“兩化融合”和“深度融合”－－我國工業信息化的現狀、問題及未來展望

吳 澄

（清華大學）

1 引言

十七大提出“兩化融合、五化并舉”，即：“全面認識工業化、信息化、城鎮化、市場化、國際化深入發展的新形勢、新任務”，這是“五化并舉”。“發展現代產業體系，大力推進信息化與工業化融合，促進工業由大變強，振興裝備制造業，淘汰落后生產能力；提升高新技術產業，發展信息、生物、新材料、航空航天、海洋等產業”，這里提到了“兩化融合”。

十七屆五中全會提出：“深度融合、全面提高”。如何深入理解？哪些技術和產業發展會遇到新的機遇？

2 “兩化融合”

“兩化融合”即信息化與工業化融合，通過工業信息化的過程達到信息化工業的目標，是新型工業化的必由之路。

信息化的工業是信息經濟、信息社會的基礎。在這里，工業化的需求是牽引，信息技術是主要驅動。做好這一點，“兩化”不會是“兩張皮”，會走向“融合”，達到目標。

工業化的需求有： P (Products/Service，產品/服務) 、T（Time，上市快）、Q（Quality，質量好）、C（Cost，成本低）、S（Service，服務好）、E（Environment，環保），這些是經常性的需求。但新形勢下我國經濟和社會發展面臨更嚴峻的挑戰，工業化的需求還應該考慮以下五個方面。

2.1 全球化和金融危機

在全球所有國家中，美國和中國的全球化程度最高，而歐盟的全球化程度只有美國和中國的一半。在中國，轉移而來的制造業十分發達，而其他行業卻要落后幾十年，差距之大不亞于日本與納米比亞的經濟發展差距。

在百年不遇的金融危機的沖擊與催化下，世界經濟將面臨著以下四方面轉型：一是世界經濟格局轉型由單極向多極化轉型，歐盟經濟區、美洲經濟區、東亞經濟區三足鼎立；二是世界經濟形態轉型，從傳統工業經濟向生態經濟轉型；三是世界經濟增長動力轉型，以新能源產業、智能產業、低碳貿易、文化產業與有機農業為主導的新型產業，正在成為世界各國獲得新競爭優勢的新領域；四是國際社會價值趨向轉型，從單一的物質價值觀向多元化的生態價值觀、文化價值觀、人本價值觀轉型。

上述正在發生的四方面轉型，不是局部的、短期的轉型，而是涉及多重危機催化下的人類文明形態、經濟形態、增長模式與文化范式拐點式轉型，這一過程將會持續相當長的時間。當代中國已經不是這次轉型的旁觀者，而是當代世界轉型多極文明力量不可缺少的新成員。

2.2 環境和資源

2.2.1 環境問題：從環境破壞型增長向環境友好型增長轉變

當前，我國生態環境總體功能在下降，抵御各種自然災害的能力在減弱。水土流失面積為356萬平方公里，占國土總面積的1/3；沙化土地174萬平方公里，約占國土總面積的18%；土地面臨污染日趨嚴重，中東部地區受重金屬污染的土地占灌溉面積的20%；歷年垃圾堆存量已高達60億噸，占用耕地5億平方米，有220個城市已陷入垃圾包圍之中；大氣污染程度依然嚴重，酸雨區面積約占國土面積的30%。

如果未來我國能源消耗方式、能源消耗結構和效率沒有大的進步，中國將成為對全球環境造成最嚴重影響的國家之一。

2.2.2 資源問題：從資源消耗型向資源節約型轉變

1）水資源問題

一是水資源短缺，中國人均水資源占有量僅為世界水平的四分之一，因缺水造成工農業損失每年達數千億元；二是水資源污染嚴重，全國七大水系中，只有不到40%的河段達到水環境質量3類標準；三是水資源浪費現象嚴重，工業用水中的單位產品耗水率高于先進國家幾倍甚至十幾倍。

