雷 芳 王媛媛

一、引言

當(dāng)前，移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，并加速向制造業(yè)滲透，制造業(yè)領(lǐng)域?qū)⒂瓉硪粓鲋悄芑锩M(jìn)而引發(fā)新一輪的工業(yè)革命。在歷次工業(yè)革命發(fā)展過程中，國家創(chuàng)新政策是推動新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量，國家的創(chuàng)新政策又是根植于其創(chuàng)新體系的。因此，作為引領(lǐng)新工業(yè)革命的引擎，制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型離不開國家創(chuàng)新體系要素的支撐，通過抓住國家創(chuàng)新體系優(yōu)勢特征，制定與其相適應(yīng)的創(chuàng)新政策，推動制造業(yè)向智能化方向發(fā)展。

國家創(chuàng)新體系（National Systems of Innovation）的基本思想最早可以追溯到德國歷史學(xué)派代表李斯特（List，1841）關(guān)于“國家生產(chǎn)體系”（National Systems of Production）的論述，這一概念將廣泛的國家機(jī)構(gòu)納入考量范圍。新熊彼特學(xué)派代表人物克里斯托弗·弗里曼（Freeman，1982）首次引入“國家創(chuàng)新體系”的概念，通過對比成功的企業(yè)和失敗的企業(yè)案例發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新是一個互動過程，組織內(nèi)部部門之間以及與外部組織的互動是創(chuàng)新成功的先決條件。Nelson（1988）分析了美國的國家創(chuàng)新體系，指出美國的大學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)研究常常聯(lián)系密切，美國政府一直重視對大學(xué)基礎(chǔ)研究的資助，各政府部門如國防部在推動美國技術(shù)進(jìn)步中的作用巨大。Freeman（1987）則探討了日本的國家創(chuàng)新體系的特點(diǎn)，認(rèn)為日本通商產(chǎn)業(yè)省在戰(zhàn)后日本技術(shù)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步中發(fā)揮了重要作用，廠商通過“反向工程”的方式吸收和改進(jìn)引進(jìn)的技術(shù)，日本在勞動力教育和培訓(xùn)方面具有顯著優(yōu)勢，以及日本國家創(chuàng)新體系的發(fā)展促進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展，推動了信息技術(shù)的推廣。Nelson（1993）以大型高收入國家、小型高收入國家以及低收入國家為分類標(biāo)準(zhǔn)，對美國、日本、德國、英國、法國、意大利等15個國家和地區(qū)的創(chuàng)新體系進(jìn)行分析比較，得出其創(chuàng)新體系的異同點(diǎn)，進(jìn)而對創(chuàng)新體系的要素進(jìn)行分析。OECD（1997）指出，技術(shù)相關(guān)的分析通常關(guān)注投入和產(chǎn)出，但與技術(shù)發(fā)展相關(guān)的主體之間的互動與研發(fā)和投資同等重要，國家創(chuàng)新體系將關(guān)注點(diǎn)引至整個創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)互動，強(qiáng)調(diào)在人、企業(yè)和機(jī)構(gòu)間的技術(shù)和信息流對創(chuàng)新過程的重要性。包括企業(yè)內(nèi)部的互動，企業(yè)、大學(xué)和公共研究機(jī)構(gòu)之間的互動，知識和技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部的擴(kuò)散，以及人員之間的流動。正是這些創(chuàng)新主體的互動共同構(gòu)建了推動新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。巴里·波茲曼等（1999）提出，美國的國家創(chuàng)新體系及研發(fā)政策由三種競爭的范式主導(dǎo)——市場失靈范式（The Market Failure Paradigm）、技術(shù)合作范式（The Cooperative Technology Paradigm）、使命范式（The Mission Paradigm）。其中市場失靈范式一直是美國創(chuàng)新政策的基石，它強(qiáng)調(diào)市場是商品和服務(wù)最有效率的分配者，將引導(dǎo)科學(xué)生產(chǎn)、技術(shù)變革和經(jīng)濟(jì)增長達(dá)到最佳效率，只有在市場失靈的領(lǐng)域，政府的科技政策才能發(fā)揮作用。黃海霞（2014）分析和比較了美國、德國和日本的國家創(chuàng)新體系，認(rèn)為可以將它們分為三種類型的國家創(chuàng)新體系，美國是市場調(diào)節(jié)型創(chuàng)新體系，即政府重在為企業(yè)創(chuàng)造良好的創(chuàng)新環(huán)境，而讓市場去調(diào)節(jié)企業(yè)的創(chuàng)新活動；日本是政府主導(dǎo)型創(chuàng)新體系，即政府直接介入創(chuàng)新活動，制定創(chuàng)新政策和戰(zhàn)略；德國則是介于二者之間的官產(chǎn)學(xué)研一體化的創(chuàng)新體系。

