導(dǎo)讀： 目前制造技術(shù)升級(jí)的概念本質(zhì)仍然離不開(kāi)四個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)：自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化和智能化。然而，并非所有制造業(yè)都要通過(guò)這“四化”實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)；同一個(gè)企業(yè)的不同發(fā)展階段也需要兼顧不同的升級(jí)策略；不同類型的制造業(yè)也需要考慮適合自身發(fā)展規(guī)律的升級(jí)路線。
       制造業(yè)升級(jí)的“四化”過(guò)程
       目前制造技術(shù)升級(jí)的概念本質(zhì)仍然離不開(kāi)四個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)：自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化和智能化。然而，并非所有制造業(yè)都要通過(guò)這“四化”實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)；同一個(gè)企業(yè)的不同發(fā)展階段也需要兼顧不同的升級(jí)策略；不同類型的制造業(yè)也需要考慮適合自身發(fā)展規(guī)律的升級(jí)路線。
       自動(dòng)化
       首先需要考慮“自動(dòng)”與“手動(dòng)”。與“自動(dòng)化生產(chǎn)”相對(duì)應(yīng)的是“手工生產(chǎn)”。通常講的自動(dòng)化升級(jí)都是指用自動(dòng)化設(shè)備和裝置替代人工。因此，凡是人做不了或者不愿意做的工作都可以通過(guò)自動(dòng)化進(jìn)行升級(jí)，越是動(dòng)作簡(jiǎn)單、重復(fù)、繁重的生產(chǎn)形式，越適合采用自動(dòng)化升級(jí)策略，例如搬運(yùn)、包裝、噴涂等；而動(dòng)作越復(fù)雜，對(duì)人手靈活性依賴越大的生產(chǎn)模式就不適合自動(dòng)化升級(jí)，例如皮具制作、制衣等。
按照工業(yè)4.0的定義，1968年出現(xiàn)的莫迪康可編程控制站器Modicon PLC（后來(lái)被施耐德收購(gòu)），被視為自動(dòng)化的一個(gè)劃時(shí)代意義的產(chǎn)品。
       信息化管理
       應(yīng)該說(shuō)“企業(yè)信息化”這個(gè)詞是伴隨著ERP的普及而流行的，而ERP的前身是MRP和MRPII，再往前推則是會(huì)計(jì)電算化軟件、庫(kù)存管理軟件等。這類軟件的流行基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的成熟。
       隨著這類軟件的普及，“MIS（管理信息系統(tǒng)）”應(yīng)運(yùn)而生，且市場(chǎng)迅速膨脹。也許是出于對(duì)會(huì)計(jì)制度與國(guó)際接軌的需要，當(dāng)時(shí)MIS的主力是會(huì)計(jì)電算化軟件，火爆的市場(chǎng)也成就了金蝶、用友這樣的國(guó)產(chǎn)軟件公司。
       上世紀(jì)末期是跨國(guó)公司全球布局的黃金時(shí)期。外企進(jìn)入中國(guó)不僅帶來(lái)了先進(jìn)的管理模式，也帶來(lái)了對(duì)企業(yè)管理信息系統(tǒng)的市場(chǎng)需求。跨國(guó)公司要求中國(guó)本土供應(yīng)商的管理系統(tǒng)與之對(duì)接，倒逼中國(guó)企業(yè)大干快上ERP項(xiàng)目。這個(gè)時(shí)期除了捧紅SAP之外，還造就了不少ERP軟件實(shí)施和信息系統(tǒng)咨詢公司，諸如畢博和埃森哲。
       在2000年初，業(yè)內(nèi)對(duì)ERP的態(tài)度如同當(dāng)前對(duì)工業(yè)4.0，說(shuō)法不一。
       但普遍的共識(shí)是企業(yè)上ERP不是簡(jiǎn)單買個(gè)軟件，更需要對(duì)管理流程進(jìn)行梳理，破舊立新。隨之而來(lái)就出現(xiàn)了一個(gè)流行詞叫“企業(yè)流程再造BPR”，很大程度上也算是商家為了配合ERP項(xiàng)目搞的噱頭。到目前為止，ERP通用功能已經(jīng)非常成熟，而跟業(yè)務(wù)深水區(qū)的結(jié)合，正在面臨全新的升級(jí)考驗(yàn)。
       包括ERP在內(nèi)，這里所提及的軟件都是用MIS把企業(yè)管起來(lái)，本質(zhì)上是企業(yè)商業(yè)和運(yùn)營(yíng)的信息化。與此同時(shí)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備、質(zhì)量管理等直接與制造相關(guān)的環(huán)節(jié)也在進(jìn)行著信息化。
       信息化制造與數(shù)字化制造