2）能源問題

2009年我國共進口原油2.038億噸，原油進口依存度已達 52%，首度超過 50%的警戒線。按照單位GDP能耗來計算，中國的單位能耗幾乎相當于美國的3倍。

3）主要礦產資源問題

鐵礦石進口量從2002年的1.12億噸提高到2007年的3.83億噸，提高了2.4倍；銅的消費峰值將達到530萬噸/年～680萬噸/年，2020年前后缺口將達到5000萬噸～6000萬噸；鋁的消費峰值將達到1300萬噸/年，2020年前后缺口將達1億噸。我國原儲量、產量和出口量均居世界首位的鎢、稀土、銻和錫等優勢礦種，因為濫采亂挖和過度出口，絕對儲量已下降了1／3～1／2，按現有產量水平保障程度亦已不超過10年。

4）海洋與空間資源問題

在海洋方面，確保國家300萬平方公里領海主權、充分利用大洋資源；在空間方面，積極發展空天技術，參與空間競爭。

2.3 城鎮化（城市化）

我國經濟發展經歷了兩個過程：工業化決定城市化、城市化拉動工業化。

20世紀90年代后期以來，金融資源配置的重心由工業化轉向城市化。資金流向的改變和資本形成的偏向都表明了中國經濟增長的主導因素已經逐漸從工業化轉向城市化。城市化更深刻的含義不僅僅在重新理解資金、資源的流向和價值，更重要的是城市化徹底改變了中國農村經濟社會發展環境的空間分配模式，也改變了工業化過程中的項目發展模式，使城市成為了在空間意義上集聚資金、資源、人口、公共基礎設施、工業和政府的組合體。

以城市為基礎，重新構造經濟社會環境，是今后很長一段時期內中國經濟社會發展環境的最主要推動力之一。

2.4 人口老齡化和公共衛生

國家民政部2009年5月發布的《2008年民政事業發展統計報告》顯示：截至2008年底，全國65歲及以上人口10956萬人，占全國總人口的8.3%；60歲及以上人口15989萬人，約占全國總人口的12%。

通常，65歲以上人口比率超過總人口的7%，就被稱為“老齡化社會”，而超過 14%就被稱為“老齡社會”。根據聯合國的人口統計數據，中國將在2024年至2026年前后進入老齡社會，速度與日本大體相同。

2.5 公共安全

目前，我國每年因公共安全問題造成數十萬人死亡和傷殘，經濟損失約6500億元人民幣。除了自然災害、生產安全、食品安全、社會安全、核安全、國境檢驗檢疫等傳統安全外，經濟安全、信息安全、生物安全、防恐等非傳統安全問題也日益突出。我國70%以上人口、80%以上工、農業和城市受到各種災害的威脅，是世界上自然災害最為嚴重的國家之一。

發達國家在完成其工業化后，才開始推進信息化，進入信息社會。傳統的工業化道路，在發展生產力的同時，也付出了過量消耗資源的代價。產業革命200多年以來，占全球人口不到15%的英國、德國、美國等40多個國家相繼完成了工業化，在此進程中消耗了全球已探明能源的 70%和其他礦產資源的60%。顯然，廣大后發展國家客觀上難以復制發達國家的工業化道路和模式。

我國也為前一段時期的快速發展付出了代價：聯合國公布的全球環境污染最嚴重的10個城市中，中國就占了7個；由于全國70%以上的江河湖泊遭受不同程度污染，有3.2億人飲用水不安全；中國每年因污染造成的成本大約占國內生產總值的10%。顯然，中國必須走出一條新路，信息化是其核心內容！

在這樣嚴峻的形勢下，中央設計的我國發展道路是：科學發展、和諧發展；經濟建設走新型工業化道路，其中最重要、影響到方方面面的、有戰略性的是信息化。所以，“兩化融合”是實現新型工業化的必由之路。新型工業化的特點如圖1所示。

圖1 新型工業化的特點

3 “深度融合”

信息化推進了30多年，從國家層面大力推進信息化已經近20年。信息化已經滲透到我國的方方面面，可以說，離開了信息技術，整個社會就不能運行，但信息化的發展不平衡。今天，信息化的發展需要引導，表現在兩方面：廣度和深度，強調用深度帶動廣度。從依靠外國的信息技術和產品到更多地依靠自主品牌的信息產品來實施信息化。

