制造发展的三个范式:制造发展规律的研究

基于对人类社会发展历史和科学技术发展内在规律的认识,本文详细分析了制造发展的三个范式,论证了原子及近原子尺度制造是制造范式III的核心使能技术。文章回顾了国内外各机构对原子级制造研发规划现状,指出我国目前处于原子级制造技术发展的重要战略机遇期,并从设计、材料、加工和检测等角度分析了原子级制造的技术体系内涵;梳理了原子级表面制造、原子级结构制造、原子级测量与表征等领域的研究进展,呈现了当前具有原子级制造能力的部分代表性技术,包括原子级切削、原子级抛光、电化学加工、等离子体原子级加工技术、原子精准操控以及原子分辨测量与表征技术,并对原子级制造战略规划提出发展建议。

智能制造:概念演化、体系解构与高质量发展

智能制造作为高阶制造业态和新型生产方式,已然成为新一轮工业革命的核心驱动力。当前,我国制造业处于转型升级和提质增效关键期,传统产业亟须通过新旧动能转换焕发新的生机,新兴技术产业和未来产业需要通过富有竞争力的制造模式抢占全球制高点,智能制造高质量发展成为我国制造业嵌入全球价值链高端的关键支撑。智能制造具有以智能工厂为载体、以生产制造关键环节和主要流程的智能化为核心、以工业互联网为关键支撑和以端到端数据流为基础的显著特征。推动智能制造高质量发展,要以关键核心技术攻关为核心,加快智能制造装备、工业软件和智能制造系统解决方案高端化智能化发展,推动智能工厂全面推广落地,打造传统制造业数字化转型样板,推动工业互联网标准体系建设。

中国数字经济与制造业绿色发展耦合协调研究

文章基于数字经济与制造业绿色发展的耦合机理,构建评价指标体系,运用熵权法测度了中国30个省份2013—2021年的数字经济发展水平与制造业绿色发展水平,利用耦合协调度模型探讨数字经济与制造业绿色发展的时空演化特征,利用障碍度模型分析耦合协调进程中的障碍因子,并实证分析了两者耦合协调的影响因素。研究发现:中国数字经济与制造业绿色发展存在较强的耦合互动关系,耦合协调度呈上升趋势,但整体水平不高且局部不均衡;数字经济与制造业绿色发展受到经济发展水平、政府参与程度、城镇化发展的正向影响。

面向智能制造仿真实验的产线数字孪生建模

针对智能制造领域人才培养中,实践教学存在的成本高、安全保证难等问题,该研究构建了智能制造仿真实验系统。首先,以智能产线为基础、车间信息化平台为桥梁,融合产线数字孪生技术,构建了面向智能制造仿真实验的数字孪生系统框架;其次,对系统中包含的产线物理实体模型、数据采集及车间信息化平台、数字孪生产线的多维度模型及智能制造仿真实验平台展开了详细阐述;最后设计产线生产调度优化实验,验证了该数字孪生仿真实验系统的有效性。

人工智能、产品创新与制造业适应性转型

人工智能(AI)对产品开发、运营和营销等企业价值链的影响正在改变制造业转型升级的机制与路径。围绕AI如何通过影响产品创新推动制造业转型升级,本文依托相关研究成果提炼AI区别于其他数字技术的核心创新特征,剖析AI对产品创新的影响机制,并通过AI影响个体、企业、产业的跨层次分析框架,从产品创新视角提出AI影响制造业转型升级的适应性变革概念模型,探讨AI通过产品创新影响制造业适应性转型的机制与路径,形成三个主要结论:(1)新社会主体、生成性、知识积累方式突变性构成AI区别于其他数字技术的三个核心创新特征;(2)AI作为新社会主体角色介入产品企划、结构工艺等开发环节,改变或增强了人类智能的产品开发思维,拓展了产品开发的知识边界;(3)AI增强产品创新与运营过程、市场营销和销售的全价值链即时互动和调整,构建起平衡制造敏捷性与用户敏捷性冲突的自适应调节机制,推动制造业通过产业快速自适应调节涌现出自适应间断平衡的转型路径。

原子级制造测量与表征研究现状综述

原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10m空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。

