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产业进化论视野中的工业革命4.0​

已有 3544 次阅读 2016-3-7 14:48 |个人分类:见仁见智|系统分类:论文交流| 进化论, normal, center, 秦皇岛, 燕山大学

产业进化论视野中的工业革命4.0

万长松

燕山大学 文法学院,河北 秦皇岛 066004

 

[摘要] 从产业进化论的视角对工业革命4.0的基本内涵、主要特征及其发展规律进行哲学研究是十分必要的。工业革命4.0是基于信息物理融合系统的第四次工业革命,形成了以智能制造技术为主导产业技术的新范式。工业革命4.0的主要特征表现为互联革命、集成革命和智能革命。在后工业社会,要认识和利用工业革命4.0的发展规律,抓住从“B2C”向“C2B”转变的契机引发工业革命,积极应对从“物化”向“文化”转变的社会革命,努力实现从中国制造向中国创造的产业转型。

[关键词]工业革命4.0;信息—物理融合系统;智能制造;中国制造2025;产业进化论

[中图分类号]N031       [文献标识码]A               [文章编号]

“工业革命4.0industrial revolution 4.0的概念是在传统制造业转型升级压力逐渐加大、世界性产能过剩已经成为常态的背景下提出的。为了摆脱金融危机,重振制造业雄风,抢占国际先进制造业的制高点,主要工业国纷纷提出了发展高端制造业的战略规划。2011年,美国通用电器公司(GE)总裁杰夫·伊梅尔特(J.R.Immelt)提出了“工业互联网”(industrial internet)的概念,认为它是全球工业系统与高级计算技术、分析传感技术和互联网技术高度融合的产物。2012年,《美国先进制造业国家战略计划》发布。而“工业4.0industry 4.0)这一概念最早出现在2011年的德国汉诺威工业博览会上,即通过自主控制、互联网和云计算,从而使人、机器和信息相互连接,融为一体。2013年,德国政府正式推出了《德国工业4.0战略》。同年,英国政府也发布了《英国工业2050战略》。作为世界制造业的新兴大国,中国当然不甘落后,也于2015年发布了《中国制造2025》发展战略,其核心概念就是“两化融合”,即加快工业化和信息化的深度融合,借此实现我国产业结构的优化升级和经济发展方式的根本转变。尽管国情不同,发展路径各异,但是殊途同归,无论是美国“工业互联网”战略、德国“工业4.0战略,还是“中国制造2025”战略,都是对21世纪以来的第四次工业革命的积极响应,有异曲同工之妙。本文试图从产业进化论的视角对工业革命4.0的基本内涵、主要特征及其发展规律做出若干哲学思考。

一、 工业革命4.0的基本内涵

产业不仅是生成的,而且是演化的。作为一个生成范畴,产业是一个从天然的、自在的自然生成人工的、社会的自然的过程。在这一过程中,不仅生成了人本身,而且生成了人类社会。正如马克思指出的:一当人开始生产自己的生活资料的时候,这一步是由他们的肉体组织所决定的,人本身就开始把自己和动物区别开来。人们生产自己的生活资料,同时间接地生产着自己的物质生活本身。[1]因此,产业化(工业化)的过程就是人工物社会化的过程,也就是人化的社会的自然的生成过程。作为一个历史范畴,产业是人类为了满足自身不断增长的物质和精神生活需要,不断提升认识、利用和改造自然能力的过程,是一个从天人合一经由天人二分(异化劳动),进而走向人与物质、能量和信息深度融合、协同发展的过程。正如曾国屏所说:“社会的生成及其社会系统实在方式,本身是生产力和产业发展过程,即自然成为人化的社会的自然的历史过程的产物。这是社会系统自组织生成过程的自发形构。”[2]4而社会一般系统存在方式的演化归根结底是科学技术进步、生产力发展、产业结构升级、产业革命与产业演进交替进行的不以人的意志为转移的自然历史过程。因此,一部人类社会的发展史就是由科技革命和产业(工业)革命为主旋律的交响曲。

