信息技術與制造業融合機制研究

時間:2022-10-14 11:04:41

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信息技術與制造業融合機制研究

摘要:新一代信息技術是當前新一輪技術變革中的重要構成部分,具有萬物互聯、智能、綠色低碳等重要特征,也因此成為推動經濟增長、產業轉型升級的重要力量。新一代信息技術正與制造業進行廣泛融合,不斷影響著傳統制造業發展的路徑、模式。新一代信息技術通過對產業鏈進行解構和重構、生產和商業模式創新、資源替代和低碳效應,推動著制造業轉型升級。這種新現象的出現要求準確把握新一代信息技術演化規律和趨勢、結合地區優勢找準切入點,先行先試,充分發揮學中干、干中學精神;同時,要完善新一代基礎設施、消除阻礙新一代信息技術發展的各種約束瓶頸。

關鍵詞:新一代信息技術;制造業融合機制;技術創新

一、引言

蒸汽機技術、電力技術先后對產業格局產生了顛覆性的影響。20世紀60年代開始的以電子信息技術為先導的信息化革命,目前也正在進入深化階段。有跡象表明,新一輪科技和產業革命正在醞釀之中。近十年來,信息技術呈現出了新的特征,人們稱之為新一代信息技術。新一代信息技術正在全方位地影響著產業價值鏈的結構,重塑著制造業格局。自動化、機器人、3D打印等制造技術和人工智能、大數據、物聯網等數字技術與制造業的融合,正在改變原有的基于要素價格低廉優勢的制造業分工模式和商業模式。2008年金融危機以來,種種跡象表明,全球化趨勢有所減緩甚至呈現出逆全球化的趨勢,比如,美國先后推出了《美國制造業促進法案》、“先進制造業伙伴計劃”和“國家制造業創新網絡計劃”,以期推動制造業回流,實現再工業化。改革開放40余年來,中國經濟取得了舉世矚目的成就,成為世界制造業加工車間;科技水平也由追趕、跟跑向并跑、領跑提升轉變。但從2012年前后,中國經濟進入了新常態,傳統發展方式難以為繼,面臨產業轉型壓力,甚至面臨“高不成、低不就”的風險。新一代信息技術正處于窗口開放期,這為中國制造業升級提供了彎道超車的機遇。為了在新一輪科技和產業革命中占據有利位置,中國制定了《中國制造2025》,以加快新一代信息技術與制造業深度融合。發達國家也作出了相應的部署,如美國的“再工業化”戰略、法國的新工業34項計劃、德國的信息物理系統等都是推動新一代信息技術與制造業深度融合的具體戰略舉措。在全球經濟面臨增長壓力和新一代信息技術取得重大進展的背景下,推動信息技術和制造業深度融合成為經濟轉型、培育新的經濟增長點的重要戰略,因為制造業是產業發展的基石與核心,也是產業競爭力的關鍵。中國正處在推動產業發展提質增效的轉變時期,深入研究新一代信息技術與制造業融合機制具有重要現實意義。

