市場。能源價格相對較高對中國制造業(yè)競爭力帶來抑制作用。

總之，在各種成本上升的不利因素影響下，中國制造商利潤空間受到壓縮，產(chǎn)品價格上升，競爭力下降，出口放緩，一些企業(yè)利潤開始下降甚至開始虧損、倒閉，勞動成本不再成為中國制造業(yè)的優(yōu)勢，而技術(shù)創(chuàng)新又沒有跟上相應(yīng)的發(fā)展步伐，這使許多企業(yè)特別是那些勞動密集型和資源密集型的傳統(tǒng)企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型的困境，可以說，經(jīng)歷多年快速發(fā)展后，中國制造業(yè)進(jìn)入一段相對艱難期。

智能化可以幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，從而實(shí)現(xiàn)營業(yè)利潤的大幅增長。人工智能是智能制造的核心要件，人工智能可以通過自適應(yīng)制造，自動質(zhì)量控制，預(yù)測性維護(hù)等解決方案有效地應(yīng)對當(dāng)今制造業(yè)面臨的問題，比如不穩(wěn)定的產(chǎn)品優(yōu)良率、生產(chǎn)線設(shè)計缺乏靈活性等等，從而達(dá)到改善工藝流程、縮短設(shè)計周期、減少材料和能源浪費(fèi)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。工信部新近發(fā)布的《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃（2018 2020年）》中明確指出：“大數(shù)據(jù)的形成、理論算法的革新、計算能力的提升及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的演進(jìn)驅(qū)動人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段，智能化成為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。人工智能具有顯著的溢出效應(yīng)，將進(jìn)一步帶動其他技術(shù)的進(jìn)步，推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)總體突破，正在成為推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的新動能、振興實(shí)體經(jīng)濟(jì)的新機(jī)遇、建設(shè)制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國的新引擎”。具體到生產(chǎn)端，工業(yè)機(jī)器人是實(shí)施智能制造的主體。機(jī)器人的核心技術(shù)是運(yùn)動控制技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人基本沿著兩個路徑在發(fā)展：一是模仿人的手臂，實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動，在應(yīng)用上比較典型的是點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人;二是模仿人的下肢運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)物料輸送、傳遞等搬運(yùn)功能，例如AGV搬運(yùn)機(jī)器人。隨著微電子、新材料、控制、傳感交互等新技術(shù)的發(fā)展，通過軟件優(yōu)化，機(jī)器人的功能將更加強(qiáng)大。大力發(fā)展以工業(yè)機(jī)器人為核心的智能制造也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。從人口的角度來看，回顧中國近二十年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移和人口紅利相互疊加，為制造業(yè)提供了大量的廉價勞動力。而今天，劉易斯拐點(diǎn)隱現(xiàn)和人口紅利逐漸減弱，導(dǎo)致傳統(tǒng)依賴廉價勞動力成本的發(fā)展模式受到挑戰(zhàn)，從而促進(jìn)了制造業(yè)轉(zhuǎn)型期對機(jī)器人的需求。其次，國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)工藝與技術(shù)已經(jīng)允許機(jī)器人及自動化裝備的廣泛應(yīng)用，這是生產(chǎn)水平不斷發(fā)展所必然到達(dá)的一個階段。最后，我國制造業(yè)中工業(yè)機(jī)器人的密度及保有量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，我國制造業(yè)自動化程度尚處于較低水平，距制造業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有較大的差距，市場潛力巨大，具有顯著提升空間。

二、智能化能優(yōu)化生產(chǎn)工藝和流程

2008年國際金融危機(jī)之后，為美國為首的西方發(fā)達(dá)國家對制造業(yè)在推動貿(mào)易增長、提高研發(fā)和創(chuàng)新水平和促進(jìn)就業(yè)等方面的重要作用有了新的認(rèn)識，紛紛提出制造業(yè)國家戰(zhàn)略，如美國的《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》、德國的“工業(yè)4.O計劃”和日本的《制造業(yè)白皮書》等。在這些重大戰(zhàn)略規(guī)劃中，有一個共同的方向就是不斷推動傳統(tǒng)制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。面對各國的戰(zhàn)略舉措和全球制造業(yè)競爭格局的重大調(diào)整，2015年，中國也出臺了《中國制造2025》，明確提出必須依靠創(chuàng)新驅(qū)動，推廣“智能制造”，做大“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，實(shí)現(xiàn)從“制造”向“智造”的新突破?？梢哉f，智能化已經(jīng)成為優(yōu)化生產(chǎn)工藝和流程、促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。