作为西方科学哲学历史主义的代表人物,托马斯·库恩(T.S.Kuhn)克服了传统归纳主义渐进积累和证伪主义不断革命的片面性,综合了它们的合理性,提出的常规科学和科学革命相互交替、新旧范式不断更新的科学发展模式,在一定程度上反映了科学发展历史过程中实际存在的量变(常规科学)和质变(科学革命)、肯定和否定的辩证关系。在这一模式中,库恩用范式(paradigm)来说明科学理论的发展,提出了一种新的科学发展观,即科学不是停留在已有的知识体系上,而是不断探求新知识,放弃旧范式、旧理论,接受新范式、新理论的创造性活动。借用库恩的范式理论,同样可以说明工业革命问题。人类历史上已经发生的三次工业革命和正在发生的第四次工业革命,也都是由于旧的产业范式发生危机,即旧的产业结构和生产方式已经成为先进生产力发展的桎梏,必须由新的产业范式取而代之的结果。但是,产业范式(industrial paradigm)与科学范式又有所不同:一是产业范式的核心内容不是共同的信念、传统和理论框架,而是以共同的“产业理念”(industrial idea)为指导,采用大体相当的“主导产业技术”(leading industrial technology);二是产业范式转换更多关注的是新旧范式的继承与集成,而库恩更多强调的是新旧科学范式的“不可通约性”(incommensurability)。产业技术是对象化(和生产、服务对象相结合)和社会化(和经济、产业活动相结合)了的技术,是技术演化到产业层面后的一种存在方式。而在一组或几组产业技术群中,总会有一项或几项产业技术处于核心和主导地位,这种“在某一历史时期起到基础性作用,强烈地影响整个产业结构和产业发展方向的”[3]就是主导产业技术。近代以降,蒸汽技术、电力技术、信息技术和智能技术先后担纲了主导产业技术。

“工业革命1.0industrial revolution 1.0)开创了“蒸汽时代”,以蒸汽技术为主导产业技术的产业范式终结了农业文明,开启了工业文明的新时代。由蒸汽机产生的动力通过皮带传送给纺织机,在工作机终端就会源源不断地生产出棉纱和棉布;通过连杆和曲轴传送给飞轮,就会驱动火车和轮船穿梭于大陆和大洋;尽管早在手工工场就有了机械制造,但只有采用了新的动力才有了今天的业态。蒸汽机作为一种“万能动力”取代了人力、畜力和其他自然力,同时标志着机械化时代的到来。“工业革命2.0industrial revolution 2.0)开创了“电气时代”,以电力技术为主导产业技术的产业范式在电力、钢铁、铁路、化工和汽车等产业部门普及,人类社会进入到以电能的生产和消费为主的电气时代。发电机产生的电力驱动电动机运转,通过传送带使得产品可以批量生产,一种基于流水线的工业生产模式——“福特制”开始大行其道。“工业革命3.0industrial revolution 3.0)开创了“信息时代”,以电子和信息技术为主导产业技术的产业范式拉开了自动化生产的大幕。随着电子计算机(PC)的发明、可编程逻辑控制器(PLC)的应用,不仅解放了人的体力,而且延伸了人的脑力,开创了数字控制机器的新时代。由机器人装卸的制造单元使人不再是机器的奴隶,而真正成为机器的主人。人类历史上的三次工业革命实现了工业生产的完全机械化、完全自动化和部分信息化,完成了产业进化的三次质的飞跃,极大地促进了社会生产力的发展,改变了产业结构和就业结构,乃至对整个世界的经济格局都产生了重大影响。但是,以上三次工业革命形成的产业范式仍旧是以传统产业技术为主导的,少品种大批量生产方式还是被制造业奉为圭臬。于是,资源浪费、环境污染、产能过剩、效率低下等顽疾始终困扰着制造业。因此,需要一场新的工业革命突破传统产业范式。

