工業4.0時代的模式變革

文|胡權：工業4.0研究院院長兼首席經濟學家

在工業4.0時代，生產方式和消費方式將發生根本改變，這帶來了商業模式變革的機會。企業家可以利用開放戰略，推進有利於自己的新工業價值生態的產生，為企業的發展找到新的競爭優勢來源。這對於整體處於工業2.0時代的中國企業意義重大。

按照德國對工業革命的階段性描述，人類社會將逐步跨越工業3.0階段，走向工業4.0時代。在工業4.0時代，除了生產力獲得巨大提升，同時還會有商業模式的巨大變革。與時共進的企業家可以洞悉工業4.0新的價值創造方式，為自己找到新的競爭優勢。

雖然工業4.0時代具有諸多獨特之處，但它仍然具有一定的經濟及發展規律，企業家需深刻認識這些規律，及時調整自己的生產經營方式，為新時代的競爭做好準備，成為工業4.0時代的弄潮兒。

人類社會發展的最大約束是技術的限制，雖然人們可以憧憬一些美好的生產或生活方式，但如果當時的技術不能支撐這些價值創造方式發生，這些美好的前景也只能存在於想像之中，並不能變為現實。工業4.0時代是人類社會發展的全新階段，由於新技術的進步及應用，導致人類社會發展的約束條件發生了改變，從而為新的價值創造方式提供了基礎。

什麼是第四次工業革命

從德國工業4.0平台（PlatformIndustrie 4.0，德國各協會及企業聯合成立的負責工業4.0相關體系研究及推廣的一個組織）提供的定義來看，人類社會目前經歷了三次工業革命，並正在邁向第四次工業革命。對於250年前發生在英國的第一次工業革命，以及150年前開始的第二次工業革命，學界及產業界幾乎沒有任何異議。

對於第三次工業革命，目前有兩種說法：一種是美國一位能源專家寫了一本名為《第三次工業革命》的書，把未來以能源互聯網為基礎的社會稱為第三次工業革命；另外一種說法是，哈佛商業歷史學家阿爾弗雷德·D·錢德勒在《信息改變美國：驅動國家轉型的力量》一書中提出，「按照最初的構想，我們想把書名定為《第三次工業革命：信息技術在美國從殖民時代向當代變遷過程中所起的作用》」，可見德國藉此明確提出以PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）為代表的工業3.0，是有一定的學術研究基礎的。

對於工業4.0，德國工業4.0平台明確定義為第四次工業革命。從工業革命的定義來看，僅僅是生產力的提升，那還只是量變，不能稱為工業革命，必須有生產關係（管理變革）的改變，我們才可以稱為工業革命。

在第一次工業革命發生的時候，主要的技術創新是機械化的應用，與此相伴的是工廠的出現，並形成了一個人類社會從未出現過的階層——工人，這對於人類社會來講是一個革命，因為它影響到了人類社會的發展。在第二次工業革命的時候，按照錢德勒的說法，由於工業化進程繼續推進，電氣化和自動化的廣泛應用，大規模生產開始出現，這要求有專業的管理人員來對工廠進行管理，至此，人類開始利用專業管理人員來對工廠進行管理，這大大提高了工廠的管理效率。在第三次工業革命的時候，其主要的技術創新是信息化的應用，對於第三次工業革命的生產關係改變，目前沒有看到專門的文獻進行解釋，工業4.0研究院根據大量資料研究認為，信息工作者的出現，可以作為第三次工業革命生產關係改變的代表。

基於以上三次工業革命的認識，我們可以對第四次工業革命進行描述，第四次工業革命是第三次工業革命之後的一次新的工業革命，它主要以CPS（Cyber-PhysicalSystems，信息物理融合系統）為核心技術特徵。筆者認為，第四次工業革命帶來的管理變革，很可能是出現新型的工作者，這種工作者可能是社會的每一個人，這主要是由互聯網在生產製造領域的應用所帶來的。

因此，對於德國工業4.0平台提出的工業4.0概念，應該以一個時代來認識，其中既有技術創新所帶來的生產力提升和商業模式的改變，同時也有生產關係或管理變革發生。本文主要關注工業4.0時代模式變革的規律及應用。

工業4.0的三個高度化

基於工業4.0研究院的研究成果，工業4.0時代具有三個高度化技術特徵，也就是高度自動化、高度信息化及高度網路化。一般來講，自動化是工業2.0時代的特徵，而信息化是工業3.0時代的特徵，在工業4.0時代，自動化和信息化將繼續深入發展，形成高度自動化和高度信息化，同時工業4.0時代還將由於各種設備和系統實現了聯網，具有高度網路化的特徵，這是工業4.0時代獨有的技術特徵。