在推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型中，美國、德國、日本借助其國家創(chuàng)新體系優(yōu)勢，出臺一系列創(chuàng)新政策，形成了具有自身特點(diǎn)的發(fā)展路徑和模式，可以作為代表性案例進(jìn)行深入探討。因此本文比較分析美國、德國、日本推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的模式，進(jìn)而為中國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供經(jīng)驗借鑒。

二、美德日推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新體系分析

制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵就在于構(gòu)建有利于創(chuàng)新的政策、環(huán)境以及制度體系。美國、德國和日本在推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型過程中基于其國家創(chuàng)新體系的優(yōu)勢，出臺了多部門、多層次、多維度的綜合創(chuàng)新政策，譬如美國打造的國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、德國推動實施的工業(yè)4.0戰(zhàn)略以及日本著力構(gòu)建的超智能社會，都集合了政府、企業(yè)以及高校、研究機(jī)構(gòu)等創(chuàng)新主體，并結(jié)合自身發(fā)展優(yōu)勢和發(fā)展需求，對前沿技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系、重點(diǎn)領(lǐng)域等做出界定，建立了各具特色的制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型模式。

（一）美國推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新體系

2008年美國金融危機(jī)爆發(fā)使其深刻認(rèn)識到以制造業(yè)為代表的實體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，為此美國出臺一系列振興制造業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，如“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”計劃。此外企業(yè)界還成立“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”并出臺“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)”這一新的工業(yè)體系標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而推動智能制造的發(fā)展。

2014 年12 月正式實施的“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”（National Network for Manufacturing Innovation，NNMI）計劃是美國政府出臺的一系列“重返制造業(yè)”政策的重點(diǎn)。NNMI 計劃通過公共和私營部門以及學(xué)術(shù)界的共同努力和合作，促進(jìn)新技術(shù)傳播、教育能力提升、生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的開發(fā)，以加速美國先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。NNMI 計劃由相互聯(lián)系但又有各自專注領(lǐng)域的“制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)”（Institutes for Manufacturing Innovation，IMIs）組成，IMIs 是國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的核心，是世界先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)先技術(shù)和服務(wù)中心，它們向初創(chuàng)企業(yè)和小型制造業(yè)供應(yīng)商提供共享設(shè)施，幫助他們擴(kuò)大新技術(shù)，加速向市場進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓；它們還充當(dāng)“教學(xué)工廠”的角色，在多個層面上培養(yǎng)勞動技能，提升企業(yè)的業(yè)務(wù)能力。

美國的大企業(yè)是新工業(yè)革命的積極倡導(dǎo)者。2014 年3 月，由GE 發(fā)起，包括英特爾、美國電話電報公司、思科等美國大企業(yè)組織成立“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”（Industrial Internet Consortium，IIC），通過創(chuàng)建新的行業(yè)應(yīng)用案例和實際應(yīng)用的測試平臺來推動創(chuàng)新，定義和開發(fā)互通性的參考架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而影響全球互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。至2017 年底，IIC 已經(jīng)擁有來自31 個國家，包括技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)、垂直市場領(lǐng)導(dǎo)者、大學(xué)和政府組織等250多名成員單位。

2015 年6 月，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟建立了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)體系”（Industrial Internet Reference Architecture Version 1.7，IIRA）。美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不僅局限于制造領(lǐng)域，還覆蓋了能源、衛(wèi)生保健、制造業(yè)、公共事業(yè)、交通和其他相關(guān)的工業(yè)系統(tǒng)，注重工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中跨領(lǐng)域的互聯(lián)互通以及協(xié)同性。

總之，美國依托新工業(yè)革命背景下推動先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇，在國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃下設(shè)立若干制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新中心，通過智能制造領(lǐng)導(dǎo)力聯(lián)盟等來推進(jìn)。同時建立起以大企業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，負(fù)責(zé)推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型落地，并且出臺工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，意將美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)推向全球。美國推動先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，一定程度上阻止了美國制造業(yè)萎縮的趨勢，使美國在先進(jìn)制造業(yè)重要前沿技術(shù)領(lǐng)域保持全球領(lǐng)先地位。

