专栏 关于工业4.0必看《制造大国重返制造强国有多远（一）》

核心提示：我们虽然是制造业的大国了，但是大而不强。我们从现在开始，要从制造业大国向制造业强国去转变，这就是我...

我们虽然是制造业的大国了，但是大而不强。我们从现在开始，要从制造业大国向制造业强国去转变，这就是我们制订“中国制造2025”的一个时代背景。但在陈萍生博士看来，中国由制造业大国向强国转变，其实是重返其曾有的地位，因为“中国在600年前就已经是全球制造强国”，陈博士博古通今，从学术和实践两个方面为我们条分缕析，中国离制造业大国究竟有多远？

陈萍生，台湾著名企业家、美国林肯大学工程博士、美国国家一级注册工程师、美国国家科学基金科技专案评审委员、上海交通大学海外教育学院特邀专家、观察员。中国-曾经的制造强国

中华民族是个古老的民族，起起伏伏几千年，有过强盛也有过衰落，曾经璀璨的文明也显示了这个古老民族的强大。



西周时期先民们生产各类青铜礼器、乐器、兵器和工具。依产品需求调整青铜成分的锡铅银比例来改变材料的特性，如硬度或是延展性等.  西周虽然没有今日的科技可以清楚预测材料性质杨氏模数（Young’s Modulus）加上结构特性组合对撞击产生的共振频率，但工匠们以“知其然而不知其所以然”的土法炼钢精神，逐步摸索来调整乐器的制造，三千多年留下来的乐器其声音清脆悦耳，音调准确令人佩服。

不论是两千多年前“越王勾践剑”还是兵马俑发掘出秦朝的剑，它们的身上被近代科学家们发现了含有一层很薄的铬盐化合物，铬不但产量稀少更是耐高温的金属，溶点高达4000℃，处理这样高端的材料和表面处理，其制程是非常困难的制造工艺，德国直1937年，美国在1950年才发明并申请了这个专利。

春秋时代没有现代的设备下，就能生产如此高端的产品，其制造水平真可谓是独霸天下。

600年前的郑和带着208条船舰和两万七千人的大舰队数度下西洋，这样庞大的舰队挑战高难度的制造和管理系统。

郑和的旗舰大过英国西班牙最大船舰三倍以上，这样的大船舰需要高超的制造技术和涵盖极致细节的工艺。

明朝的制造令人惊讶，明朝的海军装备更是遥遥领先全球。

以上这些都充分地说明了中国在600年前就已经是全球制造强国，那么制造强国所具备的要素有哪些呢：

第一要素：产品生命周期中任何一环都自主掌握不需要依靠外国；

第二要素：产品设计及生产效率要领先全球；

明朝以前的制造从产品设计，材料到生产制造完全自己掌控，不靠外国，产品设计美轮美奂制造工艺精巧领先。

中国：现在的制造大国

世界银行2012年资料，中国制造业增加值高出美国4,774.1亿美元总数达到23,306.8亿美元，稳坐世界第一位制造大国。



但是目前国内高端产品多数是外国品牌，中国出口产品反而是主打平价的民生用品，高端民用品及工业用品比较少。

据统计数字来看，我国制造业“单位能耗”大约为美国的4倍，日本的9倍德国的6倍。但是平均产生的经济附加价值却不高，只有成本的26.5%，远低于发达国家的35-40%。

产量大，平均能耗高，平均产值低，三大指标明显的指出了中国的确是个制造大国，但是制造水平并不高。

1如何来切分自己的蛋糕-产品生命周期的价值链

蛋糕的顶层份量低而附加价值高，底层份量多而附加价值低，制造业的价值链亦如是。



掌握市场产品和生产设备系统就像是蛋糕的顶层，享有自主权和高获利。苹果掌握了产品整个生命周期的每一个关键，品牌、行销、产品设计及生产加工，甚至于从软件端的核心系统到应用程序。苹果在美国国内保留了高价值的市场产品工作，而把附加价值较低的生产加工委外加工供应商。