目前研究領域沒有專家對工業4.0的技術特徵進行清晰的描述，特別是針對中國的語言習慣（例如，信息化在西方語系中稱為數字化），更是缺乏明確的說明。筆者結合中國對工業化和信息化等專有名詞的描述，設計了三個高度化的判定標準，也就是說，我們可以利用三個高度化技術特徵來對企業實踐進行工業4.0判定。

首先，我們來看看高度自動化的判定標準。自動化是第二次工業革命主要的技術創新，通過電氣化的應用，實現了大規模流水線作業，這大大釋放了機器的力量，避免了人的體能等約束帶來的限制，因此，其生產力大幅度上升。我們可以從福特汽車自動化流水線作業的案例看到，自動化流水線給生產製造領域的效率提升帶來巨大改變，正因為這種大規模製造的出現，使得普通人也可以買得起汽車。

在工業4.0時代，自動化還會繼續發展和應用。從技術發展趨勢來看，自動化將呈現智能化的特徵，大量的智能機器人的應用，將導致自動化生產線更具有柔性，可以實現多種產品的生產，同時隨著生產製造現場的自動化設備集成度增加，實現所謂高度自動化，大量的工作將主要由自動化設備來實現，這為無人化工廠的出現提供了可能。

其次，對於高度信息化的判定標準，我們需要認識到，生產製造企業的信息化，一般可以通過經營管理系統和生產製造系統來實現，前者主要體現為ERP、CRM和HRM等系統，而後者主要體現為PLM（ProductLifecycle Management，產品生命周期管理）、MES（Manufacturing Execution System，製造執行系統）及DNC（DistributedNumerical Control，分散式數控）等系統。具體來講，經營管理信息化系統主要是為了實現涉及非生產現場的管理內容，而生產製造信息化系統主要是為了解決產品核心價值創造過程的管理，例如產品的研發設計、生產製造等。

與自動化類似，信息化在工業4.0時代也將繼續發展，它將主要以更加高度的集成為特徵。一些提供智能工廠或數字化工廠解決方案的企業，把ERP、PLM、MES及SCADA（SupervisoryControl And DataAcquisition，數據採集與監視控制系統）等系統集成到一起，形成一個完整的解決方案，稱為數字化工廠解決方案，的確是一個可行的方式。不過，高度信息化集成帶來一個困難，針對具體的企業需求，供應商還需要進行一定的定製化開發和優化。

最後，我們來看工業4.0時代的高度網路化特徵，這是工業4.0時代獨有的特徵，是工業2.0和3.0都不具有的，同時也是互聯網技術在生產製造領域應用的結果。需要指出的是，與傳統主要服務於消費領域的TCP/IP協議組為核心的消費互聯網技術不同，工業領域需要具有不同技術指標的工業級互聯網，諸如實時性、安全性等特定的技術指標要求，是工業 4.0時代的高度網路化所體現的一些不同。

綜上所述，工業4.0時代具有所有工業革命所具有的基本特徵，那就是生產力和生產關係都會發生改 變，同時工業4.0時代也具有三個高度化特徵，其中高度網路化體現了互聯網技術在生產製造領域的滲透，這也是工業4.0時代的最大技術特徵，它帶來的模式 變革將是我們最應該關注的焦點。

在具有三個高度化特徵的工業4.0時代，傳統的以專業分工為核心的工業價值創造體系將發生改變，發生這種改變的根本原因是約束生產經營模式的條件發生了改變，其中，高度網路化的作用最為明顯。由於價值創造體系發生了改變，以此為基礎的商業模式就具有了變革的可能。

全新的工業價值生態

正如前文所述，自動化和信息化在工業革命的不同階段大大釋放了生產力，解除了人類社會發展的一些約束條件，促進了生產製造能力的大大提升。同樣，網路化在工業4.0時代，將再次解除人類的約束，形成新的生產能力，並改變社會技術體系。

在傳統的工業革命時期，存在一個微笑曲線，其本質含義表明生產製造環節佔有價值鏈上的份額比較少，攫取價值鏈上大部分價值的是產品設計及銷售渠道環節。例如，蘋果的iPhone產業鏈上的價值大部分被設計iPhone的蘋果獲取了，同時由於蘋果主要通過自有線上和線下渠道銷售iPhone，渠道上可以獲得的價值也是有限的，為蘋果加工iPhone的富士康等生產製造企業能夠從iPhone產業鏈上分配的價值並不大。

