一、 制造業(yè)的戰(zhàn)略地位

   近年來，發(fā)達(dá)國家大力推進(jìn)再工業(yè)化與制造業(yè)回歸。2011年6月，美國正式啟動“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”，旨在加快搶占21世紀(jì)先進(jìn)制造業(yè)制高點(diǎn)。2012年2月進(jìn)一步推出“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃”，通過積極政策，鼓勵制造企業(yè)回歸美國本土。2012年3月，奧巴馬首次提出建設(shè)“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”。2013年1月，美國總統(tǒng)執(zhí)行辦公室、國家科學(xué)技術(shù)委員會和高端制造業(yè)國家項(xiàng)目辦公室聯(lián)合發(fā)布了《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計(jì)》，投資10億美元組建美國制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，集中力量推動數(shù)字化制造、新能源以及新材料應(yīng)用等先進(jìn)制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，打造一批具有先進(jìn)制造業(yè)能力的創(chuàng)新集群。與德國不同，美國將工業(yè)4.0概念被稱之為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。

   歐盟也及時部署。歐洲各國在2030再工業(yè)化戰(zhàn)略中將努力探索如何開拓綠色制造業(yè)、價值鏈中的制造業(yè)、知識與信息時代的制造業(yè)等問題。歐洲技術(shù)發(fā)展論壇“制造業(yè)(manufacture)的未來”為歐洲制造業(yè)2020制定了路線圖。根據(jù)德意志銀行的報告，德國未來仍將高度依賴制造業(yè)，占本國GDP的33%，其他歐盟國家如意大利將占13%，法國10%，英國10%，西班牙7%。德國政府2011年11月公布的《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》中明確提出工業(yè)4.0戰(zhàn)略，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，保持德國的國際競爭力。2013年4月，德國機(jī)械及制造商協(xié)會、德國信息技術(shù)、通訊與新媒體協(xié)會、德國電子電氣制造商協(xié)會合作設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺”，提出德國向工業(yè)4.0轉(zhuǎn)變需要采取雙重策略，即德國要成為智能制造技術(shù)的主要供應(yīng)商和CPS技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。

   各國大力推動制造業(yè)振興的背景主要有五點(diǎn)：一是制造業(yè)直接影響各國在全球的競爭力。2002年，哈佛大學(xué)商學(xué)院戰(zhàn)略系教授邁克爾?波特教授在對美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑的反思中，多次談到發(fā)展本地經(jīng)濟(jì)和可貿(mào)易經(jīng)濟(jì)(traded economy)的重要性?？少Q(mào)易經(jīng)濟(jì)以制造業(yè)為核心，通過國內(nèi)制造和國際銷售，在國際市場獲得高收益的同時提高國民收入，同時提供更多就業(yè)機(jī)會。2008年的金融危機(jī)證明卓越制造業(yè)的抗風(fēng)險能力，對國家經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定和安全具有重要作用。二是制造業(yè)與就業(yè)高度相關(guān)。2012年美國總統(tǒng)科學(xué)顧問委員會發(fā)布的《在先進(jìn)制造領(lǐng)域獲得國內(nèi)競爭優(yōu)勢》報告中提到，美國制造業(yè)就業(yè)從1960-1990年的1700-1800萬人下降到2010年的1200萬人，美國在去工業(yè)化過程中對以先進(jìn)制造為基礎(chǔ)的技術(shù)投入落后于德國、韓國、日本和中國，制造業(yè)的萎縮直接影響了美國國際競爭力和國家創(chuàng)新能力。另據(jù)德意志銀行的報告，由于制造業(yè)外包，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)成員國占全球GDP比重不斷下降，歐洲在去工業(yè)化過程中GDP損失了本該有的1/3，未來30年將失去近1/3的就業(yè)機(jī)會。再工業(yè)化是對去工業(yè)化的校正。三是制造業(yè)對國家安全具有戰(zhàn)略意義。從軍事和國家安全角度考慮，制造業(yè)可以確保產(chǎn)品的可靠性、安全性和真實(shí)性（特別是電子類產(chǎn)品）；同時，還能保證國家需求的自給自足。四是先進(jìn)制造與創(chuàng)新相互關(guān)聯(lián)。全球擁有先進(jìn)制造業(yè)的地方，同時還吸引了更多研發(fā)人員參與。研發(fā)與制造在地理位置上的共生是創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，特別是在創(chuàng)新的初始階段。在美國，部分人認(rèn)為美國可以專注于研發(fā)，將勞動密集型的制造工作轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家。但近年來的研究表明，制造業(yè)外包將同時導(dǎo)致研發(fā)能力的衰減和制造業(yè)的喪失，使創(chuàng)意更難產(chǎn)生。五是制造業(yè)對稅收的貢獻(xiàn)，制造業(yè)外包導(dǎo)致稅收難以回到國內(nèi)。

