無論是美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國的工業(yè)4.0還是我國的中國制造2025，其本質(zhì)都是指向同一個核心議題——智能制造。當(dāng)前，以智能制造為核心的新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命已蓄勢待發(fā)，已錯過前三次工業(yè)革命機(jī)會的中國不能再失去第四次工業(yè)革命的機(jī)遇，因此我國需吸收其它國家發(fā)展智能制造的經(jīng)驗(yàn)，為我國系統(tǒng)推動智能制造發(fā)展提供政策參考。
本文探討美國如何整合產(chǎn)政學(xué)研資源與善用聯(lián)盟機(jī)制以發(fā)展具有美國特色的智能制造生態(tài)系統(tǒng)，并探討他們的發(fā)展策略對中國制造業(yè)有什么樣的啟發(fā)。
共生共榮的智能制造生態(tài)系統(tǒng)
猶如在自然生態(tài)中的生物處在一個特定環(huán)境之中，生物需要相互作用，不斷進(jìn)行物質(zhì)的交換和能量的傳遞，以維持旺盛的生命力。面對智慧化環(huán)境，當(dāng)今企業(yè)所便需要發(fā)展一個適合大家共生共榮的智能制造生態(tài)系統(tǒng)。而智能制造生態(tài)系統(tǒng)的建立需軟硬兼施，虛實(shí)并進(jìn)。硬件技術(shù)包括感測裝置、網(wǎng)絡(luò)裝置、機(jī)器人、3D打印、智能型手機(jī)；軟件方面則包括云端平臺、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)VR/擴(kuò)增實(shí)境AR等技術(shù)。因此，制造業(yè)導(dǎo)入云端平臺、利用人工智能及大數(shù)據(jù)分析、結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，透過平臺連接產(chǎn)業(yè)上中下游，以形成可快速客制化的制造生態(tài)體系，在下游端讓用戶參與產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)、智能制造、物流配送等，在上游端則匯集多家企業(yè)提供制造資源，如此形成一個環(huán)環(huán)相扣，共生共榮的智能制造生態(tài)系統(tǒng)。
美國先進(jìn)制造伙伴計劃的推動
“聚焦應(yīng)用快速的商品化的科技，分享政府研發(fā)設(shè)施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同研發(fā)以降低商品化風(fēng)險，響應(yīng)顧客的需求，也能為公司創(chuàng)造更高的利潤。”這是奧巴馬總統(tǒng)宣布推動美國的先進(jìn)制造伙伴計劃（Advanced Manufacturing Partnership,AMP）時所設(shè)立的目標(biāo)。
自德國提出“工業(yè)4.0”后，相關(guān)議題迅速在全球發(fā)酵，身為制造強(qiáng)國的美國當(dāng)然不會在智能制造的競技場上缺席。
談到美國的智能制造，不禁令人想到2011年6月24日，這是美國制造業(yè)值得紀(jì)念的一天，在匹茲堡卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的優(yōu)美校園里，聚集了美國產(chǎn)政學(xué)界的重要人物，當(dāng)然還有時任總統(tǒng)的奧巴馬先生。當(dāng)天奧巴馬總統(tǒng)公布推動美國的“先進(jìn)制造伙伴計劃”，隆重宣示對“再工業(yè)化”戰(zhàn)略上的重視。這項(xiàng)AMP計劃最初是由美國總統(tǒng)科技顧問委員會（the President’s Council of Advisors on Science and Technology,PCAST）在2011年6月發(fā)布的“確保美國先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位”政策報告中提出的。奧巴馬總統(tǒng)隨即任命美國陶氏化學(xué)公司（DowChemical）的執(zhí)行長AndrewLiveris和麻省理工學(xué)院校長SusanHockfield，擔(dān)任AMP計劃的領(lǐng)導(dǎo)，參與的學(xué)術(shù)單位有麻省理工學(xué)院、卡內(nèi)基美隆大學(xué)、史丹佛大學(xué)等知名學(xué)府，產(chǎn)業(yè)界則有康寧玻璃、福特汽車、英特爾、寶僑等大企業(yè)。目的在建構(gòu)一個制造業(yè)產(chǎn)政學(xué)研聯(lián)合的基礎(chǔ)平臺以形成一個創(chuàng)新智能制造生態(tài)體系。
同年11月在美國商務(wù)部所屬的美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）設(shè)立國家先進(jìn)制造項(xiàng)目辦公室（Advanced Manufacturing National Program Of fice,AMNPO）。主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界和聯(lián)邦政府部門，統(tǒng)籌規(guī)劃與先進(jìn)制造相關(guān)施政、管理公開競爭的研究所篩選創(chuàng)建流程。透過共同投資新興技術(shù)來創(chuàng)造高水平的美國產(chǎn)品，保持美國國內(nèi)先進(jìn)制造的競爭優(yōu)勢。后來于2013年又推出AMP2.0版，由此可以看出奧巴馬政府在先進(jìn)制造的決心。仔細(xì)分析其推動策略乃先以平臺建構(gòu)為起點(diǎn)，善用其網(wǎng)絡(luò)與軟件優(yōu)勢，設(shè)定重要的發(fā)展項(xiàng)目為實(shí)踐，以確保美國的先進(jìn)制造地位。
策略性共創(chuàng)平臺的建構(gòu)