二、新一代信息技術的基本內涵與特征

(一)新一代信息技術的內涵。徐鑫、劉蘭娟[1]認為,新一代信息技術包括移動互聯網、物聯網、云計算等相關技術。王斯坦、王屹[2]認為,新一代信息技術是指以大數據、物聯網、移動互聯網、云計算等新興技術與業態為代表的信息技術。李國杰[3]認為,新一代信息技術不僅包含信息技術分支領域(集成電路、計算機、無線通信)的縱向升級,更重要的是包括信息技術的橫向產業滲透融合。以信息化和工業化深度融合為主要目標的“互聯網+”是新一代信息技術的集中體現。朱智源、王桓[4]則認為,機器人、大數據、3D打印等技術是新一輪信息技術革命的重點。鄔賀銓[5]認為,“大智移云”(大數據、智能化與物聯網、移動互聯網、云計算)是新時代信息技術的特征。總體來看,科技界和產業界普遍認為新一代信息技術已經初具雛形,是未來技術發展的方向,將對現有產業升級產生重要影響。信息技術是動態演化的過程,先后經歷了三個發展階段:第一代信息技術平臺階段(20世紀80年代以前),體現為大型主機和啞終端;第二代信息技術平臺階段(20世紀80年代中期至21世紀初),體現為個人計算機、互聯網和服務器;第三代信息技術平臺階段(21世紀初至今),體現為移動互聯網、社交網絡、云計算、大數據技術,即新一代信息技術。新一代信息技術是相對于前兩個階段而言的,表現出了新的技術特征。從其外延上看,新一代信息技術包括下一代通信網絡、物聯網、三網融合、新型平板顯示、高性能集成電路和以云計算為代表的高端軟件;從內涵上看,新一代信息技術不但是集成電路、計算機、無線通信等分支技術領域的縱向升級,而且是信息技術的整體平臺和產業的代際變遷。(二)新一代信息技術的基本特征。李曉華[6]認為,“新經濟”的技術特征主要包括新科技是根本動力、數據成為新的生產要素以及萬物互聯、智能無處不在。新一代信息技術中的“新”主要體現在網絡互聯的移動化和泛在化、信息處理的集中化和大數據化、信息服務的智能化和個性化,具有全面感知、高速傳輸、智能處理的特點[1]。新一代信息技術首先表現出較強的互聯性即萬物互聯(物聯網),將物理空間建構成一個互聯互通的網絡平臺;其次表現出較強的智能特征即智能化,還具有較強的滲透性。比如,無線射頻識別、3D打印、現場支付等技術與物聯網技術相結合,形成了智能化制造和管理,將生產、物流、消費等環節緊密連接在一個閉環之中,實現人與人、物與物、人與物之間的互聯、信息共享。物聯網技術的核心在于數據的快速感知、傳輸和數據分析處理。隨著RFID、GPS、傳感器、激光掃描器等數據感知技術的發展,越來越多的物品與互聯網進行連接,實現了物品的智能化識別、定位、監管,如手表、眼鏡、家電、汽車等。數據傳輸技術中,5G技術更加快速、高效,容量也更加龐大,具有更高的承載能力。數據分析處理技術拓展了信息技術的應用領域,不斷對傳統產業進行數字化改造升級,如數字醫療、智能工廠、智能交通、網絡教育等。