所謂智能化，實(shí)質(zhì)就是“人工智能+制造”。具體來講，智能制造包括智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)和智能技術(shù)與裝備制造過程技術(shù)的深度融合與集成。當(dāng)前，核心的智能制技術(shù)包括工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床和3D打印等智能制造裝備。所謂智能制造系統(tǒng)是指一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等，也即智能化人機(jī)交互系統(tǒng)分布式集成制造。從哲學(xué)層面講，智能制造的本質(zhì)是人的自身解放在制造領(lǐng)域和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)，是18世紀(jì)工業(yè)革命以來機(jī)器替代人的勞動的延續(xù)和深化，表現(xiàn)為人機(jī)一體系統(tǒng)的個體制造單元的“自治性”與系統(tǒng)整體“自組織能力”的自主與自由，同時也是人的個體性和社會性在新的物質(zhì)和技術(shù)條件約束下形成新的均衡關(guān)系。

智能化的主要目標(biāo)是充分利用以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為核心的新一代信息技術(shù)，優(yōu)化制造業(yè)傳統(tǒng)的相對固化、效率不高的生產(chǎn)工藝和流程，建構(gòu)高效、快捷的數(shù)字化工廠。德國工程師協(xié)會對于數(shù)字化工廠的定義是：數(shù)字化工廠（DF）是由數(shù)字化模型、方法和工具構(gòu)成的綜合網(wǎng)絡(luò)，包含仿真和3D/虛擬現(xiàn)實(shí)可視化，通過連續(xù)的、不中斷的數(shù)據(jù)管理集成在一起。數(shù)字化工廠集成了產(chǎn)品、過程和工廠模型數(shù)據(jù)庫，通過先進(jìn)的可視化、仿真和文檔管理，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)過程所涉及的質(zhì)量和動態(tài)性能。廣義的數(shù)字化工廠則將制造企業(yè)的上游供應(yīng)商、中游合作伙伴、下游渠道商、客戶等所有相關(guān)方全部包含在內(nèi)，形成虛實(shí)映射的統(tǒng)一協(xié)作系統(tǒng)，其本質(zhì)是通過數(shù)據(jù)流、信息流與工作流的數(shù)字化，更有效實(shí)現(xiàn)運(yùn)營與管控。在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)利用數(shù)字化建模技術(shù)為產(chǎn)品構(gòu)建三維模型，能夠有效減少物理實(shí)體樣機(jī)制造和人員重復(fù)勞動所產(chǎn)生的成本。例如，美國波音公司在其737-NX和787的設(shè)計制造中，利用數(shù)字化建模技術(shù)，不但有效縮短了研制周期，大幅降低了研制成本，有效實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計與制造環(huán)節(jié)的信息協(xié)同，從而大幅提高了生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)規(guī)劃環(huán)節(jié)，基于產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，利用虛擬仿真技術(shù)，可以對于工廠的生產(chǎn)線布局、設(shè)備配置、生產(chǎn)制造工藝路徑、物流等進(jìn)行預(yù)規(guī)劃，并在仿真模型“預(yù)演”的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行分析、評估、驗(yàn)證，迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題和有待改進(jìn)之處，并及時進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，減少后續(xù)生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)對于實(shí)體系統(tǒng)的更改與返工次數(shù)，從而有效減低成本、縮短工期、提高效率。例如，大眾汽車公司旗下斯柯達(dá)捷克工廠，即采用西門子的Tecnomatix，利用虛擬仿真工藝路徑規(guī)劃，來減少實(shí)際生產(chǎn)線調(diào)整改進(jìn)所需要花費(fèi)的成本。

三、智能化能實(shí)現(xiàn)真正的柔性生產(chǎn)

現(xiàn)代化的企業(yè)遵循的原則是大規(guī)模生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化的商品，今天，到處商場林立，各種產(chǎn)品琳瑯滿目，產(chǎn)品越來越豐富，但勿庸置疑，同一款商品都是按標(biāo)準(zhǔn)化的原則大批量生產(chǎn)的，每個產(chǎn)品都是事先被統(tǒng)一設(shè)計好的，無法真正體現(xiàn)購買者的意愿和愛好，顧客只能被動接受，充其量能在眾多同類商品中進(jìn)行挑選而已。另一方面，隨著人們收入的增加，消費(fèi)流行期和產(chǎn)品生命周期的縮短，時髦的消費(fèi)方式被模仿速度的加快，消費(fèi)觀念逐步向品質(zhì)的外在化、個性化、自然化方向發(fā)展，由主要注重物質(zhì)消費(fèi)向物質(zhì)與精神消費(fèi)并重方向發(fā)展，人們不僅只滿足于生存的生理需求，更需要滿足發(fā)展和享受需求，特別需要一種自發(fā)的心理滿意感的需求。因此，那些能充分滿足個性化要求的具有廣泛的市場前景和更高的附加值。以前，因?yàn)榭臻g的限制和溝通成本的高昂，具體個人的需求和個性化制造之間無法有效進(jìn)行匹配，但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)在全球的普遍運(yùn)用，這一切都迎刃而解，可以說，智能化大大接近了消費(fèi)者和生產(chǎn)者的距離，為個性化制造提供了廣闊的前景。

