智慧未來 | 第四次工業革命中的智慧製造
今天我們討論智慧製造，首先要放在一個大背景下，即全球經濟增長趨勢、製造業在全球的競爭格局以及《中國製造2025》國家戰略。
製造業新格局
在人類發展的歷史上，經濟增長一直以來受到兩大因素的驅動：勞動力的增長和生產力的提高，但是歸根結底，生產力才是一切的關鍵。
從18世紀末以來人類經歷了三次工業革命，無論是蒸汽機、電力還是電子資訊科技，每一次革命都給人類的生產力帶來了幾倍或是幾十倍的巨大提升。然而最近十年，尤其是在全球金融危機之後，全球生產力增長急劇減速，這意味著非常緩慢的經濟增長將成為一種新常態，特別是對於發達經濟體而言。世紀之交的全球樂觀主義早已被對於長期停滯的恐懼所取代，甚至有學者認為，在全球金融危機之前美國和歐洲的生產力增長就出現了明顯的下降。如何提高生產力，擺脫經濟增長的長期停滯甚至是倒退，是擺在許多國家面前迫在眉睫的問題。
與此同時，在人類正在經歷的第四次工業革命歷史潮流中製造業再次成為了全球競爭中的優先順序。在過去幾十年裡，幾乎所有國家都看到了工業化對國家經濟實力提升所帶來的實實在在的幫助。國際金融危機和歐債危機使得西方國家重新認識到實體經濟的重要性，紛紛檢討過去“去工業化”戰略所導致的實體經濟空心化的後果。以美國為例，無論是奧巴馬政府的“高階製造合作伙伴”計劃還是特朗普政府主導的製造業迴歸，“再工業化”已經成為了發達經濟體引導實體經濟復甦的重要手段。
但今天發達國家以拉動經濟增長為主要目的的“再工業化”並不是簡單地讓製造業迴歸本國，事實上由於世界各國都看好和發展製造業，在中低端製造領域已經出現了不少產能過剩的情況，而產業升級和產業鏈重構則是發達國家試圖重新振興製造業的主要抓手。換而言之，以新一代技術推動、通過提高生產力和經濟增長的“新制造”才是各國製造業在全球競爭中所面臨的新格局。
在這樣的時代背景下，近年來德國、美國、日本等製造強國紛紛提出新的國家戰略。無論是德國的“工業4.0”，美國的“工業網際網路”，還是日本的“智慧製造系統”都是根據自身情況為本國製造業制定的戰略規劃。
作為世界第一的製造大國，中國也提出了《中國製造2025》的國家戰略，計劃在未來30年的時間裡將中國從製造從大國轉變為製造強國，其中將“智慧製造”定位成中國製造業轉型的主攻方向，也是實現《中國製造2025》國家戰略的重要抓手。
智慧製造的關鍵特性
即使是從全球的角度來看，智慧製造目前依然處於起步階段。和所有的新生事物一樣，在發展初期總是伴隨著各種新概念和新名詞，例如數字孿生體（Digital Twin）和數字執行緒（Digital Thread）等，學界和業界也對其內涵有著不同的解讀。為了便於理解，我們可以用一個場景來描述智慧製造所能達到的具象化效果，畢竟只有結合了應用場景的概念和技術才有商業化的意義。
以汽車行業為例，我們現在買車往往要去專門的品牌4S店，一輛10萬元級別的普通家用轎車通常會有高中低三個配置，每個配置大約有5種不同的顏色，這樣的話一輛家用轎車最多隻有15個可選項供顧客選擇。而汽車製造廠商也只要根據這些預設的選項排定製造計劃、採購原材料並進行生產。
而在智慧製造時代，顧客將通過網際網路直接給汽車製造商下單，並且按照自己的需求對發動機、內飾、音響、安全配置、輪胎、外觀顏色等幾乎所有的配置進行最大限度的個性化選擇。不僅如此，智慧製造時代還可以讓客戶在按需定製的同時通過AR、VR等技術在數字世界中“試駕”還沒被製造出來的汽車，並可以實時瞭解定製汽車的製造進度。不僅如此，整個製造過程並非由一家廠商集中完成，而是由產業鏈上下游組成的“製造聯盟”共同協作達成。
顯然，這樣的實現對於目前基於資源計劃的傳統制造來說是無法想象的，智慧製造中涉及到的“按需定製”和“實時製造”對於靈活性和可伸縮性的挑戰是全方位的，甚至將完全改變製造業的流程、技術和產業鏈。