二、未來制造業(yè)的三元能力

   世界主要發(fā)達(dá)國家再工業(yè)化進(jìn)程已經(jīng)毋庸置疑，但關(guān)鍵問題是，未來制造業(yè)將以何種模式發(fā)展將決定它的競爭力和戰(zhàn)略價值，我們看到，一系列新的概念在不斷涌現(xiàn)，如工業(yè)4.0、CPS、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人、3D打印等，在這些概念背后，都有一個共同的特征，就是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、人工智能與制造業(yè)的深度融合。在這些概念中，我們特別重點(diǎn)關(guān)注上述技術(shù)對制造業(yè)的影響是局部、靜態(tài)和技術(shù)連接層面的，還是整體、動態(tài)與社會體系層面的。

   為了解決上述關(guān)注，我們特別研究了CPS（Cyber-PhysicalSystem）框架及相關(guān)研究。CPS的概念是2006年由美國科學(xué)家Helen Gill在美國國家科學(xué)基金會上提出，很快引起美國政府、學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視，2007年美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問委員會(PCAST)提交總統(tǒng)的報告《挑戰(zhàn)下的領(lǐng)先—競爭世界中的信息技術(shù)研發(fā)》中，提出了未來具有重要影響的8項(xiàng)關(guān)鍵信息技術(shù)，CPS位居首位。歐洲聯(lián)盟在2008年啟動的嵌入式智能系統(tǒng)的領(lǐng)先研究與技術(shù)項(xiàng)目中， CPS作為智能系統(tǒng)的一個重要研究方向。根據(jù)Helen Gill的看法：CPS是網(wǎng)絡(luò)世界與實(shí)體世界的融合，通過多種方式與人類進(jìn)行互動的新一代系統(tǒng)。美國國家自然科學(xué)基金委員會(NSF)對它的定義是：CPS是“計(jì)算資源與物理資源間的緊密集成與深度協(xié)作”；Lee等人提出CPS是“實(shí)體資產(chǎn)與計(jì)算能力之間互聯(lián)管理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型技術(shù)(transformative technologies)。它通過嵌入式計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對物理流程的監(jiān)控，通過閉環(huán)反饋回路相互影響?！盋PS的發(fā)展源自傳感器、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)和計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成本的下降，可獲得性的增加，以及傳感器和網(wǎng)絡(luò)機(jī)器產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)；同時，CPS能夠?qū)崿F(xiàn)管理大數(shù)據(jù)、提升機(jī)器互聯(lián)、建設(shè)智能化、提升對設(shè)備管理彈性和自適應(yīng)能力等目標(biāo)。如果將CPS與生產(chǎn)、物流和服務(wù)進(jìn)行集成，可以將工廠轉(zhuǎn)型為工業(yè)4.0的工廠，真正實(shí)現(xiàn)用高科技手段和方法管理工廠?！?

   目前國內(nèi)外對CPS的研究重點(diǎn)是技術(shù)視角，社會視角的研究剛剛起步。技術(shù)視角關(guān)注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整體架構(gòu)、技術(shù)認(rèn)證、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用評估、系統(tǒng)特征、模型、安全等視角，其研究關(guān)鍵詞按出現(xiàn)頻率降序排列為信息技術(shù)集成、物理集成和ICT系統(tǒng)組件、智能制動、智能感知技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、高可擴(kuò)展性系統(tǒng)和系統(tǒng)能力、實(shí)時系統(tǒng)、智能和智能并行。