新一代信息技術產業具有能耗低、成長空間大、產業關聯度高等優點,能夠轉變現有經濟發展方式,刺激新興經濟增長。信息技術本身可以產生新產品、新產業,推動經濟結構升級。信息技術一旦被開發出來就具備了零復制成本的特點,可以降低生產成本。另外,新一代信息技術具有產業技術關聯性,可以應用到幾乎全部現有產業,促進現有產業技術升級。綠色低碳、智能化是信息技術的重要特征,一方面降低了對物資資源的依賴,另一方面提高了物資資源的利用率和運行效率。(三)新一代信息技術與產業融合的相關研究。產業融合的本質特征就是不同產業技術在產業之間擴散、交叉,逐漸擁有共同的技術基礎,進而影響企業、市場結構,實現產業技術升級。1.技術融合技術融合最早由Rosenberg[7]提出,是指技術向不同產業擴散的現象。現在的技術融合包含兩個方面:一是不同產業共享同一知識和技術基礎[8-10],二是知識、技術在產業間的應用和擴散[11]。如果兩個不同產業的技術基礎趨向一致并顯著影響產業產品、產業結構、商業模式、生產方式、競爭態勢,就意味著技術融合現象出現了。此外,也有學者將技術融合界定為新技術替代舊技術的過程[12]。2.技術和產業融合現有的理論研究主要體現在產業融合的戰略、類型、機制和動因等方面。Yoffie[13]通過構建CHESS模型解釋了在位企業和進入企業的戰略行為,并認為,在信息化時代,企業主要是基于新技術融合來實現其發展戰略的。Stieglitz[14]提出了四種不同類型的產業融合方式,并且在對移動通信產業創新體系演變方式進行分析之后發現,不同的融合類型對于產業發展演化和商業戰略的影響具有較大的差異。Lind[9]提出了用技術變化和產業生命周期的框架來分析融合現象這一分析思路。還有學者認為,技術進步和規制的放松、技術進步與擴散是產業融合的基本動因[15-16]。商業模式創新、市場需求升級也是產業融合的重要推動力。3.融合模式與路徑關于技術融合模式的研究主要集中在融合方式方面。李平等[17]提出企業技術貿易、技術并購、技術聯盟三種企業技術融合模式。徐曄、黎翔[18]基于對IT行業的研究,提出技術共享、技術并購、技術許可三種融合技術創新模式,探索技術互補性、技術吸收能力、技術溢出系數以及創新系數對企業均衡成本、研發投資、產量和利潤的影響。張勇等[19]從知識創造視角研究了軍民融合的兩階段融合模式:一是技術研發選擇階段融合模式,包括自主研發專用技術、合作研發兩用技術;二是技術轉移階段融合模式,包括技術貿易、技術共享聯盟與技術并購。產業融合路徑方面。郭曉丹、何文韜[20]從技術融合角度,提出新舊產業技術升級遵循漸進式和突變式兩種融合路徑。目前,外國研究者提出了三條產業融合路徑,即基于市場需求、知識擴散和科學技術交叉滲透形成的產業融合路徑[21]。

