為什么資本主義和現代科學起源于西歐而不是中國或其他文明？英國學者李約瑟在1954年發表的《中國科學技術史》（第一卷）中提出，在1~15世紀，中國的科學發明和發現遙遙領先于同時代的歐洲；歐洲在16世紀以后誕生了近代科學，而中國文明卻未能產生相似的近代科學。14世紀的中國已經具備了產生18世紀英國工業革命的所有主要條件，但為什么工業革命沒有爆發在中國？當前，隨著先進制造技術與信息科學、材料科學、管理科學等學科不斷交叉融合，全球制造業數字化趨勢日漸顯現，新一代信息技術、高端裝備制造、新能源、新材料等領域的融合發展面臨技術突破，我國制造業轉型升級面臨重要戰略機遇，亟待加快數字化進程。
制造業數字化的戰略意義
全球制造業的競爭從20世紀初期的規模化及降低產品成本、20世紀中后期的提高企業效率及產品質量，至20世紀后期的交貨期、質量、價格和服務等方面的競爭，進入21世紀以來，已經發展至創新能力的競爭，競爭焦點逐漸集中在產品研發速度和創新能力上。數字化戰略已成為全球先進制造業創新發展的首選，制造業數字化已成為催生新一輪工業革命的關鍵。
（一）制造業數字化的內涵
制造業數字化是以數據的生成、加工、傳輸、使用、修改和儲存為基礎，以數據源管理為紐帶，在設計、制造和管理過程中，用數字量取代模擬量，用數字技術取代傳統技術，用數字化制造方式取代傳統制造方式。制造業數字化戰略主要包括三大領域：一是設計數字化，在虛擬環境中實現裝配過程仿真，數字預裝配，CAM，以及結構分析、管路分析、強度分析等。二是制造數字化，實現數字化制造、數字化工藝、數字化控制和數字化檢測。三是管理數字化，利用計算機、通信、網絡等技術，通過數據技術量化管理對象與管理行為，傳統制造模式和商業模式將改變，制造業傳統的科層式供應鏈或將轉變為基于互聯網的開放式網絡供應鏈。
制造業數字化是制造技術、計算機技術、網絡技術與管理科學的交叉、融合、發展與應用的結果，是制造企業、制造系統與生產過程、生產系統不斷實現數字化的必然趨勢。制造業數字化將革新傳統制造業的科學基礎，使設計、制造、管理從部分定量、部分經驗、定性化逐步轉向全面數字定量化，產生一系列基礎理論和關鍵技術問題，如產品信息的數字化表示、制造過程的建模與仿真、數字樣機技術、開放式數字控制技術等，帶動產品設計方法和工具的創新、管理模式的創新、企業間協作關系的創新，推動制造技術由經驗制造向科學制造和可預測制造的轉變，形成數字化產品、數字化制造裝備、數字化制造技術等研究領域。
（二）數字化生產方式是先進制造業的重要發展方向
制造業數字化已成為信息技術改造傳統產業、實現信息化帶動產業升級的突破口，推動產品設計、工藝、制造、檢測等全過程數字化，縮短產品開發周期、提高產品質量、增強企業競爭力。美國波音公司B787和洛克希德馬丁公司F35的研究過程中，采用數字化制造的方式，與傳統方式相比，研制周期縮短至三分之一，降低研制成本一半，開創了航空制造業數字化的先河。
數字化生產方式是先進制造業的重要發展方向。根據美國波音和歐洲空客的技術競爭案例，制造業的競爭已經發展為數字化創新能力的競爭。2012年，《經濟學人》雜志提出，制造業數字化將引領第三次工業革命。智能軟件、新材料、機器人、網絡制造服務、增材制造技術等形成的合力，有可能引發一場深刻的技術革命，開創全新的數字化生產方式，產生足以改變人類社會發展進程的巨大力量。
（三）我國制造業數字化的發展進程亟待加快