在工業4.0時代，生產製造環節佔取整個產業鏈上價值不高的現象不會改變，甚至會更為突出。業內有專家認為智能製造可以幫助企業獲得更多的價值，這實際上是一種一廂情願的想法，或者說這種想法是基於其他環節的利益相關者不願意爭取更多份額的假設，這是不成立的。

按照邁克·波特所構建的競爭分析模型來看，通常對於一個以生產製造為核心的價值鏈，如果不能控制創新的環節——例如，產品設計和產品服務化，那麼這個企業是不能獲取較大的價值份額的，因為價值鏈上的其他企業不會讓渡其價值的。我們從蘋果在iPhone設計、製造和銷售這個完整的價值鏈環節上的表現就可以看到這樣的證據。

為什麼會出現這樣的現象呢？工業革命以來，特別是第二次工業革命以來出現的專業化分工以及流水線，導致無差異化的工廠越來越突出，使得工廠擁有者難以「逼迫」供應鏈降價以及提高產品的出廠價，除非這家企業自己控制了設計這個環節，可以讓消費者對工廠的品牌有很好的認知度。例如，家電企業海爾就擁有工廠，在市場上可以獲得消費者的支持，因此還具有一定的市場定價權。

即便在工業4.0時代實現了智能工廠和智能製造，仍然不能改變工廠的生產製造環節難以從價值鏈上獲得更多利益的結果，由於智能工廠的標準化和網路化，也許可以把無差異化發揮到極致，從而會形成所謂商品化的結果，也就是任何一位擁有投資能力的企業家，都可以通過一定的投資購買一個智能工廠，從而為自己生產產品提供可能。事實上，諸如蘋果、小米和華為，正是因為中國製造的成熟和完備，通過在產品設計和產品服務上的創新，很快成為市場上的翹楚，我們可以看到智能工廠的無差異化為他們的戰略提供了可能和方便。

正如互聯網在消費領域的應用一樣，互聯網在生產領域的應用，將大大促進生產力的提升。更重要的是，由於生產製造的網路化，將導致原有的價值創造體系發生革命性的變化，從而會產生大量的創新商業模式，促進新工業價值生態的產生和發展。

基本的工業4.0模式

從德國工業4.0體系來看，將來會出現三大集成，分別是縱向集成、端到端集成和橫向集成，這也反映了三大商業模式的形態。從集成發生的邊界來看，縱向集成發生在車間，也就是工廠內部；端到端集成涉及到產業鏈，是產業鏈邊界的體現；而橫向集成是跨越了多條產業鏈，可以體現為產業生態的邊界，這也是最大範疇的集成活動。

集成的邊界實際上代表著網路化程度的不同。一般來講，網路化程度代表著其商業模式的複雜度，同時也代表其持續性，一個較為複雜的價值網路，可以形成更好的網路外部性，為企業提供更好的競爭優勢來源，這是我們關注工業4.0時代商業模式的根本理由。

演化經濟學家威廉·拉佐尼克在《車間的競爭優勢》一書中指出，迄今為止的歷次工業革命，都是從車間的技術革新開始的。我們很容易理解，第一次工業革命產生工廠以來，人類社會就形成了一個個以工廠形式存在的生產單元，這也是現代工業文明的一種存在狀態。在工業4.0時代，車間的革命將繼續，由於網路化在生產製造價值創造體系中的存在，將產生一種新的工業價值生態，這種新工業價值生態將是人類生產力得以釋放的最突出特徵。

在工業4.0時代，除了傳統的車間革命，網路化為產業鏈的信息集成提供了便利。處於產業鏈上主導地位的企業，有機會後向集成供應鏈的信息，從而為智能工廠提供更好的原材料供應能力，為企業實現大規模定製提供可能性；另外，企業還可以利用智能工廠帶來的優勢，進一步延展價值鏈，介入到渠道服務中去，一方面可以直接通過服務互聯網(IoS，Internet of Services)提供消費互聯網類似的電子商務服務，另外一方面，考慮到智能工廠的能力，企業還可以提供應用商店，通過類似蘋果AppStore一樣的方式，擴展產品的增值服務範疇。

更進一步，當網路化在多個行業得到應用後，如果擁有一定的標準化數據及信息標準，不同行業代表的產業鏈將產生交織，形成橫向集成的模式，最終促進新工業價值生態的誕生。

從價值創造的角度來看，橫向集成所產生的新工業價值生態更具有顛覆性，因為它很可能會產生在傳統的產業邊界內無法創造的價值。這正是橫向集成所帶來的優勢，也是互聯網技術對人類社會最大的貢獻。與此對比，傳統消費互聯網的改變可能是微不足道的，因為人類社會的大部分價值創造，還主要發生在物理世界，高度網路化在工業領域的應用，促使了這種改變的發生。

