數字技術推動下的服務型制造創新發展

摘? ?要：20世紀80年代以來，制造業呈現明顯的服務化轉型趨勢，制造企業基于研發、制造產品的能力而提供增值服務愈發普遍，我國也將服務型制造作為制造業轉型升級的重要方向。服務型制造的發展受到用戶信息、生產成本、服務人才、運行數據等方面的限制，新一代數字技術使制造業在連接、數據、算法和算力、加工制造能力等方面顯著增強，為服務型制造的發展掃平了障礙。在新一代數字技術的支撐下，制造企業在服務化轉型中向用戶提供的服務從基于能力的服務向基于數據的服務拓展。軟件定義推動增值服務的產品化，使制造企業的服務型制造活動得以實現規模化提供，極大地拓展了服務型制造發展的空間。在向著全面建成社會主義現代化強國的第二個百年奮斗目標邁進的新征程上，我國應發揮制造業規模大、門類全、場景豐富、數字經濟發達的優勢，在強化制造技術、能力從而提供基于能力的服務的基礎上，更好地發展基于數據的服務，并推動從制造服務化邁向服務產品化。

關鍵詞：服務型制造;服務化;數字化;產品化

中圖分類號：F49? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1003-7543（2021）10-0072-12

20世紀80年代，制造業開始了服務化轉型的進程，服務型制造活動在制造企業收入和利潤中所占比重越來越高。用戶信息、生產成本、服務人才、運行數據等方面的因素，嚴重制約了服務型制造的模式創新、領域擴展和規模擴大。作為新一輪科技革命和產業變革重要組成部分的新一代信息技術的發展成熟與滲透融合，打破了這些限制，實現了服務型制造的產品化、規模化，成為推動服務型制造發展的重要力量。

一、制造業的服務化：從產品到產品服務系統

人類文明出現后的大多數時間，人類處于農業社會，農業產品是社會經濟產出的主體。雖然在分工深化后出現了餐飲、住宿、貿易等服務活動，但所占比重較低。麥迪森的數據顯示，1700年的英國，農業占就業的比重高達56%，第二產業和服務業各占22%。第一次工業革命后，隨著蒸汽機、紡織機等機械的發明和應用，生產力獲得前所未有的提升，工業生產能力快速擴張，工業成為經濟活動的主體。到第二次工業革命時期，電力等新技術的發展和大規模生產方式的廣泛采用，使工業的生產規模進一步擴大。與此同時，由于分工的深化，服務業的比重不斷提高。1890年，農業、第二產業和服務業占英國就業結構的比重分別為16%、43%和41%[1]97。在工業經濟時代，雖然工業產品的相當部分會作為生產資料成為服務業的投入，或者說服務企業需要在工業產品的基礎上向用戶提供服務，但工業與服務業仍然存在較為清晰的邊界。從工業企業的角度來看，為獲得專業化分工帶來的收益，除產品的安裝、操作培訓、維修等基本服務外，很少基于自己制造的產品向產品的最終用戶提供其他增值服務。到20世紀80年代，隨著技術進步和產品復雜度的不斷提高、經濟發展帶來的個性化需求不斷增長、新一代信息技術的發展，在追求成長和提高利潤率的驅動下，制造企業開始基于自家產品向用戶提供更多的增值服務，并且不斷擴大服務業務的范圍和規模[2]。制造企業基于研發、制造產品的能力而提供增值服務愈發普遍的現象受到學術界的關注，服務化（Servitization）[3]、產品—服務系統（Product-Service Systems，PSS）[4]等概念相繼被提出。在我國，這一現象或商業模式更多地被稱為服務型制造[5]。

從最終產品或服務的用戶（包括個人消費者和機構用戶）的角度來看，制造企業向他們提供產品還是提供服務是無差異的，因為對于絕大多數產品，用戶所需要的不是產品本身，而是產品能夠帶給他們的效用。例如，人們使用復印機，不是需要復印機這臺設備，而是需要復印機所提供的文檔復制服務。從提供文檔復制服務的角度來看，可以有幾種不同的商業模式供復印機制造企業選擇：第一種是復印機企業出售復印機給最終用戶，由用戶自己操作復印機進行資料復印。在這種模式下，復印機企業開展的是制造活動，用戶的復印活動發生在企業內部，不創造直接的市場價值。第二種是復印機企業將復印機出售給專門的復印公司，由復印公司向有復印需求的用戶提供復印服務。在這種模式下，制造業與服務業出現分離，復印機企業的業務屬于制造業，復印公司的業務屬于服務業。第三種是復印機企業不是將復印機出售給用戶，也不是出售給復印公司，而是由它自己根據用戶需求直接向其提供復印服務。在這種模式下，制造業與服務業出現融合，從行業劃分的角度很難區分復印機公司的活動到底屬于制造業還是服務業，其產出從產品轉變為產品—服務系統。在產品—服務系統的商業戰略視角下，企業是聚焦于用戶的需要而不是產品來建立價值主張。