全球金融危機爆發以來，美國政府強調“再工業化”以及推動“制造業回歸”，正在改寫全球工業格局。從戰略上看，美國再工業化的本質是制造業升級，制造業數字化是其戰略核心，高端制造業是其重點，美國已經啟動高端制造計劃，以期保持在高端制造領域的研發領先、技術領先和制造領先的優勢。美國學者撰文提出，“人工智能、機器人和數字制造技術相結合，將會引起一場制造業的革命。美國企業家即使在本土建廠，也能生產出價廉物美的各種各樣產品。這樣，中國還如何能與我們競爭？美國注定要重新獲得制造業的領導權，很快就該輪到中國去擔憂了。”2010年歐盟委員會在《歐洲2020戰略》中提出“歐洲數字化議程”旗艦計劃，推進高速互聯網的全面普及，從建設面向企業和家庭的數字化單一市場中受益。
當前，隨著美國“制造業回歸”強力推動以及國內勞動力土地成本上升，我國制造業依賴傳統比較優勢參與國際競爭的局面難以持續。在全球經濟緩慢復蘇、國際制造業競爭加劇、傳統比較優勢難以持續、新工業革命正在孕育的復雜背景下，中國制造業面臨著嚴峻挑戰和重大機遇，亟待加快我國制造業數字化的發展進程，在新一輪國際產業競爭中贏取主動。
我國制造業數字化的現狀
改革開放30多年來，中國制造業生產總值2009年以來連續保持世界第一，未來數十年我國將實現從工業大國向工業強國的轉變，提高技術創新能力和產品質量水平成為我國制造業發展的迫切需要。
（一）數字化制造技術在我國已經取得大量應用
我國政府組織實施了制造業信息化工程專項，推動設計數字化、制造裝備數字化、生產過程數字化、管理數字化和企業數字化，數字化制造技術在我國取得大量應用。目前，數字化制造技術正在深入發展，呈現以下趨勢：一是由2D向3D轉變，形成以基于模型的定義/基于模型的作業指導書為核心的設計與制造。二是并行和協同，通過產品、工藝過程和生產資源的建模仿真及集成優化技術，提高多學科的設計與制造的協同性和并行性。三是數字化裝配與維修，向綜合精度、物性、過程、環境等多因素的虛擬裝配技術發展。四是數字化工廠，集成應用數字化制造技術的全新生產模式。五是工業互聯網，由機器、設備組、設施和系統網絡組成，在更深的層面將大數據、數字分析、3D打印等結合。
（二）我國制造業數字化初見成效
數字化制造具有柔性化和敏捷化的特征，能快速響應市場需求的變化，隨著制造業從以生產為中心向以市場需求為中心轉變，我國制造業數字化發展初見成效。
第一，我國制造業設計數字化方面的投入不斷加大，主要行業大中型企業數字化設計工具普及率超過六成。根據《2011中國工業軟件產業發展年度報告》，2011年中國工業軟件市場規模已達到616.34億元，預計到2014年市場規模將達到1037.46億元。
第二，我國數字化制造快速發展，儀器儀表、數控機床、機器人等行業自主創新成效初現，3D打印等新興產業發展迅速。一是，我國儀器儀表產業近年來增長迅速。2012年我國儀器儀表行業總產值7112億元，同比增長20.16%。二是，我國機器人研發投入持續加大，工業機器人大量應用。2012年在中國銷售的工業機器人達26902臺，同比增長19.2%。三是，我國數控機床制造業迅速發展，進口依存度下降至45%。四是，大數據、增材制造、物聯網等新興數字化行業發展迅猛，市場規模高速增長。
第三，我國制造業管理數字化成效顯現，信息化技術在制造企業得到大量應用。根據e-works的調查數據，2011年中國制造業有36.7%的企業已經全面應用了信息化；9.9%的企業已經進入到深化應用階段；40.1%的企業在核心業務部門進行了應用。
（三）我國數字化制造在制造業中的比重有待提高