工業4.0模式演進路徑

從工業4.0三大基本模式涉及的邊界來看，其難度各不相同。縱向集成一般可以通過工廠管理者統一要求，比較容易實現，因為工廠管理者擁有較大的資源調動權；端到端集成涉及到產業鏈上的不同利益相關者，因此實現的難度會增加，主要是利益的問題不容易獲得統一；當然，橫向集成涉及到不同行業的企業，其利益協調會更加困難，實現難度會更高。

實際調研結果顯示，目前主要的工業4.0實踐大都發生在車間，體現為所謂智能工廠或數字化工廠改造，一方面是因為目前工廠的主要價值創造過程仍然在工廠，另外一方面，基於工廠邊界的模式變革，相對容易實現，也容易從效率提升等方面得到管理層的一致認同。相對而言，端到端集成和橫向集成涉及到單一或多條價值鏈，協調的利益要更多，實現起來也更不容易，在短期內缺乏恰當的技術和用戶基礎，還需要更多時間的試驗和優化。

一般的情況，當生產製造企業完成了智能工廠的改造，這就為企業實現模式變革提供了最基本的條件，企業會嘗試走向端到端集成的模式。在實現端到端集成模式的時候，應該分為面向企業和面向消費者，因為這會影響其價值創造方式。

針對企業的端到端集成將主要體現為製造業服務化，目前主要體現為預測性維護等增值服務，這是企業願意為之付費的服務。為航空公司提供發動機的通用電氣正是通過預測性維護，創造了上百億美元的市場；同樣，為企業提供挖掘機的三一重工，也通過類似的預測性維護服務，創造了新的服務機會。

針對消費者的端到端集成主要體現為大規模定製及增值服務。對於面向消費者的產品，大部分消費群體有個性化產品的需求，這給生產廠商提供了創造價值的機會。例如，為消費者提供家電的海爾，就發現消費者有個性化顏色、形狀及功能等多種特性的要求，而且他們願意為此支付更多的費用。事實上，即便消費者不支付更多的溢價，企業也可以通過提供差異化的產品及服務，在市場競爭中獲得有利的地位。

毫無疑問，縱向集成和端到端集成模式變革為消費者及客戶提供了新的價值，但這還是量變，如果在生產製造領域可以實現多個不同領域的融合，那麼這種橫向集成帶來的將是全新的價值創造可能。例如，當汽車、IT和保險三大領域的企業聯合起來，就可以實現提供工業雲及大數據服務的IT公司從汽車製造商獲得汽車實時數據，打包成一種信用服務，提供給保險公司，而保險公司可以設計新的保險產品，消費者由此獲得更好更便宜的保險產品服務。

因此，縱向集成到端到端集成以及橫向集成的商業模式演進路徑，能夠成為工業4.0時代的主要演進路徑。縱向集成將成為端到端集成和橫向集成的基礎，端到端集成也會促進橫向集成的發生。

開放驅動工業4.0模式實踐

為了獲得競爭優勢，企業會利用開放的方式來改變原有的價值創造方式。對於傳統以車間為基礎的核心價值創造過程，在短期內不太容易發生改變，但在工業4.0體系中的物聯網及服務互聯網領域，將產生一些新的價值創造者，它們為了追求自己的競爭優勢，會利用開放的手段，加強開放戰略的制定和執行。

工業4.0時代的開放戰略

在工業4.0時代，由於其特定的高度網路化，將導致工業領域出現大量的跨越傳統車間邊界的價值創造過程，這些過程將導致面向價值的商業模式設計發生改變，這種改變要求企業採取開放戰略。

筆者發布在2014年第9期《清華管理評論》上的《新競爭優勢：移動互聯網時代的商業模式設計》一文中，曾指出了開放戰略的含義，那就是把企業的核心資源能力開放出來，可以以收費或免費的方式，讓利益相關者使用，從而推動獲得開放資源能力的企業創造新的價值。一般情況下，採用開放戰略的企業都是為了實現自己的核心產品或服務的創新，而為自己創造良好的生態環境，推動產業生態良性發展。

與互聯網領域的極端開放模式不同，處於生產製造領域的創新企業，會很小心地界定開放模式的實施邊界，因為只有通過恰當的邊界設定，才可以保護核心價值創造者有足夠的動力去創新，同時也可以為自身找到重新分配生態價值的機會。更重要的是，新玩家可以通過開放模式的逐步演進，保證整個生態的有效，避免傷及自身利益。