（二）德國推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新體系

制造業(yè)一直是推動德國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，但近年來其制造業(yè)發(fā)展不得不面臨勞動人口減少、工資上漲、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移以及來自新興國家的競爭等因素影響。尤其是全球金融危機(jī)后，其制造業(yè)發(fā)展面臨更為嚴(yán)峻的內(nèi)外環(huán)境，因此德國啟動了新一輪工業(yè)化進(jìn)程。2013年4月，德國工業(yè)4.0工作小組向德國政府提交《保障德國制造業(yè)的未來——關(guān)于實施工業(yè)4.0 戰(zhàn)略的建議》的報告，指出“信息物理系統(tǒng)”（CPS）將實現(xiàn)資源、信息、物品和人的互聯(lián)，在制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)正引發(fā)第四次工業(yè)革命。為了使工業(yè)4.0戰(zhàn)略取得成功，確保其在先進(jìn)制造業(yè)方面保持全球領(lǐng)先地位，德國設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺”（Plattform Industrie 4.0）、“工業(yè)4.0 實驗室網(wǎng)絡(luò)”（Labs Network Industrie 4.0）以及“工業(yè)4.0 標(biāo)準(zhǔn)化委員會”（Standardization Council i4.0）三大平臺，共同推進(jìn)工業(yè)4.0在德國落地并走向全球。

德國是最早推出工業(yè)4.0 標(biāo)準(zhǔn)體系的。2015 年3 月德國工業(yè)4.0 平臺發(fā)布了“工業(yè)4.0 參考架構(gòu)體系”（Reference Architecture Model Industrie 4.0，RAMI4.0）。RAMI4.0 凸顯了工業(yè)4.0 最重要的部分，包括三個維度，第一個維度涵蓋產(chǎn)品全生命周期與價值鏈，包括工廠的設(shè)計、生產(chǎn)以及用戶的使用、服務(wù)、維護(hù)、回收等，在這一過程中生產(chǎn)和使用領(lǐng)域可以交互信息，根據(jù)用戶等要求的實時變化而進(jìn)行更改；第二個維度是業(yè)務(wù)經(jīng)營層次，包括業(yè)務(wù)、功能、信息、通信、集成和設(shè)備等若干層面，涉及企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營的各個方面；第三個維度是企業(yè)內(nèi)部的縱向集成，相對于舊的、僵硬的生產(chǎn)體系，工業(yè)4.0生產(chǎn)體系下企業(yè)系統(tǒng)和機(jī)器是自由靈活的，網(wǎng)絡(luò)化跨越了企業(yè)層級邊界，任何參與者都可以相互交流。

總之，德國推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型是建立在大批研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)、大學(xué)協(xié)同創(chuàng)新基礎(chǔ)之上，以高技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略為依托，以工業(yè)4.0戰(zhàn)略為主導(dǎo)，通過工業(yè)4.0平臺等機(jī)構(gòu)具體實施，并先于其他國家制定“工業(yè)4.0參考架構(gòu)”標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而成為工業(yè)4.0的引領(lǐng)者。

（三）日本推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新體系

2016年，日本通過《第五期科學(xué)技術(shù)基本計劃（2016—2020）》，開啟了日本在ICT迅猛發(fā)展的大變革時代應(yīng)對一系列突出問題的新戰(zhàn)略。該計劃提出了四大目標(biāo)任務(wù)，其中第一個任務(wù)即提出日本將以制造業(yè)為核心，利用ICT 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造世界領(lǐng)先的“超智能社會”（Society 5.0）。超智能社會是繼狩獵社會（社會1.0）、農(nóng)業(yè)社會（社會2.0）、工業(yè)社會（社會3.0）和信息社會（社會4.0）之后的新形態(tài)的社會形式。它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)虛擬空間與真實物理空間的高度融合，消除地區(qū)、年齡、性別和語言的差異，并使產(chǎn)品和服務(wù)能夠為不同的個人需求和潛在需求服務(wù)，進(jìn)而為工業(yè)和社會帶來新的價值。

實現(xiàn)超智能社會必須充分利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和新工業(yè)革命產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)等技術(shù)，為此，日本政府宣布實施“互聯(lián)工業(yè)”（Connected Industries）倡議。與德國工業(yè)4.0 戰(zhàn)略和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略類似，日本的“互聯(lián)工業(yè)”倡議旨在通過提高效率和優(yōu)化制造流程，將日本制造業(yè)的優(yōu)勢相互連接，創(chuàng)造新的附加值。這些優(yōu)勢是在工廠中培養(yǎng)出來的，包括準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)、技術(shù)能力、解決問題的技能和經(jīng)驗豐富的工人。

