一场以“智能制造”为核心的产业巨变正在席卷全球。3D打印、工业机器人、物联网、（服）务联网、智能工厂接踵而来；各主要工业国家纷纷投身这场创意大赛，“第三次工业革命”、“先进制造业国家战略”、“工业4.0”等概念层出不穷。
1、“跟随模式”已经不再适应中国工业升级的需要
《中国制造2025》将中国制造当前的主要问题概括为“大而不强”。
但是，“落后”和“差距”的刺激也容易使追赶者走向极端：将西方发达国家现有的产业门类（分工）和技术性能作为唯一的发展方向甚至“固定靶”，并因此将“缩小（产能与技术）差距”视为发展的首要任务和努力方向，最终形成了工业与技术政策上的“跟随模式”。
上世纪80年代以来，中国选择了一条先行建设生产能力（初期以进口生产线为主，随后外资企业渐成主力，但高端机电设备进口有增无减）、事后弥补技术短板的产业发展道路。
在此过程中，“引进消化吸收”、特别是“（关键）零部件国产化”被视为弥补技术短板、缩小技术差距的中心环节：沿着通过引进技术建成的产业链，识别出那些限制中国企业获得更高附加值的“核心技术”[在政策语言中的习惯表述为“关键核心技术受制于人”。]然后由各部委分别支持对这些技术的“攻关（国产化）”。
这些攻关努力取得了许多成就，使中国工业在许多核心技术“点”上实现了突破，但也面临着严峻的挑战。“国产化（攻关）”的一个前提条件是引进技术保持长期成熟稳定——即产品/系统结构不会在短期内发生颠覆性变化。
然而，随着信息与通信技术(ICT)的快速发展、电子控制和计算机辅助技术在传统工业中的“领地”不断扩张，一些传统产业甚至在新技术推动下发展出全新的技术轨道——电视机工业从CRT技术向平板显示技术的转向是其中的典型。
这些变化要么使得新兴技术与产品的“国产化”还没完成，引进技术就已经过时了；要么使中国工业在旧的技术轨道上积累的核心技术一夜报废。这些都使“引进-落后-再引进”逐渐“常态化”；而当我们打算事后弥补核心技术短板的时候，却发现高端产业、核心技术领域的门槛越来越高，攻克难度越来越大。
随着历史欠账的积累，中国那些采取“跟随模式”的行业不得不长期处于全球价值链的底层，并“自觉”隔离于产业核心技术和底层关键技术之外：光伏等战略性新兴产业的快上快烂、暴生暴死充分证明了这一点，因信息安全问题而备受关注的IT工业更是其中的典型。
其实，在国际产业竞争中，因为“跟随模式”而栽跟头的国家和产业并不少见。这里仅举两个例子。一个是日本的第五代计算机计划。1982年，为了挑战美国的霸主地位，通产省参照IBM大型计算机的思路框架，组织富士通、日立等9家大公司共同开发具有人工智能的计算机系统。这个计划历时10年而最终失败，其根本原因在于90年代初PC的出现和网络技术的成熟，使大型机丧失了份额最大的大众市场，“第五代计算机”的意义也因此大不如前。
另一个例子是欧美各国对日本汽车产业的盲目追捧：在以“丰田制”为“先进”模板、“自我革命”了二十年之后，欧美汽车工业发现他们既不能像日企那样建立稳固的终身雇佣制和供应商网络，也很难在低油耗和小车型等方面超过日企。日本企业的上述优势正根源于日本独特的社会关系、产业历史和资源匮乏的国情。
上面的例子都反映了“跟随模式”的根本缺陷：出于对领先者产业分工和性能优势的迷信，“跟随”者往往将领先者的当前状态（“世界先进水平”）视为唯一发展方向，甚至为此自动放弃了掌握产业演进与技术进步方向的机会。
在这种情况下，一旦发生方向性的重大变化，“跟随”者就会再次被领先者甩开，这使追赶变成了没有终点的“循环”、甚至“陷阱”。与此同时，接轨‘世界先进水平’还容易使后进者无视国与国之间在社会、经济、产业基础等方面的系统性差别，甚至忽视和否定自身的独特性与优势，其结果往往是舍长就短、削足适履。
