大力推进信息化与工业化的融合

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大力推进信息化与工业化的融合

发布时间：2009-04-14 10:27

　　 作者：国家信息化专家咨询委员会常务副主任周宏仁

　　胡锦涛总书记在党的十七大报告中，全面、科学地研究和分析了我国发展所面临的国内、国际环境，高举中国特色社会主义的伟大旗帜，确定了今后一个历史时期我国实现科学发展的基本方针、政策和路线。关于今后一个历史时期我国所面临的历史任务，十七大报告提出了“五化”，即工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化。过去几年中，学术界对于我国目前究竟是处于“重化工化”阶段，应该优先发展“重化工”，还是应该将信息化作为“覆盖现代化全局的战略举措”，“以信息化带动工业化”，有着不少的争论。“五化并举”的提出，事实上对这些争论做了一个结论，进一步确立了信息化在我国现代化进程中的战略地位。

　　胡锦涛总书记在党的十七大报告中还提出：“发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强，振兴装备制造业，淘汰落后生产能力”。这里提出的信息化与工业化“两化融合”，深刻地阐明了信息化与工业化相互促进、相互依存、相互融合的辩证关系，说明了信息化与工业化融合的目标何在。“两化融合”不仅说明了今后一个历史时期我国信息化的战略重点之所在；而且，也标志着我国的信息化推进开始向着信息化的核心领域进军。

　　一、工业化是一个不断发展的概念

　　工业化的准确含义是产业化，描述的是人类社会的经济活动由“自给自足的小农经济”转向“货物和服务的商业性生产”的过程。工业革命和工业化的结果，不仅使第二产业产业化了，实现了大规模的生产和规模经济；而且，也使第一产业和第三产业不断向着产业化的方向发展。从全球工业化的进程来看，不仅第二产业的制造业、运输业、能源业、冶金业等不断地向着规模经济的方向发展；第一产业的农、林、牧、副、渔业等等，第三产业的金融业、保险业、教育业、零售业（如沃尔玛、家乐福等）、饮食业（如麦当劳、肯德基等）等等，也都向着规模化、产业化的方向发展。

　　工业化是一个动态的、不断发展的过程；随着科学与技术革命的发展，工业化的内涵也在不断地发生变化。因为，在这个“货物和服务的商业性生产”过程中，人类会不断地发明和引进先进的科学和技术，提高货物和服务的商业性生产的劳动生产率。当然，工业化带来的不仅仅是劳动生产率的提高，更带来了经济、政治、社会、文化、军事等各个方面的巨大变革。

　　1775年前后蒸汽机的发明，开始了人类历史上的工业革命，也使人类文明进入了一个工业化的时代。但是，那个时候的工业化是第一代的工业化，即机械化的工业化，以机器产生的机械力代替人和家畜的自然力为主要特征。十九世纪上半叶电的发明和下半叶电动机和发电机的发明，不仅解决了能量的转换和远距离传送问题，为产业的发展提供了新的能源；同时，也解决了机械能和电能之间的转换问题，从而开启了电气化的工业化时代，即第二代的工业化。列宁在1920年曾提出“共产主义等于苏维埃政权加全国电气化”，由此可见当时电气化对于工业化和人类经济、社会生活的重大影响。

　　20世纪30、40年代，武器系统，如火炮、雷达、飞机、鱼雷等发展的需求，使自动化技术得到了快速的发展，工业化进入了第三代，即自动化的工业化。1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德首先提出用“自动化”一词来描述发动机汽缸的自动传送和加工过程的自动操作。1952年J.迪博尔德的《自动化》一书出版﹐他认为“自动化是分析﹑组织和控制生产过程的手段”。20世纪50年代以后，自动控制作为提高生产率的一种重要手段在机械制造、石油、化工、冶金等行业开始广泛地应用，使自动化的工业化成为现代化的一个重要标志。

