工業互聯網時代的全球供應鏈體系變革
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以下文章來自 清華大學互聯網產業研究院副院長兼物流產業研究中心主任，博士生導師 劉大成
一、新基建與工業互聯網的協同發展
（一）疫情下的新基建
此次新冠肺炎病毒疫情肆虐全球，截至7月15日，全球累計確診人數高達1341萬例，累計死亡57萬例，給全球帶來了巨大的生命和經濟財產損失，并引發經濟、政治和社會危機[1]。世界衛生組織（WH0）預測此次疫情最悲觀情況將是全球數十億人感染，死亡超過6900萬人[2]；世界貿易組織（WT0）4月8日預測2020年全球貿易將縮水13%-32%，并可能造成自大蕭條以來最大衰退；國際勞工組織（ILO）6月30日發布《監測報告：新冠肺炎與勞動世界》中提到，2020年第二季度全球工作時間減少了14%，相當于損失4億個全職工作；而世界貨幣基金組織預測2020年全球經濟將萎縮4.9%。
自2018年底到2020年4月，中央經濟工作會議、中央政治局常務會議和國務院常務會議分別以各種方式提出“新基建”，最初的新基建僅僅是覆蓋5G基礎設施建設、物聯網、大數據中心、人工智能和工業互聯網等信息化、網絡化和數字化技術的基礎設施建設，但在今年新冠肺炎病毒疫情下全球供應鏈暫停、中美貿易脫鉤和中國非市場化地位等困難情況下提出的新基建則增加了特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁等，減少了物聯網，形成包括工業互聯網的七大領域，并立足以市場投入為主，以“一業帶百業”。
新基建的七大領域可以更粗線條地劃分為三個體系，以5G和工業互聯網基礎設施建設為核心的通信網絡基礎設施；以人工智能和大數據中心為核心的算力基礎設施；以特高壓（第六種運輸方式）、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁為核心的交通基礎設施[3]。
新基建之所以提出以市場投入為主，就是把新基建做為對以鐵公基為主的傳統基建計劃投入方式的補充，特別是數字經濟自帶的市場增長潛力、資本虹吸能力和崗位自雇能力，而政府性投資和政策紅利起到“四兩撥千斤”的催化劑作用。
工業互聯網是通信技術與數字產業的完美融合，更是未來傳統產業的發展方向，工信部配合新基建提出了改造升級工業互聯網內外網絡、提升工業互聯網平臺核心能力和建設工業互聯網大數據中心，依托工業互聯網促進傳統產業加快上線上云，促進工業互聯網區域協同發展和增強工業互聯網產業集群能力等。據Accenture預測，工業互聯網的市場到2020年將達到萬億元規模，并著力在通信網絡、數據和安全三個方面推動產業中人、數據和機器間的融合式數字互聯。
（二）5G賦能工業互聯網
工業互聯網是5G最主要的應用場景，也是5G獲得市場支持的核心獲益場景。做為世界工廠的中國制造業將因為“5G+工業互聯網”而更深度與信息技術、數字經濟相融合，5G賦能的工業互聯網也將成為制造業產業升級、結構變革的基礎支撐。
5G離不開工業互聯網的場景落地，這是由其積極性決定的。5G投資巨大，僅2020年投資建設的55萬個5G基站就預計花費1803億元，如果再考慮5G采用比3G/4G更高頻段載波會導致5G基站數量需三倍于4G基站數量才能覆蓋原有4G通信范圍，則僅基站建設成本就需要5.4萬億元，而每年租借鐵塔及耗電費用也高達1.2萬億元，但是如果只是面對消費互聯網市場，傳統4G的年收益最高只有2019年的8145億元，利潤只有1400億元。也就是說當5G僅面向以滿足增強型寬帶（eMBB）為主體需要的消費互聯網市場，將不可能收回投資；只有5G應用在以工業互聯網為代表的產業互聯網上，才可以既充分發揮5G在eMBB基礎上的高可靠性低時延（uRLLC）和海量互聯規模（mMTC）以補齊5G的“能力三角”，又從以工業互聯網為主的各種垂直產業應用中獲取其樂于支付的超高費用。