在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，日本2016 年制定了“工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)體系”（Industrial Value Chain Reference Architecture，IVRA）。與德國的RAMI4.0 和美國的IIRA 相比，日本的IVRA 以智能制造單元（Smart Manufacturing Unit，SMU）為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。認(rèn)為智能制造是系統(tǒng)的系統(tǒng)，面對工業(yè)需求的多樣性和個性化，采取以人為本、寬松標(biāo)準(zhǔn)等方式，通過制造業(yè)組織自治單位之間的相互溝通和聯(lián)系，大大提高了生產(chǎn)效率。

總之，日本智能制造發(fā)展是以科學(xué)技術(shù)基本計劃為引領(lǐng)，以超智能社會發(fā)展戰(zhàn)略為依托，以互聯(lián)工業(yè)為突破，制定符合自身發(fā)展優(yōu)勢的“工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)體系”，成為引領(lǐng)工業(yè)4.0和智能制造發(fā)展的一支重要力量。

三、美德日推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新要素比較

當(dāng)前，美國、德國和日本充分利用國家創(chuàng)新體系要素，在推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型方面做了較為全面的部署。同時，三個國家根據(jù)各自的發(fā)展優(yōu)勢，在制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型主導(dǎo)力量、涵蓋領(lǐng)域、重點(diǎn)環(huán)節(jié)、發(fā)展思路和發(fā)展目標(biāo)等方面存在不同特點(diǎn)，代表著三種不同的發(fā)展模式，具有很強(qiáng)的借鑒意義。

（一）相同點(diǎn)

在國家創(chuàng)新體系中，政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和教育體系是四個重要的組成要素，它們在美、德、日推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型中都發(fā)揮著重要作用。

1.政府出臺創(chuàng)新政策引導(dǎo)制造業(yè)智能化發(fā)展

打造利于創(chuàng)新的體制、機(jī)制，增加創(chuàng)新投入、培育創(chuàng)新人才等是一國推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要途徑。面對第三次工業(yè)革命以及制造業(yè)變革帶來的發(fā)展機(jī)遇，美國、德國和日本政府出臺各項創(chuàng)新政策加以引導(dǎo)。美國自2009 年以來出臺包括《制造業(yè)促進(jìn)法案》、《重振美國制造業(yè)和創(chuàng)新法案》、“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃（制造美國）”等一系列戰(zhàn)略規(guī)劃。通過資金支持、稅收減免、人才培養(yǎng)等政策推動各項計劃的實施。德國政府通過實施《高技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，推動智能制造等創(chuàng)新領(lǐng)域的發(fā)展；還出臺工業(yè)4.0 戰(zhàn)略，率先對未來制造業(yè)發(fā)展進(jìn)行前瞻性的研究和規(guī)劃。日本政府則通過《科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)計劃》以及《科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新綜合戰(zhàn)略》等推動、引領(lǐng)機(jī)器人革命，打造超智能社會。

2.大企業(yè)引領(lǐng)、中小企業(yè)積極參與推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型

企業(yè)基于市場需求不斷追求創(chuàng)新，是推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型最根本的動力。相較于傳統(tǒng)制造，智能制造需要高水平信息集成技術(shù)、智能制造裝備、智能工廠以及打造智能制造生態(tài)系統(tǒng)等，只有大企業(yè)才有能力率先實現(xiàn)智能化改造。例如，美國的GE 公司發(fā)揮引領(lǐng)和示范作用，率先提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的重要發(fā)起者，推動了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在美國的實施。德國的西門子和博世公司同樣是德國工業(yè)自動化和工業(yè)4.0的重要參與者和推手。西門子打造軟件、數(shù)據(jù)、連接造就的“數(shù)字工廠”，被認(rèn)為是未來互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)合的落地場景。博世推出的“博世物聯(lián)網(wǎng)”可以看作是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用戰(zhàn)略的基石。具體到制造業(yè)，博世主打“慧連制造”解決方案，以制造—物流軟件平臺為核心，對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行云化和再造。日本企業(yè)在機(jī)器人、機(jī)床、汽車等制造領(lǐng)域?qū)嵙^強(qiáng)，早已深耕自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等領(lǐng)域，三菱電機(jī)、川崎重工、牧野機(jī)床、發(fā)那科、馬扎克等大企業(yè)都已經(jīng)部分具備了成為智能工廠的條件，為中小企業(yè)智能化改造提供樣板示范。