　　1971年微处理芯片的发明，导致工业化进入了它的第四代，以数字化为基本特征，走向智能化和网络化的工业化。从那时起，各种各样的、数以亿计的微处理芯片和应用系统开始嵌入各种制造设备，计算机网络又将各种制造设备联为一体，使生产过程不仅自动化，而且数字化、智能化、网络化。其中，典型的代表是数字控制机床的出现。早在1952年，即商用电子计算机问世的第二年，美国柏森斯公司就以电子管元件为基础，设计了数控装置，试制了第一台三坐标数控铣床，虽然体积庞大，价格昂贵，却开辟了一个数字控制的新时代。1974年，也就是Intel公司第一个微处理芯片问世的第三年，第五代使用微处理芯片和半导体存储器的计算机数控装置研制成功。随后，由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术及其他新技术的发展，各种数字控制机床的性能逐步提高，品种和加工范围不断扩大，不仅催生了许多的新的生产和制造技术，而且对智能化和网络化的第四代工业化的形成和发展产生了革命性的影响。

　　20世纪80年代初，IBM开始应用计算机辅助设计（CAD）技术于产品设计。之后，计算技术对传统的自动化技术进行了全面的数字化改造，使产品研发、设计、生产、测试、供销等各个环节实现智能化和网络化，使信息化与工业化的融合进入了一个全新的发展时期，工业化的内涵也发生了革命性的变化。现代信息技术向制造业的全面渗透，不仅促进了制造业的全球化，实现了许多新的、复杂的生产技术，如“及时生产”、“全面质量控制”、“无库存生产”、“无废料生产”等等，而且，通过计算机集成制造技术将企业和企业集团中各个生产和管理节点上的计算机连接在一起，构造成了一个集成化的、可以覆盖全球的智能化和网络化制造系统。

　　信息化使工业时代的“蓝图”和“图纸”的概念消逝。既便是最先进的B-2轰炸机或F-22战斗机，在设计中也没有一张蓝图或是图纸。所有的设计、制造说明和生产记录都在电子文件之中，通过网络实现共享。数以亿计的零件可以在世界各地以各种各样的精度和要求实现“准时（just-in-time）”制造，而装配起来却没有任何困难和问题。现在，一辆百万元以上的宝马汽车，其中电子产品的价值在70%以上，含有100个以上的微处理芯片。诸如此类的例子不胜枚举，足以说明什么是信息化的工业化。

　　从工业化的发展历程不能看出，传统工业化意义上的机械化、电气化、自动化，与信息化意义下的数字化、智能化和网络化，不是相互排斥、“有你无他”的发展过程，而是一个相互渗透、相互融合的过程。数字化、智能化和网络化是建立在机械化、电气化、自动化的基础之上的，而机械化、电气化、自动化也需要通过数字化、智能化和网络化再提升到一个新的水平。没有数字化、智能化和网络化，就不可能淘汰落后生产能力和振兴装备制造业；没有信息化与工业化的融合，促进工业由大变强也不可能实现。而且，唯有大力推进信息化与工业化融合，才有可能促进我国信息化的新兴产业的发展，加快形成和发展我国的现代产业体系。

　　从工业化的发展历程不能看出，争论我国的工业化与信息化应该孰先孰后，是没有意义的，是对于工业化的实质和发展进程缺乏了解的表现。今天，中国要实现的工业化，一定是信息化的工业化。离开了信息化的工业化，一定是一个以“高投入、高消耗、高污染、难循环、低效率”为特征的粗放的、传统的工业化。这样的工业化道路，今天的中国还走得下去吗？

　　二、两化融合的重点在制造业

　　本质上，信息化是利用现代信息技术解决信息和知识的规模生产和传播问题。一般而言，人类的一切逻辑思维活动都可以计算机化。因此，与机械化解决的是人类体力的延伸有所不同，信息化解决的是人类自然力—脑力的延伸。随着科学技术的进步，人类信息和知识的生产和传播的手段会不断创新，信息化也会被不断地注入新的内涵。信息化不仅会带来劳动生产率的更大的提高，也将带来经济、政治、社会、文化、军事等各个方面的巨大变革，最终将人类由工业社会引向信息社会。

