探究产业推力

  • 来源:中国计算机报
  • 关键字:云计算,移动互联网,3D打印
  • 发布时间:2013-12-04 13:04

  经济增长方式转变有赖于产业的转型升级,而后者又基于企业的创新。

  能源与互联网结合真能引发第三次工业革命吗?

  3D打印真能颠覆现有的工业生产方式吗?

  加速企业创新发展进而推动产业前行的动力又源自何方?

  纵观人类历史,从远古奴隶社会的石器时代、青铜时代到铁器时代,从近代工业社会的水力时代、蒸汽时代、电气时代、内燃机时代再到信息时代,用技术作为断代的主要依据,已经肯定了技术在推动经济发展乃至社会进步中毋庸置疑的作用。

  当今,以“移动互联网+云计算”为特征的主导技术所引发的变革,正在信息产业逐渐显现出来。摩托罗拉、诺基亚等传统移动终端厂商集体消亡,平板电脑、智能手机正取代PC成为个人计算的主流,苹果、三星等智能终端厂商崛起,谷歌、亚马逊等云计算厂商风头正劲,Facebook、推特等社交媒体异军突起等,无不印证了IT产业主导技术的新旧交替给IT市场格局带来的是颠覆性的影响。

  2003年5月,尼古拉斯·卡尔在《哈佛商业评论》发表了文章《IT不再重要》,在IT产业引发轩然大波,并招致微软、英特尔等IT公司大佬的强烈抨击。

  “微软的鲍尔默说这篇文章是一派胡言”,亚马逊网站《IT重要吗?》(中文版书名为《冷眼看IT——信息技术竞争优势的丧失》)一书的网页上,卡尔在作者自述中写了上述这句话。

  与《IT重要吗?》一书遭遇形成明显对比的是,《第三次工业革命》、《3D打印》等书油墨未干,便得到众多媒体的追捧。

  后面这两本书的作者从不同的视角,探索了未来工业的发展,开拓了读者的思路,这在产业变革之际是十分有益的,毕竟脑力激荡是创新活动中不可或缺的元素。

  上篇:工业革命的界定

  从字面上看,“工业革命”4个字中,“工业”限定了范畴,而“革命”则意味着激烈的变革。回顾人类进入工业社会以来,水力、蒸汽、电力、内燃机和IT无不对包括制造业在内的各行各业产生了深刻的影响,这种影响更多是通过大幅度提升企业绩效,扩张新的产业经济规模,最终推动经济发展体现出来的。

  因此,在工业革命的界定上,有两点是十分重要的:一是在多大范围影响行业上审视,二是在多大程度上提升企业绩效上判读。

  道理很简单,如果不能对企业绩效的提高带来质的飞越,那就不要奢谈革命。如果只能大幅度提高特定行业中企业绩效但却不能影响更多的行业,那么,称之为行业革命或许来得更名副其实些。

  透过下面3本书的观点激荡,或许有助于我们对工业革命的判定。

  《第三次工业革命》

  “通信技术和能源的有机结合,开创了一种具有活力的经济体系,在这一体系中,通信技术充当中枢神经系统,对经济有机体进行监控、协调和处理。与此同时,能源起着血液的作用,为将自然的馈赠转化为商品和服务这一过程提供养料,从而维持经济的持续运行和繁荣。”杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中写道。

  里夫金认为,新型通信技术与新型能源系统的结合,通常预示着重大经济转型时代的来临。因此,他以通信技术与能源的结合作为判据,将工业社会的发展划分为三次工业革命——

  19世纪,蒸汽动力的引入提高了印刷速度、降低了印刷成本,印刷品的普及造就了大批劳动力人才,“他们具有文字读写能力,能够对以煤炭为动力的蒸汽铁路以及工厂经济进行系统的管理和操作”,第一次工业革命造就了密集的城市核心区和拔地而起的工厂;

  20世纪,石油、电力成为新型能源,“电话、电报以及后来的电视广播,使得管理分散在更大范围内的、有更大流动性的国民经济成为可能”,第二次工业革命极大地改变了经济形态以及人们的生活,催生出城郊大片的房地产业以及工业区的繁荣;

  21世纪,随着石油等化石能源的枯竭,太阳能、风能、潮汐、地热、生物能等清洁能源将会成为经济发展的基础,互联网等新通信技术不仅仅是管理新型能源,而是与新型能源相结合,形成“能源互联网”,“在新时代,数以亿计的人们将在自己家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源,并在‘能源互联网’上与大家分享,就像现在我们在网上发布、分享消息一样”,第三次工业革命将每所建筑都变成了微型发电厂。