5G和邊緣計算從通信網絡上與工業互聯網融合，從而在G比特級的eMBB、可靠性超過99.999%的1ms單項空口時延的uRLLC和106/Km2連接數密度的mMTC“能力三角”通信基礎技術條件上推進工業互聯網的網絡支持能力。不過5G只是移動通信發展的一個階段，未來可能會逐步過渡發展到6G，也可能被以TCP/IP為核心的軟件替代硬件或馬斯克的星鏈（Starlink）衛星互聯網所更改通信技術的發展道路，但未來的通信網絡應用場景依然會重點放在工業互聯網上。
（三）大數據中心支撐的工業互聯網
數據中心是工業互聯網的支撐，而工業大數據則是工業互聯網和智能制造的核心。工業大數據即工業數據的總和，通常包括企業信息化數據、工業物聯網數據和外部跨界數據，并存在于企業內部、產業鏈及跨產業鏈的供應鏈經營主體內。企業信息化數據是傳統數據資產，主要包括產品研發數據、生產制造數據、上下游供應鏈數據和客戶服務數據等高價值密度的企業核心業務數據；而工業物聯網數據則是利用物聯網監控、采集的設備和裝備狀態運行數據、生產環境數據等海量新增數據；外部跨界數據則囊括了市場數據、政策數據、氣候數據、生態數據等影響企業生產與運營的復雜數據。此中機器數據產生的數據量極大，遠超過消費互聯網。
工業大數據既符合大數據的高容量（Volumn）、快速度（Velocity）、多品類（Variety）和真實性（Veracity）的4V特性，更滿足反應工業系統的系統化特征的“多模態”、物理對象間與過程的語義關聯的“強關聯”和嵌入物聯網智能互聯的“高通量”等特征，并符合不同空間和時間尺度的“跨尺度”數據集成、系統實現“協同性”的動態協同、復雜動態系統的“多因素”、依靠“因果性”實現的高可靠和高確定性的數據分析以及依賴“強機理”實現基于領域機理知識的數據降維等要求。
因此工業互聯網大數據中心必然是大數據中心的必然分中心，也是智能制造的核心價值，并可以與工業互聯網一道推動傳統制造業產業供需精準對接，實現更有效率、更低成本、更加精準的資源配置，驅動制造業生產、管理和營銷模式的全面創新，從而顯著提升制造業發展質量和效益。
（四）人工智能驅動工業互聯網發展
人工智能一直是人類持續追求的目標，是用技術手段來模擬對人的思維、決策和行動的一種仿真和替代，通常包括弱人工智能、強人工智能和超人工智能，而目前發展主要還停留在弱人工智能階段。
人工智能從神經網絡感知器、貝爾曼公式、機器學習到深度學習階段幾經起伏，并隨著大數據、云計算、物聯網和機器人的快速發展推進了人工智能的高速迭代發展，已經在替代人的思維、決策和行動的部分功能方面取得進展，并向助智學習、自組織、自適應和自行動等4個方向發展，與工業互聯網結合則在工況自感知、工藝自學習、裝備自執行和系統自組織等方向發展，即達到智能制造階段。
二、從信息化到網絡化再到數字化的制造業
（一）信息化時代的制造業
信息化解決的是人與機器之間的數字聯通的問題。如制造業企業信息化中許多企業使用的ORACLE數據庫、PTC公司的PDM產品數據管理、SAP公司的ERP企業資源管理、以及MES制造執行系統、WMS庫存管理系統等，主要實現了管理者對企業各種資源的實時與非實時的監控、調度和計劃等[4]。