高技術制造業是制造業數字化發展的主導力量，宏觀上可作為制造業數字化發展狀況的重要參考。盡管我國制造業生產總值2009年已成為世界第一，但近年來高技術產業在我國制造業增加值所占的比重呈下降趨勢，制造業產業結構有待優化。根據中國科技統計年鑒數據，自2003年以來，我國高技術產業總產值占制造業總產值的比重持續下降，尤其是金融危機以來，高技術產業占比的下降幅度進一步加大，2011年降至12.0%，成為近年的最低點。目前，我國制造業與發達國家相比，創新能力不強，高新技術方面仍然處在追趕狀態，許多關鍵的核心技術還沒有掌握，制造業綜合競爭力較弱，總體上處于國際分工和產業鏈的中低端。我國高技術產業占制造業的比重大約是美國的三分之一，我國數字化制造在制造業中的比重亟待提高。
我國制造業數字化發展的制約因素
在當前復雜的國際國內環境下，為提升我國制造業在全球產業價值鏈中的地位，解決制造業大而不強的問題，必須加快從傳統生產方式向數字化生產方式轉變，跨越難度大，面臨嚴峻困難。
（一）制造業數字化是長期的再造過程，推廣周期漫長
從傳統制造方式轉向數字化制造方式，從基于2D的傳統制造模式向基于3D的新型數字化制造模式轉換是一場長期的改革，將是動搖現有制造流程的“再造”過程。目前看，我國制造業數字化任重道遠，主要原因是核心能力不強，具體表現為：一是技術創新能力不足，具有自主知識產權和高附加值的產品少；二是產品質量不高，產品的質量水平和可靠性有待提高；三是制造水平不夠，環境和成本的問題日益突出。
（二）數字化制造的核心軟件和關鍵設備的自主品牌不足，推廣成本巨大
我國缺乏自主品牌的數字化制造軟件和關鍵設備，核心軟件和關鍵設備仍然主要依賴國外。數字制造軟件系統和關鍵設備的定價受制于國外公司，先進的數字化制造技術在中國制造業推廣難。雖然數字化制造技術是先進制造業的發展方向，但由于數字化制造核心軟件和關鍵設備的價格昂貴，目前只能先在一些高附加值的行業得到應用，普通低附加值行業難以承受，難以得到廣泛應用。亟待發展自主品牌的數字化制造軟件和設備、提高國內產品的質量水平和可靠性，發展能夠大規模推廣的數字化制造軟件和裝備。
（三）缺乏基礎數據資源和共享管理機制，專業化標準化艱巨
缺乏足夠的基礎數據資源和共享管理機制，是中國制造業推廣數字化制造技術的難點。根據有關研究，我國數字化的數據資源總量遠低于發達國家，每年新增數據量僅為美國的7%，歐洲的12%。我國制造業數字化在專業化、標準化等方面仍存在以下難點：第一，多數復雜制造企業沒有數據標準，數據的專業化和標準化成為關鍵因素。第二，現有數據資源的可利用率不高，降低了數字化的實用價值。第三，各行業系統數據之間缺乏統一標準，數據開放度低。第四，推動公共基礎數據建設、知識產權保護和隱私保護方面的法規仍需健全，數據資源開放和共享仍存在種種障礙。第五，數控設備利用率不高，數據配套技術及管理機制沒有同步發展。總之，數據資源的標準化、開放化和通用化征途艱巨，難以短期內突破阻礙。
（四）數字化生產方式將改變權力的本質關系，面臨改革阻力
制造業數字化不僅是技術變革，還會導致現有的企業管理模式和政府管理機制改變。第一，制造業數字化將導致企業的主體結構從“分層”轉向“結網”，產業組織模式將轉型為合作式、分散化的扁平結構，將改變企業管理模式，對商業模式也將產生影響。第二，伴隨制造業數字化而來的是海量數據，大數據將成為制造業發展的重要資源，信息、知識進一步開放與流動。第三，制造業數字化將促進生產與消費的智能化。多品種、小批量、定制式的新型生產模式將與大批量生產模式并存發展，通過數據挖掘更加精準地鎖定消費群體，提供更加個性化的消費產品，提高企業生產及銷售效率。第四，制造業數字化將導致政府管理機制變革，企業將充分發揮其在市場配置資源中的作用，政府通過開放、透明、法治、精細化的公共平臺為企業提供政策保障與公共服務。數字化生產方式將改變人類社會權力的本質關系，可以預見，發展數字化生產方式將面臨重重改革阻力。
對策建議