传统工业时代(包括蒸汽时代、电气时代和信息时代中前期)的一大基础就是信息不对称——用户和厂商之间信息不对称,企业内部的“制造执行系统”(MES)和“企业资源计划”(ERP)之间信息也不对称,进而设计、制造、采购、销售、财务等系统都是一个个的信息孤岛。“各自为政”是上述传统制造业顽疾的病灶。互联网的出现根本改变了这个局面,用户与用户,用户与厂商,厂商与厂商之间可以实现低成本的实时连接,从而让每个人的个性需求得以放大和满足。但是,个性化的产品需求量没有那么大,这就需要现代工业能够实现快速、小批量、定制化的生产方式。因此,工业革命4.0的本质就是以机械化、自动化和信息化产业范式为基础,以智能技术(物联网、大数据、云计算和工业机器人等)为主导产业技术建立新的产业范式,通过虚拟网络—实体物理融合系统(Cyber Physics System, CPS将资源、信息、实体以及生产者和用户紧密联系在一起,从而创造出智能化的新型生产方式和产业结构。而把四次工业革命逐项进行比较分析(见表1),将会有助于更加深刻理解工业革命4.0的本质和意义。

表1 四次工业革命对照表

名称

工业革命1.0

工业革命2.0

工业革命3.0

工业革命4.0

时间段

1760年—1860

1860年—1950

1950年—2010

2010年—

时代标志

蒸汽时代

电气时代

信息时代

智能时代

主导产业

技术

纺织机技术

蒸汽机技术

电力技术

内燃机技术

电子技术

信息和通信技术

智能制造技术

产业理念

借助蒸汽动力实现生产装备机械化

借助电力和流水线进行大批量生产

借助电子和信息技术实现生产自动化

借助互联网和无线通信技术构建信息—物理融合系统

产业范式

单件生产方式

流水线大批量生产方式

流水线混合生产方式

快速小批量定制化生产方式

代表模式

博尔顿—瓦特制

(英国)

福特制(美国)

丰田制(日本)

温特制(美国)

工业4.0(德国)

工业互联网(美国)

两化融合(中国)

产业进化目标

机械化社会

电气化社会

自动化社会

智能化社会

综上所述,通过“工业革命4.0不仅使制造业实现了完全的机械化、自动化和信息化,而且使人类社会步入“智能时代”的门槛,真正实现了从传统工业社会向个性化和人性化的后工业社会的转变。严格意义上讲,前三次工业革命都没能在中国发生,但经过30多年的补课和追赶,目前中国已经进入工业化中期的后半程,预计到2020年实现工业化。尽管错过了前三次工业革命的契机,但面对工业革命4.0的挑战,我国与美国、德国等工业强国几乎同时提出了相似的概念(中国制造2025)。因此,中国在工业革命4.0的起步阶段并不落后,我们必须抓住这一赶超发达国家工业革命步伐的历史性机遇。

二、 工业革命4.0的主要特征

2015年,中国最受关注的一个概念莫过于“互联网+”,而“互联网+制造”就等于“工业革命4.0,它将推动中国制造向“中国创造”转型。“工业革命4.0是中国乃至整个世界制造业的时代性的变革,和历次工业革命相比较,第四次工业革命的总特征就是“万物互联”(Internet of Everything, IoE),即实现人—机—网的完全互联互通,彻底解决信息不对称问题。具体地,我们认为第四次工业革命应具备以下主要特征:

工业革命4.0是“互联革命”。“互联网”是20世纪人类最伟大的发明之一,它把世界上难以计数的电子计算机(包括手机)连接起来,实现了“人人互联”。正因为有了“互联网+”,才有了今天的互联网金融、电子支付、电子商务、电子政务、移动医疗、在线教育、在线旅游等互联网生活,淘宝、京东、支付宝、余额宝、微博、微信、“滴滴”打车、神州专车等才能彻底改变了我们的衣食住行。此外,“互联网+”还改变了我们的思维方式,形成了所谓的“互联网思维”。因此,互联网是工业革命3.0最伟大的作品。然而,如何从互联网走向“物联网”(Internet of things, IoT),最终实现“万物互联”却是摆在工业革命4.0面前的艰巨任务。经过前三次工业革命,发展成熟起来了两个“IT”——“Industrial Technology”和“Information Technology”,即“产业技术”和“信息技术”。直到工业革命4.0之前,原来的这两个IT都是各自发展、鲜有交叉:产业技术从蒸汽机、内燃机到电动机(钢铁、汽车、化工、电子),从能源、材料到装备、工艺,一系列产业技术在二百多年的时间里不断创新发展;而信息技术则从电报、电话(电影、电视)、计算机逐步发展到互联网(移动网)、移动终端(智能手机)、大数据、云计算等。工业革命4.0的一个重要特征就是实现一场“互联革命”:从“ITIT”走向“IT×IT”,即从产业技术和信息技术的简单叠加走向深度融合。这也是美国“工业互联网”、德国“工业4.0和“中国制造2025”的精髓所在。事实证明,“任何产品的突破性创新和盈利能力都是原子和比特联姻的产物,是具有‘人-机’、‘机-机’相互通信能力的信息物理融合系统(CPS),智能产品必将越来越普及。”[4]1这就意味着支撑人类未来文明的不是单纯的工业技术,而是射频识别技术(RFID)、传感器技术、移动互联技术等的集成,最终打造成一个“万物皆联网、无处不计算”的世界。

