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工业互联网时代的全球供应链体系变革

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  以下文章来自  清华大学互联网产业研究院副院长兼物流产业研究中心主任,博士生导师 刘大成

   一、新基建与工业互联网的协同发展

  (一)疫情下的新基建

  此次新冠肺炎病毒疫情肆虐全球,截至715日,全球累计确诊人数高达1341万例,累计死亡57万例,给全球带来了巨大的生命和经济财产损失,并引发经济、政治和社会危机[1]。世界卫生组织(WH0)预测此次疫情最悲观情况将是全球数十亿人感染,死亡超过6900万人[2];世界贸易组织(WT048日预测2020年全球贸易将缩水13%-32%,并可能造成自大萧条以来最大衰退;国际劳工组织(ILO630日发布《监测报告:新冠肺炎与劳动世界》中提到,2020年第二季度全球工作时间减少了14%,相当于损失4亿个全职工作;而世界货币基金组织预测2020年全球经济将萎缩4.9%

2018年底到20204月,中央经济工作会议、中央政治局常务会议和国务院常务会议分别以各种方式提出“新基建”,最初的新基建仅仅是覆盖5G基础设施建设、物联网、大数据中心、人工智能和工业互联网等信息化、网络化和数字化技术的基础设施建设,但在今年新冠肺炎病毒疫情下全球供应链暂停、中美贸易脱钩和中国非市场化地位等困难情况下提出的新基建则增加了特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩等,减少了物联网,形成包括工业互联网的七大领域,并立足以市场投入为主,以“一业带百业”。

新基建的七大领域可以更粗线条地划分为三个体系,以5G和工业互联网基础设施建设为核心的通信网络基础设施;以人工智能和大数据中心为核心的算力基础设施;以特高压(第六种运输方式)、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩为核心的交通基础设施[3]

新基建之所以提出以市场投入为主,就是把新基建做为对以铁公基为主的传统基建计划投入方式的补充,特别是数字经济自带的市场增长潜力、资本虹吸能力和岗位自雇能力,而政府性投资和政策红利起到“四两拨千斤”的催化剂作用。

工业互联网是通信技术与数字产业的完美融合,更是未来传统产业的发展方向,工信部配合新基建提出了改造升级工业互联网内外网络、提升工业互联网平台核心能力和建设工业互联网大数据中心,依托工业互联网促进传统产业加快上线上云,促进工业互联网区域协同发展和增强工业互联网产业集群能力等。据Accenture预测,工业互联网的市场到2020年将达到万亿元规模,并着力在通信网络、数据和安全三个方面推动产业中人、数据和机器间的融合式数字互联。

(二)5G赋能工业互联网

工业互联网是5G最主要的应用场景,也是5G获得市场支持的核心获益场景。做为世界工厂的中国制造业将因为“5G+工业互联网”而更深度与信息技术、数字经济相融合,5G赋能的工业互联网也将成为制造业产业升级、结构变革的基础支撑。

5G离不开工业互联网的场景落地,这是由其积极性决定的。5G投资巨大,仅2020年投资建设的55万个5G基站就预计花费1803亿元,如果再考虑5G采用比3G/4G更高频段载波会导致5G基站数量需三倍于4G基站数量才能覆盖原有4G通信范围,则仅基站建设成本就需要5.4万亿元,而每年租借铁塔及耗电费用也高达1.2万亿元,但是如果只是面对消费互联网市场,传统4G的年收益最高只有2019年的8145亿元,利润只有1400亿元。也就是说当5G仅面向以满足增强型宽带(eMBB)为主体需要的消费互联网市场,将不可能收回投资;只有5G应用在以工业互联网为代表的产业互联网上,才可以既充分发挥5GeMBB基础上的高可靠性低时延(uRLLC)和海量互联规模(mMTC)以补齐5G的“能力三角”,又从以工业互联网为主的各种垂直产业应用中获取其乐于支付的超高费用。

5G和边缘计算从通信网络上与工业互联网融合,从而在G比特级的eMBB、可靠性超过99.999%1ms单项空口时延的uRLLC106/Km2连接数密度的mMTC“能力三角”通信基础技术条件上推进工业互联网的网络支持能力。不过5G只是移动通信发展的一个阶段,未来可能会逐步过渡发展到6G,也可能被以TCP/IP为核心的软件替代硬件或马斯克的星链(Starlink)卫星互联网所更改通信技术的发展道路,但未来的通信网络应用场景依然会重点放在工业互联网上。

(三)大数据中心支撑的工业互联网

数据中心是工业互联网的支撑,而工业大数据则是工业互联网和智能制造的核心。工业大数据即工业数据的总和,通常包括企业信息化数据、工业物联网数据和外部跨界数据,并存在于企业内部、产业链及跨产业链的供应链经营主体内。企业信息化数据是传统数据资产,主要包括产品研发数据、生产制造数据、上下游供应链数据和客户服务数据等高价值密度的企业核心业务数据;而工业物联网数据则是利用物联网监控、采集的设备和装备状态运行数据、生产环境数据等海量新增数据;外部跨界数据则囊括了市场数据、政策数据、气候数据、生态数据等影响企业生产与运营的复杂数据。此中机器数据产生的数据量极大,远超过消费互联网。