正如數字電視將取代模擬電視，制造業數字化是中國工業轉型升級的新階段，將推動一場深刻的生產方式變革。把握新工業革命的發展機遇，推動我國制造業從傳統生產方式向數字化生產方式的轉變，我國經濟發展方式將發生根本性變化。
（一）以全球視野頂層設計和推動制造業數字化戰略
數字化為制造業開創了一種新型的生產方式，將是一場深刻的生產方式變革。數字化生產方式將動搖傳統制造方式的基礎，催生新一輪制造業革命。數字化制造成為新一輪工業革命的重點技術方向，在以高檔數控機床等為代表的數控切削制造、以3D打印等為代表的增材制造、以工業機器人等為代表的智能制造等領域，產生了一系列的科技創新成果。法國總理2013年2月提出法國數字化路線圖，通過推進數字化建設為年輕人提供更多的就業機會；利用數字化提高企業的競爭力；在社會建設和數字經濟領域推動法國價值的實現。當前，人工智能技術、機器人技術和數字化制造技術等相結合的智能制造技術開始貫穿于設計、生產、管理和服務等各個環節，催生新一輪制造業變革，我國需要加快以全球視野謀劃和推動制造業數字化戰略。
（二）積極培育制造業數字化催生的新興業態
在物聯網、云計算、大數據等信息技術快速發展的支持下，數字化制造技術不斷提升，加速新興業態的誕生，比如云制造、工業互聯網、機器人、堆積制造等。制造業的內涵不斷變化，數字化技術使企業具備快速響應市場需求的能力，催生遠程定制、異地設計、協同生產的云制造模式，產品制造模式、生產組織模式、商業模式等發生變化。當前，我國需要加大制造業數字化的政策支持力度，加速我國制造業數字化進程，一是加快重大科技成果產業化；二是鼓勵商業模式創新；三是促進生產服務外包；四是引導制造業與服務業融合發展；五是積極培育數字化制造服務產業的新興業態；六是加大高技術產業在產業結構中的比重；七是積極開展國際交流和合作，推動我國制造業數字化的跨越式發展。
（三）加大傳統制造業的數字化技術改造
根據發達國家數字化發展經驗，政府的推動和扶持發揮了關鍵作用。我國需要準確判斷和把握新興產業發展趨勢，將數字化技術全面引入制造業：第一，制定產業政策、財稅政策、金融政策、商貿政策等，積極推動制造業數字化的發展。應用數字化智能化等先進技術，促進制造業和服務業融合發展，加快新型工業化進程，打造面向未來的新型生產方式。第二，加大傳統產業數字化技術改造，注重產業關聯發展，提升產業技術水平和產品質量，推進產業技術互動和價值鏈接，重構傳統制造業的產業鏈，實現新興產業和傳統產業融合發展。第三，市場主導和政策扶持并舉，推動資本與產業的有效融合，自主創新與國際合作并行，加快構建產學研協同機制，構建以龍頭企業為核心的開放式協同創新體系。第四，調整制造業結構，促進產業鏈協同創新，加大數字化制造關聯產業在產業結構中的比重。第五，積極培育創新型產業人才隊伍，培育具有社會合作性、獨特個性的新型人才。第六，全面推進與重點突破相結合，發揮我國制度優越性，實行有組織的產業創新，實施制造業數字化重大示范項目，重點突破關鍵核心技術。
（四）加快建設制造業數字化標準體系
把握制造業數字化趨勢，加強對標準化體系的總體規劃、開展頂層標準的預研，加快標準的立項與編制。第一，形成產業數據資源共享機制，促進數字化改造從面向單個企業向面向整個行業轉變。第二，加強數據標準化工作，建立具有技術先進性與預見性的頂層數據標準，規范和引導數據標準化工作。第三，完善配套標準，規范信息分類與編碼標準的銜接與技術協調。第四，加快制造業數字化相關標準的推廣和普及，將數字化技術注入傳統產品，開展傳統產業的數字化制造技術的應用開發。第五，打造產業共性技術的創新平臺，加強數字裝備和數字制造的基礎研究，與數字地球、數字城市等數字技術相適應，發展適合我國國情的數字制造技術和重大數字裝備。