信息化是分階段的：初步階段、中級階段、高級階段。從初級階段的“兩化融合”到高級階段的“兩化融合”將經歷在技術、產品、管理模式、效益、人才隊伍以及國家支持方向等多方面的變化。

1）在技術上，“兩化融合”從初級的單元信息技術應用，到初步的集成化應用，再到集成和協同。如產品的全生命周期管理與服務、網上協同設計制造。

2）在產品上，從加快產品的研發速度和提高產品的研制水平，到在產品中廣泛應用嵌入式系統，使產品具有自動化、智能化、網絡化的功能，顯著提高產品的信息化含量，形成自主知識產權的產品，獲得更大的附加值。

3）在管理和業務流程上，從初級的應用信息技術支持業務的高效運作，到促進新生產模式的產生和企業業務的重組，甚至在全社會范圍內實現制造資源的優化整合。在無所不在的信息服務和云計算技術及平臺的支持下，實現企業組織結構的扁平化，降低管理成本，提高管理效率，提高組織和人員管理的實時性與組織溝通的實效性；充分利用和挖掘信息資源，將計算智能和人的智慧結合，支持智慧的企業經營管理決策，提高企業對市場的快速響應能力。

4）在效益上，從初級的降低單個企業的產品成本、提高產品質量、提高管理效率的戰術層指標，到應用信息技術提升企業的戰略核心競爭力，使企業得到戰略性收益，并通過為產業鏈上的各個環節提供透明的及時信息服務，提高產品制造、物流、管理的精益化水平。

5）企業的信息化人才隊伍將從最初的依靠外部技術力量，發展到企業自身信息化隊伍的發展壯大。

6）在國家層面，隨著“兩化融合” 的進程的深入推進，需要從初步的鼓勵企業實施“兩化融合”，發展到全面推進企業、行業、區域的“兩化融合”的試點和示范工程。從鼓勵企業采用先進的信息化技術與軟件提升企業的信息化水平，發展到鼓勵和促進具有自主知識產權的國產工業軟件做大做強。同時，不斷制定和改進相應的法規和政策，促進“兩化融合”進程的健康、有序、高效發展。

對于中央提出的“深度融合”，我認為：深度融合是指信息化發展的中級和高級階段。這樣，符合我國信息化不平衡的特點，又可以對所有的企業（包括信息化應用相當好的）的進一步發展起到指導。

4 積極、冷靜看待信息化的兩個熱點：智慧地球和云計算

4.1 智慧地球

4.1.1 智慧地球的由來

早在1998年1月，當時的美國副總統戈爾第一次提出了“數字地球”（Digital Earth）的概念。10年過后，戈爾所描繪的一個可以嵌入海量地理數據的、多分辨率的“數字地球”已經實現。然而，“數字地球”并沒有幫助人類擺脫所面臨的生存困境。

2008年11月6日，美國IBM總裁兼首席執行官彭明盛在其演講《智慧地球：下一代的領導議程》中首次提出了“智慧地球（Smarter Planet）”的理念，描繪了一個由物聯網構成的智慧地球的愿景，為人類構想了一個全新的空間：讓社會更智慧地進步，讓人類更智慧地生存，讓地球更智慧地運轉。

在IBM的“智慧地球”模型中，通過構建一個運用先進信息技術將各種物體加以互聯的扁平化網絡體系，并在此基礎上進行信息的智能化識別和管理。在該模型中，政府、企業和個人的關系將被重新定義，從過去單維度的“生產——消費”、“管理——被管理”、“計劃——執行”轉變為先進的、多維度的新型協作關系。

4.1.2 智慧方法的特征

智慧方法的特征 3I：更透徹的感知（物聯化，Instrumented）、更全面的互聯互通（互聯化，Interconnected）、更深入的智能化（智能化，Intelligent）。通過建設智慧的基礎設施系統，將衍生出關系到各行各業的智能化工程，讓各行各業都“智慧”起來，包括：智慧的城市、智慧的電網、智慧的鐵路、智慧的醫療、智慧的金融、智慧的水資源管理等。這些智慧的解決方案將進一步帶給社會更多的價值：經濟的繁榮、信息傳遞的便利、無障礙的溝通、隨需應變的企業、更方便的生活，也會創造更多的市場需求和工作崗位。