　　显然，信息化不仅改造第二产业，而且，也将对第一产业和第三产业进行革命性的改造。但是，在大力推进信息化、研究信息化与工业化融合的同时，我们不能不看到，最重要的仍然是对于第二产业的改造。因为，只有实现了对第二产业的改造，才能更好地支撑对第一和第三产业的改造。在第二产业中，制造业，特别是装备制造业，是整个国民经济的“脊梁”，极为重要。因为，国民经济各个产业部门的工业化和信息化都离不开制造业，特别是装备制造业的支持。马克思说过，“大工业必须掌握它特有的生产资料，即机器本身，必须用机器来生产机器”。根据霍夫曼（Waltber G. Hoffmann）的工业结构四阶段理论，资本品工业的规模越发展，消费品工业的相对比重就越小，工业结构乃至整个产业结构的水平就越高。显然，提高装备制造业的水平是提高我国工业化水平的关键。

　　美国是世界上信息化最为先进的国家，同时，也仍然是世界制造业的第一大国。当代先进制造业的代表，航天、航空工业，微电子、计算机工业等的“龙头老大”仍然是美国。如果没有全球最先进的制造业，美国也不可能在信息革命中遥遥领先世界各国。2006年，美国、日本、西欧、中国各占世界制造业的份额为25.5%、13.9%、26.1%、和12.1%。美国仍拥有全球最先进的制造业。2007年，美国制造业产量创历史最高记录；而且，劳动生产率还较2000年提升了25%。显然，对于我国制造业的水平不能估计过高，感觉太好，自以为是制造业的“大国”。有人估计，2020年，中国占世界制造业的份额有望升至22.4%，首次超过美国的22.2%；而2024年西欧将降至19%，日本将降至8.6%。然而，占多大比例固然重要，但更重要的是必须拥有先进的、具有自主知识产权的制造业，必须掌握先进制造业的许多核心技术。

　　制造业是我国国民经济的支柱之一。早在2002年，我国制造业增加值已达3亿6000万元，占当年GDP的35.75%，全部工业的79.69%。我国已是世界制造大国，工业增加值居世界第四位，约为美国的1/4、日本的1/2，与德国接近。但是，我国还不是制造强国，装备制造业发展严重滞后。中国的制造业大部分是发达国家制造业转移的结果，劳动密集型居多，有自主知识产权的先进制造业较少。作为代表国家核心竞争力的、当代最重要的先进生产力之一，我国的装备制造业工业增加值占制造业的比重仅1/4强，比发达国家低10个百分点。国民经济和高技术产业发展所需的装备已形成依赖进口的局面。近几年来进口的装备制造业产品每年均在1000亿美元上下，约占全国外贸进口总额的一半。因此，装备制造业信息化不仅是两化融合的战略重点，也是两化融合的难点。

　　为了实现信息化与工业化的融合，我国需要大力发展信息化的装备制造业。其中，有的可能是对原有的工业化时代的装备进行信息化的改造，如大量使用数控机床和各种智能机器人；有的则可能需要“重起炉灶”，从改造产业基础的研究与开发起步。对国民经济各行各业的生产装备在机械化、电气化、自动化的基础上进行数字化、智能化和网络化的改造，是实现信息化与工业化融合，提升传统产业的现代化水平和竞争力的关键。

　　工业革命所形成的新的生产力，例如钢铁、能源、材料、交通、制造业等等，在很大程度上是物质的、有形的、可见的；而信息革命所形成的新的生产力，如信息的采集、处理和传送能力，各种软件，各种信息和知识的生产和利用的工具，通信系统等等，则在很大程度上是非物质的、无形的、似乎是不可见的。由于这两种生产力完全不同的特征，人们往往容易将二者对立起来，或以前者否定后者，或以后者否定前者，争论不休。事实上，工业革命所形成的产业优势是一种硬优势，而信息革命所形成的产业优势是一种软优势。在信息时代，两种优势缺一不可。软优势必须附着在硬优势上，才能显示出其意义和价值，而没有软优势的硬优势，在信息时代也只是一堆没有竞争力可言的废铜烂铁。因此，推进“两化融合”不仅要发展硬优势，更要注重发展软优势。