       這里不得不提CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）。CIMS要集成的對(duì)象是一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)輔助軟件（CAX），旨在消除信息孤島。這個(gè)概念在中國(guó)的興起要早于ERP。可以說(shuō)ERP是面向商業(yè)的信息集成，而CIMS是面向制造業(yè)的信息集成，當(dāng)時(shí)都是被當(dāng)作信息化所理解的。CIMS除了要集成CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、CAT（計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)）、CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝等系統(tǒng)模塊）等，還明確提出了邏輯層次結(jié)構(gòu)，并整合了敏捷制造、并行工程、虛擬制造等方法論范疇的理論概念。
       然而，技術(shù)為它的早產(chǎn)付出了代價(jià)。
       CIMS的失敗就是因?yàn)樗岢龅臅r(shí)代太超前，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品都還沒(méi)成熟。而在它之后便迎來(lái)了工業(yè)軟件市場(chǎng)的大整合時(shí)代：例如由對(duì)CAD產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理發(fā)展而來(lái)的PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理），通過(guò)對(duì)產(chǎn)品BOM的信息化管理實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品“數(shù)字化”。“數(shù)字化”這個(gè)概念盡管現(xiàn)在被濫用，但是它應(yīng)該是脫胎于3D數(shù)模的。至少在商業(yè)語(yǔ)境里，“數(shù)字化”要與3D圖形和動(dòng)態(tài)仿真同時(shí)出現(xiàn)。例如“產(chǎn)品數(shù)字化”是指用3D數(shù)模構(gòu)建產(chǎn)品模型，“工廠數(shù)字化”則需要面向工廠進(jìn)行3D建模。
       當(dāng)今工業(yè)4.0所處的環(huán)境，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越CIMS所處的年代。大量設(shè)計(jì)軟件廣泛使用，大量數(shù)字化資源和虛擬化產(chǎn)品，已經(jīng)進(jìn)入主流，類似Digital Thread（數(shù)字主線）、Digital Twin（數(shù)字孿生）被更廣泛地應(yīng)用。
       數(shù)據(jù)采集
       在過(guò)去30年中國(guó)企業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中，除信息化項(xiàng)目大干快上之外，還有一條自動(dòng)化升級(jí)的主線：在流程制造行業(yè)（如石化、水泥、食品等），一大批分散控制系統(tǒng)DCS和儀表自動(dòng)化項(xiàng)目迅速崛起，而國(guó)產(chǎn)的DCS如浙大中控、和利時(shí)，甚至被GE收購(gòu)之前的新華控制系統(tǒng)，都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展；而離散制造行業(yè)的企業(yè)則采購(gòu)了大量數(shù)控和自動(dòng)化物流設(shè)備。隨之而來(lái)出現(xiàn)的問(wèn)題就是如何獲得這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并把這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用起來(lái)。
       當(dāng)下火熱的“云數(shù)據(jù)”，前身可以說(shuō)是“遠(yuǎn)程抄表”。最早是油田、礦井等野外設(shè)備需要監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)——早期用的是電報(bào)，后來(lái)是短信。在智能手機(jī)尚未普及的時(shí)代，還用過(guò)手機(jī)網(wǎng)頁(yè)客戶端，而現(xiàn)在基本就是成熟的3G/4G網(wǎng)絡(luò)，外加APP客戶端。
       說(shuō)到數(shù)據(jù)采集就不得不提組態(tài)軟件。這類產(chǎn)品最早是DCS或PLC廠家為方便客戶開(kāi)發(fā)界面而配備的開(kāi)發(fā)套件，后來(lái)出現(xiàn)了許多獨(dú)立的組態(tài)軟件廠商，可以通過(guò)圖形界面直觀地看到數(shù)據(jù)的變化。由此產(chǎn)生了“人機(jī)界面（HMI）”，所以“圖形化”往往指的是人機(jī)交互相關(guān)的產(chǎn)品或項(xiàng)目，比如工作站的面板和電子看板等。
       現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集SCADA，正是自動(dòng)化與信息化的鏈接節(jié)點(diǎn)，是自動(dòng)化設(shè)備和信息化管理軟件的承上啟下的層級(jí)，也是自動(dòng)化與信息化相融合的過(guò)渡區(qū)域。