三、新一代信息技術推動制造業升級的作用機制

科學技術的持續創新是新一代信息技術產業形成和發展的內在動力。有效的技術創新促進了科技成果的形成和科技成果產業化進程的順利推進,為新一代信息技術產業的培育和發展奠定了堅實的基礎。新一代信息技術產業不但為傳統產業轉型升級提供了新一輪的基礎設施,而且培育了新的經濟增長點;并通過產業鏈的重構、生產模式革新、低碳效應和生產率效應,推動制造業升級。(一)新一代信息技術通過對現有產業鏈條的解構和重構推動制造業升級。既定技術條件下,市場競爭會形成穩定的產業鏈,一般由價值鏈(價值創造)、企業鏈(企業合作)、供需鏈和空間鏈四個維度構成。現有產業分工傾向于垂直分解,形成垂直化分工,以模塊化、外包等形式形成分布式生產。比如,工業時代的制造企業生產流程一般遵循“微笑曲線”所顯示的演化路線,即研發部門開發新產品、制造部門產品規模化生產、銷售部門推向市場消費者。新一代信息技術具有智能化、大數據處理和萬物互聯等特征,使得“微笑曲線”發生重大變化。信息技術最明顯的兩個特征是信息的及時共享和低廉的交易成本,二者成為生產過程中各個部門重新構造生產業務流程的重要動力。各部門可以擺脫原有中間生產環節而直接進入生產過程并與客戶直接聯系,即生產過程呈現出“去中介化”的趨勢,由此,“微笑曲線”得以改變。研發部門可以跳過生產部門而從事生產、制造部門可以越過分銷部門而直接面對消費者(C2M),如此一來,垂直一體化生產鏈條將會被壓縮。另外,企業通過信息技術與用戶“連接”,既能及時掌握企業內部信息,又能及時了解用戶對產品的需求,并據此重構生產鏈、供應鏈。新一代信息技術條件下,由于研發設計、加工制造、產品銷售、售后服務等環節可以通過“互聯”保證數據信息實時傳輸和無縫對接,以用戶為導向的生產模式得以徹底貫徹執行。當前,美國制定的再工業化戰略、德國的“工業4.0”戰略不斷鼓勵制造企業回流就是產業鏈和生產鏈再造的重要表現,信息技術就是“逆全球化”現象的內在支撐基礎。首先,信息技術與現有技術的融合對現有產品的研發設計環節的重構,主要體現在研發模式、設計理念方面。在新一代信息技術的影響下,現有制造業產品的性質、研發模式等發生了變化。由于物聯網、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術的應用,現在的汽車駕駛正在向智能駕駛轉化。特斯拉用信息技術重新定義了汽車概念,顛覆了人們對汽車的固有理解。研發模式更具開放性,互聯網技術及開放式創新平臺改變了現有的技術研發模式,由一元向多元參與轉化。比如研發主體涉及高校、研發機構、消費者甚至每一位技術愛好者。其次,產品制造環節發生了變化,主要體現在組織模式、生產模式方面。技術特征決定生產模式。制造業發展先后經歷了手工作坊生產、單件小批量生產、大規模定制生產。新一代信息技術的應用使市場需求多元化得以實現,也由此推動生產環節不斷延長、生產工序更加復雜,正在推動大規模定制生產向多品種小批量柔性生產轉變。信息技術縮短了生產者和消費者之間的距離,降低了信息溝通成本,可以實現供需的精準匹配。由于云計算、物聯網、移動互聯網與大數據技術的應用,海量的生產數據能夠被實時地采集、監控和感知,信息獲取的途徑更加便捷,生產環節之間的聯系和互動更為緊密,數據的快速處理能力也得到顯著提高。這些新變化無疑為生產模式的轉變提供了技術支撐,既可以實現多品種小規模生產,也可以實現多品種大規模生產。生產模式的轉變進一步導致生產組織模式的變化。技術的進步推動著產業分工的發展,由產業間分工向產業內分工再向產品內分工演變,于是出現了垂直一體化、外包、模塊化等組織形式。信息技術讓數字空間和物理空間實現完美對接。基于信息物理系統的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領制造方式的變革。網絡眾包、協同設計、大規模個性化定制、精準供應鏈管理、全生命周期管理、電子商務等正在重塑產業價值鏈體系。最后,從“微笑曲線”的右側來看,新一代信息技術對物流、市場營銷和品牌推廣等產生了重要影響,最為明顯的就是對商業鏈的重構。商業鏈的重構主要體現在生產性服務業領域,比如貨物運輸、信息服務和金融服務等。