整个苹果产品的附加价值链中，下游生产加工链数百万职工的总和远远不如上游数万员工的总和。

2生产加工

“生产”接受市场的订单依照产品设计的规范来执行, 也就是在车间里的加工制造。生产制造通常是耗能源最高，用人最多，固定设备费用高，营运和维持的费用也最高，但是产生的附加价值（毛利率）通常是最低。

没有独特优势工艺的加工厂，常用低价抢单的战略，不断提高产量压缩材料采购成本，减少摊提加工设备和车间设施的维护费用。加工厂不论规模大小常处在处于被动的角色，只要上游商家找到商务条件更合适的下游企业，就很容易被换掉。

3大不一定强

多年前有个台湾从事笔电生产的大型OEM企业，承接日本客户的代工订单，年营销额高达数百亿台币。公司信心满满朝着千亿的规模迈进。事如愿违，隔了几年日本客户却把代工生产合约转给了当时规模远比大众小的广达。广达的营收倍增而成为了千亿的大企业，失去了日本客户订单的大众进入萎缩。

以加工为主轴的制造即使规模再大也免不了受制于市场和上游厂家的影响。

罗马不是一天造成的

制造能力是顺应科技进展，历经数百年不断的演进、优化。

蒸汽机——十六世纪西班牙开始蒸汽机的科技和应用，从蒸汽机到随后内燃机的科技开启了近代工业革命，大幅提升了制造能力。后来者英国善用科技，终成世界的制造强国，更在18世纪起继西班牙和葡萄牙建立了全球第一的海军，成就了日不落的不列颠殖民帝国，称霸200年。

电力——十七世纪美国的Benjamin Franklin引进了电力，18世纪中期Thomas Edison 发明了电灯，更齐萌了电力马达的研究和应用。成熟的电力科技把制造业从个人工艺的作业方式推进了工厂集中式生产模式，如美国福特汽车的生产线。利用电力这一先进科技让欧美各国迅速成了世界的制造强国和军事强国。

电脑——19世纪初英国Alan Turing 带头进入了数位化的电脑，随着电子科技的进展电脑迅速的从真空管时代跳跃到芯片时代，也让电脑在1970年代中从的大电脑时代进入了个人电脑时代，电脑成为普及化的设备，不再是昂贵而又需要专家才会使用的专业设备。



电脑高超的计算能力，可以同时更精确地处理多项任务，几乎无限的记忆能力，可以储存巨量的数据。大电脑一开始，制造业就迫不及待的采纳电脑来提升效率，例如1977 年IBM的 MAPICS （Manufacturing, Accounting and Production Information Control Systems）提供了制造会计及生产管理功能。 MAPIC 开启了今日的ERP系统。电脑的应用是制造业效率不可或缺的关键工具。

CIM ：又一个里程碑

1980年代美国为了提升制造业的竞争力积极推动CIM电脑整合制造(Computer Integrated Manufacturing)的理念。

一方面用电脑科技如CAD/CAM/PLM/CAE/ERP/CMM/GT/CAPP 来提升相关功能操作的效率，同时强化企业各部门有关信息的实时流通和分享，CIM让整个企业能像人一样，成为一个有感知的个体，并能敏捷反应的智能企业。

CIM强调的系统化,数位化,自动化,信息化,智能化奠定了智能制造的核心。善用CIM巩固了美国制造业在全球领先的地位

工业4.0

21世纪半导体科技高速发展，硬件如微型电脑，单片机，传感器等等迅速多元化，应用软件也从工程应用散布到一般民生应用。

使用电脑从坐桌上的个人电脑，延伸到智慧手机和平板。使用通信网路也从有线的固定点，发展到高速的无线移动网路如４G/5G。通信的快速发展，让云端及互联网应用成为常态德国工业4.0延伸CIM的理念，充分利用通讯及信息技术推动了智能制造。“互联网”、“大数据”、“智能化”，更让制造从专注工厂内部制造效率，扩充到产品智能化并使工厂成为顾客的服务平台，智能工厂终成为智慧城市的一个单元。

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