美國在制造技術(shù)提升上善用聯(lián)盟方式來推動。諸如，建立先進(jìn)制造技術(shù)聯(lián)盟（AMTech）藉由公私部門合作，為業(yè)界提供必要資源，為鼓勵創(chuàng)新技術(shù)與提升現(xiàn)有技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)聯(lián)盟提供“技術(shù)提案獎（planningaward）”和“專案執(zhí)行獎（projectaward）”補(bǔ)助支持具長遠(yuǎn)競爭力的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，目的是從基礎(chǔ)研究中找出符合長期產(chǎn)業(yè)研發(fā)需求的技術(shù)，并依據(jù)需求迫切性排序，促進(jìn)更高效率的制造技術(shù)移轉(zhuǎn)，整合價值鏈上所有相關(guān)企業(yè)。如此在資源的投入上更顯得有優(yōu)先級。
在制定標(biāo)準(zhǔn)與智慧連結(jié)化方面,美國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial Internet Consortium,IIC）為AT&T、Cisco、GE、IBM與Intel于2014年共同成立，目前已有超過200家會員，如軟件平臺廠商PTC、機(jī)電大廠ABB、云端廠商Microsoft、測試廠商N(yùn)ational Instrument、傳統(tǒng)制造大廠Siemens與芯片廠商Qualcomm，生態(tài)系相當(dāng)完整。以聯(lián)盟形式逐步影響各組織制定標(biāo)準(zhǔn)的流程和走向，進(jìn)而提供測試場域，讓創(chuàng)新技術(shù)與商業(yè)模式得以實(shí)行。
在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)上，IIC在2015年于發(fā)表工業(yè)網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)（Industrial Internet Reference Architecture，IIRA），針對跨工業(yè)領(lǐng)域會遇到的安全隱私、聯(lián)機(jī)與互操作性問題制定架構(gòu)，讓現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)或未來可能出現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)能統(tǒng)一在此安全架構(gòu)下運(yùn)作。IIC也與不同聯(lián)盟合作，如2015年3月與開放互聯(lián)聯(lián)盟（Open Interconnect Consortium，OIC）結(jié)盟，主要由英特爾和戴爾等公司組成，而透過技術(shù)互通與信息分享，兼容于彼此的參考架構(gòu)和開發(fā)框架。至于連接云端最令人頭疼的資安問題，IIC也于2016年9月發(fā)布IIRA第一版安全協(xié)議，是由芯片制造商、設(shè)備開發(fā)商與終端用戶共同訂定。
智能型制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟的推波助瀾
以上介紹可發(fā)現(xiàn)，美國推動智能制造由政府主導(dǎo)的AMP計劃、先進(jìn)制造技術(shù)聯(lián)盟（AMTech），也有民間企業(yè)發(fā)起的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）。此外，還有由一稱為“智能型制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（Smart Manu facturing Leadership Coalition,SMLC）”的個體非營利機(jī)構(gòu)組織，也發(fā)起倡議致力于制造業(yè)的未來。智能型制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟是一個非營利性組織，由制造業(yè)公司、供貨商、技術(shù)公司、制造商集團(tuán)、大學(xué)、政府機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室所組成。此聯(lián)盟的目標(biāo)是讓這些制造業(yè)的利益相關(guān)者形成協(xié)同研發(fā)、實(shí)作和推廣的團(tuán)體，可以發(fā)展出相關(guān)的方法、標(biāo)準(zhǔn)、平臺和共享的基礎(chǔ)架構(gòu)，促進(jìn)智能化制造。
以上美國推動智能制造的策略及作法可發(fā)掘，智能制造透過工業(yè)因特網(wǎng)是要將之前工業(yè)革命所帶來的眾多機(jī)器、裝置和設(shè)備，與數(shù)字化革命帶來的云端運(yùn)算、信息和通訊系統(tǒng)進(jìn)行緊密鏈接，以創(chuàng)造新的智能制造。
主流企業(yè)的智能制造實(shí)踐
姑且不論通用電氣GE近年的股價表現(xiàn)，若要推舉美國代表性的智能制造實(shí)踐案例，絕大部分的人都會直覺地想到GE公司。GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將把所有各自獨(dú)立運(yùn)作的“應(yīng)用孤島”緊密連接，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云端運(yùn)算技術(shù)、移動技術(shù)，建構(gòu)一個由機(jī)器、設(shè)備與人工智能組成的龐大的網(wǎng)絡(luò)。
有別于消費(fèi)性互聯(lián)網(wǎng)，GE所建構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是垂直的，是將產(chǎn)業(yè)深度的經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為有用的知識，這正是所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要從數(shù)據(jù)中獲取有價值信息，以進(jìn)行決策。