互聯網、信息技術與貨物運輸的融合使得運輸過程更加透明、更加快捷;信息服務業更加精準,實現了信息、知識實時共享。互聯網將數字世界和物理世界進行了融合,拉近了生產者和消費者之間的距離,縮短了商業鏈條,為消費者和生產者都帶來了價值增值。“互聯網+制造業”成為新時期最為明顯的特征。(二)新一代信息技術通過生產方式、模式、體系的改造推動制造業升級。新一代信息技術推動生產方式向柔性、綠色低碳、網絡和智能制造轉變。支撐生產方式轉變的基礎在于:一是新一代信息技術可以及時采集、感知大量數據,擁有信息收集基礎;二是新一代信息技術通過高速、泛在的傳輸手段實現信息共享,具備了信息共享基礎;三是新一代信息技術通過批量信息處理分析技術實現智能分析與決策優化,具備了信息篩選基礎;四是新一代信息技術催生了各種智能化、自動化技術產品,并且實現了數字空間與物理空間的緊密結合,奠定了物物相連、自動化感知的基礎;五是新一代信息技術減少了對物資資源的強約束,具備了綠色低碳的技術基礎。新一代信息技術推動生產組織由閉環、單一組織向開放、多元組織轉變。傳統的制造業組織模式主要為適應規模化大生產而設,因此,產業集群、規模化、垂直一體化等生產方式成為主流。而新一代信息技術更加傾向于開放式技術創新,將不同的市場主體納入統一系統,整合內外部資源,滿足多元化需求。規模化生產方式讓位于個性化生產模式。云計算、大數據、信息處理等技術使企業之間、消費者之間以及企業與消費者之間實現了信息共享、協同合作。在新一代信息技術的影響下,先后出現了網絡制造、分布式制造、個性化定制和眾包模式。比如,社交技術、線上線下互動、3D打印技術、智能技術等成為個性化定制生產模式的技術基礎。(三)新一代信息技術通過資源替代效應和低碳效應推動制造業升級。資源替代效應是新資源對現有資源的替換。現有技術條件下,產業發展主要依賴于物資資源的投入。新一代信息技術具有節能、無污染的特點,可以替代稀缺物資資源。石油、電力等資源依然是當前經濟發展的重要投入資源。隨著信息技術的發展,軟件資源和硬件資源都發生了重大變化。從軟件資源看,知識、創意、信息、大數據都已經成為重要的生產資源,而且具有零復制成本特征;從硬件資源看,風能、水能、太陽能等豐富的自然資源越來越成為重要的清潔能源,而且可以通過數字化技術加以存儲和傳輸。這些資源的投入將會逐漸實現對傳統物資資源的替代,促使制造業向清潔產業轉型升級。除此之外,信息技術還具有低碳效應,可以降低資源消耗成本,提高資源的利用效率。比如,智能電表、能耗監測等信息技術在交通、物流、電網等領域的應用可以減少資源消耗,促使先進制造業和現代服務業比重上升。信息作為新的投入生產要素,對傳統資源的依賴度低。新一代信息技術通過改變生產方式、改造生產設備等降低物耗,減少碳排放。(四)新一代信息技術通過改變商業模式重構競爭格局由于新一代信息技術與以往蒸汽、電力、信息等技術不同,具有萬物互聯、智能無處不在、數據成為新的生產要素等特征,對現有商業模式產生了重要影響并催生了新的商業模式。互聯網技術、IT技術具有的交互性、連通性拓展了市場空間,改變了現有的商業組織模式。李長云[22]認為,新一代信息技術通過產品與服務創新、聯盟網絡創新和客戶需求創新引發商業模式創新。李曉華[6]認為,新一代信息技術的應用,出現了長尾、免費、平臺、共享等模式。新一代信息技術的應用打破了傳統商業模式各要素間的平衡,形成了物流運作可視化、業務流程自動化、溝通實時化、協作移動化、響應敏捷化、服務自助化等效應,這些能力為企業提高生產率、降低成本、改善客戶關系、改進決策以及開發新的戰略性應用發揮了重要的作用。新一代信息技術豐富了“信息流”的內涵,將企業內外幾乎所有的信息都數字化、標準化,并且整合到統一的傳輸平臺上,使“信息流”成為連接動態商業模式和靜態商業模式的橋梁,它一方面促進物流、資金流和商流的高效運作,另一方面還與知識流、價值流交叉互動,成為動態商業模式創新的主要傳遞變量。(五)新一代信息技術通過進一步發揮生產率效應提升制造效率。新一代信息技術具有生產率效應,主要體現在以下三個方面:第一,信息技術通過對現有生產環節的滲透與改造以及對生產組織的改良等,提高生產效率;第二,信息技術通過降低信息搜尋的成本、提升供需匹配的精確度、減少交易的中間環節、擺脫時空的限制而提高生產效率;第三,信息技術通過大數據、技術嵌入創造更多的增加值以提高生產效率。