而在眼下这场以智能制造为核心的产业升级中，中国的基本国情和虚拟现实交互系统(CPS，cyber-physical system)——智能制造在生产系统方面的具体表现——的技术特征，共同决定了中国不可能“跟随”西方国家开辟的技术道路。
首先，中国现阶段的工农差距和城乡差距决定了：在中国，“机器换人”式的智能制造是不可持续的。熟练劳动力日益短缺、以及由此带来的劳动力成本持续上升，是西方国家推动智能制造、鼓吹工业4.0的一个重要内因。但在中国，这个内因却成了不折不扣的伪命题。
以“跟随模式”发展工业智能化、进而效仿西方“机器换人”，放弃智能制造技术路线主导权的后果，是将后续的知识密集型服务（维护、咨询、升级）拱手让于西方跨国公司。在这种情况下，“机器换人”只能导致中国经济内部就业岗位的净减少，而在目前的就业形势下，这种就业净减少所引发的连锁反应显然不只是单纯的经济问题。
其次，虚拟现实交互系统(CPS)的设计成为智能制造和智能工厂的核心，意味着生产制造系统的复杂性和不确定性达到了前所未有的程度，CPS因此不可能是反求工程和跟随模仿的产物。
作为德国工业4.0最重要的概念，CPS追求的是生产制造系统的数字化与虚拟化，以及数字虚拟工厂与实际工厂之间的紧密对接和高度一致，其本质是以万物互联（或“泛在网络”）为基础、对数字计算和物理过程两方面的协调管理。CPS内部的广泛联结和虚实协同使系统复杂性大幅度上升，这使系统架构——系统层次的设计方案——的形成需要大量的认证、实验和测试。在这一过程中，系统架构变得越来越重要。
系统竞争——不同CPS（及相应的产业生态系统）对市场主导地位的争夺也将成为智能制造时代产业竞争的核心：如果在系统层次（系统框架、发展方向）上受制于人，对任何局部技术和解决方案（如机器人、传感器等）的攻关都将事倍功半。然而，掌握并升级这种系统架构，恰恰是以局部性能指标和核心技术“点”为努力方向的跟随模式无能为力的。
总之，中国要在智能制造的竞争中获得主动，就必须从根本上摒弃跟随模式。
2、“你打你的，我打我的”：以战略性思维替代“跟随模式”
正是因为采取了这种战略性思维，中国共产党才以弱胜强、最终夺取政权；也是因为采取了这种战略性思维，日本企业才没有被二战后美国企业巨大的技术优势吓倒，而是从自身国情出发、积极另辟蹊径，最终在消费电子（如佳能以桌面打印机挑战施乐大型工业打印机）和汽车（如丰田制挑战福特制）等领域成功取代了美国。
这种立足自身、面向未来、自主发展优势（本土核心技术）的战略性思维不仅可以帮助我们理解竞争中弱势一方的“逆袭”，而且可以帮助我们理解各发达国家产业技术优势的延续与变迁。比如说，在过去一百多年间，美国和德国始终保持着在全球化工行业中的领先位置。无论是追赶者还是领先者，只要想获得并维持国际产业竞争中的优势地位，就必须依靠战略性思维，就必须立足自身条件、以赢得未来竞争为原则来巩固和发展自己的优势。而回到今天，我们同样可以在各国的智能制造规划中看到战略性思维。这集中表现为各主要发达国家参与CPS系统竞争、谋求核心技术时选择了完全不同的路径。
德国工业4.0：在贡献了“工业4.0”的概念之后，德国人承认他们其实“还有很长的一段路要走”：无论是魏德米勒的智慧工厂、还是博世力士乐的思考型工厂，都还是一种将来时的概念。
美国先进制造国家战略：美国人贡献了CPS的概念，也深知自己在“现实”部分的劣势，因而将“再工业化”作为近期的重点任务。因此，美国人一方面巩固自己在“虚拟”方面的长期优势，立足于研发实力和软件、通信等行业的积累，扣住了“工业互联网”这个“虚拟”部分的终极主题；另一方面则在“现实”部分、尤其是新硬件领域持续发力，努力填平研发与制造之间的断层。为了达到这一目标，美国详细确认了先进制造业所涉及的一系列产业与技术领域，摸清了自己在制造业、尤其是高端制造业领域的家底，并发起了国家制造创新网络，以此动员和组织官产学各方面。
