【深度】工業4.0與世界經濟未來:概述(一)(圖)

2017-02-09 10:10 作者: 生於0715

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【看中國2017年2月9日訊】2011年後,工業4.0奏響序曲,一些行業哀鴻遍野。在中國,網購迅猛發展衝垮大量實體商業零售,讓無數投資商鋪和商業的人血本無歸;在組裝加工廠,越來越多的機器人替代一線流水線工人,讓大量組裝加工廠人員失業,而這僅僅是開始。隨著工業4.0迅猛發展,世界經濟和財富結構將經歷超級大規模重組,無數人因為失去工作機會而無法生存。

本文將圍繞財富和工作,對工業4.0進行整體簡要概述。主要涉及幾個方面:1、定義:對工業4.0(第四次工業革命)進行準確定義,並對工業革命相關的關鍵概念進行準確定義或描述。2、從宏觀大趨勢的角度,概括分析工業4.0驅動力、關鍵特點以及未來方向。3、結合當前世界現狀,概述工業4.0的影響,探討世界的未來方向。4、從系統學科的角度,探討工業4.0的系統應對思路。

本概述的作用在於,既是大系統分析文章,又是世界潮流方向的指向標,還是能否成功應對工業4.0和世界未來的關鍵檢驗指標。

工業4.0做為新工業浪潮迅猛而來,全面改變整個世界經濟的發展模式,進而深刻改變人們的生活。世界潮流,浩浩蕩蕩,順之者昌,逆之者亡。需要說明的是,隨著工業4.0的全面滲透,只有很少一部分人更加富裕,絕大多數人更加貧困,世界大多數人將失去生存機會。

雖然工業4.0的概念在2011年由德國提出,標誌著第四次工業革命的加速期,不過工業4.0的起點應當追溯到網際網路熱,以及尤其是美國前國防部長拉姆斯菲爾德對美軍的改造。拉姆斯菲爾德提出美國的未來方向,即縮小規模精銳化,多兵種合作,大量使用新技術和設備,進行即時偵查跟蹤和情報傳輸溝通,快速靈活、更多發展和使用特種部隊,精確打擊。特種部隊不僅依靠拉姆斯菲爾德的軍隊改造,加速尖端武器的應用,也推動這些武器向民用的轉化,推動第四次工業革命的普及。而以無人機/無人機集群、機器狗、新式個人搜索和打擊裝備為代表的武器智能化,以及以海豹突擊隊/三角州為代表的軍隊精英化,同樣代表工業4.0的發展方向。


四次工業革命的變化(網路圖片)

工業4.0將以波浪脈衝的模式不斷改變世界。工業4.0不是一蹴而就,而是不斷髮展和升級,並且衝擊各個經濟領域。每當某項技術集成實現突破,某個產業系統發展升級,或者某個行業大規模推廣應用,大規模替代某些類型的工作崗位,都將在不同領域形成巨大衝擊,迅速改變既有的經濟模式。隨著一波波的衝擊,工業4.0將以越來越快的速度,改造世界經濟。

到目前為止,我還沒有見到有人對工業4.0做系統概述,更沒人系統評估工業4.0的廣泛深入影響。雖然在過去數年,工業4.0這個概念在世界範圍被熱炒並得到廣泛普及,但是幾乎所有人都基於「小格子」思維,對於工業4.0內涵的深度和廣度缺乏足夠的認識。在實施工業4.0的具體行業,人們只關注本行業的發展,並不關心工業4.0的世界宏觀經濟的影響。同時,理論知識界沉溺於過去,幾乎忽略工業4.0的發展和意義,有一些人濫竽充數,出版一些東拼西湊似是而非的工業4.0文章和書籍,由於缺乏理論知識界的指導,社會民眾對工業4.0更缺乏整體認知。

本概述通過三部分,鳥瞰工業4.0和世界前景。 這三部分主要包括: 一、工業4.0的主要構成(狹義工業4.0);二、工業4.0與世界未來;三,應對工業4.0的關鍵思路(廣義工業4.0)。

1、工業4.0的主要特點(狹義工業4.0)

我將狹義工業4.0(第四次工業革命)定義為,以信息技術為主要驅動力,推動工業智能化發展,實現產業流程的整合再造,顯著改變農礦業和工業,並且顛覆服務業的聚焦式新產業革命。這個定義明確定義工業4.0的方向和關鍵領域。每個產業環節都意味著巨大的經濟變革,意味著很多新工作崗位產生,更意味著更大規模的工作崗位流失。

根據上述定義,可以延伸推導出,廣義的工業4.0將超出技術和產業,代表著超級龐大的社會系統工程,重塑世界政治經濟軍事文化等各個領域,並且反映為超大規模的社會財富系統轉移。

根據狹義的工業4.0定義,工業4.0具有以下幾個關鍵部分:

1、工業智能化,即工業自動化的整合升級(Integrated Upgrades)。

從組成部分角度,工業自動化主要包括三大部分,機械技術、電子技術和信息技術。隨著信息技術的迅猛發展,推動工業智能水平不斷提高。機械技術和電子技術不斷髮展,支持和配合信息技術發展,並且實現整合式升

根據公認的定義,第一次工業革命是利用水力及蒸汽的力量作為動力源突破了以往人力與獸力的限制,第二次工業革命則使用電力為大量生產提供動力與支持,也讓機器生產機器的目標實現,第三次工業革命則是使用電子設備及信息技術(IT)來校除人為影響以增進工業製造的精準化、自動化。工業4.0即第四次工業革命的時尚說法,主要指智能化操控系統實現高度自動化,可以主動預測和排除多種問題。

我從工業自動化的組成角度,界定四次工業革命,能夠清晰體現工業4.0的特殊之處。如果按照公認定義,一般人難以理解工業4.0主要特點在哪裡。而如果從工業自動化的組成部分角度,回過頭來對四次工業革命進行描述,則能夠更清晰地認識歷史,並且看到未來的發展趨勢。 其中,第一次和第二次工業革命,主要是機械技術革命,即以機械為主導的革命。第三次工業革命則是以電子化為主導、推動工業自動化發展的工業革命。在電子化的推動下,材料工業和機械工業等各大類工業均出現革命性變革。

在第三次工業革命早期,工業自動化主要指生產設備的機電一體化。自動化設備以機械為主導,在機械設備的基礎上載入電子控制系統。隨著電子控制系統快速強大,反過來改造機械行業。在信息技術產生和發展後,在電子系統上進一步載入信息控制系統,形成初步意義上的自動化生產設備。1990年代之後,隨著信息技術的迅猛發展,信息技術的主導性日益增強。信息技術推動電子技術的變革,進一步推動機械技術的變革,生產自動化水平迅速提升。

工業4.0時代,則是以信息技術的突破性為驅動力,支持工業自動化向工業智能化升級,並且進一步整合機械和電子系統,形成工業自動化/智能化的不斷整合升級。工業4.0的 整合升級集中體現在幾個部分:

A、自動化生產的系統集成能力不斷提升,柔性生產特點日益增強。在工業流程主導階段,大多數自動化設備/單元獨立操作,各自生產,共同形成生產流程。隨著信息技術提升,越來越多的獨立單元被整合為系統操作,協同運作和生產。而且,自動化生產系統被進一步整合,形成更大的系統生產。通過自動化系統的整合與提升,自動化生產的多功能生產能力不斷越強,即柔性生產的能力持續增強。

自動化系統集成能力提升,減少生產流水線投資。在機械和電子化時代,生產一種新產品,往往需要進行相應的技術改造,投資一條新的流水線。多產品生產,即使產品大同小異,往往也需要多條流水線。隨著自動化程度越來越高,流水線的生產彈性越來越大,一些類似產品可以共線生產,被稱為柔性生產,其中以豐田的柔性生產線最為著名。

在工業4.0時代,隨著工業生產自動化和智能化程度提高,生產系統的集成能力提升,工業生產流水線的生產彈性更大。生產彈性主要包括兩方面:a、生產線模塊化建構,不斷降低生產線中僵化的機械部分,增加模塊化的生產單元,提高生產彈性。b、生產線智能化整合,通過模塊化單元的自動化設備,以及整個生產線的智能化整合,提高生產彈性。在生產彈性提高後,多數類似產品都可以共線生產,不需要建新的生產線。大規模降低冗餘生產線投資,既減少過剩投資,也減少生產低谷時的產能過剩。

隨著自動化和智能化的發展,自動化設備大規模替代人工,生產線的工作人員急劇減少。每一步的自動化智能化提升,都意味著需要的人工減少。而且,越是勞動密集型產業,自動化設備對人工的替代性越強。在勞動密集型產業中,當流水線大幅提高自動化程度後,大量減少操作人員。

富士康作為世界最大的勞動密集型企業,成為應用自動化設備的代表。富士康曾經號稱,將在5年時間裝備100萬臺機器人。最後,此計畫並沒有實現,只裝備了少量的機器人。不過,即使在自動化上的少許進展,也導致生產線上的工作人員數量大幅減少。

自動化生產水平提升將重塑國際產業格局。自動化生產的水平越高,需要的工人數量越少,人工成本佔整體生產成本的比重大幅降低。在過去,很多人無法相信,勞動密集型企業能脫離大量勞動力而生存。但是,隨著越來越多自動化設備的發明,勞動密集型產業變成資本和技術密集型產業,流水線工人數量大幅縮減。於是,一些發達國家的企業開始在本國建廠,投資高度自動化的生產流水線,很少的工人操作。隨著製造業開始回流發達國家,國際產業格局的發展開始逆轉。