服務化或服務型制造是制造業的發展方向已經成為各界共識。服務型制造不僅關乎制造企業的市場競爭力與收入、利潤增長，而且會影響一個國家的全球價值鏈地位、供應鏈韌性和產業鏈現代化水平。國家“十三五”規劃綱要提出，要“促進制造業朝高端、智能、綠色、服務方向發展”，“推動制造業由生產型向生產服務型轉變，引導制造企業延伸服務鏈條、促進服務增值”。2016年，工業和信息化部聯合國家發展和改革委員會、中國工程院印發《發展服務型制造專項行動指南》，提出創新設計、定制化服務、供應鏈管理、網絡化協同制造服務、服務外包、產品全生命周期管理、系統解決方案、信息增值服務、相關金融服務、智能服務等十類服務型制造模式，開展服務型制造示范（企業、項目、平臺、城市）遴選工作。2020年，工業和信息化部等15部門聯合印發《關于進一步促進服務型制造發展的指導意見》，進一步明確了工業設計服務、定制化服務、供應鏈管理、共享制造、檢驗檢測認證服務、全生命周期管理、總集成總承包、節能環保服務、生產性金融服務等九大類服務型制造模式。國家發展和改革委員會也在推動服務型制造相關活動。2019年國家發展和改革委員會等15部門聯合印發《關于推動先進制造業和現代服務業深度融合發展的實施意見》，提出10種融合型新業態新模式，其中的柔性化定制、共享生產平臺、總集成總承包、全生命周期管理都屬于典型的服務型制造模式。2021年國家發展和改革委員會等13部門聯合印發《關于加快推動制造服務業高質量發展的意見》，提出培育服務衍生制造、供應鏈管理、總集成總承包等新業態新模式。“十四五”規劃綱要明確提出要“發展服務型制造新模式”。

由于服務型制造的快速發展、在企業和產業層面重要性的提高以及國家政策的關注，近年來國內外涌現一批有關服務型制造的研究成果。這些成果主要集中于以下方面：一是關于服務型制造內涵、類型的理論探討。例如，李曉華、劉尚文提出服務型制造=制造企業+面向用戶+基于（本企業制造的）產品+增值服務[2]。Tukker將產品—服務系統分為三大類八種具體類型[6]：第一類是產品導向的產品—服務系統，包括產品相關的服務、建議和咨詢服務;第二類是使用導向的產品—服務系統，包括產品租賃、產品出租和共享、產品池;第三類是結果導向的產品—服務系統，包括活動管理和活動外包、按服務單位付費、按功能性結果付費。二是關于企業層面如何開展服務型制造的研究。例如，貝恩斯和萊特福德研究了高級服務的傳遞、績效的衡量、相應的組織結構、人員配置等方面的問題[7];甘特·萊研究了九個行業的制造業服務化情況，并在企業運作層面提出制造業服務化的模式、影響因素和運作建議[8];Annarelli et al.研究了產品—服務系統對競爭優勢的作用、產品—服務系統戰略的實施及其對公司商業模式的顛覆等問題[9]。三是關于服務型制造的實證研究。例如，張峰等研究了服務型制造與企業在進口競爭中的經營績效之間的關系[10]。由于目前缺乏對服務型制造的系統統計數據，有關服務型制造實證研究的對象是制造業中服務活動的投入或制造企業所開展的服務活動，嚴格來說并不等同于服務型制造。

近年來，新一輪科技革命和產業變革深入發展，以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能等為代表的新一代信息技術不斷成熟并廣泛擴散，正在成為各產業生產組織方式、商業模式、產業業態等全方位顛覆性變革的推動力量。新一代信息技術同樣深刻改變著制造業的模式和形態，使服務型制造的應用更深入、領域更廣泛、模式更多元。例如，貝恩斯和萊特福德指出，信息技術的使用幫助制造商掌握已出售并由客戶實際操作的產品（資產）的運行數據，通過對這些數據的采集和分析挖掘，可以開展運行狀態監測、預防性維護等高級服務[7]。李剛、汪應洛認為，“互聯網+”能讓制造企業將顧客引入產品服務系統從研發設計到運營的全過程，提供針對性的服務[11]80-82。雖然國內外已有從數字技術視角對服務型制造的研究，但總體上看仍缺乏系統性，沒能很好地揭示數字技術推動服務型制造發展的機制，以及數字經濟條件下服務型制造的模式和形態變革。

二、服務型制造的制約因素與數字技術賦能

近二三十年來，服務型制造呈現快速發展之勢。IFS公司對16個國家750家制造企業的調查顯示，接近70%的被調查公司在開展某種程度的服務化;Barclay公司的調查發現，接近3/4的管理者將服務化作為建立更緊密客戶關系的方法[12]。在相關政策的推動下，服務型制造獲得了我國制造企業的廣泛了解和認可，制造業服務化轉型的步伐正在加快，但仍有許多因素制約著服務型制造的模式創新、領域擴展和規模擴大。這些因素包括制造企業及其用戶各自內部的因素，如對服務型制造重要性的認識、對服務價值的接受程度、組織剛性等，當然，支撐服務型制造發展的相關技術的不成熟也是重要的制約因素。新一代數字技術使制造業在連接、數據、算法和算力、加工制造能力等方面顯著增強，為服務型制造的發展掃平了障礙。

