原创|未来制造:技术驱动下的产业革命与中国路径探索
读而思
中国制造业的变革,本质上是在重新定义制造模式——技术融合催生新范式、价值创造跃迁新维度、空间布局形成新格局,未来制造将在这三个层面形成波澜壮阔的产业图景。
许海平 广州工商学院
郝文龙 北京和君咨询有限公司
全球制造业正经历由数字技术、生物技术、新材料技术等引发的深刻变革。在这场变革中,“未来制造”已突破传统制造范式,形成以智能化、服务化、生态化为核心的新型产业形态。中国作为全球制造业规模最大的国家,2024年制造业总体规模突破40.5万亿元,连续15年保持全球第一地位。但面对“大而不强”的产业困局,中国制造业亟须通过技术创新与生态重构实现跃迁。
当制造业开始进化
今天的中国工厂正在发生一些有意思的变化:比亚迪用新技术把电池研发时间从4年多缩短到3个月;宁德时代制定的电池标准被全球认可,每年光靠专利授权就能多赚上亿美元。这些变化背后,是中国制造业正在经历一场静悄悄的革命——不是简单地把机器变得更智能,而是改变整个行业的生存法则。
过去,制造业的核心是“多快好省”:大规模生产、标准化流程、控制成本。但如今,市场变得像“万花筒”——消费者想要的东西越来越个性化;新技术出现的速度快得让人跟不上;不确定的环境因素导致全球供应链又时不时“卡壳”。这时候,传统制造模式就像一辆按照固定路线行驶的火车,遇到突发状况就容易脱轨。
关键在于,未来的制造业需要学会思考与进化。就像生物能根据环境变化调整生存策略一样,工厂也要能实时感知市场变化、自动调整生产节奏。比如美的的智能工厂,通过分析订单数据自动优化排产,交货时间缩短了40%;青岛啤酒根据电商平台的销售数据随时调整配方,让新品上市速度快了3倍。这种能力才是未来制造业竞争的核心。
未来制造的技术图谱与产业实践
智能制造:从自动化到认知革命
智能制造是未来制造的基石,其核心在于通过数字化、网络化、智能化手段重构生产流程。当前,智能制造已从设备互联的初级阶段迈入认知智能新阶段,通过工业互联网、人工智能、数字孪生等技术的应用,正在重塑制造业的生产方式和商业模式。
未来智能制造主要利用技术或模式创新,契合工业4.0与数智化转型要求,对传统产业进行升级,持续改善制造绩效;在培育未来产业过程中运用智能制造理念与技术,以及解决方案实现“新制造”模式。在智能制造系统实现的基础上,同时需要强调制造业的卓越运营体系建设,推动“销研供服”运营协同能力持续提升,促使制造业运营业绩显著改善。
随着工业互联网平台深度进化,大数据、区块链、数字孪生技术在制造业的深度应用,具身智能系统通过多模态感知、自主适应和学习能力,通过制造业大模型和企业专用小模型,协同助推企业在价值链各个环节进行智能化服务和决策,将极大程度提升制造业的数智化水平,切实帮助企业降本增效提质,同时符合人工智能赋能工业的新浪潮,引领未来工业发展新趋势。在市场需求牵引和政府政策鼓励下,中国制造业正在大力发展智能制造,截至2025年1月,在第四次工业革命创新中彰显领导力的“灯塔工厂”,中国的数量达到81家,占全球43%。
生物制造:开启“造物新时代”
生物制造以合成生物学为核心,通过基因编辑与细胞工程实现材料、能源与医药的创新突破。预计到2035年,我国生物制造渗透率将达15%,产业规模突破10万亿元。在生物制造这一新兴领域,中国企业做了很多成功的尝试和突破。例如,上海凯赛生物通过生物法生产尼龙原料,替代传统石化工艺,强度超越传统石油基产品,且碳排放降低70%,已在汽车领域替代30%传统材料;深圳光明科学城构建“AI+自动化实验”平台,使蛋白质设计效率提升1000倍。这些成功实践就是中国制造业在全球制造业领域“换道超车”的典型范例。
先进制造技术的协同进化
激光制造与增材制造:高功率激光切割与增材制造技术推动高端装备升级。例如,上海柏楚电子在计算机图形学、运动控制及机器视觉核心算法和激光加工工艺等方面拥有自主研发能力,激光控制系统市场占有率在国内第一;精合数控及母公司鑫精合开发的金属3D打印航空构件,使卫星减重30%,成本降低45%。华工激光研发的轮胎模具清洗装备,通过智能路径规划将清洗效率提升5倍,能耗降低60%。
纳米制造:纳米制造在医疗与电子领域表现突出,具有广泛的应用前景。例如,苏州工业园区的纳米压印技术实现5nm芯片制造,良品率突破99%;复旦张江的纳米仿制药“里葆多”填补了国内空白。
技术驱动下的产业生态重构
数据要素重塑价值创造新方向