工业革命4.0是“集成革命”。如果说建立CPS是工业革命4.0的精髓,那么实现“集成革命”则是这次伟大变革的根本途径。根据德国政府定义的“工业4.0,这是一个由“1个核心”、“2重战略”、“3大集成”和“8项举措”组成的框架结构。在具体实施过程中起到支撑作用的是三大集成:(1)关注产品的生产过程,在智能工厂内通过联网建成生产的纵向集成;(2)关注产品整个生命周期的不同阶段(设计与开发、安排生产计划、管控生产过程以及产品的售后维护等),实现信息共享,达成工程数字化集成;(3)关注全社会价值网络的实现,达成德国制造业的横向集成。而“机器对机器”(M2M)技术、“物联网”(IoT)技术和各类应用软件为三大集成的实现提供了技术保证[5]。有人把这三大集成也称为“企业内部的垂直集成”、“端到端的数字化集成”和“价值网络的水平集成”[6]15。在产业进化论看来,产业进化的过程就是系统集成度不断提高的过程,而“工业4.0就是制造业在系统集成方面进化的最新产物。例如,1955年就有了“计算机辅助制造”(CAM),1959年第一台工业机器人问世,1963开始出现“计算机辅助设计”(CAD),上世纪80年代出现了“计算机集成制造系统”(CIMS),90年代有了“产品生命周期管理”(PLM)和“集成产品开发”(IPD)。这些制造业系统集成的“物种”将会一直进化,永无止境。而在工业革命4.0时代,基于CPS的组织集成力量也会变得更为强大,分散在全球各地的用户、专家和供应商聚集起来,共同完成产品的设计、开发将变得司空见惯。

工业革命4.0是“智能革命”。互联+集成的结果,就是在制造业掀起一场“智能革命”。工业革命4.0的目标就是实现智能化,它的任务就是建立“智能工厂”、实现“智能智造”。智能工厂是现代工厂自动化和信息化(数字化)发展的新阶段,它是由现实的物理系统和虚拟的信息系统组成的“信息物理生产系统”(Cyber Physics Production System, CPPS)。智能工厂“在制造过程中进行的智能活动,可以部分取代人的脑力劳动,结合智能、绿色等新兴技术于一体,构建成一个高效节能的、绿色环保的、条件舒适的人性化工厂。”[7]同时,智能制造也是一种绿色制造模式,“借助计算机建模仿真和信息通信技术的巨大潜力,优化产品的设计和制造过程,大幅度减少物质资源和能源的消耗以及各种废弃物的产生,同时实现循环再用,减少排放,保护环境。”[4]2因此,“智能革命”可以使企业围绕着用户需求,快速、集成地进行产品设计、验证、仿真和虚拟生产。但是,有了互联+集成的硬件系统并不意味着就已经实现智能制造。实现智能制造的核心,乃是项目及企业组织方式的变革。

三、 工业革命4.0的发展规律

面对工业革命4.0的汹涌大潮我们需要保持头脑清醒:一是无论是“工业4.0还是“工业互联网”目前仍处于理念、愿景和发展战略阶段,将其转化成现实尚待时日。否则,就会产生盲目跟风和无效投入(上世纪80年代我国对CIMS的盲目推广,教训深刻)。二是工业革命4.0是一个全新的时代,要做好打持久战的准备。美国是从普通互联网串联到工业互联网,德国是从工业3.0串联到工业4.0,中国则是从工业2.03.0一起并联到工业4.0。我国实现新工业革命的任务更为艰巨、复杂,所以要认真研究、把握工业革命4.0的发展规律。