（一）服務型制造發展的制約因素

傳統上的服務具有非標準化、個性化、人力密集和即時消費等特征。所謂非標準化，是指由于服務由人來提供，而人很難做到機器那樣精準控制、生產出完全相同的產品，即使是同樣的服務或與服務相伴的產品（如餐食）也很難做到完全相同。所謂個性化，是指由于人的感官和肢體具有高度的適應性，能夠根據服務對象的不同，在成本、時間基本不發生變化的情況下，根據服務對象的需求、特征提供千人千面的定制服務，如理發、定制服裝加工。所謂人力密集，是指服務往往需要服務人員的深度參與，甚至現場一對一地進行服務的生產和提供。當服務用戶增加、服務規模擴大后，也需要服務人員數量幾乎同比例的增長。所謂即時消費，是指許多服務的生產和消費相伴生，具有同時性且需要在現場來完成，服務生產的過程也就是消費的過程。相比之下，制造業具有標準化、資本密集、大規模生產、生產與消費分離等特征。當制造企業開展服務型制造活動時，服務的特征就與制造業的傳統特征產生沖突。

在業務實施層面，制造企業提供基于產品的增值服務還面臨著以下方面的制約：

一是信息不對稱，不了解用戶需求。大多數制造企業在將產品制造出來后，會將產品交付給分銷商進行銷售，制造企業與其產品用戶的直接聯系少，通常需要通過市場調查、用戶投訴建議等方式了解用戶對產品外觀、功能、售價等方面的訴求。經銷商雖然直接與用戶接觸，但是它們長于渠道和銷售，缺乏關于產品架構、工藝等方面的知識，也難以準確、全面掌握用戶的需求。當交付給用戶后，產品就脫離了制造企業的視線，制造企業無法了解用戶使用產品的習慣以及產品的運行狀況。

二是制造成本高企，市場接受度低。一些類型的服務型制造活動需要根據用戶的個性化需求進行差別化的設計、生產，隨之要求產品架構、零部件構成、生產工藝等方面作出改變。通常的工業生產具有顯著的規模經濟效應，產品原型開發、專用零部件模具的制造等諸多環節都涉及高昂的固定成本，需要大規模生產才能攤薄成本，因而產品設計一旦定型，在一個時期就不會改變。在生產過程中，定制化產品需要根據該產品所需要的原料和零部件調整供應鏈，還需要對生產線進行調整，而無論是供應鏈的重新組織還是生產線的重新調整都耗資巨大，同樣也需要大規模生產才能分攤成本。

三是人才供給不足，規模擴張受限。一些制造企業向客戶提供定制化服務，這些服務雖然有利可圖，但由于服務提供的一對一方式具有很高的人力資源密集度且不具有規模經濟性，因此，如果向新增客戶提供定制服務就需要額外的人力投入，這些人力的投入往往是需要手把手的，且依賴于關鍵人才[13]。在這種商業模式下，制造企業雖然可以向用戶提供個性化定制服務，在滿足市場需求的同時增加用戶黏性、實現規模擴張，但是受制于企業高素質人才數量的限制和培養的難度，這類服務的規模擴張具有較大難度。

四是缺乏使用數據，阻礙模式拓展。傳統上，制造企業將產品交付給用戶使用后，除了當用戶在使用時出現疑難問題需要提供指導或產品出現故障時需要提供維修服務外，基本上脫離了與產品的聯系。只有產品用戶自己，有條件掌握產品的運行狀態、使用習慣，但多數情況下用戶沒有意識也沒有能力掌握這些數據，而制造企業缺乏獲得產品使用過程中數據的途徑，更無法掌握產品運行狀態的實時數據，因此，基于對產品運行狀態、用戶使用習慣的許多增值服務——如預防性維護、個性化使用方案等就無法開發和開展。

（二）數字技術的賦能基礎

云計算、大數據、傳感器、物聯網、移動互聯網、人工智能、3D打印、智能加工中心和工業機器人等新一代數字技術使制造業呈現區別于工業經濟時代的新特征，奠定了數字技術為國民經濟各產業賦能的技術基礎，成為服務型制造發展的巨大推動力。

1.萬物互聯成為可能

互聯網、物聯網、移動互聯網等技術的成熟和應用使泛在連接成為可能。在企業運營層面，制造企業依托互聯網基礎設施和數字化設備，實現制造企業內部從產品創意、設計到制造再到運行服務的價值鏈各環節，機器設備、供應鏈系統、生產系統和運營系統等生產流程，以及供應鏈上下游的供應商、合作伙伴等商業生態的互聯，對應著德國“工業4.0”所說的縱向集成、端到端集成和橫向集成[14]。借助于5G的大規模機器類通信（mMTC）場景，工廠中的各種物料、半成品、最終產品都能夠連接進企業的信息網絡。在最終產品層面，依托互聯網連接技術，制造企業能夠與產品、產品應用場景、產品用戶實現實時的連接。超高可靠低時延通信（uRLLC）5G網絡還能使對時延要求高的生產線、最終產品（如手術機器人）等實現實時連接。