4.1.3 關于智慧地球的討論

1）智慧地球將信息技術提升到一個更高、更重要的地位。

2）出現智慧地球或類似理念是全球社會經濟和技術發展、特別是信息技術發展的一種必然結果。

3）盡管中國目前是世界上增速最快的經濟體，但高增長、大量消耗生產要素的粗放型增長已對我國經濟社會的可持續發展造成嚴重威脅。如何 “智慧”地利用資源、勞動力，實現一種健康和諧又可持續的發展，是我們迫切需要解決的重要問題。

4）實現智慧地球是一個長期的過程。顯然，智慧地球不可能解決地球上的根本問題，但它是科技推動社會進步的過程。

防止炒作“智慧”的一條檢驗“標準”是看各式各樣的項目是否是真正應用驅動？是否會真有實效？這是需要“冷靜”之處。

4.2 云計算

云計算是一種分布式計算技術，其透過網絡將龐大的計算處理程序自動拆分成無數個較小的子程序，再交由多臺服務器所組成的龐大系統進行處理之后將結果回傳給用戶。云計算的新穎之處在于其幾乎可以提供無限的廉價存儲和計算能力。

4.2.1 云計算的主要形式

云計算的主要形式有：SaaS（軟件即服務）、實用計算、網絡服務、平臺即服務、MSP（管理服務提供商）、商業服務平臺、互聯網整合等。

Google是目前規模最大的云計算使用者。Google搜索引擎建立在分布于200多個地點、超過100萬臺服務器的平臺之上。Google地球、地圖、Gmail、Docs等也使用了這些基礎設施。

IBM 在2007年11月推出了“改變游戲規則”的“藍云”計算平臺，該平臺提供了一系列自動化、自我管理和自我修復的虛擬化云計算軟件。

微軟于2008年10月推出了Windows Azure（“藍天”）操作系統。Azure是繼Windows取代DOS之后，微軟的又一次顛覆性轉型——通過在互聯網架構上打造新云計算平臺，讓Windows真正由PC延伸到“藍天”上。

4.2.2 云計算的特點

1）云計算提供了可靠、安全的數據存儲中心，用戶不必再擔心出現數據丟失、病毒入侵等問題。

2）云計算對用戶端的設備要求非常低，使用方便。

3）云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。

4）云計算為人們使用網絡提供了幾乎無限多的可能。

4.2.3 關于云計算的討論

1）云計算可能是未來一種潛在的計算模式，其新的設計理念將對信息系統的構建產生影響。云計算將使信息資源的統計復用增益顯著提高。目前信息系統規劃和設計過程中過量預留產生的浪費，以及投入不足導致的能力缺失等問題將可能在云計算的支持下得到合理解決。

2）云計算系統的一個顯著特征是采用開放標準的零部件與開放源碼的基礎軟件，這為我國擺脫WinTel壟斷，發展自主創新的云計算技術與應用帶來了契機。

3）至2030年，云計算技術領域的發展呈現下述趨勢：2015年前，云計算領域將仍然處于百花齊放的發散期；在2015年～2020年期間，云計算領域將會出現產業整合和學科整合；2020年～2030年期間，云計算將趨于成熟和普及，對經濟社會的推動作用充分顯現，并醞釀出新的技術。

5 我國工業信息化、自動化技術的發展現狀和問題

今天信息化已經滲透到我國經濟、生活、社會的方方面面，中國社會的運行已經離不開信息技術。總的看法是進步巨大，不足明顯。存在的技術差距為我國工業結構調整、高技術產業化留下了很大的發展空間。

工業信息化的內容包括：產品信息化和產品設計、制造、管理等過程的信息化。可以從以下8個方面具體化。

5.1 裝備和產品的信息化－－嵌入式系統

裝備和產品的信息化是將信息技術（主要是芯片和軟件）與傳統工業緊密聯系，使機械化、電氣化的裝備和產品具有自動化、數字化、網絡化、智能化的特征。

嵌入式系統是未來的一個大市場！包括嵌入式工業軟件和芯片在內的嵌入式在國內外均處于高速發展的時期，年均增長20%左右，國內更高。我國高端嵌入式芯片領域的整體技術水平和國外仍有相當大的差距，但發展勢頭較好。嵌入式系統是提高我國裝備和產品自主知識產權，提高技術含量的重要技術手段。嵌入式系統，不可能由少數幾家公司壟斷，這給我國中小企業帶來很好的發展機遇。