工业大数据既符合大数据的高容量(Volumn)、快速度(Velocity)、多品类(Variety)和真实性(Veracity)的4V特性,更满足反应工业系统的系统化特征的“多模态”、物理对象间与过程的语义关联的“强关联”和嵌入物联网智能互联的“高通量”等特征,并符合不同空间和时间尺度的“跨尺度”数据集成、系统实现“协同性”的动态协同、复杂动态系统的“多因素”、依靠“因果性”实现的高可靠和高确定性的数据分析以及依赖“强机理”实现基于领域机理知识的数据降维等要求。

因此工业互联网大数据中心必然是大数据中心的必然分中心,也是智能制造的核心价值,并可以与工业互联网一道推动传统制造业产业供需精准对接,实现更有效率、更低成本、更加精准的资源配置,驱动制造业生产、管理和营销模式的全面创新,从而显著提升制造业发展质量和效益。

(四)人工智能驱动工业互联网发展

人工智能一直是人类持续追求的目标,是用技术手段来模拟对人的思维、决策和行动的一种仿真和替代,通常包括弱人工智能、强人工智能和超人工智能,而目前发展主要还停留在弱人工智能阶段。

人工智能从神经网络感知器、贝尔曼公式、机器学习到深度学习阶段几经起伏,并随着大数据、云计算、物联网和机器人的快速发展推进了人工智能的高速迭代发展,已经在替代人的思维、决策和行动的部分功能方面取得进展,并向助智学习、自组织、自适应和自行动等4个方向发展,与工业互联网结合则在工况自感知、工艺自学习、装备自执行和系统自组织等方向发展,即达到智能制造阶段。

二、从信息化到网络化再到数字化的制造业

(一)信息化时代的制造业

信息化解决的是人与机器之间的数字联通的问题。如制造业企业信息化中许多企业使用的ORACLE数据库、PTC公司的PDM产品数据管理、SAP公司的ERP企业资源管理、以及MES制造执行系统、WMS库存管理系统等,主要实现了管理者对企业各种资源的实时与非实时的监控、调度和计划等[4]

从信息化时代最典型的供应链型制造型企业就是利丰集团的利丰供应链。最早成立于1906年的利丰行在1985年由第3代企业继承人冯国经、冯国纶从以贸易为核心转向“准制造商”,利用制造业信息化时代的契机进行与传统制造商的联合开发和无疆界的分散化虚拟生产。1992年利丰有限公司在香港上市,并陆续在全球40多个经济体构建了260多个办事处和仓库,聘用了35000名员工,并吸引了遍及全球的15000家供应商。利丰集团在2000年就实现了32亿美元收入,2001年实现了203亿美元收入,2011年最高市值为2050亿港元,成为香港股市股王。

(二)网络化时代的制造业

网络化解决的是人与人之间的数字联通的问题。过去实体的商贸渠道同时决定生产和消费两端的通用性和规模型,但互联网直接更改了生产与消费间的贸易渠道。传统实体商贸渠道中间商最重要,可以通过对生产和消费两端的信息把握赚钱中介差价,但互联网平台解决了生产与消费的短接问题,且以近零成本近零时延实现了供需两端的个性化与差异化[5]

过去二十多年的互联网商业主要是消费互联网,实现了个性化需求与差异化供给近零成本、近零延迟地精准对接并形成规模化。互联网极大程度地方便了供需双方的短接,进而直接影响了中间商赚差价的市场空间,曾经风光无限做为全球供应链标杆的利丰供应链被新型市场抛弃。2020320日,利丰集团的市值仅有43亿港元;515日不得不以106亿港元被普洛斯私有化溢价并购。

(三)数字化时代的制造业

数字化解决的是设备与设备之间的数据互联,依靠的技术包括大数据、云服务、移动互联网、物联网、人工智能、区块链和赛博系统等,过去20年在信息化和网络化基础上推进了数字化的产生和发展,使得其与最具流动性的资本融合并快速实现资源配置优化再优化。

数字化具体是指设备之间可以通过数字自组织并形成自洽,德国工业4.0”及其的赛博系统就在解决这个问题。

过去在信息化时代,企业可以通过ERP系统制定科学的主生产计划MPS,交给班组长去组织生产,由工人按计划去拣选零件、搬运和加工零部件,或者安排机器人拾拿、AGV小车搬运和机器人加工;但在工业4.0数字化时代的赛博系统中就发生了变化。工业4.0核心的赛博系统也同样产生一个指令产生的生产计划,但这次这个生产计划不仅传递给班组长,分解给计划员、调度员和工人,还同时传递给了货架、AGV小车、机器人、加工设备以及被加工的零部件。工人知道何时何地从哪个货架拾取、使用哪个AGV运输、使用哪个加工设备、采用哪种工艺、加工哪个零部件;加工设备知道何时何地由哪个操作工人使用哪种工艺加工哪个零部件;AGV或机器人知道何时何地从哪个货架拾取、运输到哪个设备进行加工;零部件也知道何时何地被哪个机器人从哪个货架拾取、被哪个AGV运输和在哪个设备被哪个工人加工,所有相关要素都可以互相握手并进行自组织的加工,这就是数字化时代的工业4.0体系,一方面保证底层的自组织纠错,另一方面提高底层的效率和柔性。