2.數據規模爆發式增長

無處不在的傳感器將制造業的價值鏈、供應鏈、商業生態的各個節點與環節的運行數據采集起來，嵌入式系統、智能控制系統、工業軟件和各種應用軟件本身也能夠持續產生數據。此外，制造企業還能夠接入外部數據，并使這些數據與企業內部數據打通、融合。隨著數字化的深入推進，人類社會的數據規模呈現指數型爆發式增長。據IDG預測，2025年全球將有416億臺物聯網設備，產生79.4ZB的數據。涉及企業內部研發、采購、加工制造、銷售、產品使用等全方位的數據，在企業的數據價值鏈中流通，被傳輸到企業的數據中心進行儲存、清理、分析、處理，最終轉變為控制指令、決策命令或解決方案。

3.算法和算力顯著增強

常規的技術手段無法處理數字經濟時代產生的海量數據。在摩爾定律的推動下，集成電路芯片的處理以指數級速度增長，超級計算機、云計算的出現，一方面能夠高效率地處理海量數據，另一方面云化的算力資源使用戶無須自己投資建立計算能力，可以按需彈性租用，使算力的獲得門檻和使用成本大大降低。量子計算機更是可以憑借強大的計算能力，完成經典計算機無法完成的計算任務。隨著CPU、GPU處理性能的顯著增強以及專用人工智能芯片的開發，基于2006年多倫多大學教授辛頓發表的深度信念網絡論文及相關理論，建立在“大數據+機器學習”基礎上的人工智能技術獲得飛躍式發展，并進入商業化應用階段。借助基于歷史數據的訓練，人工智能系統能夠揭示常規技術下無法洞察的事物之間內在的聯系，并對事務的發展趨勢作出準確判斷和預測，在此過程中，人工智能系統仍然可以持續地進行訓練和學習，不斷提高判斷和預測的精度。

4.加工制造更加柔性化

制造業具有顯著的規模經濟特征，在一定限度內，生產規模越大，單位產品的生產成本越低。為了提高規模經濟效應，制造企業會進行資產專用性的投資，用專用的設備、生產線生產專門化的產品。這種專用性生產系統在實現規模經濟的同時卻缺乏適應性。計算機數控機床與拱式可重構機床、機器人等生產設備形成的可重構生產系統或柔性制造系統，使生產線可以更方便地充分調整以適應新產品的加工制造需要[15]13-14。人工智能系統、智能化的機器人和人機協作的引入使生產線更加具有柔性，而3D打印機的逐步成熟可使企業快速且低成本地進行產品原型設計、小批量或單個產品的定制化生產。

（三）數字技術賦能服務型制造的架構

新一代數字技術在制造業的深度和廣泛應用有效破解了制約服務型制造發展中的用戶信息、生產成本、服務人才、運行數據瓶頸，為服務型制造的模式創新、應用領域拓展開辟了廣闊的空間。

數字技術賦能服務型制造的架構可以劃分為物理層、功能層與模式層（見圖1，下頁）。物理層包括物聯網、移動互聯網、工業互聯網等連接設施，傳感器、智能設備、軟件等數據設施，超算中心、云計算中心、邊緣計算等算力設施，數字加工中心、機器人、3D打印機等生產設施。功能層是在物理層的基礎上，由物理層的各種設備、網絡、軟硬件等針對價值鏈、產業鏈、供應鏈和產品使用過程中的數據所提供的數據采集、數據傳輸、數據處理、加工制造、智能服務等各種能力。模式層是利用數字化、網絡化、智能化的數據采集、傳輸、存儲、計算和生產設施以及產品，結合產業特點、產品特點和具體的應用場景所提供的各種具體的服務型制造活動，如個性化定制、系統解決方案、遠程監測、預防性維護、產品遠程升級、個性化產品使用優化建議、軟件化智能服務等。

隨著數據收集、存儲、加工處理和開發應用能力的不斷提升，數據在企業生產經營中的作用日益增強，在制造企業中的應用貫穿于企業生產經營的全流程[16]。新一代數字技術提供的連接、數據、算法和算力、加工制造等能力有效化解了傳統制造企業中服務型制造發展所面臨的用戶信息、生產成本、服務人才、運行數據等制約。在用戶信息方面，通過抓取用戶搜索、瀏覽、停留、評價等各種數據并與電商、社交網絡、視頻平臺等數據進行打通、整合，制造企業可以更全面、準確地對用戶畫像，了解用戶對產品的興趣、意見等。通過對用戶使用產品的大數據分析，能夠準確掌握用戶的使用習慣。依托電商平臺、眾包平臺，還能夠讓用戶根據喜好自主選擇產品配置甚至直接參與產品設計。在生產成本方面，更加柔性化的設計、制造系統能夠適應多樣化的產品需求，顯著降低最終產品的制造成本和售價，使企業能夠以具有競爭力的價格向用戶提供小批量乃至個性化定制的產品。借助于硬件平臺的可拓展性、軟件的自適應性和易于快速迭代的特征，企業能夠在硬件不發生改變的條件下向用戶提供多樣化和不斷升級的服務。在服務人才方面，智能化的后臺生產、客服和軟件系統能夠大規模地替代人工，解決服務型制造的專業化人才短缺難題。在運行數據方面，通過產品內置的傳感器、軟件和泛在的網絡，能夠將產品的運行狀態或使用數據實時回傳給制造企業。