消費電子和電信/數據應用，占了嵌入式系統應用市場的一半，主要包括：移動通信、消費電子、數碼相機、MP3/MP4、數字電視、IPTV、智能家電、汽車電子、工業控制（工業過程控制）、數控機床、電力系統、石油化工系統；交通管理控制，移動定位終端、GPS手持機、公共交通無接觸智能卡CSC等。

5.2 產品設計過程信息化

可以說，從甩圖板到深入應用，國內能用 CAX技術（各種各樣的計算機輔助技術）的企業都采用了。

航空航天、汽車、機械、造船、鐵路車輛等行業的應用水平與國外相比差距不大，如虛擬設計、虛擬裝配、網上協同設計等等。但支撐產品設計的軟件工具都依賴進口，技術和市場差距很大。我國重要機械、電子裝備的設計研發軟件基本上采用國外的三維MDA軟件。EDA軟件的差距更大。

網上協同設計技術，在“大飛機”、“高速軌道交通”等重大項目中會得到應用，代表了我國產品設計自動化、信息化技術的新起點。

5.3 管理信息化

管理信息化是在網絡、數據庫基礎上的應用軟件，實現對“產、供、銷、人、財、物”的現代化管理。軟件技術的新概念、新技術發展很快，管理軟件也在不斷發展中。

管理軟件的柔性化有很好的技術進展和應用，這對我國管理軟件的發展會有很好的作用。由于用好管理軟件與國情關系更密切，國內軟件廠商的服務有可能更好。中國管理軟件的前景可以看好，但是管理軟件中的核心，數據庫與國外差距仍然很大。

5.4 控制設備與系統

對生產線、過程的控制和優化是信息化的重要內容之一。數控系統是關鍵技術之一，可以說代表了裝備制造業的水平。我國數控的“攻關”是從“六五”開始（1981年)，“屢敗屢戰”。這幾年有進展，如廣州數控、華中數控，無論普及型還是高檔數控都有重大的進步。

對于流程工業的設備、過程控制，國產的自動化控制系統 DCS（集散控制系統）、PLC已開始為大企業提供成套裝置，如浙大中控、和利時，進一步發展有一定優勢。如變量達到10萬維的操作優化問題，有973計劃的支持，開發了國際先進水平的多種算法，是相應軟件的核心技術。

現場總線控制系統開發與工業應用廣泛，但核心芯片與國外還有差距。

5.5 檢測與自動化儀表

2007年，我國國產工業自動化儀表及系統共銷售5000余萬臺（套），占有 73%的市場份額，但高端工業自動化儀表及系統的市場占有率不足15%。未來10年的發展重點：

1）傳感器方面

① 新型傳感器：高檔傳感器、MEMS傳感器、無線傳輸傳感器以及生物傳感器等。

② 特種變送器：高可靠性、高穩定性、高安全性、高環境適應性要求的重大工程非常見變量的變送器。

③ 特種執行器：高壓、高溫、腐蝕、易爆、易燃等特殊要求，著重研制高精度特種執行器和相應的調節閥，以及高精度閥門定位器。

④ 成分分析儀器：氣固液及多相流介質，研發高精度、長壽命在線成分分析儀器。

2）新型檢測技術和裝置方面

① 重大工程質量與安全在線檢測控制及裝備技術。

② 新型機器視覺軟測量和精微模識測控技術。

③ 利用多傳感器信息融合技術研究施工作業中的安全檢測與故障診斷。

④ 無線傳感器網絡的動態協同自組網方法與技術。

5.6 系統集成

異構是信息集成的主要問題。我國引進的各種硬件、軟件商用產品和設備種類多，不少產品只是企業內部標準，這給集成帶來困難。

863計劃的CIMS主題從開始就把信息集成作為重點，我國沒有采用當時的國際主流方案(MAP), 效果更好。在此以后，我國企業的信息集成都是以此為基礎。我國企業信息化的集成：