同時，在整個智能制造體系里，中小企業(yè)是重要的參與者，要想實現(xiàn)整個工業(yè)系統(tǒng)的智能化，必須將中小企業(yè)納入到智能制造系統(tǒng)中。美國、德國和日本都非常重視對中小企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的扶持。包括為中小企業(yè)搭建基礎(chǔ)設(shè)施平臺、傳遞信息、傳授創(chuàng)新技能、培訓(xùn)人才，給予中小企業(yè)特別的資助、金融支持和稅收減免等政策，創(chuàng)造有利于公平競爭的環(huán)境，等等。中小企業(yè)也積極推動智能化轉(zhuǎn)型。例如，在美國國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的參與成員中，有六成以上是中小企業(yè)；德國大量的“隱形冠軍”企業(yè)也是智能化轉(zhuǎn)型的積極參與者；日本參與“工業(yè)價值鏈促進(jìn)會”企業(yè)中，中小企業(yè)占四成。

3.注重利用創(chuàng)新平臺推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型

除了政府和企業(yè)外，研究機(jī)構(gòu)和創(chuàng)新平臺在制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型中也起到重要作用。例如，美國在推動先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展過程中，設(shè)立先進(jìn)制造伙伴關(guān)系（AMP）平臺來負(fù)責(zé)具體實施。在AMP 推動下建立了美國的國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)下，設(shè)立包括“清潔能源智能制造創(chuàng)新中心”等15個制造業(yè)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)（IMIs），構(gòu)建了強(qiáng)大的先進(jìn)制造創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。此外，還建立了智能制造領(lǐng)導(dǎo)力聯(lián)盟（SMLC），專門負(fù)責(zé)與智能制造相關(guān)的研究和實踐工作。企業(yè)界也成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），通過應(yīng)用測試平臺來推動智能制造創(chuàng)新，并且建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)，進(jìn)而影響全球互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的制定。工業(yè)4.0平臺則是德國推動智能制造的最重要平臺，戰(zhàn)略委員會由政府、行業(yè)協(xié)會、工會及弗勞恩霍夫研究所等組成，通過工業(yè)4.0地圖展示了德國工業(yè)4.0應(yīng)用的案例，并積極開展與其他國家相關(guān)機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略合作。此外，還有“工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)實驗室”“工業(yè)4.0 標(biāo)準(zhǔn)化理事會”兩個輔助平臺。日本在推動智能制造發(fā)展中設(shè)立了“機(jī)器人革命促進(jìn)會”（RRI），負(fù)責(zé)智能制造和機(jī)器人革命的推進(jìn)。同時還由企業(yè)界成立產(chǎn)業(yè)價值鏈倡議（IVI）平臺，以建立一個企業(yè)間協(xié)作的、相互連接的系統(tǒng)架構(gòu)。

4.積極推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的制定

標(biāo)準(zhǔn)體系的建構(gòu)是未來智能制造主導(dǎo)權(quán)之爭的重要方面，一國建立適合于自身發(fā)展的智能制造體系架構(gòu)，既能夠使企業(yè)順利地過渡到智能制造的模式中來，又能夠很好地與世界規(guī)則接軌，并影響他國規(guī)則的制定。為此，德國、美國、日本都先后制定了智能制造參考體系架構(gòu)。2015年，德國工業(yè)4.0平臺推出“工業(yè)4.0參考架構(gòu)體系”（RAMI4.0）；同年，美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟建立其第一版“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)體系”（IIRA），2017 年又發(fā)布新版本“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)體系”（IIoTRA）；日本產(chǎn)業(yè)價值鏈倡議平臺也于2016 年發(fā)布了“工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)體系”（IVRA）。

5.重視智能化轉(zhuǎn)型相關(guān)的人才培養(yǎng)