三、基于數據的產品化服務型制造

在新一代數字技術的支撐下，制造企業在服務化轉型中向用戶提供的服務從基于能力的服務向基于數據的服務拓展，增值服務的形態包括流程支撐型、軟硬融合型和產品重構型。軟件定義推動增值服務的產品化，使制造企業的服務型制造活動同樣可以實現規模化提供。

（一）從基于能力的服務到基于數據的服務

1.基于能力的服務型制造的發展

制造企業的核心能力是通過整合市場中和企業內部的資源，開發設計與生產制造具有競爭力的產品以滿足用戶的需要。傳統上的制造企業負責制造產品，在產品交付后，由用戶使用該產品，使產品的使用價值得以發揮并滿足用戶自身的需要。服務型制造是由制造企業將在研發、制造和交付產品中形成的能力向外拓展，依托自己的核心能力向用戶提供原本由用戶自己實施的基于產品的活動，更大限度地發揮產品的功能，向用戶提供更有價值的服務。例如，制造企業能夠將關于產品架構、生產的知識拓展到使產品保持高效的運轉上，并以服務活動的形式提供給用戶。制造企業的服務化轉型，實際上就是由簡單地“提供一個產品”上升到“提供一種能力”[7]。系統解決方案、定制化服務、總集成總承包、全生命周期管理等典型的服務型制造模式都屬于此類。也就是說，傳統上制造企業服務化轉型所提供的服務屬于基于能力的服務。

數字技術極大地拓展了制造企業可以提供的增值服務的類型，基于數據的服務型制造模式得以實現快速發展。實現數字化轉型或正在向數字化轉型的制造企業成為數據中心：制造企業內部各部門、各環節的數據不斷形成和匯聚，制造企業與所處生態中的供應商、服務商以及各種互聯網平臺保持緊密的數據聯系，產品運行和用戶使用的數據也源源不斷地反饋到制造企業。數據成為制造業向服務化轉型的重要驅動力量和價值創造的重要來源。數據的價值創造作用不僅體現在與用戶不直接接觸的研發設計、加工制造等環節，而且體現在與用戶接觸的界面上，并將用戶接觸界面獲取的數據反饋到研發設計、加工制造等價值鏈的前端環節。通過與用戶之間保持持續和低摩擦的交互并將個性化的交互信息反饋至價值鏈、供應鏈和產業生態的相應組成部分，制造企業能夠向市場提供不同的高度定制化的服務。運行狀態遠程監測、預防性維護是基于數據的服務型制造的典型案例。制造企業對用戶手中設備的運行數據進行實時接收和分析，基于自己對有關產品性能知識的積累，對設備的運行狀態是否正常以及可能出現的故障或出現故障的時間進行預測或預判，前瞻性地進行干預或提前維護，使生產設備保持最佳運行狀態并避免生產事故的發生。

需要注意的是，基于能力的服務型制造與基于數據的服務型制造不是截然分離的。基于數據的服務型制造的開展也需要建立在企業對產品研發設計、加工制造、運行使用等各環節的技術、知識積累所形成的能力之上。在許多情況下，企業的這些知識形成了專業化的知識庫，并通過軟件定義的形式自動地根據輸入數據的變化作出響應，提供個性化的服務輸出。

2.基于數據的服務型制造運作形式

基于數據的服務型制造主要包括三種運作形式：一是流程支撐，由企業或企業所處商業生態內部的數字化生產流程所支撐的服務，如運行狀態遠程監測。二是軟硬融合，由用戶直接面對和感知的各種互聯網應用。按照世界各國通行的國民經濟行業分類標準，軟件和信息技術服務業、互聯網和相關服務都屬于服務業的范疇，因而制造企業向用戶提供軟件及基于軟件的信息服務，也屬于服務型制造的重要形態。三是產品重構，制造企業根據用戶需要重新組織產品架構并進行生產。

第一，流程支撐。當制造企業基于對用戶需求、使用習慣、產品運行狀態等數據的分析，并有針對性地生產和提供增值服務時，需要調動制造企業內部及其所處商業生態中的研發設計、加工制造、供應物流等生產流程，生產流程中的設備、軟件、網絡根據服務的不同進行適應性調整。這一調整過程離不開新一代信息技術及其所構成的數字化系統的支撐。支撐服務型制造發展的生產流程是高度數字化的，從這個意義上說，智能制造、工業互聯網與服務型制造是對制造企業數字化、智能化轉型的不同視角的描述。智能制造強調的是制造企業的生產方式，工業互聯網強調的是制造企業運行其上的基礎設施，服務型制造強調的是制造企業的產出形態。