基於以上的描述和對智慧製造共性的理解，我們大致可以歸納出智慧製造的一些關鍵特性：其一，由大規模批量生產向大規模個性化定製生產轉變（柔性製造）；其二，由集中生產向網路化異地協同生產轉變（去中心化）；其三，資訊化和工業化深度融合（物理工廠+虛擬工廠）。
智慧製造的現狀
如果以之前提到的場景作為判斷標準的話，智慧製造顯然還處於非常早期。從巨集觀的角度來看，目前人類社會的第四次工業革命尚處於正規化構建的階段，而智慧製造作為第四次工業革命的核心，需要有相應的基礎技術作為產業化發展的前提。
一般而言，智慧製造所需要的基礎技術包括物聯網、雲端計算、人工智慧、虛擬現實、區塊鏈、5G網路等，將它們與設計、生產、管理、服務等製造活動的各個環節融合形成統一的資訊物理系統。而目前這些技術中只有少部分已經成熟落地，絕大部分還處於大規模爆發前的發展時期。
除了技術的成熟度以外，我們也可以從一些相關領域中（如工業物聯網、工業4.0等）去了解智慧製造目前的發展現狀。
2017年德勤中國曾對156家中國製造業企業進行調研，探究企業工業物聯網應用的現狀、趨勢和挑戰，調研顯示：
中國製造企業普遍認同工業物聯網的重要性，但尚未形成清晰的戰略——89%的受訪企業認同在未來5年內工業物聯網對企業的成功至關重要，72%的企業已經在一定程度上開始工業物聯網應用，但僅有46%的企業制定了比較清晰的工業物聯網戰略和規劃。
製造企業仍處在資料應用的初級階段，從“後知後覺”到“先見之明”尚需時日——受訪企業目前仍處在資料應用的感知階段而非行動階段，大部分企業利用採集到的資料解釋歷史表現的規律和根本原因，而非將資料用於預測性分析支援決策；
受訪企業在工業物聯網應用面臨最大的三項挑戰分別為缺乏互聯互通的標準、資料所有權和安全問題以及相關操作人員技能不足——52%的受訪企業認為缺乏互聯互通的標準是企業工業物聯網應用的主要挑戰，其次46%的受訪企業認為資料所有權及資料安全問題是主要挑戰，42%的受訪企業認為缺乏相關技術人才是工業物聯網應用的主要挑戰。
此外，2018年初德勤全球還發布了一篇名為《第四次工業革命來臨——你準備好了嗎？》的研究報告，通過對19個國家1600名高管的調查和訪談後獲得這樣一個發現：只有14%的受訪者相信他們的企業能夠充分利用工業4.0所帶來的變革機遇，同時只有四分之一的高管相信他們擁有未來所需的員工和技能的組合。也就是說，大多數企業對於智慧製造、工業4.0等趨勢只有一般性的理解，並未深入到戰略或日常運營中去。
但是也有先行者。例如，中國在過去幾年中已經開始了一步一個腳印的探索，智慧製造試點示範工作從2015年就開始啟動。2016年我國遴選了超60個專案，2017年遴選了97個專案，涵蓋了眾多製造業領域，不但包括石化、鋼鐵、有色、汽車、製藥等多個傳統制造業產業，還涉及航天、航空、高階裝備製造、機器人、新能源等我國正在積極發展的戰略新興產業。
根據工信部的資訊，2018年我國將繼續實施智慧製造試點示範專案，年內遴選專案將超100個。業內預測，除了會繼續涵蓋上述重要的製造業領域外，還有可能在有色、稀土、紡織、家電等傳統行業選擇相關專案；此外，5G、物聯網、車聯網、智慧交通等新興領域的智慧製造專案也會入選。
智慧製造的未來展望
中投顧問釋出的《2016—2020年中國智慧製造行業深度調研及投資前景預測報告》預測，未來我國智慧製造產業年複合增長率約為20%，到2020年產值有望超過3萬億元。
根據《中國智慧製造“十三五”規劃》，在2025年前我國將推進智慧製造實施“兩步走”戰略：第一步，到2020年，智慧製造發展基礎和支撐能力明顯增強，傳統制造業重點領域基本實現數字化製造，有條件、有基礎的重點產業智慧轉型取得明顯進展；第二步，到2025年，智慧製造支撐體系基本建立，重點產業初步實現智慧轉型。