　　三、关注国民经济的重点问题

　　“两化融合”的内涵不仅在于利用信息技术改造企业的研发、新产品研制、产品设计、生产装备、生产流程、产品检测、供销和市场等环节，而且更要从宏观层面考虑，如何振兴我国的装备制造业，淘汰落后的生产能力，促进工业由大变强，发展现代服务业，发展现代能源产业和综合运输体系等等，以最终达到发展现代产业体系的目的。无论就投资、技术或管理而言，都比电子政务、电子商务的推进要复杂得多。因此，在明确“两化融合”战略重点的同时，也需要从我国当前面临的实际问题及需求的紧迫性出发，研究“两化融合”应该关注的重点问题是什么。

　　（一）提高企业劳动生产率和竞争力

　　20世纪90年代，由计算机辅助制造、计算机集成制造和柔性制造系统结合在一起的智能化生产系统，将新产品设计的速度加快了16倍，而产品更改和更新的速度则提高了数百倍。我国由于既没有完成工业化，信息化努力的时间也不长，劳动生产率仍然相当低。剔除农业人口多的因素，我国第二产业的全员劳动生产率只相当于美国的1/30、日本的1/18、法国的1/16、德国的1/12和韩国的1/7。解决我国粗放型经济增长“高投入、高消耗、高污染、低效率”的途经无一不指向现代科学技术，特别是信息技术的应用。我国的电力、钢铁、煤炭、有色、建材、化工、石化、机械、纺织等行业都迫切需要运用现代科学技术和信息化进行彻底地改造。这种改造，除了大量采用包括信息技术在内的新技术，别无出路。

　　因此，利用信息化手段提高企业的劳动生产率是一个紧迫的问题。解决低效率问题的办法，就是要提高企业，特别是装备制造企业生产装备和生产过程的科技含量，特别是信息技术的含量。就我国目前的情况来看，机械、电力、钢铁、有色、建材、化工、石化、纺织、造纸、食品等是需要重点研究的十个行业。

　　利用信息化手段提高企业的研发和设计能力，提高产品的智能化水平，是提高企业竞争力非常重要的一环。这一点已经受到了广泛的重视，我国很多企业已经开始使用三维CAD和各种可视化技术于产品的研发和设计。利用各种嵌入式的系统和软件对企业产品进行智能化的改造，提高企业产品的信息技术含量，不仅可以大大地提高产品的科技含量，而且可以大大地增加产品的附加价值，因而对于增加企业的市场竞争力，极为重要。

　　（二）信息化促进节能降耗、减污减排

　　与世界先进水平相比，我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显偏高。火电供电煤耗比国际先进水平高22.5%、大中型钢铁企业吨钢可比能耗高21%，水泥综合能耗高45%，乙烯综合能耗高31%，机动车百公里油耗比欧洲高25%，比日本高20%，比美国高10%。钢铁行业的单位耗能最高；其后，是煤气生产和供应、石油加工、化学工业、有色、造纸、电力、食品。我国石化、电力、钢铁、有色、建材、化工、纺织主要产品单位能耗平均比国际先进水平高出40%。因此，这7个行业是信息化节能降耗研究的重点行业。

　　我国废弃物排放水平大大高于发达国家。每增加单位GDP的废水排放量比发达国家高4倍；单位工业产值产生的固体废弃物比发达国家高10多倍。2003年我国工业和生活废水排放总量453亿吨，其中，化学需氧量排放1348万吨，居世界第一；二氧化硫排放量2120万吨，居世界第一；二氧化碳年排放量仅次于美国，居世界第二。目前，我国工业固体废弃物年产生量约10亿吨。从行业来看，冶金有机污染物的排放占18.8%，化工占13.2%，造纸占12.5%，食品和饮料业占30.1%，纺织业占15.3%。上述5个行业污染物排放接近90%，是需要关注的重点。

　　有研究表明，如果将信息通信技术充分用于节能降耗、减污减排，可以在2020年使全球温室气体排放量减少15%，所节约能源的总价值近9000亿美元。虽然按目前的趋势发展，信息通信产业排放的温室气体占全球总排放量的比例可能由现在的2%增加至2020年的约4%，但如果将信息通信技术充分应用于各行业的节能减排，则到2020年全球温室气体的年排放量有望减少15%，即78亿吨二氧化碳。

