傳統制造業智能化轉型的動力機制分析

吳曉園

摘 要：傳統制造業智能化轉型是制造業順應全球經濟發展趨勢的現實需要。以晉江紡織業為例，基于微觀經濟學視角，運用演化博弈論方法探索傳統制造業智能化轉型的動力機制。結果表明，企業從市場中獲得的收益大于支付的成本時，選擇“轉型”策略才有利可圖，并由此提出政策建議。

關鍵詞：傳統制造業;智能化轉型;晉江紡織業

中圖分類號：F424.3? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1671-0037（2019）1-19-6

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2019.01.004

1 引言

伴隨著物聯網、大數據、云計算、人工智能、增材制造等新技術的持續演進，先進制造技術和新一代信息技術加快融合與運用，由此推動智能制造在全球范圍內快速發展，成為當前制造業發展的重要趨勢。面對美國、德國、英國、法國、日本等發達國家紛紛實施再工業化戰略，推進生產模式和產業形態變革，力圖成為高端制造市場競爭規則的制定者，2015年5月，國務院正式發布實施《中國制造2025》，明確提出將智能制造作為主攻方向。根據《智能制造發展規劃（2016—2020年）》的界定，智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

對于如何推動制造業智能化轉型，學者們從不同的視角進行了分析。候光明等[1]從組織創新的角度識別影響企業轉型的關鍵因素，提出企業轉型應當充分適應外部環境，突出領導在創新中的引領作用[1]。董志學和劉英驥認為智能制造的發展與當地企業利潤水平、科技企業的扶植力度和交通基礎設施投人等密切相關[2]。郭朝暉認為推進智能制造的主要困難在于技術經濟性難以落實，即適合智能制造技術的場景少、技術的應用難以取得良好的經濟效應[3]。紡織服裝是晉江重點培育的千億產業集群，“十二五”以來，晉江紡織服裝行業數控水平不斷提升，大量數控新技術進入紡織機械領域，智能化轉型在晉江紡織服務業中逐步開展。但總體看來，一些制造企業仍然沒有意識到智能化轉型的重要性，轉型意愿低，仍然使用老舊或耗能高的生產設備。智能化轉型能夠讓產品的研發、生產、渠道、銷售、管理等實現一體化，并賦予產品定制化、可視化、低碳化特性[4]。因此，本文以晉江紡織業為例，基于微觀經濟學視角，剖析傳統制造業企業智能化轉型動力缺失的內在原因，并運用演化博弈論方法探索促進傳統制造業智能化轉型的動力機制。

2 傳統制造業智能化轉型動力的理論分析

傳統制造向智能制造發展所需的動態感知處理和分析能力，要求企業必須用數字化技術和設備等對自身技術進行改造升級，將數字化作為傳統制造向智能制造轉型升級的核心動力[5]。對紡織業而言，如采用先進的技術與設備，包括化纖制造的在線添加技術、紗線加工的自動接頭技術、染整加工的染料助劑自動配送技術等;采用智能制造的新模式，如建立款式、工藝、流行元素的大數據體系，實現服裝大規模個性化定制，采用二維和三維數字化虛擬設計技術，研發可穿戴設備鞋服產品等。因此，企業要完成從傳統制造向智能制造的轉型，都必須要有充足的人力、物力和財力的支撐。然而，由于傳統制造企業的資本專用性高、成本回收期長，進行轉型升級必然會產生大量的沉沒成本[6]。

另外，由于紡織服裝行業企業的制造水平還處于工業2.0與3.0交匯，向4.0發展的階段[7]，紡織智能制造的裝備、傳感器、專用控制器件、控制軟件、管理軟件等軟硬件基礎能力相對較弱，且我國屬于紡織服裝行業的化學纖維制造、紡織、服裝服飾行業的年度R&D經費投入強度都低于1%。因此，開展企業的智能化轉型，必須有較大的投入，從而使企業短期生產成本上升。

從經濟學的視角看，晉江紡織服裝行業基本走品牌建設路線，處于壟斷競爭中。假設產業內有許多賣者生產具有差異化的產品，但任何一個賣者都沒有太大的市場份額，由于不同企業銷售的產品并不相同，因此它們擁有向下傾斜的需求曲線d。每個企業都將其競爭者的價格視作是既定的，MR=MC，均衡點為E，價格為G點，高于平均成本AC。短期內企業獲得利潤ABGA'，見圖1[8]。

