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但遺憾的是能源互聯(lián)網(wǎng)概念自傳入中國以來,就一直存在爭議。不同的理解中不乏真知灼見,但也夾雜著某些誤解,一定程度上影響了我國能源互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展。為了深化和統(tǒng)一認(rèn)識,在今天“互聯(lián)網(wǎng)+”的新形勢下,有必要以理性的態(tài)度對能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行再認(rèn)識。本文從分析能源互聯(lián)網(wǎng)概念提出的背景以及產(chǎn)生歧義和誤解的原因入手,對能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵、技術(shù)模式、與智能電網(wǎng)的關(guān)系,以及如何以“互聯(lián)網(wǎng)+”的方式表達(dá)等問題作了深入研究,提出了新的見解。
1能源互聯(lián)網(wǎng)是一個有歧義的概念
互聯(lián)網(wǎng)(Internet)作為一個專業(yè)術(shù)語,指的是由無數(shù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)形成的覆蓋全球的信息共享網(wǎng)絡(luò)。將能源與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,構(gòu)成“能源互聯(lián)網(wǎng)”概念,這是美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中正式提出來的。里夫金說,歷史上經(jīng)濟(jì)和社會的變革離不開能源革命和通信革命兩大因素,正是它們的發(fā)生和結(jié)合引發(fā)了新一輪的工業(yè)革命。目前一場以可再生能源替代化石能源的革命正在興起,通信領(lǐng)域在過去的25年里也出現(xiàn)了偉大的變革,即互聯(lián)網(wǎng)革命,這就促使他將能源革命與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系在一起。他認(rèn)為可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源相融合,將全球的電力網(wǎng)變?yōu)槟茉垂蚕砭W(wǎng)絡(luò),使億萬人能夠在家中、辦公室、工廠生產(chǎn)可再生能源并與他人分享。這個共享網(wǎng)絡(luò)的工作原理類似于互聯(lián)網(wǎng),分散型可再生能源可以跨越國界自由流動,正如信息在互聯(lián)網(wǎng)上自由流動一樣,每個自行發(fā)電者都將成為遍布整個大陸的、沒有界限的綠色電力網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。
這是最早也是最“正宗”的關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想。毫無疑問這一構(gòu)想符合能源革命的方向,也十分美好,但不能不指出的是其中存在著不可忽視的技術(shù)失誤:能源共享網(wǎng)絡(luò)(即電網(wǎng))與互聯(lián)網(wǎng)的工作原理不是類似而是截然不同,能源(電力)不可能像信息那樣在全世界自由流動。事實(shí)上由于電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)彼此的結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)特性、傳輸方式和載體,以及運(yùn)行所遵循的物理規(guī)律完全不同,電力在電網(wǎng)中傳輸受到的約束要比信息在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸受到的多得多、大得多,不僅有電壓、頻率、功率平衡、電能損耗、傳輸能力的約束,還有暫態(tài)、動態(tài)、熱穩(wěn)等各種安全穩(wěn)定極限的限制,因此電力很難像信息那樣可以在任意兩個節(jié)點(diǎn)之間自由交互。那種認(rèn)為只要電網(wǎng)不斷擴(kuò)大,實(shí)現(xiàn)全球電網(wǎng)互聯(lián)就解決了電力從一點(diǎn)到任一點(diǎn)的輸送問題,是一種誤導(dǎo)或誤解;即使在較遠(yuǎn)的將來,超導(dǎo)輸電在電網(wǎng)中的應(yīng)用與今天光纖在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用一樣普遍,并且采用直流電網(wǎng)為主干網(wǎng)架時,也不能完全做到。
此外,由于電力具有同質(zhì)化、一次性消耗、不能重復(fù)“分享”的特點(diǎn)(信息則具有個性化、長期保存、可重復(fù)分享的特點(diǎn)),也決定了電力并非都有必要像信息一樣在任意兩個節(jié)點(diǎn)間傳輸。世界上不存在沒有界限、工作原理類似于互聯(lián)網(wǎng)的能源共享網(wǎng)絡(luò),也沒有不受約束可以在任何范圍內(nèi)自由傳輸?shù)哪茉?電力)。但如果僅在一個局部區(qū)域,如一片社區(qū)或一座城市甚至更大范圍內(nèi),遵照電網(wǎng)運(yùn)行的客觀規(guī)律并根據(jù)用電負(fù)荷的需求和特性,對各種分布式電源、儲能裝置、微電網(wǎng)、配電網(wǎng)以及主干網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè),同時采用先進(jìn)的信息和自動控制技術(shù)進(jìn)行智能化協(xié)同調(diào)度管理,實(shí)現(xiàn)里夫金的構(gòu)想則是可能的。