B、生產鏈的自動化整合升級,尤其以自適應的產業鏈運作為代表。隨著信息技術提升,產業鏈的自動化控制與調節能力日益增強,產業鏈運轉系統運轉效率不斷提升,包括採購、運輸、儲存、生產、儲存、銷售等全產業鏈環節,提升工業組織和生產效率。在技術和管理支持下,JIT的運作思想越來越普遍。

隨著生產鏈的自動化系統升級,生產鏈的運營效率更高,綜合成本更低。在生產鏈的各個環節上,通過對自動化設備的投資,大幅提高倉儲信息的準確性,倉儲和運輸的條理性和可靠性。每個環節的設備投資,都能夠降低材料和時間冗余,降低錯誤造成的偏差,降低生產成本。在各個環節的基礎上,通過自動化和智能化系統的投資,對整個生產鏈進行整合,大幅減少各環節銜接的冗余和錯誤,進一步降低綜合成本,提高市場反應速度,減少各類庫存和次品率。

自動化設備和智能化系統的應用,大幅減少人工的使用。在非自動化生產鏈中,倉儲、運輸和保管人員佔據較高比例。而且,越是複雜產品的生產,產品線越多,相應人員越多,以保證倉庫物料充足,倉儲數據及時更新。隨著自動化智能化提升,相應工作人員大幅減少,甚至開始出現全自動操作倉庫。 全生產鏈人員減少,以及生產流程自動化,意味著管理人員數量急劇減少,降低人工成本

C、微型化自動生產是自動化整合升級的重大突破領域。

工業4.0的最顯著突破,反映在前所未有的小型/微型自動化生產。在大中型生產領域,工業4.0的作用,主要是在既有工業生產基礎上,改善運營模式,提升生產經營效率。例如,大型數控機床/數控加工中心的主要作用,往往並不是成本更低,而只是加工精度更高,其產品用在更高端的設備上。但是,隨著小型數控機床的發明,微型數控機床的發展,則意味著生產領域的重大突破。不論信息操控系統、電子系統、還是機械系統,都在實現小微型化的過程中,保持強大的功能。而且,隨著技術不斷進步,系統整合能力不斷增強,小微型自動化生產設備的功能更加強大,成本更加低廉。

前三次工業革命,主要以大中型生產線,替代小微型生產。在過去,小型生產的問題在於,生產質量難以保證,或者單位生產成本過高。大中型工廠和流水線的存在意義在於,在保證質量的同時,實現生產的規模效益。所以,第一次工業革命,以中型手工工場替代手工作坊;第二次工業革命,以大工廠機器流水線代替中型手工工場;第三次工業革命,以全球化產業鏈整合大機器工廠。規模一次比一次大,生產效率不斷提高。

大中型生產線的關鍵問題在於,初始投資過大,綜合運營成本過高,無法適應市場的急劇變化。每當一個市場出現後,國際競爭者大規模投資,相互之間競爭,形成巨大的產能過剩,進而形成國際經濟危機,並以戰爭終結工業革命。每一次經濟危機和人口死亡的規模,都是前一次的成百上千倍。第一次工業革命以美國內戰/南北戰爭為關鍵點結束,第二次工業革命的結束點是二戰,第三次工業革命將以世界大崩潰為結束點,即以中國大物理為代表的世界大多數人口減損。

小微型化自動生產的出現,開始打破小型生產的瓶頸。微型自動化生產的優勢是,既保證生產質量,也降低生產成本。微型自動化生產意味著初始投資低,生產數量和生產地點靈活,產品生產和改動靈活。而且,隨著小微型自動化生產的普及,相關設備成本大幅降低,功能也不斷完善強大,生產效率不斷提升。在較為簡單的小型商品生產上,通過小微型自動化設備的組合,可以很容易形成低成本、高質量的生產能力。

隨著工業4.0的推進,作坊式工廠再度復興,表現出「逆工業化」的經濟特徵。在市場需求中,建築機械、汽車和冰箱等大中型產品的需求較少,而各種花樣繁多的中小產品需求佔主要部分,這些中小產品的生產都可以通過小微型自動化生產線實現。隨著小微型自動化生產的普及,將替代大多數初始投資高、運轉系統複雜、運作成本高、運轉缺乏靈活性的大中型生產線。在未來,除了少數大中型生產線被保留之外,大量小微型生產線形成的作坊式工廠,將大量替代大中型工廠。隨著作坊式工廠的替代和復興,工業生產格局也將全面改變。

微型化自動生產,將改變企業的僱員模式。在傳統生產流水線上,大量工人被孤立在自己的崗位上,執行單一的功能,也意味著需要眾多工人完成不同工序。在勞動密集型企業中,即使在小企業的流水線上,經常也需要幾十人到幾百人協調工作。隨著微型自動化生產發展和深入,勞動密集型企業的用工數量將大幅減少,減少比例可達80-90%。

(待續,中國經濟文化研究所供稿)


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