教育和人才培養(yǎng)是制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)，也是企業(yè)創(chuàng)新及國家長遠(yuǎn)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。教育和培訓(xùn)能夠給企業(yè)提供源源不斷的具備生產(chǎn)技能和知識的人才，尤其是面對新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人才儲備非常重要。大學(xué)主要培養(yǎng)基礎(chǔ)知識型人才，技術(shù)院?；蚱髽I(yè)則培養(yǎng)面向?qū)嵺`的應(yīng)用型人才。對于制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，美國在一系列發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中都提到，推動先進(jìn)制造業(yè)的勞動力發(fā)展是重要目標(biāo)之一，要求每個項目都要進(jìn)行人才的培訓(xùn)。德國十分注重基礎(chǔ)科學(xué)教育，同時德國的職業(yè)教育也培養(yǎng)了大批高技能人才，尤其是在實施智能化升級的企業(yè)中，加強(qiáng)培訓(xùn)，引導(dǎo)全體員工參與工作組織、技術(shù)開發(fā)和過程監(jiān)管，從而增加員工的參與權(quán)利、共同決議權(quán)力和培訓(xùn)機(jī)會。德國在工業(yè)4.0平臺下設(shè)有“工作、教育和培訓(xùn)小組”，以設(shè)計專門的人才培養(yǎng)框架。日本除了高校長期培養(yǎng)基礎(chǔ)型創(chuàng)新人才外，企業(yè)也是人才培養(yǎng)的重要主體，日本的長期雇用制度使得企業(yè)更傾向于對員工進(jìn)行職業(yè)培訓(xùn)，從而使員工掌握新的知識和技能。在每期科學(xué)技術(shù)基本計劃中都有涉及人才培養(yǎng)的問題，強(qiáng)調(diào)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間的人才流動。

（二）不同點(diǎn)

美國、德國和日本三個國家創(chuàng)新體系優(yōu)勢不同，使其在推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型模式方面存在差異。

1.創(chuàng)新的主導(dǎo)力量不同

從美國、德國和日本國家創(chuàng)新體系的發(fā)展歷程和特點(diǎn)看，美國最突出的優(yōu)勢在于，能夠?qū)⑵溲芯啃痛髮W(xué)雄厚的科研創(chuàng)新能力與企業(yè)的應(yīng)用開發(fā)緊密結(jié)合起來，即由研究型大學(xué)支撐的企業(yè)前沿技術(shù)創(chuàng)新能力。美國具有全球數(shù)量最多的、頂尖的研究型大學(xué)，其技術(shù)開發(fā)能力強(qiáng)。同時還有創(chuàng)新能力強(qiáng)的大型企業(yè)以及專業(yè)化、高技術(shù)中小企業(yè)，因而具備強(qiáng)大的基礎(chǔ)研究能力和前沿技術(shù)開發(fā)能力。在先進(jìn)制造業(yè)計劃中，美國連續(xù)發(fā)布三版國家創(chuàng)新戰(zhàn)略，實施“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃”等，并強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新在先進(jìn)制造業(yè)中的引領(lǐng)帶動作用。

德國的國家創(chuàng)新體系中，各種層次的研究機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)和前沿領(lǐng)域的研發(fā)以及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。另外，有著“隱形冠軍”之稱的中小企業(yè)在特定技術(shù)領(lǐng)域擁有持續(xù)創(chuàng)新能力，在復(fù)雜的系統(tǒng)化產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)和制造方面具有優(yōu)勢。因此德國能夠率先提出工業(yè)4.0 發(fā)展戰(zhàn)略，并快速實施以信息物理系統(tǒng)（CPS）為基礎(chǔ)的智能制造工廠。

日本國家創(chuàng)新體系中最突出的因素是其企業(yè)的強(qiáng)大技術(shù)創(chuàng)新能力，車間工廠即是實驗室是其最為突出的特質(zhì)。雖然日本在基礎(chǔ)和原始創(chuàng)新能力方面比美國和德國弱，但是在基礎(chǔ)創(chuàng)新的開發(fā)應(yīng)用方面具有很高的效率。同時，日本一直注重推廣精益生產(chǎn)模式，這為企業(yè)實施智能制造打下堅實的基礎(chǔ)。精益生產(chǎn)模式在今天看來仍適用于智能制造的生產(chǎn)目標(biāo)，如“零庫存”“零浪費(fèi)”“零停滯”“快速市場反應(yīng)”等在工業(yè)4.0下仍是追求的目標(biāo)，只不過現(xiàn)在借助CPS系統(tǒng)實施起來將更加高效、覆蓋面更廣。

2.涵蓋的主要行業(yè)領(lǐng)域不同

美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的行業(yè)領(lǐng)域包括能源、醫(yī)療、制造業(yè)、采礦業(yè)、零售業(yè)、智慧城市以及交通等，可以看出，其不僅僅局限于制造業(yè)，而是相對較為廣泛的概念，基本涵蓋整個工業(yè)行業(yè)類別，甚至還包括個別服務(wù)業(yè)領(lǐng)域。這一方面與美國制造業(yè)的競爭力下降有關(guān)，另一方面，美國在能源、交通、服務(wù)等其他領(lǐng)域的綜合實力較強(qiáng)，因此重點(diǎn)著眼于整個工業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)化。