日本也积极发挥自己在机器人、材料技术与关键零部件等领域的优势，通过“日本再兴战略”力求在未来制造业中保住目前的优势地位。
不难看出，各主要工业国争取未来制造业话语权的所有努力，都是基于对一系列国情因素的考虑，立足现有技术基础、极力将自己的优势带进智能制造阶段。这意味着，脱胎于各国现有工业优势和具体经济社会条件的未来制造业，其全球竞争格局很有可能重复通信领域的历史：在几支主要的、拥有核心技术的参与者之间形成均势，最终呈现一个不同“工业4.0”版本长期并存、各有所长的局面。面对这种情形，中国只要不想放弃CPS发展主导权，就只能像其他主要工业国家一样，以战略性思维重塑工业与技术政策：立足自身、面向未来、自主发展本土优势。
这就需要我们辩证地看待中国的某些基本国情以及由此带来的独特优势。· 劳动力资源丰富、但技能偏低。其中又以数以亿计的农村剩余劳动力（含农民工）为典型。但是，我们绝不应该将这几亿人放到“智能制造”的对立面上。他们的存在，决定了中国版智能制造的内涵要比“无人化工厂”、甚至“机器换人”丰富得多。
一旦将这几亿人视为中国版智能制造的生力军，就会立即发现：把“人口红利”转变成“人才红利”远不止于“大众创新、万众创业”，亿万剩余劳动力转变成熟练劳动力的技能教育和继续教育同样重要；而开发出适应中国劳动力技能水平和操作能力的智能制造装备，这项历史性课题只能由中国装备工业自行解答，绝不可能指望德国、美国或日本企业为中国提供现成答案。
· 国民工业体系层次复杂。从工业1.0到工业3.0、甚至工业4.0的各种成分，同时存在于单一经济体系内部，这是今天中国工业区别于世界其他任何国家的根本特征。面对这样复杂的层次性，惯性思维是所谓“腾笼换鸟”：把中低技术行业（如鞋帽箱包）和工业1.0形态转移到不发达地区，引进高技术工业和工业4.0企业。但是，这种做法的问题显而易见：因为中国有着如此大量的工业1.0企业和2.0企业，“换走”、甚至“赶走”低端工业，无疑将带来经济总量（GDP、税收、就业等各方面）的巨大波动。而更重要的是，“腾笼换鸟”以静态思维、错误地理解了不同层次工业之间的关系，忽视了低端工业向高端延伸和升级的可能。
低端工业的“产能过剩”，归根结底是因为它们不能以更低的价格生产更好的产品，解决这一问题，需要它们采用更先进的制造系统和横向/纵向集成平台。这意味着，低端工业的升级需要恰恰为国内智能制造产业的持续成长提供了动力。这种价值链上下游、不同层次企业之间的合作，将会把丰富而复杂的工业层次转变成中国工业升级的战略性资产。
中国本身具备多层次的完整工业体系
投资（动员）能力强大。中国政府有着举世公认的投资能力和投资动员能力。很长一段时期以来，依靠投资拉动的经济发展模式屡遭诟病；特别是近来部分行业饱受当年“4万亿”引发的“产能过剩”之苦，迫使政府收敛起投资的拳脚。毫不夸张的讲，今日西方工业的竞争力和创新，正是用半个多世纪“三重投资”的真金白银砸出来的。如此看来，中国的工业升级还远未到紧缩投资的时候，但又确实需要升级投资能力，从“敢花钱”升级到“会花钱”。“会花钱”既包括扣准投资重点，也包括提高投资效率，前者取决于工业与技术发展方向，后者则受制于政府、企业等投资主体的相互关系与投资经验。充裕的劳动力资源、层次丰富的国民工业体系以及强大的投资（动员）能力，所有这些在全球范围内独一无二的国家优势，加上一大批自主创新技术成果，使中国完全有资格对未来制造业给出一个自己的定义，也完全有资本对中国版智能制造进行顶层设计。
3、以战略性思维构建中国工业的升级图景