從信息化時代最典型的供應鏈型制造型企業就是利豐集團的“利豐供應鏈”。最早成立于1906年的利豐行在1985年由第3代企業繼承人馮國經、馮國綸從以貿易為核心轉向“準制造商”，利用制造業信息化時代的契機進行與傳統制造商的聯合開發和無疆界的分散化虛擬生產。1992年利豐有限公司在香港上市，并陸續在全球40多個經濟體構建了260多個辦事處和倉庫，聘用了35000名員工，并吸引了遍及全球的15000家供應商。利豐集團在2000年就實現了32億美元收入，2001年實現了203億美元收入，2011年最高市值為2050億港元，成為香港股市股王。
（二）網絡化時代的制造業
網絡化解決的是人與人之間的數字聯通的問題。過去實體的商貿渠道同時決定生產和消費兩端的通用性和規模型，但互聯網直接更改了生產與消費間的貿易渠道。傳統實體商貿渠道中間商最重要，可以通過對生產和消費兩端的信息把握賺錢中介差價，但互聯網平臺解決了生產與消費的短接問題，且以近零成本近零時延實現了供需兩端的個性化與差異化[5]。
過去二十多年的互聯網商業主要是消費互聯網，實現了個性化需求與差異化供給近零成本、近零延遲地精準對接并形成規模化。互聯網極大程度地方便了供需雙方的短接，進而直接影響了中間商賺差價的市場空間，曾經風光無限做為全球供應鏈標桿的“利豐供應鏈”被新型市場拋棄。2020年3月20日，利豐集團的市值僅有43億港元；5月15日不得不以106億港元被普洛斯私有化溢價并購。
（三）數字化時代的制造業
數字化解決的是設備與設備之間的數據互聯，依靠的技術包括大數據、云服務、移動互聯網、物聯網、人工智能、區塊鏈和賽博系統等，過去20年在信息化和網絡化基礎上推進了數字化的產生和發展，使得其與最具流動性的資本融合并快速實現資源配置優化再優化。
數字化具體是指設備之間可以通過數字自組織并形成自洽，德國“工業4.0”及其的賽博系統就在解決這個問題。
過去在信息化時代，企業可以通過ERP系統制定科學的主生產計劃MPS，交給班組長去組織生產，由工人按計劃去揀選零件、搬運和加工零部件，或者安排機器人拾拿、AGV小車搬運和機器人加工；但在工業4.0數字化時代的賽博系統中就發生了變化。工業4.0核心的賽博系統也同樣產生一個指令產生的生產計劃，但這次這個生產計劃不僅傳遞給班組長，分解給計劃員、調度員和工人，還同時傳遞給了貨架、AGV小車、機器人、加工設備以及被加工的零部件。工人知道何時何地從哪個貨架拾取、使用哪個AGV運輸、使用哪個加工設備、采用哪種工藝、加工哪個零部件；加工設備知道何時何地由哪個操作工人使用哪種工藝加工哪個零部件；AGV或機器人知道何時何地從哪個貨架拾取、運輸到哪個設備進行加工；零部件也知道何時何地被哪個機器人從哪個貨架拾取、被哪個AGV運輸和在哪個設備被哪個工人加工，所有相關要素都可以互相握手并進行自組織的加工，這就是數字化時代的工業4.0體系，一方面保證底層的自組織糾錯，另一方面提高底層的效率和柔性。
三、“逆全球化”牽引的全球供應鏈體系變革
（一）從制造業全球化到“逆全球化”與全球化并行
推進經濟全球化和制造業全球化的因素有三個。首先是兩次工業革命和電氣化帶來生產、交通、運輸和通信成本的降低，特別是集裝箱及其相應運載系統的產生，推動了資本、技術、商品和人力低成本高效率的全球性流動；其次是國際貿易組織和區域貿易集團包括跨國公司的逐步強盛，使得發達國家具有高流動性的資本與發展中國家低成本的土地、勞動力乃至原始資源更高效的結合到一起；第三是兩極格局形成相對穩定的政治環境、前蘇聯解體帶來的市場經濟為主體的全球市場形成。