非理性偏好下动力电池再制造供应链最优决策与协调研究

考虑动力电池剩余容量不确定特征,构建由电池供应商和汽车制造商组成的再制造供应链,分别探讨决策双方完全理性、单向非理性偏好和双向非理性偏好等5种决策情形下的均衡解。研究发现:动力电池再制造容量起始点对回收量具有正向作用。在双向非理性偏好情形下,供应商的利他(公平)偏好程度增加导致制造商和系统总利润提高(降低),而自身利润总是降低;制造商的非理性偏好对供应链成员及系统利润的影响与供应商的非理性偏好程度有关。在单向非理性情形下,供应链成员的利他(公平)偏好程度增加导致自身利润下降(上升)而对方利润上升(下降)。两部定价契约和收益共享契约能够实现双向非理性偏好情形下再制造供应链的协调。

场景驱动中国制造企业创新实现全球价值链攀升路径——双重价值链差异性嵌入视角

“双循环”新发展格局下,中国制造业在产业组织形态上既嵌入国内价值链充分依托广袤市场的多元化禀赋,同时又嵌入全球价值链参与国际分工实现动态转型升级,但关于场景驱动制造企业创新的探讨还相对少见。为此,选取中国制造业实现全球价值链攀升的微观基础——制造企业为研究对象,基于场景化要素嵌入背景,以国内价值链嵌入广度和全球价值链嵌入高度为评价指标,考察在国内和全球双重价值链差异性嵌入情境下场景驱动制造企业创新实现全球价值链攀升的路径。从知识创新与扩散、产业集聚与升级、市场拓展与创造、生产性服务支撑4种因素间关系着手,通过对4个典型案例的分析发现,场景驱动制造企业创新实现全球价值链攀升有4条路径:链主企业通过创造需求场景实现全球价值链高位势嵌入;链主企业通过破坏创新场景实现全球价值链颠覆性嵌入;“专精特新”企业通过迭代升级场景实现全球价值链动态化嵌入;“专精特新”企业通过跨界经营场景实现全球价值链错位性嵌入。据此,提出中国制造企业应依据自身在国内和全球双重价值链网络的嵌入广度和高度设计合理的场景驱动创新方式,推进链主企业所属制造业圈层体系根植共生,同时政府及相关管理机构应当更为深入推进产业链、价值链、供应链的数字化建设。

长三角地区数字经济对高端装备制造业高质量发展的影响研究——基于有调节的中介效应分析

借助数字经济实现高端装备制造业高质量发展是中国式现代化建设的重要议题。本文基于长三角地区面板数据,利用有调节的中介效应模型检验了数字经济对高端装备制造业高质量发展的影响。结果发现:数字经济可以显著促进高端装备制造业高质量发展,稳健性检验后仍然成立;数字经济通过技术创新正向促进高端装备制造业高质量发展,且技术创新发挥部分中介效应;政府支持对技术创新的中介效应发挥正向调节作用;进一步异质性检验发现,数字经济对不同地区、不同细分行业高质量发展的影响存在显著差异。最后,从三个方面提出相关建议:构建全方位的区域协调发展机制,提升融合效能;聚焦重点领域,推动核心技术突破创新;聚焦制度创新,释放政策红利。

全球价值链数字化对中国制造业企业国际分工地位的影响

数字技术发展使全球价值链分工体系向数字化重构并深刻影响中国制造业高质量发展。本文基于K-T数理模型分析开放经济条件下数字中间品投入、出口国内增加值与国际分工地位的相互关系,构建全球价值链数字化与企业国际分工地位的理论分析机制。研究发现:全球价值链数字化通过全要素生产率、贸易成本、产品质量和创新能力这4个渠道提升中国制造业企业国际分工地位;全球价值链数字化对资本密集型企业、一般贸易企业及非国有企业的国际分工地位提升效应较强;全球价值链数字化对知识产权保护较好且研发投入较多地区的企业国际分工地位提升效应较显著。因此,建议从加大国内数字技术研发力度、采用差异化战略引导及加强数字技术知识产权保护等方面激发企业参与全球价值链数字化分工活力,提升企业国际竞争力,促进中国制造业高质量发展。