短期看，開展智能化轉型，企業的平均成本曲線AC將會上升到較高AC'的位置。然而，此時的C>A'，即產品價格小于企業平均成本，導致制造業企業短期內將產生虧損。企業是具有營利性質的生產經營性組織，通過生產交易從而獲取利潤是其生存的直接動力。由于智能化改造周期比較長，影響企業正常運轉，實施智能化改造后在一段時間內都將會處于虧損狀態，此時，企業實施智能轉型的動力下降，實施計劃推遲。

長期看，隨著智能化轉型成功，企業的平均成本曲線AC將會下降到較低的AC'，此時A

3 傳統制造業智能化轉型的主體博弈分析

3.1 智能化轉型中企業間的博弈分析

假設紡織服裝制造業企業為一個種群，種群中存在著具有紡織服裝制造企業A、B，當市場環境發生變化，消費者欲選擇功能化的紡織材料或定制化的智能服裝，則制造企業可采用開展智能化轉型的策略使消費者現實需求得到滿足，獲得整個智能產品市場的份額，其價值為V;與此同時，制造企業滿足消費者現實需求，需要額外支出如三維人體測量系統、生產制造數控集成系統的應用、改造與維護費用，其成本為-C;當兩個企業都開展智能轉型，他們之間搶占市場雙方各自得到（V-C）/2。對于功能化、定制化的市場需求，如果制造企業都不轉型，兩者均無得益。當一個企業轉型，而另一個企業不轉型時，轉型的企業將獲得整個市場，得到價值（V-C）。企業開展智能制造轉型博弈的收益矩陣如表1所示。

從演化博弈的視角看，假設最初種群里所有的制造業企業都未開展智能轉型，當有一部分企業開展轉型時，考察種群的組成變化。用d代表開展智能制造轉型的企業所占的比例，則未開展轉型的企業所占的比例為（1-d）。那么，在隨機抽取的對手的對局中，智能轉型企業將在d時間里遇到相同策略的企業，并獲得（V-C）/2的支付，在（1-d）的時間里遇到不轉型的企業獲得（V-C）的支付，因此，智能轉型企業的適應性為[d*（V-C）/2+（1-d）*（V-C）]。類似地，不轉型企業的適應性為[0*d+（1-d）*0]。

若V>C時，對于任何0到d之間的值，有：[d*（V-C）/2+（1-d）*（V-C）]>[0*d+（1-d）*0]。

因此，智能轉型的策略對市場環境都更具有適應性，智能轉型策略是進化穩定的。同樣的結論對于所有的d值，即任何存在智能轉型企業的種群來說都是成立的。即使初始的種群都由不轉型的企業組成，但智能轉型的企業一旦出現，其類型必將逐漸增加，并占據主導。

若V

[0*d+（1-d）*0]>[d*（V-C）/2+（1-d）*（V-C）]

采用不開展智能轉型策略的企業對市場環境更具有適應性。

3.2 智能化轉型中企業與政府的博弈分析

經濟活動在空間上高度聚集的企業，其經濟行為的外部性非常強[9]，企業開展智能制造轉型具有一點的外部性，且智能制造轉型能夠提高勞動生產率，降低生產成本，提升產品質量，提高產品的附加值。例如，晉江龍峰紡織，其生產線實現智能化生產后，減少了60%人力的同時，效率提升了50%。政府作為政策的制定者，為了促進企業轉型，可以通過政策引導、行政命令等手段干預勞動、資本、技術的流向，對主動開展智能轉型的企業進行“補貼”或“獎勵”，進而影響制造業未來發展的態勢。另外，如果傳統制造業企業不轉型，則地方政府要承擔傳統企業由于惡性競爭、產業結構粗放帶來的區域經濟“悲情增長”的風險[10]。

為了開展政府和企業間的博弈分析，在不改變問題本質的前提下，做出以下假設：博弈雙方是政府和傳統制造業企業，都是有限理性群體，在多次博弈過程中，不斷尋找最優策略。在當前經濟環境下，對傳統制造業企業而言，其策略為開展智能制造轉型或仍按傳統方式生產，對于主動進行智能制造轉型的企業需要付出成本CE，并獲得收益RE，同時政府獲得社會福利UG，按傳統方式生產的企業獲得收益[R'E]，同時政府獲得社會福利[U'G]，且[RE]<[R'E]，[UG]>[U'G]。

由表3及線性系統穩定條件得出如下結論：均衡點（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）為不穩定點，（[xD，yD]）為鞍點，并可得到政府和企業的演化相位圖3。如圖3所示，分析非對稱復制動態進化博弈。

當初始狀態落在區域Ⅰ時，該博弈收斂于平衡點（1，0），即“采取措施引導鼓勵轉型，不開展智能轉型”是政府和傳統制造企業兩個博弈群體中所有參與者的必然選擇。該平衡點是一種較為不理想的狀態，在這種選擇下，政府的引導政策作為不僅無效，且造成了財政資源浪費。