第二，軟硬融合。泰格馬克根據生命設計自身的能力，把生命分為三個階段[17]。生命1.0階段是靠進化獲得硬件和軟件，因而硬件和軟件都很難作出改變;生命2.0階段是靠進化獲得硬件，但是由自己設計大部分軟件，雖然硬件仍然難以改變，但軟件具有很大的變化可能性;生命3.0階段是由自己設計硬件和軟件，硬件和軟件都可以在很大程度上進行改變。這里的“硬件”指的是生命的物理結構，“軟件”是指生命用來處理感官信息和決定行動時使用的所有算法和知識[17]。在信息科學中，硬件指的是由物質構成的實體產品，特別是指具有數據處理功能的產品或設備;軟件是由一系列按照特定順序組織并能夠實現特定功能的計算機數據和指令的集合[18]。隨著信息技術的發展，軟件的功能不斷增強、應用范圍不斷擴展，與硬件產品的融合程度不斷加深，軟件（包括數據、算法）成為產品越來越重要的組成部分。物質產品帶給用戶的效應不僅來自構成該產品的物質成分，而且來自嵌入的或后臺運行的軟件與算法。借鑒泰格馬克的分類方法，我們可以將產品的發展劃分為四個階段（見表1）。產品1.0階段：硬件不能改變，無軟件，包括電子信息技術出現之前的所有工業產品;產品2.0階段：硬件不能改變，軟件可以部分地改變，典型的如包含可編程邏輯控制器（PLC）的機械、數控機床，能夠進行編程，進行特定的操作或加工特定產品;產品3.0階段：硬件不能改變，軟件可以改變，典型的如個人計算機、智能手機、平板電腦等智能產品，雖然硬件的構成相對固定，但是可以對軟件持續進行升級，并可以通過安裝第三方應用不斷豐富系統的功能，借助于無處不在的移動網絡，越來越多的智能產品能夠以空中下載技術的方式進行遠程升級;產品4.0階段：硬件和軟件都可以進行大幅度的改變，借助于3D打印機等增材制造設備，可以快速和低成本地制造產品的各種零部件，對舊的零部件進行更換并拓展產品的硬件功能。由于3D打印技術仍然不夠成熟、應用不夠廣泛，目前的產品尚停留于3.0階段，制造企業可以開發、生產制造軟硬融合的產品，并通過對軟件的更新、拓展為用戶提供豐富的增值服務。制造企業開展服務型制造一方面需要進行產品創新，即開發軟硬融合的產品，另一方面在產品交付后，要不斷對軟件進行迭代，并自己開發或吸引第三方企業和個人開發互補軟件，從而不斷拓展、豐富由硬件和軟件所構成的系統的功能。

第三，產品重構。個性化定制是服務型制造的重要模式，與其他直接向用戶提供增值服務的模式相比，個性化定制需要在生產過程的投入端增加開發設計等服務活動，前者則是在產出端增加服務活動。按需定制是對大規模生產方式的顛覆，需要企業根據用戶的選擇或偏好對產品結構進行重新設計、對供應鏈進行重新組織、對生產線進行調整。為了使個性化定制成本更低、速度更快，一方面制造企業通過將產品分解為獨立的可以通過界面連接起來的模塊，根據用戶需求對模塊進行組合，從而滿足用戶定制的千變萬化需求;另一方面，制造企業也需要依靠數字化智能化的研發設計工具、生產系統、供應鏈系統。產品重構意味著雖然最終產品硬件無法改變，但是可以在產品交付之前根據用戶的需求改變產品的各種參數及其能達到的性能。

（二）從制造服務化到服務產品化

1.服務型制造中的軟件定義

無論是流程支撐、軟硬融合還是產品重構，基于數據的服務型制造的發展都離不開軟件的重要作用。可以說，“軟件定義”已經成為數字經濟條件下服務型制造發展的重要支撐與核心動力。軟件定義的本質是研發設計、生產制造、經營管理、運維服務、物流采購等全價值鏈、全產業鏈、全生命周期、全商業生態中企業所積累的生產經營技術、知識、規律的模型化、代碼化、工具化[19]。這些軟件不僅存在于產品、生產線、車間和工廠本地，而且可以在云端給制造企業提供更強大的算力和數據支撐。

第一，軟件定義生產。數字化的工廠/車間運行著MES系統、ERP系統、PLM等諸多軟件系統，智能化設備包含專用性的嵌入式軟件。軟件還能夠構建一個與物理實體相對應的數字虛體，共同構成一個數字孿生體。企業的生產工藝、生產布局、生產設備、制造流程和運營服務等都能夠一一映射到虛擬生產環境中[19]，物理實體的變化會反映到數字虛體上，數字虛體的變化能夠操控物理實體的變化。通過構建深度學習算法并投入加工制造過程中積累的海量數據，人工智能系統還能夠發現依靠人腦無法發現的規律。比如，發現生產線最優工作狀態時的工藝參數組合，據此對生產線進行優化。隨著數字技術的不斷發展，軟件定義生產的組織范圍不斷拓展，從工廠/車間內部設備、流程之間的協同，到產業鏈上下游企業之間的協同，再到企業所處產業生態的協同。