當然，從信息化、網絡化再到數字化也將世界在邏輯上形成完整體，加速了經濟全球化。但是也有看到，恰恰是數字化帶來了強資源配置優化能力，反而也形成了“逆全球化”的新思潮。
據英國樂施會統計，2015年全球前67名富豪的年收入總和超過了全球底層35億人的年收入總和；2016年則變為全球前8個名富豪的收入總和超過了全球底層35億人的年收入總和；2018年則縮小到前5名富豪的收入總和超過了后35億人的收入總和；而據美林美銀統計，2017年美國排名前0.1%的富豪們總資產超過了后90%人群的總資產。這樣日益增長的財富差距和基尼系數必然造成民生問題，數字化進一步強化原有的資本強流動性與發展中國家勞動力的資源配置優化能力，導致發達國家底層就業崗位缺失，這可以解釋法國黃馬甲運動、美國特朗普上臺和英國退歐等一系列現象，選票政治促使政府開始選擇開啟“逆全球化”進程。
（二）“逆全球化”牽動的全球供應鏈變革
此次疫情加劇了各國在金融、航運、原料供應的矛盾與沖突，這種撕裂導致的逆全球化對中國的發展不利，特別是中國面臨著自加入WTO之后最大的脫鉤風險——“非市場經濟地位”，全球產業鏈將有可能重塑一個將中國排除在外的新全球產業鏈生態。
全球疫情發生以來，國際空運、海運量明顯下降，國際物流全面受損。我國在國際物流上的影響力極弱，海運和空運都僅有10%的市場份額，與我們在全球化商貿的占比嚴重不符，根本無法保證全球產業供應鏈的率先恢復和促進與國際之間的交流。全球的產業供應鏈也不是簡單地先暫停等疫情過后就能馬上重啟。美國總統特朗普稱此次疫情讓美國學到了保障本地供應鏈的重要性，提出要將產品撤回美國生產。日本首相安倍也表示，讓那些對國家依賴程度高的產品的生產基地回歸日本。許多發達國家更傾向于不單從產業供應鏈的成本與市場來考慮問題，而是技術的封鎖以及地緣政治的角力。過去資本的高流動性與我國勞動力紅利、逐漸建成并升級的供應鏈相結合，使資本的發展、歐美國家的發展與中國的發展有機的結合在一起。但由于多年來發達國家底層勞動力崗位流失產生了一系列民生問題，也帶來了逆全球化的思潮，泛起了極端民族主義、民粹主義、孤立主義。一方面是全球化的趨勢浩浩蕩蕩，因為在資本與資源配置上，全球化的效率最高；另一方面，民眾的選票決定了部分發達國家政府不得不走向逆全球化。我國雖在低端的產業供應鏈上擁有絕對的優勢，在中端產業供應鏈上也具有相對優勢，但在高端產業供應鏈上尚未具有與發達國家競爭的實力。未來十年內，我國中低端產品產業供應鏈的維系沒有問題，但如果缺乏高端供應鏈的帶動，未來“中國制造”的升級和發展將步履艱難。
當然也不必過于恐懼。在當下的全球產業鏈生態中，歐美國家是消費端，中國、東南亞、東北亞等國家與地區是生產端，非洲、南美是資源端，形成了全球的循環體系。一旦國際供應鏈受阻，全球的產業鏈生態模式依然能在中國域內完美復制。隨著中國產業結構的不斷調整，加之中國地緣遼闊、經濟梯次差別大，因此可以在國內形成供給端——生產端——消費端的產業鏈生態。如東南沿海可以成為消費端，中部的長沙、武漢、成都等城市已成投資回報率較好的城市，可成為生產端，西部則可成為資源端。在這種生態下，鐵路運輸將提供最核心的支持。一方面是將“鐵公基”與新基建銜接到一起的需要，另一方面是供需的網絡和產業梯次差與經濟梯次差形成新的供應鏈生態的需要。
在當前的形勢下，無論是長三角城市，還是粵港澳大灣區內眾多的制造企業、外貿企業，都是全球供應鏈的重要一環，各地區之間、城市之間、產業之間、企業之間要進行聯盟，“抱團”過日子。與此同時，要盡可能做好包括原材料、生產部件等資源的儲備，以應對未來的風險，確保產業供應鏈的安全與地區經濟的發展。