       而這些早年軟件留下的數(shù)據(jù)，正是當(dāng)下的工業(yè)大數(shù)據(jù)“黑金”。它們深埋在設(shè)備、模塊和系統(tǒng)之中不見(jiàn)天日。工業(yè)大數(shù)據(jù)從業(yè)者，需要有非常的智慧來(lái)挖掘這些黑金。
       智能化
       嚴(yán)格意義上的智能化，必須要借助大量的建模和算法，以及一些必要的人工智能技術(shù)，包括啟發(fā)式算法和機(jī)器學(xué)習(xí)。如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，目前不少先進(jìn)的控制系統(tǒng)的控制算法已經(jīng)可以算是智能化，但真正智能化的管理信息系統(tǒng)市面上還不存在。信息系統(tǒng)的智能化趨勢(shì)應(yīng)該說(shuō)是很明確的，特別是人工智能AI項(xiàng)目開(kāi)始受到大量資金關(guān)注后，那些原本只在學(xué)術(shù)期刊上出現(xiàn)的、服務(wù)于制造調(diào)度算法的復(fù)雜公式才開(kāi)始有了一些用武之地。
       轉(zhuǎn)型升級(jí)四大象限
       工業(yè)4.0體系中，個(gè)性化定制被反復(fù)提及。這就特別需要考慮生產(chǎn)“柔性”與“剛性”。所謂剛性生產(chǎn)是指大批大量生產(chǎn)單一或若干種產(chǎn)品，這種生產(chǎn)模式特別適合自動(dòng)化，例如緊固件等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)就是通過(guò)自動(dòng)化專機(jī)實(shí)現(xiàn)的；所謂柔性生產(chǎn)是指多品種小批量，甚至單件定制化生產(chǎn)，這種生產(chǎn)模式對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化程度要求較高（從某種意義上接近或等同于智能制造），比較典型的行業(yè)是汽車的混線生產(chǎn)和非標(biāo)零件的機(jī)械加工。
       另外，由于目前技術(shù)限制，機(jī)器設(shè)備的靈活性仍然無(wú)法與人手相比，特別是在空間有限的裝配環(huán)節(jié)。很多人認(rèn)為3D打印可以解決裝配問(wèn)題，可以說(shuō)不同材料的增材制造可以在一定程度上減少對(duì)手工裝配的依賴。但是從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，徹底解放人力是個(gè)系統(tǒng)工程，需要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)（DFM/DFA）源頭進(jìn)行重新梳理，并對(duì)現(xiàn)有工藝、工序以及生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行重新整合，并不是一個(gè)單一技術(shù)可以解決的。總之，能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化在很大程度上受制于制造工序?qū)θ耸朱`活程度的依賴。
       圖1將目前國(guó)內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向進(jìn)行了劃分：X向表示產(chǎn)品種類的復(fù)雜程度；Y向表示生產(chǎn)工序要求動(dòng)作的靈活程度。
       象限I：手工柔性生產(chǎn)
       該象限的特點(diǎn)是：產(chǎn)品種類復(fù)雜且動(dòng)作靈巧度高。典型行業(yè)如飛機(jī)、航天器等復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品裝配，成衣、皮具定制，家電、數(shù)碼產(chǎn)品組裝，以及產(chǎn)品維修或返修等。
       這類生產(chǎn)對(duì)動(dòng)作靈活性要求高，因此無(wú)法通過(guò)自動(dòng)化手段替代人工或者替代人工的自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)投入過(guò)高。
       適合這類制造企業(yè)的生產(chǎn)模式，筆者認(rèn)為可以稱之為：手工柔性生產(chǎn)，即生產(chǎn)管理組織復(fù)雜且無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。實(shí)際上這類企業(yè)非常適合走“智能化”管理信息系統(tǒng)升級(jí)路線，既通過(guò)專家決策系統(tǒng)或相關(guān)的軟件產(chǎn)品管理生產(chǎn)并指導(dǎo)工人操作。所以這個(gè)象限的企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)應(yīng)著眼于通過(guò)“智能化”信息系統(tǒng)指導(dǎo)生產(chǎn)，避免人為失誤；而不是開(kāi)發(fā)“自動(dòng)化”設(shè)備替代人工（自動(dòng)化物流和搬運(yùn)設(shè)備除外）。