   社會視角則更多關(guān)注CPS的管理機(jī)制、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和競爭空間。從管理機(jī)制看，CPS的發(fā)展受到政策、機(jī)制、總體設(shè)計(jì)架構(gòu)和平臺、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、安全可靠性、跨越數(shù)字鴻溝的工程設(shè)計(jì)、協(xié)作網(wǎng)絡(luò)與人機(jī)交互、人才培養(yǎng)等因素的影響。從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用看，CPS的將對產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生巨大影響，在美國，這種影響將重點(diǎn)發(fā)生在七個產(chǎn)業(yè)，分別為制造業(yè)（智能生產(chǎn)設(shè)備、流程、自動化、控制、網(wǎng)絡(luò)和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)）、交通系統(tǒng)（智能汽車和交通控制，智能結(jié)構(gòu)和道路）、基礎(chǔ)設(shè)施（智能網(wǎng)格和智能建筑結(jié)構(gòu)）、健康醫(yī)療（身體網(wǎng)絡(luò)與輔助系統(tǒng)）、緊急響應(yīng)（識別和健康系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)、緊急響應(yīng)設(shè)備）和國防（士兵設(shè)備系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、系統(tǒng)體系、后勤保障）。從競爭空間看，重點(diǎn)關(guān)注發(fā)展國家領(lǐng)先制造業(yè)的戰(zhàn)略是什么、最前沿的技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域、如何推動政府、大學(xué)與產(chǎn)業(yè)的深度合作以加速新知識的產(chǎn)生和應(yīng)用。由于CPS具有在空間和時間維度感知和處理外部環(huán)境復(fù)雜性的能力，因此、它絕不僅僅是局部和靜態(tài)的技術(shù)解決方案，而是對制造業(yè)的硬件設(shè)備、工廠、移動設(shè)備、物流、服務(wù)和人和過程進(jìn)行連接、整合、分析和動態(tài)調(diào)整，具有鮮明的跨界特征。它的空間“連接”和智能化能力將會對全球未來再工業(yè)化競爭路線、模式、管理和運(yùn)營產(chǎn)生長遠(yuǎn)而深刻的影響(董小英 2016)。以CPS三個字母為核心的三元體系，構(gòu)成了未來制造業(yè)的三元能力：

   第一元能力是實(shí)體空間的數(shù)字化能力。數(shù)字化能力代表將實(shí)體空間要素（包括設(shè)備、移動終端、工廠、流程、服務(wù)等供應(yīng)鏈中所有環(huán)節(jié)）進(jìn)行數(shù)字化呈現(xiàn)與連接的能力。數(shù)字化連接的廣度、深度和速度對未來制造業(yè)的運(yùn)營效率至關(guān)重要。在CPS連接體系架構(gòu)中，由感知設(shè)備（如傳感器、感應(yīng)器、分布式控制器等）、嵌入式計(jì)算設(shè)備(如分布式控制器)、企業(yè)制造控制系統(tǒng)（如ERP\MES\SCM和CMM），將過程中的行為和狀態(tài)以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，當(dāng)信息基礎(chǔ)設(shè)施配置在適合的時空位置上時，數(shù)字可以脫離實(shí)體載體存在，在網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)現(xiàn)即時聚集、整合和傳播，大大改變了嵌入在設(shè)備、流程、生產(chǎn)、物流和服務(wù)過程中的信息的采集、加工、處理和傳播方式，逐步實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。

   第二元能力是網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)整合分析能力。實(shí)體空間要素被數(shù)字化通過信息基礎(chǔ)設(shè)施傳輸被集成到網(wǎng)絡(luò)空間，網(wǎng)絡(luò)空間的能力有兩個層面，一是對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成分析后增值的能力，二是在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上發(fā)展人機(jī)智能的能力。掌握這兩種能力的企業(yè)演化為新型平臺企業(yè)和數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)。從增值能力看，在信息中心匯集海量信息基礎(chǔ)上，每臺互聯(lián)機(jī)器的信息都被推送到此并形成機(jī)器網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)據(jù)挖掘和分析可以對每臺機(jī)器狀態(tài)的進(jìn)行比對和洞察，由此，機(jī)器具有了自我比較能力。每臺機(jī)器的表現(xiàn)都能夠在整個體系中進(jìn)行排序和比較，通過記錄機(jī)器運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的追溯比較，預(yù)測機(jī)器未來的狀況。資源集成主體通過網(wǎng)絡(luò)空間集成信息的能力對實(shí)體空間的進(jìn)行管控，掌握領(lǐng)先集成資源的組織能夠整合其他資源。從人機(jī)智能看，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、人工智能等認(rèn)知技術(shù)和人工智能的發(fā)展，掌握數(shù)據(jù)資源的組織具有模擬與綜合集成、遠(yuǎn)程可視化、協(xié)同診斷的能力，計(jì)算機(jī)智能擁有了全面監(jiān)控系統(tǒng)的知識和能力，同時能幫助實(shí)體空間做出正確決策。由于網(wǎng)絡(luò)層資源密度帶來的信息集成廣度、深度和速度優(yōu)勢，認(rèn)知層的智能決策能力大大超越了實(shí)體空間人類的決策能力，由此構(gòu)建核心競爭優(yōu)勢。