B2CC2B——工业革命4.0的导火索。从工业革命2.0转向3.0时,“丰田制”的出现是一个重要契机。构成“丰田制”的一个重要支柱就是“三及时”:把必要的工件,按必要的数量,在必要的时间供给每一道工序。这样,与“福特制”以原材料为起点的生产方式背道而驰,“丰田制”以最后一条装配线为起点,分别向前一道工序领取所需的零部件,依次一直上溯到原材料供应部门,由此打造出一种“倒逼”式的制造模式——准时生产方式(JIT)。进入工业3.0以后,大多数传统制造业企业只是把互联网当成一个广告发布和产品销售渠道,仍然埋头于自己的B2C业务。然而,建立围绕用户价值、为用户带来最佳体验的C2B商业模式,才是智能化时代制造业企业能否赢得用户、赢得未来的关键所在。

工业革命4.0给我们带来的不仅仅是技术本身的进步,而且是一场深刻的社会变革,对此我们必须保持清醒的认识。如果说“丰田制”还仅仅是被市场中端“倒逼”出来的、发生在制造业内部的变革,那么,“C2B”则是被用户终端“倒逼”出来的、发生在全球制造业和商业的变革;如果说“丰田制”带来的好处是准时生产和零库存,除此之外,“C2B”的最大好处就是“定制化”,即建立起企业与用户交互的平台,让用户参与设计和生产,最终建成一个端到端的数字化集成系统;如果说“丰田制”主要是通过“节流”实现低成本的目标,而“C2B”则抓住“微笑曲线”最有价值的两端——研发与服务来实现“开源”,在让利于用户的同时也让利于自己。例如,中国制造业的领头羊——海尔集团开始建设自己的智能互联工厂。与传统制造和商业模式相比,海尔的智能互联工厂就实现了上述三个重要转变:“产品评价,从内部评价转变为用户评价;采购,从零部件采购,转变为模块供货方参与设计的模块采购;产业链关系,从各方博弈转变为利益共同体的共创共享。”[6]13因此,我们必须把握住从B2CC2B转变的必然规律,首先是打好B2C的基础,借助互联网进行产品营销,打造“粉丝经济”;其次是把产品开发与服务从离线逐步转向在线,在PLM的全过程中保持生产者和用户的密切联系,借助互联网把服务概念从“实物”扩展到“知识”,实现向C2B的转变;最后,以C2B为契机引发工业革命4.0,通过落实CPS理念打造智能工厂、实现智能生产,完成转型升级。上述规律也是与《中国制造2025》提出的“三步走”发展战略相适应的,即到2025年,迈入世界制造强国之列;到2035年,达到世界制造强国阵营中等水平;到2045年,进入世界制造强国前列[8]

从物化到文化——工业革命4.0的震荡波。产业进化不仅是制造业和商业的进化,也不仅是生产系统和组织方式的进化,财富的创造从依赖“原子”转向“比特”的事实表明:工业革命4.0的一个社会后果就是人类正在从一个“物化”世界进化到“文化”世界。“产业的发展、产业的升级,在本质上使人在世界中获得了更大的解放和自由。如果说,‘工业化’使我们获得了关于‘物化’的自由,那么,‘知识化信息化’则推动着我们获得关于‘文化’的自由。在此意义上,人的自由是以文化为目的的。”[2]7-8曾国屏10年前的预言深刻地揭示了工业革命4.0的本质和历史意义。随着“文化”对“物化”的取代,“人终于成为自己的社会结合的主人,从而也就成为自然界的主人,成为自身的主人——自由的人。”[9]