       關(guān)于智能化升級(jí)的路線選擇，簡(jiǎn)而言之：生產(chǎn)管理越復(fù)雜，對(duì)信息化軟件的智能程度要求越高的企業(yè)越適合智能化升級(jí)。或者說(shuō)適合選擇智能化程度高的信息系統(tǒng)的企業(yè)通常具備這些特征：產(chǎn)品系列多，工序變化多，零部件品種多，供應(yīng)鏈管理復(fù)雜；多以組裝工序?yàn)橹鳎酁閯趧?dòng)密集型企業(yè)；典型行業(yè)如：家電、服裝、數(shù)碼產(chǎn)品等。
       最適合搞智能制造的比較極端的例子是產(chǎn)品維修：每一個(gè)維修項(xiàng)目都各不相同，因此生產(chǎn)模式屬于單件定制；每一個(gè)維修項(xiàng)目的工序復(fù)雜，沒(méi)有既定模式，幾乎無(wú)章可循；維修（生產(chǎn)）數(shù)據(jù)難以定義，更難以度量，難以采集；而且每一個(gè)維修項(xiàng)目的周期無(wú)法量化，產(chǎn)品復(fù)雜程度越高，維修周期不確定性越大；因此只有通過(guò)“智能化”才能解決問(wèn)題。
       實(shí)操方案之一是自動(dòng)配料系統(tǒng)。例如保時(shí)捷發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配過(guò)程中大量工序無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而產(chǎn)品多品種小批量的特點(diǎn)又難以避免工人在裝配過(guò)程中犯錯(cuò)誤。為調(diào)和這個(gè)矛盾，該生產(chǎn)系統(tǒng)采用集中備料的方案，發(fā)動(dòng)機(jī)上的小型零部件隨托盤運(yùn)動(dòng)到各個(gè)裝配工位，裝配工直接在托盤上取用配套的部件并按照電子操作終端的指示進(jìn)行裝配和自檢即可。
       此外，有類似成熟系統(tǒng)的汽車企業(yè)還有寶馬，配料車上的終端面板會(huì)指示工人物料的取料位置、型號(hào)、數(shù)量等信息。并要求操作人員在將物料放入托盤前先對(duì)物料進(jìn)行掃碼，以確保配料準(zhǔn)確。整個(gè)配料過(guò)程的信息指導(dǎo)系統(tǒng)智能化程度很高，但配料的操作過(guò)程仍需要工人根據(jù)物料車的指示在指定的倉(cāng)庫(kù)托盤中拾取，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，也沒(méi)有必要自動(dòng)化。
       實(shí)際上比較成熟的軟件應(yīng)用是在服裝行業(yè)，包括紅領(lǐng)在內(nèi)的許多國(guó)內(nèi)企業(yè)，成衣定制的服裝集團(tuán)都已經(jīng)采用自動(dòng)下料、配料系統(tǒng)，一件成衣所需要的全部布料和配件等，會(huì)通過(guò)該系統(tǒng)配送給某個(gè)工位或制作單元，而工人只需要按照設(shè)計(jì)要求縫制即可。
       實(shí)操方案之二是操作輔助終端（電子作業(yè)指導(dǎo)書+生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。如克萊斯勒變速箱組裝線，每個(gè)工位上都有操作輔助終端，工人在裝配過(guò)程中嚴(yán)格按照電子作業(yè)指導(dǎo)書的每個(gè)步驟進(jìn)行，同時(shí)輔助終端也記錄相應(yīng)的生產(chǎn)組裝數(shù)據(jù)并發(fā)送給上位機(jī)。
       以上兩個(gè)方案都屬于數(shù)據(jù)采集層的子模塊，是智能制造的基礎(chǔ)，也是智能制造的雛形。自動(dòng)配料方案實(shí)現(xiàn)柔性和單件定制化生產(chǎn)，向上集成智能排產(chǎn)、動(dòng)態(tài)調(diào)度、專家決策等系統(tǒng)；操作輔助終端實(shí)現(xiàn)人與生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，相當(dāng)于增強(qiáng)版SCADA/HMI或電子作業(yè)指導(dǎo)書。
       象限II：手工剛性生產(chǎn)
       該象限的制造特點(diǎn)是：產(chǎn)品種類單一且動(dòng)作靈巧度高。
       鑒于在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，這個(gè)象限的手工靈活性無(wú)法被機(jī)器所取代，因此自動(dòng)化升級(jí)的路線基本被堵死；而產(chǎn)品的單一性又不需要智能化管理信息系統(tǒng)。因此這個(gè)區(qū)域內(nèi)的制造企業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。典型行業(yè)如傳統(tǒng)的服裝、鞋帽業(yè)等，這類行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量大，但生產(chǎn)過(guò)程基本上只能通過(guò)手工實(shí)現(xiàn)。這種靠薄利多銷生存的行業(yè)除非在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝上做文章，否則在自動(dòng)化或智能化層面幾乎沒(méi)有改良的余地。轉(zhuǎn)型升級(jí)路線：一是增加產(chǎn)品種類和對(duì)生產(chǎn)柔性的需求，即向第I象限靠攏；二是提高產(chǎn)品藝術(shù)性，向奢侈品和藝術(shù)品方向靠攏；三是轉(zhuǎn)移到人工更便宜的地區(qū)。