模块化如何赋能企业智能制造升级? 一个探索性案例研究

随着VUCA(易变性、不确定性、复杂性、模糊性)时代的到来和新一轮科技革命的快速演进,中国制造企业如何进一步提升智能制造效能,快速响应碎片化和个性化的用户需求,进而塑造企业独具一格的竞争优势,成为业界和学术界普遍关注的课题。以海尔集团为例,采用扎根理论进行探索性单案例研究,着重探讨模块化赋能智能制造升级的具体路径。研究结果显示:模块化可以解决用户需求与企业智能制造的映射问题,并从设计模块化、生产模块化、组织模块化3条路径赋能智能制造升级,驱动模块构建→模块运用→效应发酵的过渡;进一步地,形成模块化运用弹性化、效率化和平台化三方面抓手,推动案例企业智能制造的价值创造与模式转变,满足用户多元化需求。

数据要素嵌入、双元创新与制造业转型升级

数据作为全新的生产要素成为制造业转型升级的重要引擎,双元创新是助推数据要素有效嵌入实体经济的关键动力。基于双元创新视角,剖析数据要素嵌入赋能制造业转型升级的理论机制,运用2008—2020年中国A股制造业上市企业数据进行实证检验。结果显示:数据要素嵌入能够有效赋能制造业转型升级,该结论在一系列稳健性检验后依然成立;双元创新在数据要素嵌入赋能制造业转型升级中发挥着中介作用,且更多地通过探索式创新促进制造业转型升级,利用式创新的中介效应尚不显著;进一步分析发现,数据要素嵌入赋能制造业转型升级的影响效应在企业内部微观特征和外部宏观环境层面存在异质性。因此,建议应有效推进数据要素市场化配置改革,营造数据要素赋能外部环境;持续提升企业探索式创新动力,激发数据要素赋能制造业转型升级的活力;积极引导企业数字化转型,推动数据要素与传统要素的深度融合。

绿色金融能否赋能中国式现代化产业体系建设?——基于制造业服务化视角

基于2002-2021年中国30个省(区、市)的面板数据,从制造业服务化视角入手尝试探讨绿色金融对我国现代化产业体系建设的赋能效应。研究发现,绿色金融对制造业服务化影响呈现先抑制后促进的U形关系,且表现出要素禀赋、产业结构以及市场化程度的异质性特征。同时,受绿色技术创新和环境规制调节效应的影响,绿色金融可提前跨越拐点,赋能制造业服务化。鉴于此,应有重点、分阶段及分区域地加快推进绿色金融发展,推动企业绿色技术创新,并加强环境规制,助力绿色金融赋能中国式现代化产业体系建设。

数字经济赋能长三角制造业高质量发展——空间溢出与机制识别

基于2011—2021年长三角地区41个城市的面板数据,采用主成分分析法和空间杜宾模型等方法实证检验数字经济对长三角制造业高质量发展的赋能效应及多重路径的综合作用效果。结果表明:长三角地区数字经济不仅能显著赋能本地制造业高质量发展,还对邻近地区制造业高质量发展有显著的促进作用,空间溢出效应占比为79.4%;数字经济赋能制造业高质量发展主要依赖于人力资本和物质资本积累,且人力资本与物质资本呈协同效应,消费能力路径与人力资本、物质资本均呈背离效应。

体育用品制造企业数字化建设对其高质量发展的影响及作用机制——基于沪深A股和新三板的体育用品制造企业的实证研究

运用文本挖掘法分析沪深A股体育用品制造企业和新三板体育用品制造企业在2010—2021年的企业年报,基于样本企业在2010—2021年的非均衡面板数据评估企业数字化建设水平,在此基础上分析样本企业通过数字化建设对自身高质量发展的影响及作用机制。经研究表明:1)样本企业通过数字化建设能有效促进自身高质量发展,该结论在经过稳健性检验和内生性检验后依然成立;2)样本企业人力资本结构调整和组织集权强化在通过数字化建设促进企业自身高质量发展时存在中介效应;3)样本企业数字化建设显著增加了研发投入,但是研发投入增加在数字化建设促进企业自身高质量发展时存在遮掩效应;4)数字化建设能减少融资约束,但是融资约束减少对样本企业高质量发展的推动效应在短期内难以显现;5)大型样本企业、劳动密集型样本企业和资本密集型样本企业通过数字化建设能有效促进企业自身高质量发展,但是中小型样本企业在以数字化建设促进自身高质量发展时存在阻力。由此得出相关启示。