德國的工業(yè)4.0側(cè)重在制造業(yè)領(lǐng)域，其目標(biāo)是保障德國制造業(yè)的全球領(lǐng)先地位。這與德國在工程機(jī)械、化學(xué)、醫(yī)藥等制造領(lǐng)域具有強(qiáng)的競爭力密切相關(guān)。工業(yè)4.0的本質(zhì)是在制造業(yè)中引入物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)，并對商業(yè)模式、工作組織、價值創(chuàng)造和下游服務(wù)產(chǎn)生影響。其特征包括：柔性生產(chǎn)、可快速轉(zhuǎn)換的未來工廠、以客戶為導(dǎo)向的解決方案、物流優(yōu)化、大數(shù)據(jù)使用以及資源節(jié)約型循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

從日本的互聯(lián)工業(yè)戰(zhàn)略看，其關(guān)注的五大優(yōu)先領(lǐng)域包括：自動駕駛和移動服務(wù)、制造業(yè)和機(jī)器人、生物技術(shù)和材料、工廠及基礎(chǔ)設(shè)施安全管理、智能生活。一方面，日本在自動駕駛技術(shù)、機(jī)器人、先進(jìn)材料以及工廠管理等方面具有很較強(qiáng)優(yōu)勢；另一方面，從需求看，受老齡化、少子化等因素以及能源資源相對稀缺的影響，日本在建設(shè)智能社會和智能生活方面具有很強(qiáng)的動力，因此選取以上幾個方面作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。

3.發(fā)展的重點(diǎn)環(huán)節(jié)不同

從美國“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)體系”（IIRA）、德國“工業(yè)4.0 參考架構(gòu)體系”（RAMI4.0）以及日本“工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)體系”（IVRA）看，三者關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)節(jié)不同。從關(guān)注層面看，美國更關(guān)注宏觀層面的、覆蓋多個工業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系，德國更關(guān)注中觀層面的智能生產(chǎn)和智能工廠系統(tǒng)，而日本則更關(guān)注相對微觀層面的智能制造單元。

具體來看，美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略更加重視網(wǎng)絡(luò)、軟件、大數(shù)據(jù)等對硬件設(shè)備及服務(wù)的改善，關(guān)注信息系統(tǒng)集成和服務(wù)行業(yè)，因為美國經(jīng)濟(jì)中最為突出的領(lǐng)域就是以軟件和互聯(lián)網(wǎng)為代表的“軟”力量。美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)設(shè)備的智能化，旨在形成全球化的、開放工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)計算、通信和控制的集合，在智能制造價值鏈體系中偏重設(shè)計和服務(wù)環(huán)節(jié)。

德國因其強(qiáng)大的制造能力，偏重“硬”的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過程的智能化。即由制造業(yè)發(fā)起，立足于“智能工廠”與“智能生產(chǎn)”兩大主題，輔之以“物理信息系統(tǒng)”，實現(xiàn)工廠之間、產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備之間的價值網(wǎng)絡(luò)集成，進(jìn)而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化與效率提升。

日本具有相對成熟的、類似豐田精益管理的模式，優(yōu)勢在于以人為本的生產(chǎn)現(xiàn)場的管理能力。因此日本關(guān)注的焦點(diǎn)在于智能制造單元（SMU），認(rèn)為智能制造是系統(tǒng)的系統(tǒng)，面對工業(yè)需求的多樣性和個性化，通過每個自治的制造單元之間的相互溝通和聯(lián)系，大大提高生產(chǎn)率。

4.發(fā)展思路不同

在發(fā)展思路方面，美國是從軟件、互聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)等信息端，通過大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)“自上而下”重塑工業(yè)領(lǐng)域。其優(yōu)勢在于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、智能硬件、電子半導(dǎo)體、智能傳感器和醫(yī)療器械等行業(yè)。因此，發(fā)展基于智能裝備和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的大數(shù)據(jù)、云計算服務(wù)順理成章。這也是為何在美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)積極倡導(dǎo)者中，諸如微軟、IBM、亞馬遜、谷歌等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)占多數(shù)的原因。

