孟 柳，延建林，周 源

（1.中國工程院戰(zhàn)略咨詢中心，北京 100088；2.清華大學，北京 100084）

從狩獵社會、農(nóng)耕社會、工業(yè)社會再到信息社會，人類社會經(jīng)歷了三次大的工業(yè)革命，伴隨著科技的日新月異，生活水平也在不斷提高，生產(chǎn)工具優(yōu)化，工作強度降低，生產(chǎn)效率提高，我們正步入新的工業(yè)革命。

工業(yè)革命由科技進步從而帶動新興產(chǎn)業(yè)，同時改進了現(xiàn)有的生產(chǎn)方式、組織模式甚至整個社會。產(chǎn)業(yè)技術(shù)范式伴隨著歷次革命不斷迭代升級，通過對產(chǎn)業(yè)技術(shù)范式變遷進行研究，我們可以總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合自身發(fā)展，為國家制造業(yè)發(fā)展提供有力依據(jù)。

四次工業(yè)革命的演進如圖1所示。

圖1 四次工業(yè)革命演進

1 范式演化與“四次工業(yè)革命”的影響

伴隨著每一次的科技革命都會產(chǎn)生新的制造范式，每一次新的制造范式會在原有制造范式的基礎(chǔ)上，根據(jù)新的技術(shù)和新的需求進行升級，從而使得每一次科技革命的成果能通過制造范式的迭代升級而迅速在制造業(yè)廣泛應(yīng)用推廣。

1.1 第一次工業(yè)革命

作為世界上最早出現(xiàn)的創(chuàng)新型國家，英國領(lǐng)導(dǎo)了第一次工業(yè)革命。

整個18世紀，英國通過種種原始積累手段為工業(yè)生產(chǎn)的變革提供基礎(chǔ)。隨著蒸汽機采用范圍的擴大，特別是機器制造業(yè)的出現(xiàn)，工業(yè)革命迅速擴展到各部門。19世紀中葉，英國已成為世界上第1個工業(yè)強國。并率先完成工業(yè)革命，成為“世界工廠”。

縱觀英國工業(yè)百年的發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)英國在第一次工業(yè)革命中取得了巨大的成就，同時在工業(yè)革命前后兩個世紀的時間內(nèi)，英國還是全球的科技創(chuàng)新中心。

英國引領(lǐng)了第一次工業(yè)革命并取得了巨大的成就，但其傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長模式卻不再適應(yīng)第二次工業(yè)革命發(fā)展的需求。在第一次工業(yè)革命前后，英國作為全球最大的殖民國家，其經(jīng)濟增長在很大程度上依賴于大規(guī)模的海外擴張，這種資源輸入和商品輸出、資本輸出相結(jié)合的模式為英國積累了大量資本，但企業(yè)也逐漸喪失了采納新技術(shù)、購買新設(shè)備的積極性，導(dǎo)致英國生產(chǎn)率的增長停滯不前。究其根本原因，是因為傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長模式完全可以為資本家?guī)碡S厚的收益，因此缺乏采用新技術(shù)的動力。

1.2 第二次工業(yè)革命

如果說第一次工業(yè)革命主要是確立了工廠制，而第二次工業(yè)革命則是確立了大規(guī)模生產(chǎn)制。它不但為壟斷性大企業(yè)奠定了物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，而且由于電力、鋼鐵、汽車、飛機和石油等重工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)?？涨皵U大，資本和生產(chǎn)更加集中[1]。

在第二次工業(yè)革命最初30多年中，美國和德國通過迅速進入新技術(shù)體系而崛起。第一次世界大戰(zhàn)和南北戰(zhàn)爭為美國提供了大量科技人才以及豐富的勞動力和消費市場。在這期間德國幾乎同時開始了兩次工業(yè)革命，政府的大力干預(yù)、科技和教育的發(fā)展和普法戰(zhàn)爭的巨額賠款為德國在短時間內(nèi)迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并后來居上。

這次工業(yè)革命以大規(guī)模生產(chǎn)為主導(dǎo)，電力技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為帶動，在微觀企業(yè)層級以股份制企業(yè)為主要形式，在中觀的產(chǎn)業(yè)層是以電力、鋼鐵、化學工業(yè)、汽車工業(yè)和電話電報等通訊業(yè)為主形成全新的技術(shù)體系，宏觀經(jīng)濟結(jié)構(gòu)看工業(yè)的大力發(fā)展取代了農(nóng)業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)，同時，第三產(chǎn)業(yè)也快速發(fā)展起來。在全新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系下，新的技術(shù)、設(shè)備和管理方式相繼出現(xiàn)，促使社會的生產(chǎn)力進一步提高，其速度和影響前所未有的。

第二次工業(yè)革命，使得資本主義各國在經(jīng)濟、文化、政治和軍事等各個方面，發(fā)展不平衡，美德迅速崛起，爭奪市場經(jīng)濟和爭奪世界的斗爭更加激烈。第二次工業(yè)革命也促進了世界殖民體系的形成，使得資本主義世界體系的最終確立，世界逐漸成為一個整體。