  里夫金强调,第三次工业革命有五个不可或缺的支柱:向可再生能源转型;将每一大洲的建筑转化为微型发电厂,以便就地收集可再生能源;在每栋建筑物以及基础设施中使用氢和其他存储技术,以存储间歇式能源;利用互联网技术将每一大洲的电力网转化为能源共享网络;将运输工具转向插电式以及燃料电池动力车。

  作者在书中提及2006年与欧洲议会高级官员共同起草第三次工业革命的经济发展计划,并不忘抨击奥巴马政府的新能源政策。在清洁能源界定上,作者认为“核能从来就不是清洁能源”。

  《3D打印》

  “如果你有一台可以造万物的机器,你会用它做什么?”胡迪·利普森在《3D打印》一书中问道。

  《3D打印》一书告诉读者,3D打印就是这样一台可造万物的神奇机器,从现实的塑料模型、金属部件、食品、医学应用等,到未来完整的手机、完整的机器人甚至活蹦乱跳的生物,3D打印无所不能。似乎,3D打印的范围只受人们想象力的局限。

  作为全球顶尖的3D打印和机器人领域的专家,利普森将3D打印分为选择性沉积打印机和选择性黏合打印机两大类。前者通过特定的注射器或打印头,以注射、喷洒或挤压的方式将液体、胶状物或粉末状原材料沉积为层,再层层堆叠成形。后者则是将原材料融化或凝固后成层,再层层堆叠。

  与传统制造方式相比,利普森归纳出3D打印的十大优势:3D打印制造复杂产品并不增加成本,进而改变了计算制造成本的方式;3D打印制造成本也不因产品的多样化而增加,从而使得产品个性化生产成为可能;3D打印能使部件一体化成型,无须组装,从而缩短供应链,降低物流和人工成本;通过按需就近打印,实现零时间交付、减少库存并节省物流成本;突破了传统制造中工具对于产品形状的限制;得益于计算机控制,3D打印对操作技能的要求大为降低,甚至做到零技能操作;3D打印占用空间少、移动方便;3D打印废弃物很少,有利于环保;打印材料种类可以无限组合;可对已有的实体进行精确复制。

  正是因为上述优势,使得3D打印在《第三次工业革命》《新工业革命》等书中,被视为未来主流的制造方式。

  除了这些优势外,目前3D的工艺也有其短板:在制造过程中耗时较长;材料上,目前可选余地不大;沉积打印的材料微粒的直径为数百微米,因此打印的金属部件表面粗糙度不佳。

  在利普森看来,3D打印不仅可引发一场制造业的革命,而且还将对社会带来深刻的影响。这种影响不仅体现在人们的工作、生活、消费方式上,还将对知识产权保护带来挑战。利普森还担忧3D打印被滥用于制造武器和合成毒品。

  实际上,最令人担忧的倒是利普森对于3D打印乐观的预测:3D打印机就是第一波新一代智能机器,它们能设计、制造、修理、回收其他机器,甚至能够调整和改进其他机器,包括它们自己。

  在2008年国际金融危机爆发的前一年,《光阴似箭——从工业革命到信息革命》中文版悄然问世,笔者是在中关村图书城的旧书店淘到这本书的。

  《光阴似箭》是一部演化经济学的力作。演化经济学借鉴了生物进化的观点,认为经济的发展呈现长周期的波动性,在工业社会的200多年历史中,这种波动性表现为主导技术引发的5次经济增长长波。近一个世纪前,俄国经济学家康德拉基耶夫创立的长波理论成为演化经济学的基石。

  在长波理论看来,创新技术在其扩散过程中,提升了企业的生产效率,当新技术带动的经济增长超过现有经济规模时,就替代了推动现有经济发展的主导技术,成为新一代主导经济发展的技术。

  从1870年发端于英国纺织业的工业革命算起,水力、蒸汽机、电力、内燃机和信息技术之所以能带动经济呈现5次长时期的增长,是因为这些主导技术在特定的时期影响到的不是一个行业,也不是几个行业,而是所有的行业。

  以信息技术为例,如今人们已经找不到信息技术应用空白的行业,区别只在于应用的深度和广度。正因为信息技术对国民经济各个领域的渗透和影响,经济发展的推手已经从工业革命过渡到信息革命。