   第三元能力是網(wǎng)絡(luò)-實(shí)體空間交互能力。在認(rèn)知層的指導(dǎo)下，智能系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)空間將信息反饋給實(shí)體空間，通過指導(dǎo)性控制使機(jī)器具有自適應(yīng)和自配置能力，機(jī)器通過彈性控制系統(tǒng)(RCS)做出修正性和預(yù)測性決策。包括傳統(tǒng)生產(chǎn)順序的改變；通過軟件實(shí)現(xiàn)并行工程開發(fā)和商品制造的提速(Boehm and Turner 2002)；地點(diǎn)配置指數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)改變了地點(diǎn)的概念，使生產(chǎn)企業(yè)與消費(fèi)者、合作伙伴、供應(yīng)商之間建立全球網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)者和使用者有機(jī)會參與到產(chǎn)品和服務(wù)提供者的價值共創(chuàng)過程中；形成價值網(wǎng)絡(luò)和商業(yè)生態(tài)。CPS實(shí)現(xiàn)了對不確定信息的實(shí)時可靠處理、動態(tài)資源與能力的有機(jī)協(xié)調(diào)、對環(huán)境的自適應(yīng)控制，構(gòu)建高度自主感知、自主判斷、自主調(diào)節(jié)和自治能力，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬世界和實(shí)際物理世界互聯(lián)與協(xié)同。在匯集海量數(shù)據(jù)和智能分析的基礎(chǔ)上，CPS可以最大化實(shí)現(xiàn)其戰(zhàn)略、商業(yè)和應(yīng)用價值。

   三元能力之間具有依次遞進(jìn)、內(nèi)在關(guān)聯(lián)、動態(tài)發(fā)展、動態(tài)組合等特性，依次展現(xiàn)了制造業(yè)未來發(fā)展的格局與路線圖，需要在短、中與長期發(fā)展中構(gòu)建戰(zhàn)略認(rèn)知和布局。尤其是第一元能力的建設(shè)，需要較長的時間和進(jìn)程，特別是對于傳統(tǒng)制造業(yè)來說，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化面臨著巨大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)和壓力。在第二元能力構(gòu)建中，新興互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)擁有較多優(yōu)勢，但如何與傳統(tǒng)制造業(yè)對接是一個大的問題。

三、三元能力與制造業(yè)的競爭優(yōu)勢

   CPS系統(tǒng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于：一是異構(gòu)集成。CPS具備“深度嵌人、泛在互聯(lián)、智能感知和交互協(xié)同”的特點(diǎn)，體系結(jié)構(gòu)具有開放性、異構(gòu)性、動態(tài)性、松耦合和多維度等特點(diǎn)；二是智能管控。CPS在物與物互聯(lián)的基礎(chǔ)上，CPS強(qiáng)調(diào)對物的實(shí)時、動態(tài)信息控制與服務(wù)，在實(shí)時性、安全性和可靠性方面的要求更高；三是交互適應(yīng)。自主適應(yīng)實(shí)體環(huán)境的動態(tài)變化，必須滿足實(shí)時性、可靠性和安全性方面的要求。

   從智能制造到智能管理。CPS能夠使智能制造應(yīng)用通過大規(guī)模異構(gòu)組件構(gòu)成的互聯(lián)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)的過程中進(jìn)行集成化計(jì)算。這些控制系統(tǒng)通過控制循環(huán)，即傳感器和制動器、傳感器相連，和生產(chǎn)線交互，來提供獨(dú)立的生產(chǎn)過程控制。這些高度集成的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)能夠很大程度上改善工業(yè)流程的效率。在智能管理上做到：（1）通過數(shù)字控制系統(tǒng)，具有嵌入式自動化的過程控制、處理工具和服務(wù)信息系統(tǒng)，最優(yōu)化工廠運(yùn)作和安全。（2）資產(chǎn)管理，使用預(yù)測性的維護(hù)工具、統(tǒng)計(jì)評估和測量最大化生產(chǎn)的可靠性。（2）智能傳感器可以消除異常現(xiàn)象，幫助規(guī)避不正常甚至是災(zāi)難性的事件。（3）智能系統(tǒng)在工業(yè)能源管理系統(tǒng)內(nèi)部集成，在外部上用智能網(wǎng)格使實(shí)時能源優(yōu)化成為可能。