       象限III：自動(dòng)化剛性生產(chǎn)
       該象限的特點(diǎn)是產(chǎn)品種類單一且動(dòng)作靈巧度低。
       典型行業(yè)就是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)如緊固件、軸承、齒輪、五金件、連接端子、微電子等行業(yè)，以及相對(duì)簡(jiǎn)單日用品如食品、飲料行業(yè)，紡織、印刷和制筆業(yè)等。
       這類產(chǎn)品通常是通過(guò)專用設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，而且技術(shù)非常成熟。中國(guó)大量低端制造業(yè)企業(yè)都屬于這一類型，都可以通過(guò)自動(dòng)化專機(jī)實(shí)現(xiàn)低成本量產(chǎn)。
       而且，這種行業(yè)一旦開(kāi)發(fā)出全自動(dòng)高效量產(chǎn)的專用設(shè)備，那么就極有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)該行業(yè)的壟斷，為其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手設(shè)置投資門檻。
中國(guó)的中小制造企業(yè)里，有非常多是從事單一產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)的，如USB線、鼠標(biāo)、攝像頭、拉鏈、打火機(jī)等。相信在未來(lái)的5年內(nèi)必定會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)這些通用產(chǎn)品的全自動(dòng)化生產(chǎn)線，也一定會(huì)在中國(guó)出現(xiàn)世界級(jí)的行業(yè)寡頭。
       象限IV：自動(dòng)化柔性生產(chǎn)
       該象限的特點(diǎn)是產(chǎn)品種類復(fù)雜且動(dòng)作靈巧度低。
       最典型的行業(yè)就是汽車，目前國(guó)際上主流車型均采用混線生產(chǎn)模式，即自動(dòng)化柔性線。這種生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度和軟件的智能化程度要求極高。是目前復(fù)雜程度最高的生產(chǎn)系統(tǒng)。與汽車類似的還有電子行業(yè)，如電路板的生產(chǎn)。事實(shí)上木工是最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化柔性生產(chǎn)的行業(yè)。理由是木工制造的工序簡(jiǎn)單，零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，產(chǎn)品的多樣性要求較高。說(shuō)得更通俗些，就是木工行業(yè)與樂(lè)高積木的相似性最大。
       實(shí)際上，歐洲國(guó)家的木工行業(yè)的自動(dòng)化和智能化程度已經(jīng)達(dá)到了極高的水準(zhǔn)，在瑞士、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等地已經(jīng)出現(xiàn)了大量的木工無(wú)人工廠。可見(jiàn)，家具行業(yè)絕不是夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。而第IV象限的所有行業(yè)都適合進(jìn)行工業(yè)4.0或智能制造升級(jí)，都有著極大的潛力。
       制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的通用策略與路徑選擇
       總的說(shuō)來(lái)，由于自動(dòng)化和信息化程度的不斷加深，對(duì)于從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)制造過(guò)程的管理變得越來(lái)越容易。從歷史經(jīng)驗(yàn)看，制造升級(jí)與人力解放是同一過(guò)程。
       機(jī)器（機(jī)械）設(shè)備的出現(xiàn)解放了重體力勞動(dòng)，如鐵匠、礦工等；自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，解決了繁瑣體力勞動(dòng)，如流水線裝配工和搬運(yùn)工；信息化管理系統(tǒng)則解放了從事繁瑣腦力工作的勞動(dòng)者，如會(huì)計(jì)、倉(cāng)庫(kù)管理員等；數(shù)字化軟件使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝人員不必趴在圖板上畫圖并反復(fù)修改，同時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)管理者更直觀的圖形化調(diào)度決策支持；下一步的智能化升級(jí)或?qū)⒔夥艣Q策層的腦力勞動(dòng)。