第二，軟件定義產品。一是軟件定義產品的功能。產品中的一些功能是由軟件來實現的，如果沒有軟件，這些功能可能就不會存在。二是軟件實現產品的功能。雖然一些功能的執行需要硬件參與，但由軟件進行運算、作出響應，并與用戶交互[18]。三是軟件優化產品的功能。軟件可以取代機械部件、電子元件等物理實體來實現相同甚至更優的功能，同時由于物理結構復雜性的降低帶來成本的顯著下降[19]。例如，特斯拉汽車把傳統汽車中的機械剎車部件換成了博世公司利用電子技術的iBooster制動系統。由于軟件的靈活性、易擴展性，產品中嵌入的軟件代碼不斷增加，軟件的作用不斷強化，軟件在產品價值中的占比不斷提高。

通過軟件定義，制造企業可以在硬件不發生變化的情況下實現靈活、多樣的功能，在成本不發生顯著變化的情況下向用戶提供高度個性化的服務，顯著拓展服務的范圍、種類，提高服務的實效、精準度和定制程度。

2.軟件定義推動服務的產品化

傳統上服務的提供采取一對一的方式，即由企業的員工專屬性地向客戶提供服務。服務型制造的開展基于制造企業在產品開發、制造中所擁有的能力，因此提供增值服務時對員工的技能要求更高，制造企業向用戶提供的服務是高度人力資源密集型和知識導向型的。雖然制造企業可以通過這類服務獲得可觀的收益，但是手把手的服務和對關鍵人員的高度依賴使得服務活動缺乏規模經濟性，服務型制造的發展受到高素質人才供給的巨大限制。制造企業如果要擴大高附加值的增值服務的規模，就必須增加額外的專業人員、投入更多的時間。Armstrong將組織提供的服務分為四類：定制化服務（customized services）、產品化的服務（productized service）、產品、產品即服務（product as a service）。定制化服務是由專業化人員提供的一對一專業服務;產品化的服務雖然也需要額外的人員投入，但是它的服務是標準化的，客戶能夠以同樣的價格獲得同樣的體驗，企業在產品銷售和交付中所需要的資源比定制化服務更少;產品是企業為用戶提供功能標準化、非定制化的購買體驗，如設定好議程的會議、行業趨勢報告等，企業與服務對象是一對多的關系;產品即服務，服務仍然是標準化的，但是企業持續地向用戶提供標準化的信息，這種標準化的信息就是企業的產品，企業與服務對象是一對多的關系[13]。

Armstrong的研究仍然不能揭示數字化條件下制造企業提供的服務活動的本質特征，但是提供了有益的啟發。制造企業要想推動服務型制造的快速發展和大規模擴張，必須使規模經濟效應得到充分發揮。在英國工業革命后特別是第二次工業革命中流水線的發明使制造業具有了大規模生產的產業組織特征，產品的生產具有顯著的規模經濟效應，具有規模經濟的服務提供可以稱為“服務產品化”。數字技術使服務產品化即服務的規模化提供成為可能。一是軟件（包括App）的分發和應用具有顯著的規模經濟性。軟件開發出來后，其復制的成本趨近于零，具有邊際成本為零的特征，可以通過免費的模式吸引用戶廣泛安裝。二是智能硬件的可拓展性。用戶可以根據需要自主決定在硬件的底層操作系統平臺上安裝互補軟件，以拓展產品系統提供的功能。三是軟件的自適應性。軟件可以根據用戶主動或被動的輸入，通過調用本地或云端的算力，為用戶提供所需要的功能。相對于環環相扣、對精確度和穩定性要求高的產品制造過程，個人消費者還能夠更加主動地適應軟件所提供的不十分精確的功能。四是軟件定義賦能。通過將加工制造、價值鏈、供應鏈等核心業務在線化，將企業關于產品研發設計、制造和服務的知識編碼化，從而實現業務環節自動化[20]77-80。制造企業的經營活動可以根據用戶端數據的輸入自動化地作決策，通過云端算力、軟件和硬件的適配，為用戶提供高度個性化的服務。在軟件定義的基礎上，雖然制造企業向用戶提供的增值服務是高度個性化的，但是用戶不直接接觸的軟件、硬件和業務流程層面實現了規模經濟。在制造業高度智能化的“黑燈工廠”、無人車間，加工制造過程已經可以擺脫人的干預，實現機器、算法、數據高度協同基礎上的自動化、智能化生產。隨著軟件定義的廣泛使用，制造企業將擺脫人力資源、成本對增值服務發展的限制，快速地推進服務型制造模式創新與規模壯大。