大規(guī)模定制。CPS能夠在制造業(yè)創(chuàng)新方面提供多種可能，主要體現(xiàn)在在智能產(chǎn)品、生產(chǎn)，以及產(chǎn)品安全、可靠和可持續(xù)性的生命周期設(shè)計(jì)方面。這些領(lǐng)域范圍得益于CPS的概念和信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括家居、軍事物流和武器系統(tǒng)、健康、衣服、農(nóng)業(yè)、食物加工和準(zhǔn)備、自動航空器。通過CPS組件的整合，產(chǎn)品需求呈現(xiàn)安全、可靠、“即插即用”的趨勢，并呈現(xiàn)高度的定制化可能。

   集成透明高效價值網(wǎng)。CPS對制造業(yè)從工廠運(yùn)作到供應(yīng)鏈的所有方面進(jìn)行高度整合。產(chǎn)品的完全生產(chǎn)周期能夠被追蹤，包括流程、資源等，使得制造業(yè)環(huán)境靈活，能夠優(yōu)化績效和效率。CPS的先進(jìn)能夠降低產(chǎn)品和系統(tǒng)對市場的響應(yīng)時間，促進(jìn)供應(yīng)鏈的創(chuàng)新、競爭和彈性。由于生產(chǎn)更靠近原材料、科技技術(shù)中心或者客戶群體，這些優(yōu)勢使得成本和市場能更靈活地優(yōu)化，制造業(yè)的未來勞動力的工作重點(diǎn)和技能集中在創(chuàng)新和研究等核心知識領(lǐng)域。

   與消費(fèi)者深度融合的價值共創(chuàng)體系。在傳統(tǒng)制造業(yè)，由于企業(yè)間信息化數(shù)字化水平較低，制造商和消費(fèi)者之間信息不對稱，供應(yīng)鏈搭建起制造商和消費(fèi)者之間的橋梁來應(yīng)對兩者之間的物理鴻溝，橋梁的中間商包括批發(fā)商、零售商等，這種供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)特征，在網(wǎng)絡(luò)空間，企業(yè)間和與消費(fèi)者間的結(jié)構(gòu)關(guān)系呈現(xiàn)出從供應(yīng)鏈到價值網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)化。數(shù)字化使得制造商、中間商、消費(fèi)者之間可以共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的對稱流動，供應(yīng)鏈通過搭建物理橋梁幫助傳遞信息的作用在減弱。由于信息對稱性，企業(yè)可以預(yù)先獲得消費(fèi)者偏好并通過縱向或橫向資源整合形成價值共創(chuàng)，消費(fèi)者需求成為產(chǎn)業(yè)研發(fā)的一部分，隨著消費(fèi)需求和情景的轉(zhuǎn)變，企業(yè)通過數(shù)字化而非實(shí)體連接快速形成大量松耦合結(jié)構(gòu)，不相關(guān)主體根據(jù)市場需求的變化快速組合和解散，共享的信息把各方相關(guān)利益者組成價值共創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)。

四、全球競爭格局下我國智能制造的戰(zhàn)略意義

   美國戰(zhàn)略是將網(wǎng)絡(luò)空間的優(yōu)勢輻射到實(shí)體空間。美國從上世紀(jì)70年代開始構(gòu)建信息產(chǎn)業(yè)在全球的領(lǐng)導(dǎo)地位，目前已經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的完整生態(tài)系統(tǒng)，包括從部件、系統(tǒng)連接到云應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)生態(tài)與格局(ofpresident 2010)。在此基礎(chǔ)上，美國將CPS作為構(gòu)建全球產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力的重要引擎。根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院2013年的報告(Ying 2013)，CPS作為新一代智能系統(tǒng)對美國未來的經(jīng)濟(jì)影響巨大。其中顛覆性技術(shù)會為未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供巨大的空間和引擎，創(chuàng)造全新的市場和增長平臺，新產(chǎn)品和新服務(wù)會創(chuàng)造和保留大量就業(yè)機(jī)會?？梢钥吹?，美國的戰(zhàn)略布局是將網(wǎng)絡(luò)空間的優(yōu)勢輻射到實(shí)體空間。美國從2006年開始就對CPS未來發(fā)展中涉及的關(guān)鍵問題（如系統(tǒng)的安全性和可靠性、網(wǎng)絡(luò)的連接、交互和人機(jī)互動、跨越數(shù)字—實(shí)體鴻溝的工程方法、CPS的架構(gòu)和平臺、勞動力的教育培訓(xùn)與技術(shù)轉(zhuǎn)型）直接向美國總統(tǒng)稟報并展開全面布局(Ying 2013)。