工业数据成为核心生产要素,数据创造生产力,数据要素促使制造业的赚钱方式正在发生根本改变。以前利润主要来自卖产品,但现在出现了更进阶的经营模式。用好了大数据,能让整个产业链更高效。例如:长三角的工业数据平台连接了2000多家企业后,整个区域的工厂配合更默契,生产成本平均降了15%。数据要素在优化和生产、服务延伸、标准制定等环节创造独特价值,例如,浙江五疆科技构建的化纤产业链数据平台,通过14个生产环节的10万台设备互联,实现人均产能800吨/年,远超行业平均水平;美的集团通过订单数据智能排产,交货周期缩短40%;GE Predix平台对10万台设备进行预测性维护,运维收入占比达38%;宁德时代主导制定的动力电池国际标准,带动专利授权收入超1.2亿美元/年。
产业互联网生态崛起
当5G、云计算、物联网技术为产业互联网的发展提供了基础设施,AI的应用推动了数据分析与智能决策的普及,区块链技术保障了数据的安全性和可追溯性,这些技术的进步,使设备互联、数据共享、智能生产得以实现,共同促进制造业产业互联网生态向更高层次发展,产业互联网呈现平台化、数字化、智能化、开放化发展特征。大型企业集团引领的垂直生态成为转型引擎,例如,海尔搭建的工业互联网平台,把13万家企业的闲置设备利用起来,设备使用率从35%提高到72%,跨公司之间也能共享产能,提高价值创造。
绿色制造体系创新
绿色制造体系创新是实现制造业可持续发展的重要路径,它通过技术创新、管理创新和模式创新,推动制造业向高效、低碳、循环和智能化的方向发展。随着技术的进步和政策的支持,绿色制造体系创新将成为未来制造业的主流模式,为经济高质量发展和生态环境保护提供强大支撑。中国制造业在各个细分领域的领先企业已经有了不少成功实践。例如,宝武集团建成全球首套百万吨级氢基竖炉,碳排放减少90%;格林美开发的“定向循环”技术,使锂回收率突破95%;中粮科技开发的聚乳酸材料,在土壤中6个月能够完全降解。
中国制造的突围路径与实践
面对全球竞争的压力,中国制造业正在走一条独特的道路:
技术攻坚的双轨战略
传统领域补短板:芯片设计软件、精密传感器等领域长期依赖进口。现在,中芯国际等企业研发的芯片设计工具已经能够使用,虽然暂时只能满足中端需求,但这只是第一步;中微半导体研发的5nm刻蚀机,使国产设备自给率提升至25%。
新兴赛道抢布局:国家在顶层设计方面已经确立全力发展战略性新兴产业和未来产业的国策,是中国实现经济高质量发展、科技自立自强和国际竞争力提升的重要战略。在量子计算、生物制造、人工智能等新兴领域,中国和发达国家站在同一起跑线。华大基因用生物技术生产胰岛素,成本只有传统方法的1/3,这就是换道超车的机会。DeepSeek利用新的算法技术,横空出世,拉近了与OpenAI的技术距离,一举把中国的AI技术力量跻入全球领先梯队,DeepSeek点燃了全民AI热潮,AI技术未来必将大规划应用在制造业领域,提高制造业智能化水平。
用制度创新破局
广东省对中小企业数字化转型给予最高70%的补贴,上海市建立工业数据交易市场,这些政策都在解决企业“不敢转,不会转”的难题。推广“研发对赌”机制——企业负担一半研发经费,研发成功后政府支付给企业3倍补贴,这让技术转化率大大提高。深圳市“科技创新对赌”政策实施后,技术转化率从20%提升至30%,涌现出一批高成长性科技企业,如大疆创新、腾讯等。江苏省实施“研发对赌”试点后,企业技术转化率从15%提升至25%,推动了多个国家级智能制造示范项目的落地;浙江省实施“绿色科技对赌计划”后技术转化率从18%提升至28%,推动了光伏、储能等绿色技术的快速商业化。
区域协同的生态实践
在政府的政策引领和推动下,区域经济发展模式以“高端科技制造”为核心不断创新。目前,长三角G60科创走廊形成独特的发展范式,成为全国乃至全球科技创新和高质量发展的典范。它是中国长三角地区推动科技创新和产业升级的重要战略平台,通过区域协同,打破行政壁垒,构建创新共同体;形成产业集聚,打造世界级产业集群;采取创新驱动模式,构建全链条与合作开放的创新生态,融入全球创新网络。
G60科创走廊已成为长三角地区经济增长的重要引擎,2022年GDP总量占长三角地区的40%以上。同时,还涌现出一批具有国际竞争力的科技企业和创新成果,如上海张江的集成电路、杭州的人工智能、合肥的量子科技等。作为中国科技创新和区域协同发展的典范,长三角G60科创走廊不仅为其他区域提供了可借鉴的经验,还推动了全国范围内的科技创新、产业升级和区域协调发展。