在转型升级的过程中，政府这只“看得见的手”到底有多重要？近年来，中央政府在简政放权方面下了大决心、大力气，不少曾经错装在政府身上的“手”还给了市场。但是，“看不见的手”也绝不是万能的：今天亟待解决的核心技术短板，在过去二十多年间并未随着市场化进程的深入而自动“倒逼”，反而有日趋严重之势。其中的一个重要原因是，钻研技术的企业往往无法掌控市场化进程的方向，它们往往被两种力量“夹在中间”：一边是技术与财力雄厚的跨国公司占领高端，另一边则是大批企业在低端市场价格鏖战。这些“夹在中间”的自主创新企业更需要政府这只“看得见的手”帮助他们同“看不见的手”“掰腕子”，帮助他们清理掉外部干扰。与此同时，在提供公共产品（如面向低收入群体的技能教育和继续教育）、塑造未来产业等传统的市场失灵领域，也亟需“看得见的手”有所作为。面对新的挑战，政府需要将技术政策的关注重点从过去对攻关项目的直接选择和干预，转移到系统构建和发展上来：以CPS为中心、从系统层次把握智能制造技术的演进方向，以此来定义和识别支持技术进步的战略和政策重点。以政府对CPS的顶层设计为宏观引导、以本土企业的自主产品开发为微观基础，以国家战略指引下的正向开发替代攻关项目下的反求工程，唯有如此，才能清除“跟随模式”对自主创新和本土技术路线的压制。
特别是在CPS框架下，信息技术的渗透为装备制造业颠覆性技术路线的出现和自主开发创造了可能。此时更要摒弃对国外技术的盲从迷信，更多地关注“另类”技术路线在底层关键技术领域的自主程度及其未来升级换代的可能性，而避免以现有的“世界先进水平”、“为什么外国人不去做”之类的理由扼杀刚刚萌芽的本土技术。
要为本土CPS创造有利的市场环境，抢夺工业互联网安装基础。在中国装备工业的发展过程中，一个突出问题就是进口替代不彻底、不充分。改革开放之后，尤其是进入新世纪以来，机械工业受进口产品的冲击不断加大，国内用户对“洋货”的偏爱与迷信与日俱增，真正宝贵的本土技术与自主创新反而得不到市场信任：以机床行业为例，即使在行业高峰的2009年，国产设备产值也仅占当年市场总量的70%。
面对如此诱人的正反馈和爆炸式增长，也就不难理解德国工业4.0和美国先进制造国家战略反复强调“出口竞争力”、而GE、西门子、马扎克等企业则通过各种活动“先声夺人”、吸引眼球，所有这些无不是希望借助中国的市场规模来获得系统竞争话语权。面对这种情况，更需要中国政府以积极的政策手段、使宝贵的市场资源服务于本土CPS的发展。
关键是用好中国的两大战略优势：(1)充分利用强大的投资能力，借助政府采购、消费补贴等需求政策引导用户使用本土CPS，特别是国家重大项目，更要凭借其长期性优势为国内产品与技术创造一个友好的发展环境，让中国工程、中国国防与中国智造共成长；(2)充分利用层次丰富的国民工业体系，积极引导国内产业链上下游企业合作开发，制度性地建设“本土企业-政府-用户”共同体，从而以有组织的市场为“中国智造”创造有利的发展环境。
在这一过程中，尤其需要提防两种极端的简单化处理方式。
一是将智能制造笼而统之地简化成“智能化”、“自动化”。政策制定者对智能制造的分析单位和归纳总结越大越笼统，就越容易模糊和忽视中国工业的那些点状局部优势，而倾向于囫囵吞枣式的引进和“跃进”，进而把工业机器人和3D打印机保有量看做转型升级的重要指标。另一种可能的危险是在装备制造部门与互联网部门之间的本末倒置。在目前工业升级的全球图景中，无论是德国的工业4.0、还是美国的工业互联网，主要引领者仍然是一批有着深厚工业背景的老牌企业，如西门子、博世、思科及IBM。CPS概念其实是西方制造业巨头二十余年追求数字工厂、虚拟工厂的产物。
出现这种现象的根本原因在于，任何行业的转型都依赖其自身的技术基础，其中包括对新技术、新工具的消化吸收能力与应用开发能力。从这个角度来看，互联网也好、移动计算也罢，都一定是传统产业消化吸收再创新的客体，而绝不可能反客为主地变成产业升级的主导力量。换言之，智能制造的主导模式一定是“工业+互联网”，而非“互联网+工业”。
4、结语