       可見(jiàn)，人類的制造系統(tǒng)在不斷地更新?lián)Q代，每次升級(jí)都會(huì)解放體力和腦力，使人的創(chuàng)造力可以有更大限度地發(fā)揮。未來(lái)制造業(yè)的從業(yè)人員將僅進(jìn)行創(chuàng)造性的工作，可以模式化的體力和腦力工作將完全交給智能制造系統(tǒng)完成。也許到那時(shí)，我們理想中的社會(huì)制度——共產(chǎn)主義才開(kāi)始真正具備實(shí)踐基礎(chǔ)。
       值得注意的是，當(dāng)我們談轉(zhuǎn)型升級(jí)的時(shí)候，我們已經(jīng)不知不覺(jué)地似乎把焦點(diǎn)都集中在“智能制造”和“工業(yè)4.0”等自動(dòng)化和信息化項(xiàng)目上。實(shí)際上制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)有太多的途徑了，最根本的也是普適的策略是：產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝升級(jí)。
       深刻認(rèn)識(shí)制造業(yè)本質(zhì)
       Manufacturing和Production都可以翻譯為制造。Manu-fact-turing拆分后是說(shuō)“用手做”，因此翻譯成‘手工業(yè)’或‘制作’比較貼切；Pro-duct-tion有向前引導(dǎo)的意思，感覺(jué)上是生孩子的過(guò)程，把嬰兒從母體中拉出來(lái)，因此日本人將其翻譯成生產(chǎn)，產(chǎn)生是非常貼切的。可見(jiàn)“生產(chǎn)”制造（production）是有創(chuàng)造的過(guò)程的，這樣就把產(chǎn)品設(shè)計(jì)涵蓋到制造研究的范疇了；而“手工”制造Manufacturing則僅僅指代加工。以后中國(guó)的制造企業(yè)應(yīng)該力爭(zhēng)成為Producer，而不要做Manufacturer。
       狹義的制造就是Manufacturing，即制作產(chǎn)品的過(guò)程；而廣義的制造是Production， 即產(chǎn)生（實(shí)物）產(chǎn)品的活動(dòng)。中國(guó)的制造業(yè)做的是狹義的Manufacturing，只是外包了手工作業(yè)的部分；而發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)是廣義的Production，涵蓋了產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)的高附加值環(huán)節(jié)。
可以說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝是制造的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)和工藝環(huán)節(jié)永遠(yuǎn)具備升級(jí)空間；由于產(chǎn)品是制造業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的最終載體，而制造業(yè)的產(chǎn)品永遠(yuǎn)是實(shí)物，所以產(chǎn)品被設(shè)計(jì)成什么樣子（產(chǎn)品設(shè)計(jì)）和如何把實(shí)體產(chǎn)品做出來(lái)（生產(chǎn)工藝）是制造業(yè)永恒的話題。
       在任何階段投入精力研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝幾乎都是正確的戰(zhàn)略選擇。
       值得中國(guó)制造企業(yè)注意的是：設(shè)計(jì)和工藝是不可分的，生產(chǎn)設(shè)備和工藝現(xiàn)狀可能制約著設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)的好壞又直接影響到工藝/工序路線的選擇，影響到產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、可靠性、生產(chǎn)成本等。所以將資源投入在生產(chǎn)的前段（設(shè)計(jì)和工藝）要比投入在中段（設(shè)備及自動(dòng)化）和后段（管理信息系統(tǒng)）會(huì)產(chǎn)生更大的效益。
       圖3反映了對(duì)生產(chǎn)技術(shù)不同階段的資金投入產(chǎn)生的成本和成效的對(duì)比。該圖適用于通常的工業(yè)領(lǐng)域，即需要進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、需要專門的生產(chǎn)設(shè)備、也需要人工裝配同時(shí)產(chǎn)品具有一定的多樣性的領(lǐng)域。
       技術(shù)升級(jí)五階段