  如果说康德拉季耶夫是从主导技术着眼,那么,创新经济学之父熊彼特则从创新的角度切入。熊彼特认为正是企业家通过创新,即对生产要素的重组,推动经济从原有的均衡走向新的均衡。新旧经济均衡的交替,使得经济呈现繁荣、萧条、再繁荣的周期性发展特征。

  宏观经济的周期性波动是所有企业按照生命周期演进的结果。在传统技术进入生命周期衰败期过程中,一些落后技术的企业将随之走向衰落,而创新的企业正孕育其中。

  与凯尔斯主义强调看得见的那只手不同,无论是演化经济学还是创新经济学都相信看不见的那只手——市场的力量。生物的进化是以遗传和个体消亡为代价的,从演化的角度看,经济低谷期正是产业更新换代的变革期,也是创新企业与落后企业的交替期。人为延长落后产能和落后技术的衰败期,只会压抑创新企业的发展,最终拖延经济的复苏。

  下篇:谁在主导产业变革

  任何技术的实施都要受到自身技术短板和经济学上的限制,3D打印也不例外。因此,探讨一项技术跨行业的颠覆性,既可以从它能影响的行业范围有多宽来看,也可以从它不能影响的行业范围有多窄来评估。如果一项技术连一半的行业都影响不到,就要慎言工业革命了。

  就生产最终产品而言,3D打印主要影响的是以制造业为主的第二产业,当然也会对创意等第三产业产生一定的影响,但却很难直接影响到农业和采掘业等第一产业。

  即便是在制造领域,由于3D打印是做“加法”,因此难以影响到以裂解为主的石化行业、以分解反应为主的部分化工行业等做“减法”的企业。即便是合成反应为主的化工领域,也大都涉及高温、高压、特种气体等反应环境,这也是3D打印难以胜任的,除非硬要说这些做“加法”的合成反应化工装置就是特种的3D打印机。

  即便是在机械切削加工领域,普通机床加工的表面粗糙度就能达到几个微米,镜面磨床则可以达到一两百纳米,其加工精度远非直径数百微米的3D打印颗粒(《3D打印》一书所说)所能比拟。

  应该说,3D打印在个性化制造、相对于模具压铸加工的快速制造(节省开模时间和成本)上具有很大的优势。但在大规模生产上3D打印并不具有成本和时间的优势。因此,3D打印能够颠覆现有工业的规模化生产方式的观点在经济学上是说不通的。

  《3D打印》在畅想打印完整手机的同时,也坦承目前打印一根电线依然是很大的挑战,因为铜丝的熔点与包裹导线的塑料外皮的熔点相差甚远。说句实在话,即使解决了打印电线的问题,也别急着畅想打印整部手机,因为还有芯片候着,毕竟芯片的制造是靠数十亿美元的生产设备造出来的。

  正是因为对生产效率的追逐,使得大规模制造成为现代工业最重要的生产方式。从这个意义上看,制造业200多年的发展史,很大程度上是制造工艺与设备不断优化的历史,也是追求用最经济的手段或者说最优化的工艺流程进行生产的历史。比如,钢轨是轧制而成、铁丝是拉制而成、塑料餐盒是喷塑而成。不要奢望有一种万能的机器能够通吃现代制造业,即便是不计较经济成本也行不通。

  IT:名副其实的主导技术

  至少在今天看来,无论是跨行业渗透力还是整个社会的影响上,没有哪项技术能够超出IT。

  从跨行业影响力上看,IT已经渗透到了社会经济活动的方方面面。以科学研究为例,IT在与科学的“联姻”上,不仅诞生了计算物理学、计算化学、计算生物学等新的学科,而且在模拟实验上更显示出独特的优势。比如说高性能计算对跨越数千年乃至上万年的气候变化模拟,对极高温度和极高压力下核裂变和核聚变的模拟,都是在常规情况下难以实现的。

  在工程应用上,高性能计算已经能够在米级范围内以金属原子的尺度模拟冶金过程,或者说,在冶金过程中计算每个金属原子与其他金属原子的相互作用。你可以“抓上几大把不同的金属原子”然后“放到”超级计算机中进行“加温和搅拌”,从而彻底改变了原有的研发方式,进而大大加快冶金新品种的研发速度并显著节省研发成本。