基于大数据技术的服装智能制造创新模式

为进一步提高服装行业的智能化水平,在对目前服装行业面临的智能制造建设任务分析的基础上,探讨大数据技术在数字经济时代助力服装行业转型升级实现智能化过程中所发挥的关键作用。通过梳理大数据技术在服装流行趋势智能预测、数字化设计、智慧工厂生产、个性化营销4个方面的现有研究,提出由大数据技术驱动的服装智能制造创新模式,探讨从预测、设计、生产到销售整个闭环的智能化制造流程,以及基于大数据技术的服装智能制造发展趋势。

数字化转型、智力资本与制造业企业财务绩效

选取我国2014-2021年沪深A股上市制造业企业为样本,基于智力资本中介效应的视角,实证检验数字化转型对制造业企业财务绩效的影响效应。研究发现:数字化转型可以明显改善制造业企业的财务绩效水平;人力资本、结构资本和关系资本在两者关系中起中介作用。研究结论为数字化转型促进制造业企业财务绩效提升的内在机理研究提供了微观证据,对推动传统制造业企业数字化转型和重视智力资本的价值驱动作用具有参考和启示意义。

应用人工智能优化制造业人力资源结构的对策建议

人工智能相关技术、智能化设备和服务在高技术制造业中的广泛应用,对制造业劳动力素质提出了更高要求。为深入探讨人工智能在高技术制造业中的应用对制造业就业结构的影响,分析保持制造业劳动力资源优势所面临的挑战,开展文献分析和实地调研,认为在智能化时代下,部分就业岗位产生机器替代效应,新技能的岗位需求和用工缺口形成,劳动力市场供给进入负增长常态化阶段,同时多种产业新业态的灵活就业渠道分流了部分高素质劳动力。着眼于人工智能技术发展和应用对制造业(尤其是高技术制造业)及其从业人员的影响,基于对国内3家机构的调研与2018—2020年我国30个省份的面板数据,采用模糊集定性比较分析方法实证分析发现,产业智能化水平、劳动力受教育程度和专利投入规模是影响制造业就业结构变化的3个关键因素。为此,从提高制造业人力资源优势的视角,提出强化统筹规划、推广新兴技术、加快人才培养等多措并举,促进我国制造业就业结构优化,保持制造业人力资源优势的政策建议。

智能化转型、组织韧性与制造业企业高质量发展

新时期制造业企业高质量发展是推动制造强国建设的重要战略环节。智能化技术与制造业的深度融合,将成为制造业企业转型升级、创新发展的历史机遇。以2012—2022沪深A股制造业企业为样本,从制造业企业智能化转型出发,探讨其对企业组织韧性和企业高质量发展的影响机制,在对三者进行量化测算的基础上进行固定效应、中介效应、异质性等实证检验。研究发现:智能化转型能够显著提升制造业企业组织韧性,并带动企业全要素生产率的提升,实现制造业企业高质量发展。经实证检验,该结论稳健。同时,智能化转型对组织韧性的提升存在地区市场化程度、企业生命周期、资本密集度、股权性质的异质性。基于此,本文从宏观层面出发,提出了政府加强顶层设计,为制造业企业的数智化转型提供配套支持及企业发挥主体作用,积极推进全过程全生命周期的智能化转型的共性建议,从中观层面出发,提出了企业可通过建立稳健的财务策略,识别并规避各种风险、优化生产流程,提高生产效率,加强供应链条稳健性建设和企业文化建设等措施提升组织韧性,以应对环境不确定性日益加剧的风险。并从微观层面建议不同性质的制造业企业应依据不同特点合理审慎做出智能化转型的战略选择,以优化资源配置效率,提高市场竞争力、加大在智能化技术和设备方面的投入,赋能价值链共生共赢,支撑企业实现韧性增长。为制造业智能化转型推动产业韧性水平、实现制造业高质量发展提供理论和现实借鉴。

智能制造产业政策对企业数字技术创新的影响研究

以《中国制造2025》颁布为准自然实验,基于2010—2021年中国制造业上市公司数据,使用双重差分模型探究了智能制造产业政策能否推动企业数字技术创新。研究发现,受到智能制造产业政策鼓励的企业数字技术创新水平显著提升。机制分析表明,数字技术创新水平的提升一方面源于供给侧政府给予的研发补助,另一方面来自需求侧企业开展数字技术创新活动意图的提高。此外,智能制造产业政策对处于产品市场发育更健全、知识产权保护力度更高环境中的企业数字技术创新水平提升作用更强。进一步研究表明,随着数字技术创新水平的提高,企业市场价值得到提升。