   德國戰(zhàn)略是將實(shí)體空間的優(yōu)勢延展到網(wǎng)絡(luò)空間。德國憑借著制造業(yè)百年積淀的技術(shù)研發(fā)、工程師文化、工匠精神、管理改善和漸進(jìn)式創(chuàng)新基礎(chǔ)，依托德國的連接電子工程、機(jī)械工程和信息技術(shù)的跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)與能力，良好的教育體系，設(shè)備供應(yīng)商與用戶之間良好的伙伴關(guān)系，自動化方面的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)力和更靈活的生產(chǎn)方法，強(qiáng)有力的中小企業(yè)隱性冠軍及在全球細(xì)分市場上的專業(yè)能力，將實(shí)體空間的優(yōu)勢拓展到網(wǎng)絡(luò)空間。因此，德國又將CPS稱為產(chǎn)業(yè)集成(integrated industry)(Heng 2014)，旨在通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、工廠、流程、服務(wù)、人與客戶之間的廣泛連接和集成。根據(jù)德國國家科學(xué)工程科學(xué)院(NASE)估算，工業(yè)4.0將使勞動生產(chǎn)率提高30%。為此，歐盟將每年投資3.4億歐元連續(xù)10年，通過CPS相關(guān)研發(fā)實(shí)現(xiàn)其“世界領(lǐng)導(dǎo)者”的地位。另據(jù)弗勞恩霍夫協(xié)會與德國信息產(chǎn)業(yè)、電信和新媒體協(xié)會(Bitkom)的聯(lián)合報告，工業(yè)4.0帶給德國的總增值將達(dá)到2670億歐元，這些貢獻(xiàn)主要來自六個領(lǐng)域：機(jī)械與設(shè)備安裝與運(yùn)轉(zhuǎn)過程（2013-2025，230億歐元）；機(jī)動車輛與汽車零配件（150億歐元）；信息與通訊技術(shù)（140億歐元）；電子設(shè)備與化工產(chǎn)業(yè)（120億歐元）；農(nóng)業(yè)和林業(yè)（30億歐元）。這些領(lǐng)域的收益將占到總增值2670億歐元中1/3(Heng 2014)。

   在新一輪制造業(yè)的國際競爭中，我國制造業(yè)面臨著兩翼競爭。根據(jù)工信部苗圩的看法，2010年，中國人經(jīng)過150年的努力奮斗，終于重回世界第一制造業(yè)大國的位置。但在全球競爭格局下，我國制造業(yè)大而不強(qiáng)的問題仍然存在，在全球制造業(yè)競爭優(yōu)勢的陣營中，美國為第一陣營，德國日本為第二陣營，我國為第三陣營。因此，中國企業(yè)面臨的壓力與挑戰(zhàn)比德美企業(yè)更大。一方面，在實(shí)體空間，中國企業(yè)面臨著傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的艱難挑戰(zhàn)，在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)含量、運(yùn)營體系和品牌建設(shè)上與德國企業(yè)有較大差距；在網(wǎng)絡(luò)空間，雖然我國的消費(fèi)類互聯(lián)網(wǎng)近年來得到很大發(fā)展，但在企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，與德國和美國的企業(yè)仍有很大距離；在實(shí)體與網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)層面，美國已經(jīng)建立了一定的領(lǐng)先優(yōu)勢。為了進(jìn)一步縮小與領(lǐng)先國家的距離，我國政府相繼提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025戰(zhàn)略”是制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)同步發(fā)展的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)，國務(wù)院和工信部相繼推出了《中國制造2025》（2015年5月，國務(wù)院）、《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋”行動的指導(dǎo)意見》（2015年7月，國務(wù)院）、《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》（2015年11月，國務(wù)院）、《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》（工信部）、《智能制造工程》（工信部）等一系列政策指導(dǎo)大力推進(jìn)這一進(jìn)程。在這種背景下，我們建議：