必須承認(rèn)作為一個翻譯的漢語詞組,能源互聯(lián)網(wǎng)是一個有歧義的概念。這里的“互聯(lián)網(wǎng)”如果看作是專業(yè)術(shù)語Internet,按詞面理解的意思應(yīng)當(dāng)是“傳輸能源的Internet”,顯然這在技術(shù)上不成立。如果將“互聯(lián)網(wǎng)”看作是一個普通漢語名詞而非Internet,則可認(rèn)為能源互聯(lián)網(wǎng)就是“能源的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)”。在此前提下還有兩種不同的理解:一是認(rèn)為各種能源,如水能、核能、風(fēng)能、太陽能、天然氣、煤炭轉(zhuǎn)化為電能后都要匯入電網(wǎng),因此電網(wǎng)是天然的能源互聯(lián)網(wǎng);二是認(rèn)為真正的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)是包括電網(wǎng)、油網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱力網(wǎng)在內(nèi)的綜合能源網(wǎng)。盡管兩種理解都講得通,但不把“互聯(lián)網(wǎng)”看作是Internet,顯然不符合這個概念的本意。這種因語言表達(dá)規(guī)律差異而帶來的困擾是客觀存在的,因此通過認(rèn)真討論,統(tǒng)一認(rèn)識十分必要。
2能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與新能源革命思想
由于能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想在技術(shù)上受到質(zhì)疑,作為經(jīng)濟(jì)學(xué)家的杰里米˙里夫金后來解釋說,提出能源互聯(lián)網(wǎng)主要是源于哲學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)層面的思考,他承認(rèn)能源互聯(lián)網(wǎng)不是一種新的能源技術(shù)模式或體系,而只是一種新能源經(jīng)濟(jì)思想。這是一個十分重要的說明,可以說是正確認(rèn)識能源互聯(lián)網(wǎng)概念本質(zhì)和內(nèi)涵的一把鑰匙,但遺憾的是里夫金的這個解釋幾乎被人們完全忽視了。
新能源經(jīng)濟(jì)思想實(shí)質(zhì)上就是新能源革命思想。根據(jù)里夫金的論述以及世界各國能源革命的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),它的要點(diǎn)可以概括如下:一、新一輪的能源革命是不可抗拒的歷史潮流,能源革命的目的是以可再生能源逐步取代化石能源,阻止地球生態(tài)環(huán)境的惡化,實(shí)現(xiàn)能源以及人類的可持續(xù)發(fā)展。二、能源的生產(chǎn)和消費(fèi)方式將融入互聯(lián)網(wǎng)理念和現(xiàn)代信息技術(shù),可再生能源的開發(fā)將以分布式為主,公眾既是能源的消費(fèi)者同時又是生產(chǎn)者,世界將迎來能源綠色化、分散化、多元化、民主化的新時代。三、具有集中、垂直、單向特點(diǎn)的傳統(tǒng)電網(wǎng)將向相對分散、扁平和雙向互動的新型電網(wǎng)轉(zhuǎn)型,與此同時傳統(tǒng)的電網(wǎng)公司也將由單一的自上而下的電力供給者,轉(zhuǎn)變?yōu)榘茉葱畔⒃趦?nèi)的服務(wù)提供商,與用戶雙向共同管理能源的生產(chǎn)和消費(fèi)。四、能源的綠色化需要經(jīng)歷一個化石能源與可再生能源并存的混合能源時期,要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),采用智能化手段協(xié)調(diào)控制各類能源的開發(fā)和利用,優(yōu)化能源配置,最大限度提高能源利用率。五、分布式能源生產(chǎn)方式和能源民主化將為社會創(chuàng)造出數(shù)以百萬甚至千萬計的就業(yè)崗位,成為第三次工業(yè)革命和新經(jīng)濟(jì)的重要支柱。
不難看出新能源革命思想的精髓,就是通過在能源革命中融入互聯(lián)網(wǎng)理念和現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)能源的綠色化、高效化和民主化,能源互聯(lián)網(wǎng)概念正是這一思想的集中體現(xiàn)。因此,能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵可表述為“在規(guī)劃建設(shè)中融入互聯(lián)網(wǎng)理念和現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)低碳、綠色能源高效、分散、智能和民主化利用的輸送和配置能量的網(wǎng)絡(luò)”。建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)就是建設(shè)符合這一內(nèi)涵要求的能源網(wǎng)絡(luò)。