個性化產(chǎn)品要求企業(yè)根據(jù)消費(fèi)者要求，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“柔性化”生產(chǎn)。美國的克里斯·安德森是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)理論領(lǐng)域的著名作家，被譽(yù)為“信息時代的精神領(lǐng)袖”。在《創(chuàng)客：新工業(yè)革命》-書中，對于互聯(lián)網(wǎng)時代的個性化制造，安德森寄予其崇高的地位和莫大的希望，安德森把互聯(lián)網(wǎng)時代的個性化制造理解為一種新的工業(yè)革命，它不僅推動傳統(tǒng)制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，而且會促使全球數(shù)以百萬計的創(chuàng)新愛好者和發(fā)明者投入到個人制造中，從而改變現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)化制造業(yè)生態(tài)，全球制造業(yè)將由此翻開新的一頁。對于企業(yè)而言，個性化產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的產(chǎn)品完全不同，這就要求企業(yè)必須實(shí)行企業(yè)再造，在制度設(shè)計上對企業(yè)業(yè)務(wù)流程做根本性的重新思考和徹底的重新設(shè)計，因此它不是對原有組織進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)，而是對企業(yè)運(yùn)營方式的重大革命，也是企業(yè)制度的重新安排。為了滿足顧客的多樣化需求，企業(yè)的生產(chǎn)裝配線必須具有快速調(diào)整的能力。為此，必須實(shí)現(xiàn)適合于個性化生產(chǎn)的模塊化設(shè)計和模塊化制造。一旦顧客提出自己的特定要求，便將這些滿足要求的部件迅速組裝上去，從而可以提高速度和效率。在信息技術(shù)空前發(fā)達(dá)的今天，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)將生產(chǎn)企業(yè)和消費(fèi)者緊密聯(lián)系在一起，使消費(fèi)需求數(shù)據(jù)、信息得以迅捷地傳達(dá)給生產(chǎn)者和品牌商。生產(chǎn)商根據(jù)市場需求變化組織物料采購、生產(chǎn)制造和物流配送，使得生產(chǎn)方式由大批量、標(biāo)準(zhǔn)化的推動式生產(chǎn)向市場需求和個性化定制拉動式生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。因此，企業(yè)的生產(chǎn)必須更加“柔性化”，所謂“柔性化”是指供應(yīng)鏈具有足夠彈性，產(chǎn)能可根據(jù)市場需求快速做出反應(yīng)：“多款式的小批量”可以做，需要大批量翻單、補(bǔ)貨也能快速做出來，而且無論大單、小單能做到品質(zhì)統(tǒng)一可控，成本相差無幾、及時交貨。對于企業(yè)而言，柔性化供應(yīng)鏈的最大收益在于把握銷售機(jī)會的同時，又不至于造成庫存風(fēng)險。個性化時代，企業(yè)根據(jù)顧客的實(shí)際訂單來進(jìn)行生產(chǎn)，真正做到了以需定產(chǎn)，因而大大加快了企業(yè)資金的周轉(zhuǎn)速度，減少了資金的占用。由于在產(chǎn)品生產(chǎn)之前就形成了一種契約，就是已經(jīng)銷售出去的產(chǎn)品，因此不會造成產(chǎn)品積壓，縮短了再生產(chǎn)周期。同時，個性化產(chǎn)品減少了各中間環(huán)節(jié)及其支持費(fèi)用，縮短了供求雙方之間的距離，強(qiáng)化了企業(yè)與顧客之間的溝通，因而只要質(zhì)量可靠、定價合理，這些產(chǎn)品就能很順利地銷售出去，大大減少了廣告、促銷等銷售成本。比如，目前，在淘寶網(wǎng)上，“多品種、小批量、快翻新”正在逐步成為主流。以服裝業(yè)為例：在消費(fèi)端，淘寶網(wǎng)上固然有一些單款銷售數(shù)萬件的服裝，但另一方面長尾效應(yīng)也越來越顯著，一款女裝銷售百余件，在淘寶網(wǎng)上就是一個很普遍的現(xiàn)實(shí)。這意味著，企業(yè)生產(chǎn)體系必須適應(yīng)“多品種、小批量”的要求，才能“接得住”蓬勃的個性化需求。事實(shí)上，不只是服裝業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)上大量分散的個性化需求正在以倒逼之勢，持續(xù)施壓于電子商務(wù)企業(yè)的銷售端，并倒逼生產(chǎn)制造企業(yè)在生產(chǎn)方式上具備更強(qiáng)的柔性化能力，并將進(jìn)一步推動整條供應(yīng)鏈乃至整個產(chǎn)業(yè)，使之在響應(yīng)效率、行動邏輯和思考方式上逐步適應(yīng)快速多變的需求。