GE在2013年11月一口氣推出了9項(xiàng)全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)技術(shù)，涵蓋運(yùn)輸、能源、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。GE的工業(yè)型因特網(wǎng)乃從技術(shù)應(yīng)用面切入，并和GE的航空、鐵路、醫(yī)療儀器與工業(yè)型因特網(wǎng)結(jié)合。透過“互聯(lián)網(wǎng)+”的組合公式，讓風(fēng)電廠變成數(shù)字化風(fēng)電廠，也讓航空公司的每一臺飛機(jī)發(fā)動機(jī)都能進(jìn)行單獨(dú)的數(shù)據(jù)分析，提升燃油管理效率。此外，還能讓醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備提升診斷能力和利用率。
另外，便是微軟與GE所推出一套提供企業(yè)用戶在Azure云端服務(wù)中使用GE的PaaS（Platform as a Service）平臺Predix。Predix平臺可提供產(chǎn)業(yè)企業(yè)用戶打造工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，用來鏈接工業(yè)資產(chǎn)、搜集和分析工業(yè)數(shù)據(jù)，同時也能提供實(shí)時信息來優(yōu)化工業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)。例如Predix中的資產(chǎn)性能管理（Asset Performance Management,APM）和營運(yùn)優(yōu)化服務(wù)。GE的APM系統(tǒng)每天共監(jiān)控和分析來自1兆個設(shè)備資產(chǎn)上的1000萬個傳感器，所發(fā)回的5000萬條數(shù)據(jù)，終極目標(biāo)是為客戶實(shí)現(xiàn)100%的無障礙運(yùn)行。此項(xiàng)目是藉由搜集該公司所售出機(jī)器上的資料并加以分析，以用于提高機(jī)器效率。
GE以工業(yè)因特網(wǎng)為技術(shù)核心、不斷進(jìn)行軟硬件整合，加速制造業(yè)的服務(wù)化及智能化；這項(xiàng)重大新策略使GE從一個傳統(tǒng)設(shè)備制造公司，轉(zhuǎn)型進(jìn)入以互聯(lián)網(wǎng)為新發(fā)展方向的公司。Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，有時還會令人誤以為是美國國家級的智能制造行動。
GE在伊梅特（Jeffrey Immelt）任內(nèi)的工業(yè)銷售上，從61億美元提升到174億美元。其中GE航空增長三倍，達(dá)到60億美元。而交通、醫(yī)療、能源等都有2～3倍的增長。跟競爭對手如施耐德、西門子、ABB相比，GE獲利與股價表現(xiàn)顯得落后不少。但其在全球工業(yè)設(shè)備制造業(yè)的龍頭企業(yè)，在航空、鐵路、能源、醫(yī)療等行業(yè)的高端關(guān)鍵設(shè)備制造方面具有舉足輕重的產(chǎn)業(yè)地位?；蛟S是出于大公司的穩(wěn)健持重的特性，在發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念時采用了比較保守的方式。伊梅特以GE現(xiàn)有的產(chǎn)品和市場規(guī)模，只要引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，使相關(guān)設(shè)備的效率提高1%，十年下來就可以為各個產(chǎn)業(yè)節(jié)省數(shù)千億美元的開支。這就足以證明GE是該進(jìn)軍工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的策略與特征
美國以制造強(qiáng)國的姿態(tài)發(fā)展先進(jìn)制造，中國所擁有的技術(shù)當(dāng)然無法與之相比擬。我們未必要循著美國的模式推動發(fā)展，但其發(fā)展經(jīng)驗(yàn)卻可以作為借鑒。造伙伴計劃，有豐沛的產(chǎn)政學(xué)研及非營利組織促成智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟，加上具有相當(dāng)份量的主流企業(yè)的積極實(shí)踐智能制造。這些都是非常重要的關(guān)鍵要素。
歸納以下幾點(diǎn)建議。首先，需政府的大力支持，美國有前總統(tǒng)奧巴馬親自開啟先進(jìn)制造伙伴計劃，有豐沛的產(chǎn)政學(xué)研及非營利組織促成智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟，加上具有相當(dāng)份量的主流企業(yè)的積極實(shí)踐智能制造。這些都是非常重要的關(guān)鍵要素。
其次，必須透過平臺整合，中國本身有能力對特色產(chǎn)業(yè)建構(gòu)一個產(chǎn)政學(xué)研聯(lián)合平臺，以提供一個智能制造生態(tài)體系。使產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售等垂直與水平價值鏈，提升智能制造服務(wù)的應(yīng)用層次，讓生態(tài)體系內(nèi)的成員做最有效的互動。
最后，亟需鎖定深耕代表性產(chǎn)業(yè)善用虛實(shí)整合，落實(shí)精實(shí)系統(tǒng)，為企業(yè)帶來真正的價值，為客戶帶來更高的服務(wù)滿意度。藉由智能制造生態(tài)體系切入全球先進(jìn)制造供應(yīng)鏈，方能生存立足。過去中國錯過了機(jī)床升級及制造的浪潮，如今先進(jìn)智能制造成為兵家必爭之地，電子、互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)械及通訊業(yè)正好是中國的強(qiáng)項(xiàng)，如何運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展競爭優(yōu)勢，讓中國制造業(yè)在全球供應(yīng)鏈占有一席之地，實(shí)為當(dāng)務(wù)之急。
（原標(biāo)題：美國智能制造生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展與啟示）