       一般來(lái)講，制造業(yè)的技術(shù)升級(jí)可分為五個(gè)階段：物理理論突破、產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝/工序創(chuàng)新、專用設(shè)備開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)工具創(chuàng)新和生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化。其中生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化包括管理信息化軟件的應(yīng)用、質(zhì)量體系、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)改善等等。
       前段的技術(shù)革新周期通常較長(zhǎng)，價(jià)值也就更高。因此越是在靠近產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝的理論階段（例如超導(dǎo)材料、石墨烯等）進(jìn)行投入，其產(chǎn)出越大，投資效能越高；投資周期越長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)越大；越是在靠近優(yōu)化已定型生產(chǎn)系統(tǒng)階段（包括諸如自動(dòng)化/信息化改造、質(zhì)量及管理體系優(yōu)化、現(xiàn)場(chǎng)IE改進(jìn)、工業(yè)4.0改進(jìn)等環(huán)節(jié)）進(jìn)行投入，其產(chǎn)出越小，投資效能越低，投資周期越短，投資風(fēng)險(xiǎn)越小。
       產(chǎn)品生產(chǎn)的物理理論突破往往可以改變整個(gè)人類社會(huì)，例如相對(duì)論的提出從根本上改變了人類的宇宙觀，也催生了核武器與核工業(yè)的發(fā)展，也使人類有可能徹底解決能源問(wèn)題。這個(gè)階段投入大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高，通常是政府行為。
       產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新，最經(jīng)典的案例莫過(guò)于汽車的發(fā)明。而發(fā)明人和最早參與其中的企業(yè)也都獲得了巨大的商業(yè)利益。除了革命性的發(fā)明以外，更多的是指新一代改進(jìn)型產(chǎn)品的研發(fā)，即所謂的“微創(chuàng)新”。目前制約中國(guó)制造企業(yè)向前發(fā)展的最重要因素并不是自動(dòng)化程度低，而是欠缺產(chǎn)品研發(fā)能力。只有具備了研發(fā)能力，企業(yè)才能夠主動(dòng)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化，通過(guò)不斷的推陳出新來(lái)對(duì)沖由過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)而引發(fā)的產(chǎn)品利潤(rùn)率的不斷下滑。否則，一味地模仿只能成為市場(chǎng)的追隨者，只能通過(guò)降低成本保持盈利能力。
       制造工藝的改進(jìn)是指在生產(chǎn)方法上實(shí)現(xiàn)突破，比如通過(guò)特殊的熱處理方法使金屬獲得特殊的物理性能。生產(chǎn)工藝的制定要以產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到制造工藝及DFM（Design for Manufacturing），而生產(chǎn)工藝通常離不開(kāi)自動(dòng)化設(shè)備的支持。可以說(shuō)設(shè)備開(kāi)發(fā)要以生產(chǎn)工藝為指導(dǎo)。產(chǎn)品、工藝和設(shè)備三者是相輔相成的，是生產(chǎn)系統(tǒng)中最基本的三大環(huán)節(jié)。目前中國(guó)企業(yè)普遍已經(jīng)認(rèn)識(shí)到設(shè)備的重要性，但是對(duì)于工藝和設(shè)計(jì)的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
       系統(tǒng)優(yōu)化的范圍比較廣，可以說(shuō)是指?jìng)鹘y(tǒng)工業(yè)工程（IE）涉及到的領(lǐng)域。例如現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)、產(chǎn)線平衡、動(dòng)作優(yōu)化、組織優(yōu)化、質(zhì)量體系、管理信息系統(tǒng)等等（這里說(shuō)的系統(tǒng)優(yōu)化主要指對(duì)生產(chǎn)管理體系的優(yōu)化，管理軟件是管理系統(tǒng)的優(yōu)化工具）。其特點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)有制造體系進(jìn)行完善和升級(jí)，使系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高，而不是創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