   一是整體規(guī)劃布局三元能力建設(shè)。通過對CPS戰(zhàn)略價值的解讀，我們可以預(yù)見未來工業(yè)化進(jìn)程與制造業(yè)的發(fā)展將取決于三種能力：一是數(shù)字化能力。即通過推進(jìn)組織、行業(yè)和國家層面的信息化，實(shí)現(xiàn)實(shí)體空間資源的數(shù)字化及向網(wǎng)絡(luò)空間聚集的能力；二是數(shù)字集成與分析的能力。既在網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)展領(lǐng)先智能資源，支持對海量數(shù)據(jù)的集成、處理、分析挖掘、決策支持與預(yù)判。三是價值共創(chuàng)的能力。在信息資源集成能力的基礎(chǔ)上，我國制造業(yè)在應(yīng)對環(huán)境復(fù)雜性、消費(fèi)者需求個性化和情境動態(tài)化的過程中，通過發(fā)展共享經(jīng)濟(jì)和平臺經(jīng)濟(jì)，以最優(yōu)成本和最高效率滿足客戶和市場的需求，隨需而變、供需匹配，，從而確保制造業(yè)的高適應(yīng)性、可靠性、實(shí)時性、安全性及競爭優(yōu)勢。

   二是通過漸進(jìn)式創(chuàng)新強(qiáng)化制造業(yè)的品質(zhì)與品牌。中國制造企業(yè)應(yīng)該堅(jiān)信卓越產(chǎn)品的恒久價值。從全球視野看，對產(chǎn)品卓越品質(zhì)的追求這一價值觀在互聯(lián)網(wǎng)大潮中并沒有改變。中國在大力推進(jìn)發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的同時，需要同樣高度重視實(shí)體經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級與可持續(xù)發(fā)展。我們需要特別借鑒德國的經(jīng)驗(yàn)，接受美國在制造業(yè)大量外包轉(zhuǎn)移時所帶來的實(shí)體經(jīng)濟(jì)空心化的教訓(xùn)。中國作為人口大國，就業(yè)問題直接關(guān)系到社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)繁榮，應(yīng)該把互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與制造業(yè)作為互補(bǔ)的戰(zhàn)略伙伴，而不是相互替代的競爭對手。從全球工業(yè)發(fā)展的歷史視角看，我國制造業(yè)發(fā)展仍處在初級階段，需要以堅(jiān)定不移的目標(biāo)、堅(jiān)忍不拔的毅力和堅(jiān)持不懈的努力，繼續(xù)推進(jìn)信息化與工業(yè)企業(yè)的深度融合，在這個過程中，一方面要扎扎實(shí)實(shí)以工匠精神打好基本功，深化技術(shù)能力，改善管理體系，加強(qiáng)研發(fā)投入、塑造卓越品質(zhì)和品牌，把中國制造打造成象德國制造一樣的有國際競爭力的產(chǎn)品；另一方面通過重點(diǎn)突破、彎道超車的機(jī)會，實(shí)現(xiàn)國際級水準(zhǔn)的智能制造。

   三是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)空間能力建設(shè)。鑒于CPS在智能電網(wǎng)系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、航空航天電子系統(tǒng)、智能醫(yī)療系統(tǒng)、智能家電系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測、智能建筑、工業(yè)控制、國防系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等領(lǐng)域的戰(zhàn)略意義和廣泛應(yīng)用價值，筆者建議政府與學(xué)術(shù)界、企業(yè)通過建立聯(lián)盟的方式聯(lián)合進(jìn)行前瞻性與應(yīng)用性并行的研究與開發(fā)，利用我國的創(chuàng)新和市場優(yōu)勢，力爭成為國際標(biāo)準(zhǔn)的參與者與制定者。研究的范圍應(yīng)是綜合性的，涉及核心技術(shù)體系和架構(gòu)的開發(fā)，及服務(wù)和社會體系的探索與創(chuàng)新。通過前瞻性戰(zhàn)略研究，提供實(shí)體經(jīng)濟(jì)與網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)共贏發(fā)展的綜合性框架，為企業(yè)提供長期、穩(wěn)定的政策設(shè)計(jì)與環(huán)境營造，將實(shí)體與網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打造成互利互惠、共同發(fā)展的伙伴關(guān)系。