1.3 第三次工業(yè)革命

第三次工業(yè)革命首先在美國興起，主要表現(xiàn)在：一雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)、優(yōu)秀科技人才、民族創(chuàng)新精神、地理環(huán)境和市場容量等優(yōu)勢；二政府高度重視，積極采取措施推動，直接促成第三次科技革命首先在美國興起[2]。與此同時，日本通過吸收第三次工業(yè)革命的成果，也迅速發(fā)展起來，一躍成為世界第二超級經(jīng)濟大國。過去十幾年，由于數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，日本大型消費電子制造企業(yè)被突變式創(chuàng)新顛覆，多個世界知名企業(yè)先后陷入發(fā)展困境。但日本經(jīng)濟的總體創(chuàng)新能力仍然非常強大，甚至可以說處于全球領(lǐng)先地位。

第三次革命，生產(chǎn)進入數(shù)字化，這不僅可以改變企業(yè)，還可以改變其他很多方面。第三次科技革命對經(jīng)濟發(fā)展的影響表現(xiàn)在以下幾方面：一是它引起生產(chǎn)力各要素的變革，使勞動生產(chǎn)率有了顯著提高；二是不僅加強了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)非物質(zhì)化和生產(chǎn)過程智能化的趨勢，而且引起了各國經(jīng)濟布局和世界經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化；三是以其豐富的內(nèi)容使管理發(fā)展為一門真正的科學，并實現(xiàn)了現(xiàn)代化[3]。

與第二次工業(yè)革命相比，第三次工業(yè)革命主要以大規(guī)模個性化定制生產(chǎn)為主的產(chǎn)業(yè)制造范式。以往的工業(yè)革命追求低成本、高效率和批量化的規(guī)模化生產(chǎn)范式。但是，隨著柔性的數(shù)字化制造、3D打印、物聯(lián)網(wǎng)和云計算等技術(shù)的逐步完善，大規(guī)模定制的生產(chǎn)方式有向全球化個性化制造范式轉(zhuǎn)變的趨勢[4]。一些專家指出可重構(gòu)的生產(chǎn)系統(tǒng)可以在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進一步解決生產(chǎn)成本、產(chǎn)品多樣性、產(chǎn)能和生產(chǎn)周期等多目標之間的沖突，因而能夠更好地適應(yīng)全球化時期消費者需求千差萬別且快速變動的市場環(huán)境[5]。

1.4 第四次工業(yè)革命

物理、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和生物等幾大領(lǐng)域的交叉互動以及ICT技術(shù)、生物技術(shù)和3D打印技術(shù)等多種先進技術(shù)之間的融合，其影響范圍之廣、變革速度之快，使得這場變革有別于人類歷史上的任何一次工業(yè)革命[6]。

世界各國制造企業(yè)普遍面臨著提質(zhì)、增效、降耗的需求和大規(guī)模個性化定制生產(chǎn)帶來的生產(chǎn)柔性化、智能化需求，生產(chǎn)也從工廠化轉(zhuǎn)為社會化生產(chǎn)，同時，隨著工業(yè)化程度的加深，環(huán)境資源問題成了全球不得不面對的問題，綠色可持續(xù)發(fā)展也成了第四工業(yè)革命的特色和發(fā)展方向。

在微觀企業(yè)層，是以企業(yè)為平臺，形成無數(shù)小企業(yè)共生的生態(tài)，生產(chǎn)模式呈現(xiàn)出，眾包創(chuàng)新、柔性大規(guī)模定制、大數(shù)據(jù)遠程分析管理的特點；在中觀產(chǎn)業(yè)層次，以物聯(lián)網(wǎng)、智能機器人、3D打印和無人駕駛為主導(dǎo)，展現(xiàn)出服務(wù)化、智能化和綠色化的發(fā)展趨勢；在宏觀經(jīng)濟結(jié)構(gòu)層次上，以信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)興起，三大產(chǎn)業(yè)逐漸實現(xiàn)信息化為特點，多極化、片段化為發(fā)展趨向。

產(chǎn)業(yè)技術(shù)新范式出現(xiàn)，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)是新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心技術(shù)，將深刻改變制造業(yè)的生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。這些范式里既有智能制造的基礎(chǔ)，也有體現(xiàn)智能制造價值實現(xiàn)、技術(shù)路徑升級、組織方式等不同維度的范式，它們從不同視角上反映出制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化特征，在制造業(yè)從自動化走向智能化的轉(zhuǎn)型過程中發(fā)揮積極作用。