對於開放模式的邊界選擇，需要遵循一定的規則。簡單地講，應該遵循三大基本商業模式的演進路徑，即縱向集成、端到端集成和橫向集成。由於三大基本商業模式擁有自身的價值創造邊界，那麼在選擇開放邊界的時候，自然要小心翼翼，充分考慮邊界的範圍。

在工業4.0時代，開放戰略主要體現在底層的物聯網和服務互聯網，這兩個層面的開放，將促進新的工業價值生態產生。

物與物連接的物聯網，能夠在一定程度上實現生產能力的虛擬化，這是一個很重要的趨勢，這種虛擬化有點類似雲計算，雲計算實現了計算能力的虛擬化，用戶可以自由地按需使用計算能力，而物聯網的連接，將促使生產能力的聯網，從而實現生產製造能力按需使用。目前一些企業正在做這方面的工作，例如，富士康就有類似的實驗項目，瀋陽機床也計劃推動機床的網路化，其目的也是為了實現機床生產加工能力的虛擬化。

服務互聯網是工業4.0體系中的概念，跟傳統的消費互聯網概念有些不同，服務互聯網體現了製造服務化趨勢，讓傳統的普通產品變成智能產品，智能產品可以不斷反饋各種信息給工廠內部的服務中心，這個過程實際上有消費者及用戶的參與，體現了開放戰略的價值。

利用開放戰略獲得優勢

目前有一些領先的企業，根據自身行業特點及企業資源能力優勢，設計了新的價值創造體系，形成了獨特的工業4.0模式實踐，其核心仍然是基於開放的生態構建方式。例如，通用電氣的Predix開放工業雲平台、海爾推動的以互聯工廠為核心的U+智慧生活平台、三一重工計劃利用自身設備構建眾創空間等。

企業在推行開放戰略的時候，一般需要把自身的核心資源和能力開放給產業鏈或產業生態的利益相關者，從而整體提升以自身為核心生態的競爭優勢。商業發展史上不乏這樣的經典案例，例如，英特爾通過購買主板廠商並把相關標準免費開放，大大促進了以英特爾晶元為核心的PC生態的繁榮。

在工業4.0時代，高度網路化在工業領域的應用，也將促使生態型企業的出現，這也要求這些企業可以突破交易型的傳統思維，切實地把構建生態作為其戰略發展的核心目標。一般來講，為了促進有利於自身的生態發展，採用開放戰略的企業必須小心設定開放的節奏和範圍，盲目地開放不僅不能給企業帶來好處，還會衝擊企業原有價值體系的穩定。

通用電氣利用自身在航空發動機領域長期積累的數據，推出了工業雲平台Predix，該平台主要為航空公司提供預測性維護的服務。所謂預測性維護，就是利用部署在設備上的感測器，收集設備的各種數據，並把這些數據傳送到工業雲平台上去，通用電氣在全球設立了多個專業的大數據服務中心，他們會對收集回來的數據進行分析，判斷發動機的運行狀況，提前對發動機是否維修做出決策，從而避免飛機飛行過程中出現故障，降低事故發生的可能性。

在為自身核心產品提供預測性維護之後，通用電氣積累了豐富的經驗，逐步形成了「工業互聯網」的概念，並聯合全球一些大型企業，創建了工業互聯網聯盟 (IIC，Industrial Internet Consortium)，期望為工業領域的互聯網應用創建標準，延續美國互聯網在工業領域的輝煌。

國內一些工業企業也意識到開放戰略的重要性，其中家電企業海爾和機械製造企業三一重工的實踐值得關注。

海爾利用端到端集成的方式，圍繞互聯工廠打通了供應鏈和電子商務，為了發揮社會的創新力量，推出了海爾開放創新平台(HOPE，Haier Open PartnershipEcosystem) ，有意願參與家電設計的團隊或個人，可以利用逐步完善的HOPE平台，把創意通過海爾的互聯工廠生產出來，並有可能形成一個新的產品種類。

三一重工也計劃利用開放的方式，把一些剩餘的產能虛擬化，讓全社會有創新意願的團隊使用這些虛擬生產力，實現真正的創新創業，據三一重工負責該項目的領導透露，為了促進該項目的發展，三一集團還成立了專門的工業4.0投資團隊，利用資本來推動創新項目的快速發展。

在高度自動化、高度信息化和高度網路化為特徵的工業4.0時代，人類發展的約束條件大大減少，生產力將獲得巨大的提升，生產方式也因為高度網路化發生根本性的改變，正因為這些改變，將給企業家帶來商業模式變革的機會。企業家可以利用開放戰略，推進有利於自己的新工業價值生態的產生，為企業的發展找到新的競爭優勢來源。

本文責任編輯：劉永選

Liuyx6@sem.tsinghua.edu.cn

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