   四是加速發(fā)展工業(yè)和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，重視相關(guān)人才培養(yǎng)。鼓勵我國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)強(qiáng)化在網(wǎng)絡(luò)空間能力的轉(zhuǎn)移，并在與制造業(yè)的交集領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)能力轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新，推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在政策上，支持消費(fèi)類互聯(lián)網(wǎng)利用其與客戶價值共創(chuàng)和大數(shù)據(jù)開發(fā)的能力，通過建立聚合消費(fèi)者和廠家資源的平臺，形成逆向整合產(chǎn)業(yè)資源的“龍頭模式”，從而提升制造業(yè)的運(yùn)營效率及與市場動態(tài)接軌的能力，用逆向倒逼方式整合產(chǎn)業(yè)鏈，使中國的相關(guān)產(chǎn)業(yè)不僅在智能制造環(huán)節(jié)發(fā)力，而且能在人、設(shè)備、服務(wù)、流程等各環(huán)節(jié)連接，形成價值網(wǎng)絡(luò)的智能化。在這個過程中，我國需要一大批在計(jì)算機(jī)、專業(yè)、創(chuàng)新、商業(yè)模式設(shè)計(jì)方面具有綜合能力的人才，在美國，專家已建議排名在前200的大學(xué)中25%的學(xué)校設(shè)立CPS學(xué)位，本科層面的CPS項(xiàng)目將在2017年正式推出，通過在這一階段的人才培養(yǎng)，為企業(yè)節(jié)約大約5年的培訓(xùn)時間。

   五是持續(xù)推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化與信息化轉(zhuǎn)型。企業(yè)通過信息化和數(shù)字化手段不斷優(yōu)化供應(yīng)鏈、提升現(xiàn)有供應(yīng)鏈價值，并在此基礎(chǔ)上逐漸實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)，為價值網(wǎng)絡(luò)的形成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于我國制造型企業(yè)眾多、信息化和數(shù)字化水平參差不齊，三元能力的構(gòu)建過程必將經(jīng)歷一段歷史進(jìn)程，這個過程要經(jīng)歷領(lǐng)導(dǎo)人認(rèn)知模式、管理模式和業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)型與變革，將遇到很多困難，政府和企業(yè)在推動信息化過程中投入了不懈努力，今天應(yīng)該以更大的力度沿著這個目標(biāo)走下去。

   六是發(fā)揮中國的綜合優(yōu)勢，尋求彎道超車機(jī)會。中國市場廣闊，消費(fèi)群體眾多，消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷升級。在這個大環(huán)境下，我國已經(jīng)涌現(xiàn)出小米、京東、阿里巴巴、騰訊、滴滴等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，或者用互聯(lián)網(wǎng)思維做實(shí)體企業(yè)的范例。同時在高鐵、造船、航空航天、電信設(shè)備等領(lǐng)域有一大批具有國際競爭力的制造型企業(yè)。建議企業(yè)之間通過建立聯(lián)盟的方式共同探索工業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)制定、路線圖規(guī)劃和示范模式，尋求共同推進(jìn)與中國制造2025戰(zhàn)略高度關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施、核心架構(gòu)、核心技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、軟件應(yīng)用、服務(wù)創(chuàng)新、商業(yè)生態(tài)和模式創(chuàng)新的探索性研究與知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，使我國在新一輪的工業(yè)化國際競爭中獲得更多的影響力和主動地位。

董小英，北大本-碩-博；現(xiàn)為博士生導(dǎo)師，光華管理學(xué)院管理科學(xué)與管理信息系統(tǒng)系副教授，案例研究中心學(xué)術(shù)主任，中國信息經(jīng)濟(jì)協(xié)會副理事長，信息產(chǎn)業(yè)部中國信息通訊委員會委員。曾在美國哈佛大學(xué)，匹茲堡大學(xué)，澳大利亞國立大學(xué)等多所大學(xué)短期學(xué)習(xí)或做訪問學(xué)者。主持聯(lián)合國教科文組織、國家自然科學(xué)基金（2項(xiàng)）和國家社科基金項(xiàng)目。主要學(xué)術(shù)著作5部。發(fā)表中英文論文50余篇。研究領(lǐng)域包括高科技企業(yè)創(chuàng)新、雙元能力、知識管理、信息平臺與商業(yè)模式創(chuàng)新，傳統(tǒng)企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型、醫(yī)療信息化平臺和工業(yè)4.0。教學(xué)領(lǐng)域包括知識管理與創(chuàng)新，領(lǐng)導(dǎo)者創(chuàng)新思維、競爭情報與創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)。近年來在國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的深度案例研究有思科、華為、李寧、京東等企業(yè)。擔(dān)任企業(yè)知識管理與創(chuàng)新、企業(yè)信息化方面顧問。為光華ExEd行動學(xué)習(xí)的主要倡導(dǎo)者和實(shí)踐者，擁有為近20多家企業(yè)設(shè)計(jì)、管理和實(shí)踐行動學(xué)習(xí)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。