面对一场全球范围内的产业巨变，中国工业站在十字路口上，前方的道路既有可能是重蹈“引进-落后-再引进”的老路，也有可能走出全新的中国版智能制造的道路。我们应该毫无疑问地选择后者。这一选择需要从“跟随模式”的死胡同中走出来，以战略性思维重塑工业与技术政策的基本原则和最终目标。如果能够实现这一转变，并辅以全方位的长期政策投入，当前的这场产业巨变就有可能成为中国工业转型升级的重要契机，并成为中国版智能制造的历史起点。
延伸阅读：
德国工业4.0喊得那么响，其他国家在做什么？
那么，如果把第四次工业革命看成是一场追逐游戏，第一梯队的各玩家都有什么样的杀手锏？他们的出招模式有何不同？对于中国工业的发展有何借鉴？让我们先从这场游戏的规则制定者开始一探究竟。
一、规则制定者：德国
杀手锏：工厂智能化
路径：自下而上，传统工业的智能改造
要理解德国工业4.0路径，可以追溯到这个概念提出的背景。在工业2.0及之前的世界工业变革中，德国一直是世界工业化领导者、行业游戏规则制定者。然而，从以信息技术为主导的工业3.0以来，德国曾经一度落后。由于整个欧洲的互联网底子极为薄弱，作为以实体经济为主导的国家，德国天生缺乏信息技术的革命土壤。面对美国等发达国家的“再工业化”带来的刺激，以及以中国为首的新兴国家制造业的“底层翻身”，德国只能从自己的优势领域开始革命，先发制人提出工业4.0战略。基于德国工业的优势与弱势，其4.0战略路径必定是传统工业向信息技术化发展的“自下而上”路径。简单说来就是传统工业制造的智能革命，借助信息产业将其原有的工业模式智能化和虚拟化，定义智能工厂和智慧生产，抢先建立“游戏规则”。
在智能工厂的生产流水线上，每一个原材料的盒子上都贴有射频码。
智能工厂什么样？我们可以从一个刹车部件生产车间里看到它样貌。
在流水线上，每一个装有原材料的盒子上都贴有射频码，也就是这盒零部件的“身份证”。这张身份证可以在不同场景下进行不同的“对话”：与机器对话，在流水线生产中，告诉机器下一步应该做什么；与仓库对话，盒中的零部件用完后，在特定环节通过盒子上的射频码识别进入网络系统，自动向供应商提出新的订货要求……这种高自动化原材料输送系统，是庞大的智能工厂中的一小部分，它可以实现生产流程可视化监管，从而减少库存，降低消耗，提高效率。
二、玩家二：美国
杀手锏：IoT（Internet of Things，物联网）
路径：自上而下，通过信息产业带动工业发展
同样以汽车制造业为例，我们可以发现，美国路径与德国路径最大的不同，在于工业革命的驱动力。“工业4.0”的美国版称为“工业互联网”，顾名思义，美国希望在各种工业环境下建立互联性，充分利用它强大的互联网能力，带动工业的发展。举特斯拉的例子，它的安全极速可达每小时297.7公里，百公里加速只需3.2秒，续航480公里。然而这样一款酷炫的车型其实是“拼凑”出来的，它的材料和零部件分别来自14个国家的不同供应商。不同于德国努力打造智能工厂，优化制造流程，美国却把自己的制造业外包出去，它通过“互联网”建立中枢系统，支配其他国家为其供给“血液”和“营养”。这就需要一个IT技术极为成熟的国际网络生产管理系统来支持全球化的生产，通过大量的数据收集和分析，保证所有生产线持续不断的标准化生产。
工业机器人在汽车生产车间工作。
举个简单的模型为例，如果要做到甲厂生产的螺丝恰好可以被乙厂的螺丝刀拧进丙厂生产的螺母，那么每一颗螺丝的尺寸就都需要完全符合标准。特斯拉的动力系统中7000多块电压完全一致的圆柱型小型锂电池的生产正是根据这个模型。生产线上大量的传感器和软件，以及大数据分析，可以实时测试每个电池组的电压，然后自动的调节电流，以确保电压完全一致。这一工业资源的智能整合，其内涵大大超过了制造过程本身，是美国工业互联网的一大特色。
三、玩家三：日本
杀手锏：能源与效率
路径：延续德国模式，加大社会创新力度
在美德两国火拼下，日本制造业也不再低调。