四、第二個百年新征程上服務型制造的發展展望

經過新中國成立70多年特別是改革開放40多年來全黨全國各族人民的持續奮斗，我國全面建成小康社會，實現了第一個百年奮斗目標，正在向著全面建成社會主義現代化強國的第二個百年奮斗目標邁進。第二個百年最典型的技術經濟特征就是新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，其核心是以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能、區塊鏈、量子通信等新一代信息技術為代表的通用目的技術的快速發展、廣泛應用與深度融合。回顧歷史可以發現，每一次科技和產業變革都是后發國家實現趕超的歷史契機。由于清代的閉關鎖國以及辛亥革命后的外敵入侵，舊中國錯失了第一次工業革命和第二次工業革命的發展機遇，與世界領先水平的差距快速拉大。20世紀60年代末的電子信息技術革命，也由于嚴峻惡劣的國際環境、薄弱的發展基礎而未能得到充分利用。

當前，以數字技術為核心的第四次工業革命不僅正在推動數字經濟這一經濟增長新動能的蓬勃發展，而且數字技術正在與其他產業滲透融合，推動產業的數字化變革，并同時在需求端和供給端重塑全球價值鏈，對我國夯實在區域價值鏈的中心地位、突破全球價值鏈的低端鎖定具有重要作用[21]。本文的研究表明，數字技術正在清除制造業服務化轉型的障礙，服務型制造在加速發展，服務業與制造業融合度不斷提高。當前世界正經歷百年未有之大變局，逆全球化暗潮涌動，全球產業鏈價值鏈發生重構，世界主要國家大力加強以先進制造業為核心的實體經濟的發展。我國制造業面對日趨復雜的國際環境，產業鏈安全風險提高，制造業升級的壓力和難度加大。我國是全球制造業規模最大的國家，按照世界銀行的數據，2019年中國制造業增加值占到全球的27.8%，且產業門類齊全、產業鏈相對完整，具有最豐富的應用場景。同時，我國數字經濟創新創業活躍，發展速度快、規模大，行業領先的平臺企業和獨角獸企業多。根據中國信息通信研究院的數據，我國數字經濟規模僅次于美國，居世界第二位，2020年數字經濟占GDP的38.6%，其中工業數字經濟占行業增加值的比重為21.0%[22]。應利用數字經濟帶來的制造業數字化轉型的大趨勢，加快推動制造業的服務化轉型，不斷拓展增值服務的模式，在增加制造企業收入、提高制造企業利潤的同時，也通過服務化轉型增強用戶的黏性，促進制造業在全球價值鏈地位的攀升，加強對價值鏈、供應鏈的控制，規避貿易壁壘對商品流動的影響。

我國服務型制造的發展應在強化制造技術、能力從而提供基于能力的服務的基礎上，更好地發展基于數據的服務，推動從制造服務化邁向服務產品化。為此，在國家層面，應大力支持數字技術的創新，加強數字新型基礎設施建設，加快光纖、5G、工業互聯網的覆蓋，推動相關技術和數據標準、法律法規建設，促進數據聯通，鼓勵各類數字產品、技術和服務企業的創新和發展。在制造企業層面，應加快數字化轉型的步伐，打通車間、工廠與企業內部各部門、各環節的數據連接，并進一步建立與上下游企業和商業生態中的數據連接，構建包含縱向集成、端到端集成和橫向集成的信息物理系統（Cyber-Physical Systems，CPS）;同時，加強對研發、制造、采購、運營中的各類知識、技能的積累和軟件化封裝，開發軟硬融合型產品，增強基于數據的智能化服務提供能力。 [Reform]

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210424737615413306.pdf.

The Innovative Development of Service-oriented Manufacturing Driven by the Digital Technologies

LI Xiao-hua

Abstract： Since the 1980s， the manufacturing industry has been showing an obvious transformation trend of servitization. It's more and more common for manufacturing enterprises to provide value-added services based on the ability of R&D and manufacturing of their products. China has also taken service-oriented manufacturing as an important direction of manufacturing transformation and upgrading. The development of service-oriented manufacturing had been ever limited by user information， production cost， service experts and operation data. The new generation of digital technologies had significantly enhanced the manufacturing industry in connection， data， algorithm and computing power， processing and manufacturing capacity， and cleared the obstacles for the development of service-oriented manufacturing. With the support of the new generation of digital technologies， the services provided by the manufacturing enterprises to users during the service-oriented transformation have been expanding from capability-based to data-based. Software definition has been promoting the productization of value-added services， so that the service-oriented manufacturing could be provided on a large scale， which greatly expands the space for its development. On the new journey towards the second centennial goal of building a modern socialist country， China should take the advantages of large-scale， complete categories， rich manufacturing scenes of the manufacturing industry and the advanced digital economy， to accelerate the data-based services and promote the transformation from servitization of manufacturing industry to productization of the service activities on the basis of strengthening manufacturing technologies and abilities to provide capability-based services.

Key words： service-oriented manufacturing; servitization; digitalization; productization