　　（三）发展现代物流和制造服务业

　　物流业约占生产性服务业的18%，是服务业的重要支柱产业；物流业增加6%，可以带动服务业提高一个百分点。制造业物流大约占我国物流总量的86.7%。因此，研究我国的物流问题，关键在于提高工业物流的现代化和信息化水平。我国制造业从原材料到完成加工的时间大约只占全部生产时间的10%，而包装、仓储、运输的时间却要占到90%。因此，提高工业物流的现代化水平是“两化融合”必须关注的一个重要方面。

　　有研究表明，全球实现物流业的节能化,有望在2020年减少15.2亿吨二氧化碳排放，而所节约能源的价值可达3266亿美元。在欧洲，估计物流业在2002年至2020年间将增长23%，而借助信息通信技术提高货物运输和存储过程中的能源使用效率，欧洲可以减少二氧化碳排放量约2.25亿吨。

　　发展制造服务业近年来已经受到了广泛的重视。但是，我们应该看到，制造服务业的发展是制造业信息化发展的一个自然的结果。因为，没有制造业信息化的推进，就不会有制造服务的需求，也就不会有规模化的制造服务业的诞生。对于政府而言，应该在看到这种需求产生之时，适时地采取有力的政策措施，扶持和推动制造服务业企业的成长和发展。

　　四、认识两化融合的难点

　　能够使传统工业化意义下的机械化、电气化、自动化的生产装备具备数字化、智能化、网络化特征的核心技术，就是微电子技术和工业软件技术。没有工业软件就不可能在工业化的硬优势的基础上形成信息化的软优势，也就没有两化的融合。因此，推进“两化融合”，嵌入式系统和工业软件扮演着极为重要的角色。促进我国嵌入式系统和工业软件的发展，不仅可以作为“两化融合”的切入点，也是促进我国信息产业调整升级的切入点。

　　嵌入式系统及及其软件（嵌入式软件）在各种工业产品、生产装备和过程控制系统中的应用极为广泛，不仅使企业的产品，而且使企业的生产装备、生产流程具备数字化、智能化和网络化的特征，因而是促进“两化融合”极为重要的技术手段之一。嵌入式软件，又可以细分为操作系统、支撑软件（嵌入式数据库和开发工具）、应用软件三类，他们被植入嵌入式系统之中，达到自动化、智能化的控制、监测、管理各种装备、机器和系统运行的目的。工业软件指的是专门为工业部门所使用的软件，而不包括一般的通用计算机所使用的通用软件，如计算机操作系统、中间件、通信软件、通用数据库系统、以及办公软件等等。工业软件则是各种工业部门专用的软件，从产品研发，产品设计，产品生产、流通，生产管理等不同方面，实现生产和管理过程的智能化、网络化管理和控制。各种计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助工艺流程（CAE）、辅助生产计划（CAPP）、产品数据管理（PDM）等等，都是非常重要的工业软件。嵌入式软件也可以算作一类工业软件。显然，工业软件不同于一般的通用计算机软件，有其自身的功能需求和行业特征。大力发展工业软件并不否定通用的操作系统、通用应用软件、中间件等其他软件的重要性，而是从“两化融合”的需求出发，充分认识这类具有特殊功能的工业软件的重要性。没有发达的工业软件产业，我们永远不会拥有我们自己的先进的、信息化的装备制造业和其它产业。

　　制造业信息化的基本问题包括：数字化、智能化的设计方法及技术；计算机辅助工程分析与工艺设计技术；在线自动控制和智能化制造技术；以及设计、制造、检测、试验、数据通信、管理的一体化技术。解决这些基本问题的办法就是依赖工业软件技术，面向产品的全生命周期，提供一个智能化、网络化、协同化、开放式的产品设计与制造平台。例如，工业设计软件广泛地采用模拟仿真技术，自动地将各种设计创意转换成数字草图和实物模型，并实现设计对象的可视化和数据共享；同时，通过高效和准确的数据交换，不仅强化了零部件设计之间的沟通，而且自动校验设计的合理性、互换性和兼容性，从而大大加快了新产品研发的速度。工业软件还具有多学科交叉的特点，不仅注入了本专业的各种最新的知识和技术，而且还将相关的材料、工艺、能源、经济、环境等知识和技术有机地加以组合，通过丰富的多学科知识库，为生产流程的各个环节提供技术支撑。