工业革命4.0不仅为人类展现了一个智能化的未来,还带来了一个文化的、知本的、张扬个性和充满创意的未来。首先,随着农业和传统工业的衰落,作为第三产业的服务业将再次迎来“黄金时代”,从第一产业和第二产业迁出的剩余劳动力涌向第三产业,而第三产业将进一步分化出为其服务的第四产业、第五产业。第四产业也被称之为数字产业、知识产业或信息产业;而第五产业也被称之为文化产业、创意产业,这是一个象征性消费的产业,它把消费者的人格也彻底数字化和网络化,人类真正迎来了以“符码”的生产、流通、交换和消费为主的时代。其次,“码农”们的“黄金时代”还将持续。在农业社会,产业实践的主体是农民;在工业时代,产业实践的主体是工人;而在信息时代,产业实践的主体就是码农(coding farmer),即程序员。工业革命3.0之后,写字楼里的码农就开始取代工厂中工人成为社会财富的主要创造者。他们完成了信息高速公路的基本建设,构建了虚拟现实,搭建了云计算平台,同时开发了各种系统(比如iosandroid),制定了各种协议(比如TCP/IP)。如果说工业革命3.0追求的是标准性、共性和普适性的话,工业革命4.0体现的则是非标性、个性和特殊性,强调的是个性的表达和细节的塑造。在工业4.0时代,码农们的劳动主要集中于软件开发,因为所有的制造业工厂都是软件企业或数据企业,换句话说,软件和工业大数据决定了一切。第三,创意产业发展和文化工程师们终于迎来了“超黄金时代”。科技进步的终极目标是人文,而人文的最高境界是人的自由。工人们造好了硬件,码农们编好了软件,但创意这件事只能交给文化工程师们来做,只能通过创意产业实现。如果说工业2.0是蓝领工人的黄金时代,工业3.0是码农的黄金时代,那么工业4.0则是文化工程师的超黄金时代。在一个万物互联互通的社会,每个人都通过手机和无线网联系起来,一旦断网就会成为信息孤岛,就意味着象征性人格的死亡。所以,象征性人格催生了象征性消费,即消费者不仅消费商品本身,而且消费这些商品所象征的某种社会文化意义。简单的说,就是做梦(类似于电影《私人订制》的情节),而文化工程师就是帮助别人做梦的人。因此,当我们实现从“中国制造”向“中国创造”的转型之后,还要继续完成“中国创造”向“中国创意”的转型。第一个转型要靠“万物互联”,而第二个转型要靠“文化”。

 

参考文献

[1] 马克思恩格斯选集(第1卷)[M].人民出版社,199567.

[2] 曾国屏.唯物史观视野中的产业哲学[J].哲学研究,20068.

[3] 万长松.产业哲学引论[M].沈阳:东北大学出版社,2008116.

[4]张曙.工业4.0和智能制造[J].机械设计与制造工程,20148.

[5] 丁纯,李君扬.德国“工业4.0:内容、动因与前景及其启示[J].德国研究,20144):51-52.

[6]曾玉波.“工业4.0变革即至,我们还缺什么[J].清华管理评论,20155.

[7] 叶钟灵.迎接4.0第四次工业革命[J].电子产品世界,20151):4.

[8] 贺正楚,潘红玉.“德国4.0与“中国制造2025[J].长沙理工大学学报(社科版),20153):108.

[9] 马克思恩格斯选集(第3卷)[M].人民出版社,1995760.

 

 

Industrial Revolution 4.0 in the View of Industrial Theory of Evolution

WAN Chang-song

(School of Humanities and Law, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)

Abstract: It is very necessary to study the basic connotation, main feature and law of development of industrial revolution 4.0 from the view of industrial theory of evolution. Industrial revolution 4.0 is thought to be the 4-th industry evolutionary based on CPS which formed the new paradigm of intelligent manufacturing technology as the leading industrial technology. The main characteristics of industrial revolution 4.0 show internet revolution, integration revolution and intelligent revolution. In the post-industrial era, we should understand and make use of  the development law of industrial revolution 4.0. We should seize the chance of the shift from B2C to C2Bthat ignited the industrial revolution and actively respond to shift from materialization to culture of social revolution, try to realize the industrial transformation from made-in-China to created-in-China.

Key words: industrial revolution 4.0; CPS; intelligent manufacturing; made in China 2025; industrial theory of evolution

 



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