當初始狀態落在區域Ⅱ時，該博弈收斂于平衡點（1，1），即“采取措施引導鼓勵轉型，開展智能轉型”是政府和傳統制造企業兩個博弈群體中所有參與者的必然選擇。在這種情況下，政府與企業對智能制造都表現出較高的熱情，有利于企業競爭力的提升，以及整個社會福利的增加。

當初始狀態落在區域Ⅲ時，該博弈收斂于平衡點（0，1），即“不采取措施引導鼓勵轉型，開展智能轉型”是政府和傳統制造企業兩個博弈群體中所有參與者的必然選擇。在這種情況下，制造企業積極開展智能轉型，政府沒有積極采取的鼓勵措施，當智能轉型的成本較高時，出于最大化利益的考慮，部分企業最終會放棄選擇轉型策略。

當初始狀態落在區域Ⅳ時，該博弈收斂于平衡點（0，0），即“不采取措施引導鼓勵轉型，不開展智能轉型”政府和傳統制造企業兩個博弈群體中所有參與者的必然選擇。在這種情況下，政府與企業雙方收益，乃至整個社會福利均受到制約。

基于上述分析，可以得出以下推論。

若[PG-CG<0]，則（0，0）是系統的演化穩定點，即政府“采取措施引導鼓勵轉型”的成本大于對“不轉型”企業征收的罰金，政府選擇不采取，同時企業選擇不開展智能轉型，因此不利于制造業的技術創新和生產效率提升。

若[CE

若[CE-RE+R'E>（SG+PG）]，即[CE-（RE-R'E）-SG>PG]，且[PG>CG]，則（1，0）是系統的演化穩定點。此時，雖然政府采取積極的措施，但是企業是否采取轉型策略與其轉型的收益增量[ΔRE]密切相關。當其轉型的成本減去收益增量與政府補貼后，仍高于政府征收的罰金，則系統將收斂至企業不開展智能轉型。因此，政府在針對性進行補貼的同時，還必須合理制定對企業不轉型的罰金，提高不轉型的成本，促進企業智能轉型。

另外，（1，1）實際是系統的不穩定均衡點，當政府對制造企業的轉型補貼開展一段時間，制造業企業發展到較高水平后，若政府取消補貼，企業也會繼續開展轉型。

4 結論與建議

上述分析表明，單純依靠市場環境驅動企業開展智能制造的轉型，必須要企業從市場中獲得的收益大于支付的成本時，選擇“轉型”策略才有利可圖。當市場上的需求尚未被挖掘時，政府作為制造業企業的引導者，應該對轉型企業提供更多的扶持政策。對應上述推論，可以得到如下啟示。一是在傳統制造業企業的智能轉型過程中，必須切實考慮企業的實際收益問題，合理保障企業開展智能轉型收益是有效實現制造業技術創新與生產效率提升的基本條件。只有當企業的收益大于實際付出的成本時，系統才會演化至企業積極轉型的理想狀態。二是政府補貼投入降低了企業開展智能轉型的“門檻”，對推動企業開展智能轉型起到正向作用。三是政府適當提高罰金，即增加傳統制造企業侵犯知識產權以及環境污染的成本，有助于實現制造企業的智能轉型。

基于研究的結論和啟示，對如何增強晉江紡織業的智能化轉型動力提出如下的對策建議。第一，用好“晉江經驗”，深化改革開放。借助晉江僑鄉資源優勢，聚集高層次華僑華人的資金、技術、渠道資源，促進制造業創新發展。第二，加大全社會研發投入力度。充分發揮財政資金的引導作用，逐步提升財政科技投入強度，撬動社會資金支持科技創新。落實企業研發費用加計扣除等國家稅收政策以及企業研發投入補助等財政政策，創新金融工具，引導企業廣泛建立新型研發機構。第三，加快政策落實，提高轉型政策扶持的完備性。深入落實推進《晉江市落實泉州市創建“中國制造2025”城市試點示范工作實施方案》《關于加快發展智能制造十二條措施》，建立健全集財政、金融、保險于一體、合力促進智能化轉型的政策體系，運用市場化手段，推動金融資源向智能制造轉型傾斜。第四，加快建立智能制造評估體系。以《國家智能制造標準體系建設指南（2018）》為指導，結合晉江紡織業產業特點從全生命周期、系統層級與智能特征等多維度建立健全企業智能制造評估體系，全面細致掌握紡織業企業智能制造的水平和進程。

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