三、“逆全球化”牵引的全球供应链体系变革

(一)从制造业全球化到“逆全球化”与全球化并行

推进经济全球化和制造业全球化的因素有三个。首先是两次工业革命和电气化带来生产、交通、运输和通信成本的降低,特别是集装箱及其相应运载系统的产生,推动了资本、技术、商品和人力低成本高效率的全球性流动;其次是国际贸易组织和区域贸易集团包括跨国公司的逐步强盛,使得发达国家具有高流动性的资本与发展中国家低成本的土地、劳动力乃至原始资源更高效的结合到一起;第三是两极格局形成相对稳定的政治环境、前苏联解体带来的市场经济为主体的全球市场形成。

当然,从信息化、网络化再到数字化也将世界在逻辑上形成完整体,加速了经济全球化。但是也有看到,恰恰是数字化带来了强资源配置优化能力,反而也形成了“逆全球化”的新思潮。

据英国乐施会统计,2015年全球前67名富豪的年收入总和超过了全球底层35亿人的年收入总和;2016年则变为全球前8个名富豪的收入总和超过了全球底层35亿人的年收入总和;2018年则缩小到前5名富豪的收入总和超过了后35亿人的收入总和;而据美林美银统计,2017年美国排名前0.1%的富豪们总资产超过了后90%人群的总资产。这样日益增长的财富差距和基尼系数必然造成民生问题,数字化进一步强化原有的资本强流动性与发展中国家劳动力的资源配置优化能力,导致发达国家底层就业岗位缺失,这可以解释法国黄马甲运动、美国特朗普上台和英国退欧等一系列现象,选票政治促使政府开始选择开启逆全球化进程。

(二)“逆全球化”牵动的全球供应链变革

此次疫情加剧了各国在金融、航运、原料供应的矛盾与冲突,这种撕裂导致的逆全球化对中国的发展不利,特别是中国面临着自加入WTO之后最大的脱钩风险——“非市场经济地位”,全球产业链将有可能重塑一个将中国排除在外的新全球产业链生态。

全球疫情发生以来,国际空运、海运量明显下降,国际物流全面受损。我国在国际物流上的影响力极弱,海运和空运都仅有10%的市场份额,与我们在全球化商贸的占比严重不符,根本无法保证全球产业供应链的率先恢复和促进与国际之间的交流。全球的产业供应链也不是简单地先暂停等疫情过后就能马上重启。美国总统特朗普称此次疫情让美国学到了保障本地供应链的重要性,提出要将产品撤回美国生产。日本首相安倍也表示,让那些对国家依赖程度高的产品的生产基地回归日本。许多发达国家更倾向于不单从产业供应链的成本与市场来考虑问题,而是技术的封锁以及地缘政治的角力。过去资本的高流动性与我国劳动力红利、逐渐建成并升级的供应链相结合,使资本的发展、欧美国家的发展与中国的发展有机的结合在一起。但由于多年来发达国家底层劳动力岗位流失产生了一系列民生问题,也带来了逆全球化的思潮,泛起了极端民族主义、民粹主义、孤立主义。一方面是全球化的趋势浩浩荡荡,因为在资本与资源配置上,全球化的效率最高;另一方面,民众的选票决定了部分发达国家政府不得不走向逆全球化。我国虽在低端的产业供应链上拥有绝对的优势,在中端产业供应链上也具有相对优势,但在高端产业供应链上尚未具有与发达国家竞争的实力。未来十年内,我国中低端产品产业供应链的维系没有问题,但如果缺乏高端供应链的带动,未来“中国制造”的升级和发展将步履艰难。

当然也不必过于恐惧。在当下的全球产业链生态中,欧美国家是消费端,中国、东南亚、东北亚等国家与地区是生产端,非洲、南美是资源端,形成了全球的循环体系。一旦国际供应链受阻,全球的产业链生态模式依然能在中国域内完美复制。随着中国产业结构的不断调整,加之中国地缘辽阔、经济梯次差别大,因此可以在国内形成供给端——生产端——消费端的产业链生态。如东南沿海可以成为消费端,中部的长沙、武汉、成都等城市已成投资回报率较好的城市,可成为生产端,西部则可成为资源端。在这种生态下,铁路运输将提供最核心的支持。一方面是将“铁公基”与新基建衔接到一起的需要,另一方面是供需的网络和产业梯次差与经济梯次差形成新的供应链生态的需要。

在当前的形势下,无论是长三角城市,还是粤港澳大湾区内众多的制造企业、外贸企业,都是全球供应链的重要一环,各地区之间、城市之间、产业之间、企业之间要进行联盟,“抱团”过日子。与此同时,要尽可能做好包括原材料、生产部件等资源的储备,以应对未来的风险,确保产业供应链的安全与地区经济的发展。

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