下面就通過表1匯總四次工業(yè)革命帶來的制造范式。

表1 四次工業(yè)革命帶來的制造范式

2 分析與比較各國發(fā)展戰(zhàn)略對中國的啟示

面對以智能制造為核心技術(shù)的新一輪工業(yè)革命，世界各國尤其是發(fā)達國家都在結(jié)合自身實際和優(yōu)勢，積極采取行動，搶占未來發(fā)展的戰(zhàn)略制高點，確保本國在未來制造業(yè)競爭中的國際領(lǐng)先和主導(dǎo)地位。美國提出“先進制造業(yè)伙伴計劃”，德國提出“工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃”，英國提出“英國工業(yè)2050戰(zhàn)略”，法國提出“新工業(yè)法國計劃”，日本提出“超智能社會5.0戰(zhàn)略”，韓國提出“制造業(yè)創(chuàng)新3.0計劃”，都將發(fā)展智能制造作為本國構(gòu)建新形勢下制造業(yè)競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵舉措，并提出了相應(yīng)的發(fā)展技術(shù)路線。

2018年，中國工程院發(fā)布了《中國智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究》報告，報告對第四工業(yè)革命的到來進行深入的分析，同時將第四次工業(yè)革命的核心范式，智能制造進行了詳細的分析。

新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)范式——智能制造，是新一代人工智能技術(shù)與制造技術(shù)的融合，也就是人工智能技術(shù)加上大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、傳感器、人機交互和自主系統(tǒng)等多種技術(shù)實現(xiàn)未來城市的智能化、農(nóng)業(yè)的智能化、醫(yī)療的智能化、家居的智能化、駕駛的智能化以及制造的智能化。

智能制造是讓機器實現(xiàn)從技能型工作自動化到知識型工作自動化的跨越。將人從繁重的體力勞動中解放出來，從事更多腦力勞動的工作，從而提高人類工作生活的幸福感和獲得感。實現(xiàn)知識型工作的自動化是指，在全新的智能制造系統(tǒng)——HCPS中，人類真正的加入到信息物理系統(tǒng)，可以隨時將數(shù)據(jù)、知識和經(jīng)驗輸入進系統(tǒng)，讓智能系統(tǒng)代替人類完成更多的腦力和體力勞動，同時將數(shù)據(jù)和專家知識經(jīng)驗以及系統(tǒng)的分析相結(jié)合，不斷迭代升級，達到一加一大于二的最終效果。

新一代智能制造系統(tǒng)包括六大組成部分（如圖2所示）：智能制造云、智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)，并通過智能的集成將這5個部分連接成為一個整體。其中系統(tǒng)內(nèi)部通過，縱向、橫向、端到端集成，外部通過制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的系統(tǒng)集成，以及智能制造與智能城市、智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療等交融集成，形成智能生態(tài)大系統(tǒng)——智能社會。

圖2 智能制造系統(tǒng)

從而，我們可以得出，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化是這次工業(yè)革命的開始，新一代人工智能技術(shù)的突破和廣泛應(yīng)用將形成這次工業(yè)革命的高潮，并形成新一輪工業(yè)革命最為根本、核心的驅(qū)動力[13]。此外，新一代智能制造將引發(fā)制造業(yè)發(fā)展理念、制造模式發(fā)生重大而深刻的變革，重塑制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、發(fā)展要素及價值鏈，推動制造業(yè)發(fā)展步入新階段。

當前，我國第一次與世界強國站在同一起跑線，迎接第四工業(yè)革命的到來，又恰逢全球貿(mào)易投資秩序深度調(diào)整，我國制造業(yè)在深化推進過程將中面臨的一系列新的挑戰(zhàn)和約束通過分析歷次工業(yè)革命中各國的經(jīng)驗并結(jié)合我國現(xiàn)階段制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和新一輪工業(yè)革命的特點，本文總結(jié)出目前我國的制造業(yè)發(fā)展需要著重研究的問題。

一方面是工業(yè)民間投資增速持續(xù)疲軟，勞動、能源、物流成本不斷攀升，嚴重影響企業(yè)運行效率；另一方面，我國制造業(yè)質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)問題突出。一是質(zhì)量效益低。二是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易競爭優(yōu)勢指數(shù)低，高端領(lǐng)域競爭力薄弱，產(chǎn)業(yè)仍處于中低端。三是創(chuàng)新能力薄弱。研發(fā)投入與制造強國相比存在較大差距，創(chuàng)新產(chǎn)出效率低。四是核心技術(shù)、工業(yè)“四基”和關(guān)鍵裝備受制于人。

面對這些問題，我們應(yīng)該堅定不移地推進制造強國戰(zhàn)略；切實減輕制造企業(yè)稅費負擔；揚長補短，構(gòu)建現(xiàn)代化制造業(yè)體系；將智能制造作為主攻方向；組建先進制造共性技術(shù)創(chuàng)新體系。凝聚人心、動員全社會力量，抓住第四工業(yè)革命和全球貿(mào)易投資秩序深度調(diào)整的機遇，推進我國制造業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展，加快新舊動能轉(zhuǎn)化，為工業(yè)發(fā)展夯實基礎(chǔ)。