未来制造的挑战与应对策略
技术创新层面的突围
关键设备依赖:高端数控机床国产化率不足30%,需加强“整零协同”创新。
工业软件短板:研发设计类软件市场外资占比达85%,建议实施“揭榜挂帅”攻关行动。
标准体系滞后:牵头制定ISO/IEC标准仅占12%,需建设众多标准验证平台。参与和领导制造业各细分领域的ISO/IEC标准建设,是提高中国制造业核心竞争力和推进全球化发展的重要举措,具有战略意义。
重构产业生态
通过破解数据孤岛、赋能中小企业、重塑全球供应链三方面重构中国制造业的产业生态;通过数据共享、技术赋能和供应链优化,中国制造业将形成高效、灵活、可持续的产业生态,推动高质量发展。
破解数据孤岛:推动工业互联网平台建设,实现企业间数据互联互通,提升产业链协同效率。赋能中小企业:中小企业是我国最具活力的企业群体,在GDP中比重约为60%,提供了约70%的城镇就业岗位,中小企业的发展水平和能级影响深远。如何赋能中小企业助推其发展,是提升中国经济活力的关键。应提供数字化工具和低成本解决方案,帮助中小企业实现智能化转型,提升中小企业的竞争力。重塑全球供应链:通过数字化和本地化策略,构建弹性供应链,减少对外依赖,增强抗风险能力。
制度环境层面的优化
通过优化制度环境,未来制造将实现高效、可持续和全球化发展。
监管创新:建立灵活、适应性强的监管框架,鼓励新技术应用,如制定智能制造、绿色制造等专项政策,支持企业创新。
风险容忍:完善风险分担机制,通过“研发对赌”、政府补贴、延长产业基金期限等方式,降低企业创新风险,激发技术突破。例如,上海未来产业基金期限延长至18年,覆盖技术转化“死亡谷”。
国际协同:加强国际标准合作,推动技术、数据和规则的互联互通,参与全球产业链重构,提升中国制造的国际竞争力,并形成具有中国特色的“新质生产力”标杆示范工厂,成为“未来制造”典范,牵头成立全球未来制造业联盟,向全球输出未来制造的“中国标准”。
从规模扩张到生态引领
中国制造业的变革,本质上是在重新定义制造模式。当比亚迪的电池技术开始输出标准,当长三角的工厂通过数据共享提升效率,这些实践告诉我们:未来的赢家不是设备最先进的企业,而是最会组团的生态圈。这场变革没有现成答案,但可以确定的是,中国制造业正在学会用更灵活的方式应对变化,谁能更快适应环境,谁就能在新时代立足。这条路虽然难走,但回头看时会发现,我们不仅改变了制造业,更创造了一种新的产业生存方式。
中国制造将在“技术融合催生新范式、价值创造跃迁新维度、空间布局形成新格局”三个层面形成波澜壮阔的未来图景。
技术融合催生新范式
智能工厂3.0:智能工厂3.0是制造业数字化转型的高级阶段,其核心目标是实现高度自动化、智能化和柔性化的生产模式。当前,中国制造业不是照搬“灯塔工厂”标准硬上,而是要结合中国制造业的特点,在制造业各个领域探究其“新质生产力”内涵,形成未来制造的“中国标准”,思考落实如何打造具有中国特色的“新质生产力”智能标杆工厂,全面提高中国制造业的智能化水平和效率。
生物制造革命:生物制造革命正在通过合成生物学、基因工程、细胞工程等技术,推动材料、能源、医药等领域的创新突破,重塑制造业的格局。随着技术的进步和政策的支持,生物制造将成为未来制造业的重要方向。
量子制造突破:量子制造通过量子计算、量子传感、量子通信和量子材料等技术,正在推动制造业向更高精度、更高效率和更高安全性的方向发展。
价值创造跃迁新维度
服务型制造:大力发展制造型服务,依托制造业基础,向服务型制造转型,提升产业链价值,例如,三一重工设备运维收入占比将超50%,利润率达35%。生态化赋能:工业互联网平台连接百万家企业,催生万亿级协同价值。标准全球化:在战略新兴产业和未来产业等领域参与和主导国际标准制定。
空间布局形成新格局
中国制造业未来空间布局将围绕区域协同、产业集群、创新驱动和绿色发展四大战略,形成“多点支撑、多极联动、优势互补、绿色发展”的新格局。通过优化空间布局,中国制造业将实现高质量发展。在长三角、珠三角、京津冀、成渝双城经济圈打造各具特色的世界级制造业集群,并形成一批创新城市和科技园区,成为全球科创高地,全面提升中国制造的全球竞争力。推动“中国制造”向“中国智造”转型,从“制造大国”向“制造强国”转型,为经济可持续发展和国家现代化建设提供强大支撑。
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