與美國“自上而下”發(fā)展思路不同，德國則是“自下而上”發(fā)展，即從制造業(yè)出發(fā)，利用新一代信息技術(shù)改造制造業(yè)并提高效率的思路。因為德國的優(yōu)勢在于工業(yè)自動化產(chǎn)品、汽車、機(jī)械裝備制造等，通過企業(yè)間橫向集成提高供應(yīng)鏈的響應(yīng)速度，縱向價值鏈集成提高制造業(yè)生產(chǎn)效率，端到端集成將制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈向服務(wù)延伸，這些措施可以降低成本、提升制造業(yè)生產(chǎn)效率。因此德國工業(yè)4.0的主要推動者是諸如西門子、博世等制造型企業(yè)，它們基于強(qiáng)大的制造能力進(jìn)一步開發(fā)智能制造系統(tǒng)。

與德國類似，日本也是從制造本身出發(fā)，對其進(jìn)行智能化改造。但日本著眼于更小的智能制造單元（SMUs），然后建立信息物理制造平臺，將現(xiàn)實制造單元虛擬化，再通過“松散定義的標(biāo)準(zhǔn)”（Loosely Defined Standard）將不同的單元相互連接起來，進(jìn)而形成一個智能制造生態(tài)系統(tǒng)。

5.發(fā)展目標(biāo)不同

美國、德國和日本根據(jù)自身的優(yōu)勢以及發(fā)展愿景，提出了各自的發(fā)展目標(biāo)：美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)在于運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字技術(shù)將生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)管理融合起來，進(jìn)而提高工業(yè)的生產(chǎn)效率，最終是要將全球工業(yè)系統(tǒng)融合在一起，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。德國的工業(yè)4.0目標(biāo)是，一方面將ICT技術(shù)集成到傳統(tǒng)的裝備制造業(yè)中以維持其全球市場的領(lǐng)導(dǎo)地位，另一方面則是成為CPS 技術(shù)和產(chǎn)品的主導(dǎo)市場。日本互聯(lián)工業(yè)的目標(biāo)則是通過充分利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和第四次工業(yè)革命產(chǎn)生的技術(shù)創(chuàng)新，在未來實現(xiàn)超智能社會。

四、結(jié)論及啟示

對美國、德國和日本推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的模式分析和比較得出：（1）美國推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的模式是建立在政府、產(chǎn)業(yè)、大學(xué)三位一體的創(chuàng)新體系基礎(chǔ)之上，同時依托其推動先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇，在“國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃”下設(shè)立智能制造的創(chuàng)新中心。建立以大企業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，負(fù)責(zé)智能制造的具體落地實踐，并且出臺“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)”，意將美國版的標(biāo)準(zhǔn)推向全球。（2）德國推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型模式是建立在大批研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)、大學(xué)協(xié)同創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，以高技術(shù)戰(zhàn)略為依托，以工業(yè)4.0 戰(zhàn)略為主導(dǎo)，建立官產(chǎn)學(xué)研共同參與的工業(yè)4.0 平臺等負(fù)責(zé)具體實施，率先制定“工業(yè)4.0 參考架構(gòu)”標(biāo)準(zhǔn)，成為工業(yè)4.0和智能制造發(fā)展的引領(lǐng)者。（3）日本推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型模式則是建立在企業(yè)強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新能力及精益生產(chǎn)的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合日本自身經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展實際，提出“工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)體系”，將關(guān)注點(diǎn)聚焦于智能制造單元（SMUs），通過“松散定義的標(biāo)準(zhǔn)”將不同的單元相互連接起來，進(jìn)而形成一個智能制造生態(tài)系統(tǒng)。

為此，中國的制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型要在借鑒發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，走出一條與自身特點(diǎn)和優(yōu)勢相結(jié)合的創(chuàng)新路徑。在發(fā)展目標(biāo)上，要建立以制造強(qiáng)國為目標(biāo)的制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型導(dǎo)向；在創(chuàng)新的主導(dǎo)力量上，要建立以政府引領(lǐng)、產(chǎn)業(yè)界主導(dǎo)、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)緊密合作的制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)；在重點(diǎn)領(lǐng)域方面，要建立涵蓋重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的智能制造發(fā)展領(lǐng)域；在發(fā)展的重點(diǎn)環(huán)節(jié)和思路方面，要實施面向不同發(fā)展優(yōu)勢和水平的差異化戰(zhàn)略。在具體對策方面，一是要深化頂層設(shè)計及統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，建立制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型聯(lián)盟；二是要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，構(gòu)建推動制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)理論體系；三是要健全體制機(jī)制，強(qiáng)化政策支撐體系；四是要完善科技創(chuàng)新力度，推進(jìn)核心技術(shù)、關(guān)鍵產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)體系的攻關(guān)；五是要推動建立新的人才培訓(xùn)體系，加強(qiáng)人才隊伍建設(shè)。