  除了对行业无处不在的渗透力外,IT对于行业知识体系和工艺技能的影响也是十分深刻的。

  以汽车制造业为例,CAD/CAM(计算机辅助设计/制造)在制造阶段发挥着不可或缺的作用;而在新车安全试验阶段,传统的方式是用新车进行五六次破坏性试验,而借助于计算机进行模拟试验,最终只需用一辆实物车进行验证。如今,汽车电子通常占到整车成本的20%~25%,而在高档车中则超过50%。在美国一些低档车的销售利润只有100多美元,但通用汽车提供的电子信息服务系统Onstar的年费就高达199美元。随着智能交通的发展,汽车中电子信息技术占比还将不断提高,如果仅从盈利模式上看,未来将汽车制造商称之为IT服务商可能更贴切些。

  再来看空中客车的例子,1970年成立的空客公司不仅在历史上无法与成立于1916年且在1930年就生产出金属飞机的波音公司相提并论,而且空客的研发和生产分布在英、法、德、西班牙等4个国家10多个不同城市,在地域分布上也处于劣势。但到了2003年,空客却首次超过波音成为全球最大的民用航空器制造商。其中,产品生命周期管理软件的研发和应用使得分布在这十多个地点的分支机构能在设计和制造阶段步调一致;空客还率先采用电传操纵技术,与机械操纵相比,电传操纵不仅在制造阶段更有利于飞机布局设计,而且增强了飞行时的可靠性。这些电子信息技术成为空客挑战波音的秘密武器。

  没有哪项技术能像IT那样,对国民经济乃至社会产生广泛而深刻的影响,也没有哪项技术能像IT那样在工业各个领域加速行业知识体系的建设、制造工艺的优化和产品的智能化,甚至颠覆了若干的产业形态,比如说苹果iPod和应用商店的出现,颠覆了索尼的随身听(Walkman)和整个唱片业的销售模式。

  IT还能主导多久

  在所有产业中,IT产业更新换代的速度最快,从1945年第一台电子管计算机ENICA问世到今天不到70年的历史中,从系统的角度看,经历了分立器件阶段的电子管和晶体管到集成电路阶段的小规模、中大规模、超大规模集成电路,直至今天的系统集成阶段的片上系统(SoC)。从技术架构上看,经历了主机、小型机和PC,今天以“移动互联网+云计算”已经上升为主导技术。

  依照演化经济学的观点,主导技术的颠覆性体现在其扩散过程中。这也正是熊彼特所说的企业家的创新过程。

  事实上,我们也看到小型机之所以取代主机,PC之所以颠覆小型机,成为当时市场的主流技术,都是因为后者能在普及或者说扩散的过程中,较之前者范围更广、速度更快,因而颠覆性更强。

  时至今日,智能手机和平板电脑能够取代PC成为个人计算市场的主流,是因为移动智能终端能够将云计算所拥有的强大的计算能力释放到比桌面更广的移动空间。

  从长波理论看,在近70年的计算史上,小型机、PC和移动智能终端在主流产品市场的依次胜出,只是IT所依托的产品形态的变化,而IT本身在这种变化中变得愈加成熟和强大。从另一个方面看,主流产品生命周期较短,从生物进化的角度看,正是物种进化能力旺盛的标志。

  展望计算技术的发展,包涵物联网、无线传感器网络、泛在网络在内的信息物理系统(CPS)正初露端倪,信息物理系统不仅将让计算无处不在,而且打通了信息空间和物理空间(自然界)的隔阂。接着,将迎来计算形态的终极目标——平静计算,所谓平静计算就是人们可以随时随地地获取计算资源,却不会被计算所打扰,人们得以专注在自己的事上,甚至感知不到计算设备的存在。

  历史上看,计算技术形态的每次变化,都将给国民经济和社会带来深刻的影响。计算技术形态未来的变化,亦应如此。

  综观科学技术的发展,归根到底,无非是在做两件事:一是拓展人们的活动空间,二是拓展人们的认知空间。迄今为止,在所有技术中,唯有IT能够帮助人们把这两件事做得更好。

  如果硬要找出替代IT技术的技术的话,最好看看它在这两件事上是否做得比IT更好。

  虽然《3D打印》一书讲述了3D打印轮胎,但要3D打印像上海华谊集团在2013上海工博会展出的载重轮胎同等重量的橡胶,恐怕要有异常的耐心。

  本报记者 马文方

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