实际上，日本的产业竞争力一直居于世界前列，甚至一度赶超德国和美国。联合国工业发展组织发布的《2012-2013年世界制造业竞争力指数》报告表明，日本以0.5409的工业竞争力指数排第一，德国和美国分别排第二和第三。这和上世纪六、七十年代日本在发展的转折点选择重点发展工业制造，而非重点发展IT产业的决定有关。面对工业4.0的压力，日本重新将IT、物联网、大数据在制造业中的作用写进了《日本2015版制造业白皮书》。由此看来，日本工业的发展路径与德国类似，但它更走出了自己的优势。日立（中国）有限公司总经理水本真治先生在接受采访时说到，“日本工业的发展趋势总体看来和美德等国都是一样的，而日本的特色是利用工业4.0手段进行的社会创新，从改善社会基础设施切入，通过完整的工业解决方案，最大程度地提高人们的生活水平与生活效率。”
第17届中国国际工业博览会日立展位。
在日前开幕的第17届中国国际工业博览会上，记者了解到日立为了推进智能物流业务，开发了智能物流模拟系统Cyber-PoC。在现场展示的该系统在苏州的模拟事例中可以清晰地看到，利用循环取货和共同配送的核心功能，可以提高供应链效率，降低城市能耗。通过Cyber-PoC智能演示道具，可在事前设定不同条件进行模拟，让效果直观呈现。
首先，日立智能物流系统Cyber-PoC会根据多家客户每天不同的供应链需求，定制一张原材料供应商的最优取货路线图，以及当天卡车的装载方案。然后，对应的卡车会到第一个供应商处装上准备发运的原材料，按事先设计好的路线到第二家、第三家，以此类推，直到装完所有材料再运送到各客户工厂处。在高度共享与连贯的网络中，如果制造商的生产计划有变，将会实时反馈至系统，确保卡车可以迅速调整取货方案。并且，系统会实时显示配送路况，卡车可以灵活调整取货路线，避开拥堵。
日立工作人员在工博会展台向记者讲解智能物流系统的工作模式。
这种高度集成的智能物流系统，实现了“高频少量”的运输模式，进而减少了供货不及时的风险，降低配送延迟率；同时，大幅减少了车辆数、驾驶员数，并且避免了单线模式的空载返回的情况，降低了总体成本，减少尾气排放。在日立集团公司的智能物流试行中，以循环集货为前提，智能物流可以令运输配送路程削减42%，配送成本削减10%-20%。不仅在工业制造领域需要物流，在一个供应链日趋全球化的时代中，每天都有成千上万的生活物资在流通、交换，因此智能物流系统是社会创新的基础与保障。而如何通过工业4.0触及更广泛的民生问题则体现了一个国家的社会创新是否可以达到新的深度。在这点上，日立在民生领域的发展版图也成为了日本工业的缩影。
在医药领域，医药品生产管理系统“HITPHAMS”可记录从原药生产到之际制造工序的完整信息，提高实现优质、可靠的以药品制造；食品工业领域，数字综合监控系统“HIDIC-AZ”可为食品加工企业提供智能型的监控解决方案；在智能硬件制造领域，日立糖尿病康复伴侣系统可为使用者提供个性化服务（饮食、运动指导等），提供与医生以随时沟通的管理平台……
从日立的发展我们可以看到日本制造业社会化发展的决心。我们可以大胆地猜测在未来生活的每一秒钟，各种需求都可能被积聚起来进行有效整合，从而实现最有效的生产供给。无论路径如何，德国、美国、日本这些工业第一梯队上的玩家都看到了实体经济的重要性。反观中国的工业化发展，那个在世界印象中只会生产衬衣袜子的时代已经远去。从中共十六大第一次提出“两化融合”的雏形，再到2015年国务院公布《中国制造2025》， 中国制造业的水平已经有了质的飞跃。但在今天我们仍然可以看到它所存在的诸多基础问题：制造业大而不强，自主创新能力弱、产品档次不高……而不同于美德等国从工业3.0到工业4.0的渐进式发展，我们需要实现从工业2.0到4.0的跨越式发展。这一过程难免痛苦，有些问题只能“边跑边调整”，并不断从美、德、日等工业强国的发展路径中获得一些借鉴。（整理及编辑：中国智慧城市网编辑张凯）