       系統(tǒng)優(yōu)化最適合兩種情況，一是管理極差的生產(chǎn)體系，比如張瑞敏剛接手海爾時(shí)，海爾是沒(méi)有管理體系的，但是經(jīng)過(guò)短短幾年的強(qiáng)化管理，就可以明顯地看到績(jī)效； 二是管理復(fù)雜的系統(tǒng)，典型案例是物流配送，好的優(yōu)化算法可以大幅降低運(yùn)營(yíng)成本。
       應(yīng)該說(shuō)中國(guó)制造業(yè)升級(jí)起步于全球化產(chǎn)業(yè)分工，改革開(kāi)放以后中國(guó)制造業(yè)承接了大量來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，其中絕大多數(shù)是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。因此通過(guò)系統(tǒng)升級(jí)可以短平快地提升生產(chǎn)效率，提高質(zhì)量，降低成本。中國(guó)的家電行業(yè)的快速崛起就是最明顯的例子。
       但是系統(tǒng)優(yōu)化的局限性也十分明顯。例如通過(guò)質(zhì)量管理體系可以使不良率控制在1%以下，但是如果要進(jìn)一步降低不良率，使之低于萬(wàn)分之一，那么僅靠管理體系就不夠了，必須通過(guò)檢驗(yàn)設(shè)備，甚至自動(dòng)化檢驗(yàn)設(shè)備。如果要使不良率低于百萬(wàn)分之一，那么就需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)了，同時(shí)還需要對(duì)檢測(cè)方法和檢測(cè)體系進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。所以說(shuō)靠系統(tǒng)優(yōu)化提升績(jī)效是存在瓶頸的，若要突破瓶頸就必須加大對(duì)設(shè)備、工藝和設(shè)計(jì)層面的投入。
       實(shí)際上，在過(guò)去的30年里，中國(guó)制造企業(yè)就已經(jīng)通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)型升級(jí)，當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)優(yōu)化主要體現(xiàn)在質(zhì)量體系建立、團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)、管理軟件的應(yīng)用等。時(shí)至今日，大多數(shù)制造企業(yè)已不再是作坊式粗放式管理了，已經(jīng)初步具備了一定的管理能力。所以，與投入產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝和設(shè)備相比，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力就顯得不是那么的經(jīng)濟(jì)和有效。把代工做到極致的富士康擁有全球最完備的生產(chǎn)管理體系，憑借這個(gè)體系富士康可以調(diào)動(dòng)起上百萬(wàn)人的勞動(dòng)協(xié)作，富士康的現(xiàn)場(chǎng)IE工程師也幾乎將改善進(jìn)行到極致。將系統(tǒng)優(yōu)化做到最好以后，富士康開(kāi)始投入大量精力在生產(chǎn)工藝上，并不遺余力地進(jìn)行設(shè)備改造和自動(dòng)化升級(jí)。
       總之，系統(tǒng)優(yōu)化可以短平快地提升制造系統(tǒng)的效能，但是提升幅度是有限的，遠(yuǎn)不及產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝水平的提升對(duì)企業(yè)升級(jí)的貢獻(xiàn)。所以跨國(guó)公司一定是將重金砸向研發(fā)及工藝部門，而生產(chǎn)部門用于技改的投資密度通常要低于研發(fā)部門。
       因此，對(duì)于大多數(shù)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，在產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)階段投入最大精力是效率成效最高的升級(jí)方式。對(duì)于中國(guó)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段正是通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大好時(shí)機(jī)。
       生產(chǎn)制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)是一個(gè)系統(tǒng)工程問(wèn)題，絕不是單靠幾個(gè)項(xiàng)目、幾套軟件、幾套自動(dòng)化生產(chǎn)線就可以解決的。這是一次戰(zhàn)略革命，或者至少是對(duì)當(dāng)下戰(zhàn)略思路的一次清洗和重生。需要從市場(chǎng)定位、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、供應(yīng)體系規(guī)劃、作業(yè)方式規(guī)劃、產(chǎn)線平衡等課題入手。在前期決策時(shí)投入的研究精力越大，實(shí)施起來(lái)就越容易，轉(zhuǎn)型升級(jí)成功的可能性也就越大。