1) 基于PDM的局部集成：CAD/CAPP/CAM。

2) 基于PLM的企業集成：CAD/ERP/SCM/CRM。

但是，大型PDM、PLM軟件平臺都是引進的；在協同產品商務（CPC）軟件、應用服務提供（ASP）平臺、企業入口軟件（PORTAL）等方面我國做了很好的工作。PLM平臺如圖2所示。

信息集成給企業帶來明顯效益，實施的企業逐步增加。2005年全球協同軟件市場的營業額將近 500億美元，我國約占10%，但發展速度快，協同軟件市場預期以35%的年復合增長率發展。

5.7 服務信息系統

建立在互聯網上的以服務為目的的信息系統已經滲透到了社會的各個方面，在國內除了很少數極貧困的地區，都采用了計算機并提供網上服務。

服務科學的提出是IBM，發端于美國競爭力委員會的國家創新計劃（NII），是21世紀美國國家創新戰略之一。

需要注意的是：圍繞產品的服務所產生的利潤遠遠超過制造產品！圍繞產品的服務所產生的利潤如圖3所示。

在國內，服務信息系統應用非常廣泛，例如，生產性服務(現代物流等等)、眾多的金融服務信息系統等，還有面向公眾的服務，如：數字圖書館、全國大型儀器設備共享系統、全國4000門精品課集成系統、資源庫分布在北京、武漢、杭州、內容搜索、流媒體服務器、主動服務、網格技術、用戶可以得到透明的服務，試驗期間幾十萬次/日。

圖2 PLM平臺

圖3 圍繞產品的服務所產生的利潤

5.8 節能減排中的信息技術

我國煉制每噸原油平均綜合能耗為 87.1千克標油，發達國家煉制一噸原油的綜合能耗為53.2千克標油；我國乙烯綜合能耗為720千克標油，而國外先進水平為 500千克標油；我國水泥工業電耗指標為100kWh/噸，而發達國家為85kWh/噸，減排的任務非常嚴峻。

重大工程實現節能減排一般有三條途徑：采用綠色化的工藝設計技術；通過生產工藝的技術改造；采用先進控制和優化技術。

對于現有的重大工程和生產裝備，節能減排最有效的辦法是先進控制與優化。如中央空調的能耗占整個建筑能耗的50%，采用先進的智能控制等方法，可以在原來節能的基礎上再提高30%。

6 工業信息化關鍵共性技術及重大項目建議

6.1 工業信息化關鍵共性技術

工業信息化關鍵共性技術包括：智能設計/制造信息化技術、現代企業生產組織模式及管理信息化技術、先進集成技術及支撐軟件平臺、物聯網環境下的現代物流與供需鏈管理技術、全程電子商務、3G/4G等無線技術工業應用、嵌入式系統、高端數控系統、高端工業控制技術及智能系統、現代工業傳感器及儀表。

6.2 重大項目

1）重大工程自動化控制系統關鍵技術與裝備；

2）云制造服務支撐平臺及重大應用；

3）制造服務信息化工程；

4）工業軟件；

5）節能減排中的優化控制基礎理論和方法研究；

6）高端裝備制造業信息化工程；

7）超高速工業過程運行控制的關鍵基礎研究；

8）流程工業的優化運行技術。

7 結束語

“十二五”期間，企業“轉型升級”是我國經濟發展的一個重要課題。如何轉型？從前面講過的材料，圍繞這個問題，從技術上可以有以下方面：

1）從產業鏈的低端向高端轉型、從模仿到創新轉型，信息技術，例如嵌入式系統、支持創新設計的數字化技術、虛擬制造技術、多學科協同仿真技術等都是有用的。

2）從提供產品到提供產品和服務，向服務轉型。

3）從粗放生產模式向精細化的生產模式轉型，資源節約型、環境友好型，以提高效益、核心競爭力為目標。

4）從傳統管理模式向現代管理模式轉型。創新的中國管理模式，基于云計算的管理模式等等。

與30年前相比，今天我們的起點高了許多，實力強了許多，一個“創新”已經深入全民心中的大國，其后發之勢將會令世界更加驚嘆！