四、主要結論及啟示雖然社會各界已經認識到信息技術在產業轉型升級中的作用,研究了信息技術與產業融合的概念、機制和戰略,但是對兩者融合的具體路徑仍然不夠明晰,今后的研究需主要從以下兩個方面出發。一是從演化視角研究信息技術和產業融合的機制。Hacklin等[16]注意到技術與產業融合具有演化特征,并將融合分為知識融合、技術融合、應用融合和產業融合四個階段,但是缺少對信息技術本身演化規律的深入探討。產業生命周期理論研究了產業發展的階段性,但是沒有將技術作為關鍵因素加以深入研究。現在的問題是,新技術如何與現有產業進行無縫對接,需要進一步將信息技術演化與產業生命周期理論相結合來研究兩者之間的互動關系。二是從具體產業層面研究信息技術對傳統產業的影響和作用機制。當前文獻從宏觀層面對技術演化、特征進行了探討,看到了其對產業轉型升級的作用,但是鮮有文獻從技術視角和具體產業層面進行深入研究。從具體產業層面研究可以打開技術與產業融合之間的“暗箱”,發現融合的路線和機理。物聯網、互聯網、人工智能、大數據等新一代信息技術是新一輪科技革命的重要基礎,正在廣泛地影響著傳統制造業的生產組織模式。科技創新是新一代信息技術產業發展的根本動力,既創造出新產品、新產業,成為新的經濟增長點,又不斷對傳統產業進行滲透和改造,給產業升級帶來了重要機遇。新一代信息技術通過產業鏈條重構、生產方式改造、商業模式創新、資源替代效應等推動著制造業優化升級。目前,中國正處于經濟“新常態”和“三期疊加”的經濟轉型期,新一代信息技術將成為化解風險和矛盾的重要技術基礎,成為從要素驅動、投資驅動向創新驅動轉變以及促進經濟高質量發展的關鍵。中國具有其他經濟體不可比擬的優勢,這將使中國在新一輪科技變革中大有作為。一是人口規模優勢,這意味著國內市場巨大,可以通過網絡效應推動技術的創新和應用。二是完備的產業體系和鏈條優勢,這意味著中國可以在國內完成生產鏈的構建,發揮垂直一體化和橫向一體化的組織作用,在研發、生產、銷售、消費等各環節占據有利位置。在科技革命發生初期,豐富的應用場景支撐著新技術創新成果商業化,為干中學、漸進式技術創新提供了廣闊的平臺,也為新標準、新平臺、新系統的構建創造了市場條件。三是制造業規模優勢,為新一代信息技術的應用提供了廣泛的應用場景。中國制造業不但規模最大,而且存在一定程度的二元化特征,即既有先進的新一代信息技術產業如自動化車間、智能化裝備,又有大量傳統、落后的技術產業。高新技術產業為新一代信息技術的創新應用提供了平臺,強大的傳統產業為新一代信息技術發展奠定了物質基礎。四是地理環境差異化、生產稟賦多元化,這意味著中國具有適合各種新技術應用的地理環境和生產要素條件。信息技術發展的窗口期,正是多元化創新成果試錯、反饋的階段,而巨大的國內市場規模、差異化的地理環境、多元化的生產要素為這一市場試錯過程提供了條件。中國若要在新一輪科技變革中占據有利地位、有效推動動能轉換、進行結構調整,就需要準確把握新一代信息技術演化規律和趨勢、結合地區特征找準切入點,先行先試,充分發揮學中干、干中學精神。一是國家層面要創造適合創新的環境,緊跟信息技術發展前沿,通過開放式國家創新體系在部分領域和環節有所突破,鼓勵市場主體圍繞信息技術研發和產業化進行多元化、開放式、包容性的創新。二是發揮市場規模優勢,鼓勵地區經濟體結合各地區經濟發展實際找準切入點,將新一代信息技術應用到產業領域。新一代信息技術是一個綜合系統,具有技術多元性,通過在地區經濟發展實踐中不斷探索,最終形成技術標準與平臺,掌握產業話語權。三是完善新一代信息技術所需要的基礎設施。基礎設施是新技術應用、新產業發展的先行和基礎條件,因此,當前一個時期的主要任務是加快推進物聯網、人工智能、大數據、云計算、互聯網等新一代基礎設施建設。四是消除阻礙新一代信息技術發展的制度約束。新技術與傳統產業融合的結果就是產業邊界模糊化,這就會造成現有的配套法律體系之間的矛盾,因此亟須清理、規范,比如無人駕駛將是未來的一個發展方向,但現有的法律法規還未能及時調整、跟進。

作者:鄒坦永 單位:河南工程學院外語學院