　　如果把产品的信息化暂时放在一边，可以说，制造业的信息化包含两个方面：即生产过程的信息化和生产管理的信息化。两者的一体化构成了当代制造业信息化的全部内容。生产过程的信息化包括生产装备的信息化和生产流程的信息化。前者利用数字化和微处理技术改造各种零部件和整机的生产工具，使其具备自动化和智能化的特征，如各种直接数字控制的机械制造设备；后者则包括从产品设计、制造到测试等全生产流程的信息化，如各种计算机辅助设计、辅助制造技术、生产管理系统、以及计算机集成制造系统等等。作为制造业信息化另一半的生产管理的信息化不仅包括人、财、物管理的信息化，更包括产品供、销、存的信息化，以及企业客户关系管理的信息化。

　　装备制造业信息化真正的难点在于生产装备（即生产工具）的信息化。因为，信息化的生产工具是“机械化、电气化、自动化”和“数字化、智能化、网络化”相互渗透，综合研究、设计和开发的结果，是大量的科研和技术创新成果综合、集成的结果。信息化的生产工具的研究、开发和生产具有高技术、高成本、高投资、高风险的特点；而且，带有很大的行业色彩，专业性很强。因此，往往使许多企业望而却步。另一方面，生产管理的信息化基本上依赖于通用的网络和计算机技术，以及各种通用的软件，只要有资金，在实现上，困难相对要小一些。这种客观存在的现实，往往使许多企业在信息化的实践中，将重点放在生产管理的信息化上，过分强调企业资源管理（ERP）在企业信息化中的作用，导致生产工具，即装备制造业，的信息化成为“两化融合”的一个非常薄弱的环节。事实上，信息化的生产装备是信息化的制造业的核心，是实现两化融合的“焦点”所在，是用信息技术改造传统产业的真正难点，也是占领全球制造业制高点的必由之路。

　　为了推进信息化的生产装备或工具的研究、开发和制造，需要对国民经济的各个支柱产业，包括农业和服务业，按行业进行分析、研究，找出行业生产流程的“战略要点”以及信息化在其中可能扮演的角色，确定每一个可以利用现代信息技术以提高劳动生产率的生产环节，从而梳理岀与行业的核心信息化生产装备相关的开发、设计和制造问题，包括新一代的生产系统和产品的信息化仪器和检测设备。集中力量、扶持重点、提高系统成套能力，力争在一个或几个行业中有所突破。其中，包括引进技术与自主创新。然而，由于针对各行各业的信息化生产装备都具有高技术、高成本、高投资、高风险以及行业性、专业性很强的特征，这些设备和系统，实际上不可能由每个企业自己去研制，而需要有一大批具有不同专业背景的信息化装备制造企业专门研制和生产，并通过市场提供相关生产企业选用。目前，我国重要的生产装备基本上依赖国外进口。这种状况，在短期内可以解决企业的急需；但是，就长期而言，对国民经济和产业发展极为重要的生产装备，我国必须具备自主研发和生产的能力。

　　总的来看，推动信息化与工业化融合的努力，需要从四个维度进行研究。第一个维度是研究传统产业的信息化改造问题，根据国民经济各个产业部门自身的特点，充分利用现代信息技术更新其生产装备，达到实现新型的工业化，即信息化的工业化的目的。第二个维度是研究支撑信息化和两化融合的、信息时代的新兴产业的发展问题，特别是以微电子产业为代表的信息化核心技术和产业的发展问题，为国民经济和社会信息化的发展解决“供给”问题。第三个维度是研究以工业化的方法、工业化的观念、和工业化的企业规模推进信息化的问题；换言之，我们要走“工业化的信息化”道路，而不是个体经济或小生产经济的信息化道路。第四个维度是研究信息化与工业化融合引发的管理问题，即不仅要在研发信息化的生产装备、发展信息化的核心技术和产业上下“硬功夫”，更要在信息化所导致的管理革命上下“软功夫”，充分利用现代信息技术，在产业和企业的管理体制上展开一场革命，最大限度地发挥信息化的潜力和优势。

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