3智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)模式
智能電網(wǎng)(Smart Grid,或稱智慧電網(wǎng))是融入了互聯(lián)網(wǎng)理念,以“綠色、高效”為目標(biāo),以雙向互動和扁平化為主要特征,以現(xiàn)代信息和儲能技術(shù)為支撐的新一代智能化電網(wǎng)。智能電網(wǎng)有狹義和廣義之分,狹義的智能電網(wǎng)指以分布式電源為基礎(chǔ)的低碳綠色小微電網(wǎng),它們既可單獨(dú)運(yùn)行亦可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。廣義的智能電網(wǎng)指包括有集中式電源的整個區(qū)域性和全國性的低碳綠色電網(wǎng)。電網(wǎng)特有的功能以及智能電網(wǎng)在能源綠色化中不可替代的地位和作用,決定了智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)模式。事實(shí)上,杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中構(gòu)想的“能源共享網(wǎng)絡(luò)”,指的就是智能電網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的關(guān)系是內(nèi)涵與外延的關(guān)系,智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)概念(內(nèi)涵)的外延。它們之間也可以看作是宏觀指導(dǎo)思想與具體技術(shù)模式的關(guān)系,能源互聯(lián)網(wǎng)概念揭示能源和電網(wǎng)的發(fā)展方向,智能電網(wǎng)建設(shè)提供具體的技術(shù)方案。
目前國內(nèi)關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的研究,絕大部分內(nèi)容其實(shí)都屬于智能電網(wǎng)建設(shè)的范疇,比如分布式能源接入電網(wǎng)、微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和互聯(lián)、需求響應(yīng)資源的整合利用、電動汽車充放電設(shè)施的建設(shè)運(yùn)行、家庭用電智能化,以及能量(電力)路由器的研發(fā)建設(shè)等。這些內(nèi)容或者以電網(wǎng)為基礎(chǔ)、對象,或者本身就是電網(wǎng)的一個部分、一種設(shè)施,無論它們怎樣融入信息技術(shù),無論它們的信息與電力設(shè)施一體化程度有多高,目的都是為了使電網(wǎng)更好地實(shí)現(xiàn)綠色化、柔性化、智能化和高效化。
有一個情況值得深思,歐美不僅沒有關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的爭論,實(shí)踐中更是很少使用這一概念。比如美國還有一本以新能源革命為主題的書,叫《重塑能源:新能源世紀(jì)的商業(yè)解決方案》(中譯本2014年6月出版),作者是著名能源專家艾默里˙洛文斯。他在書中分析了美國到2050年可再生能源發(fā)電量達(dá)到電力總需求80%應(yīng)采取的途徑,肯定了智能電網(wǎng)在重塑能源和加速傳統(tǒng)電力系統(tǒng)變革中的作用,卻自始至終沒有提到能源互聯(lián)網(wǎng)這個概念。觀察德國的情況也能發(fā)現(xiàn),國內(nèi)談?wù)摰膸缀跛心茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的東西,都包括在他們的智能電網(wǎng)建設(shè)中。
中國人曾經(jīng)對智能電網(wǎng)(Smart Grid)也充滿了熱情,但似乎一夜之間這種熱情都轉(zhuǎn)向了能源互聯(lián)網(wǎng),究其原因是我國智能電網(wǎng)的建設(shè)出現(xiàn)了大的偏差。必須指出,智能電網(wǎng)建設(shè)是在新一輪能源革命的大背景下提出來的,因此它不是傳統(tǒng)電網(wǎng)原有的自動化、智能化建設(shè)的簡單延續(xù)和提高,而是傳統(tǒng)電網(wǎng)走向綠色化、民主化的一場深刻變革。但由于目前我國的智能電網(wǎng)建設(shè)基本上以傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化建設(shè)為主,導(dǎo)致很多人產(chǎn)生了誤解。還有一個重要原因,就是智能電網(wǎng)的建設(shè)被交流特高壓綁架了。多年來我國大部分地區(qū)電網(wǎng)的建設(shè)都是以交流特高壓電網(wǎng)建設(shè)為中心,電網(wǎng)的建設(shè)工作基本上都要服從于和服務(wù)于這個中心,智能電網(wǎng)的建設(shè)也不列外。由于看不到智能電網(wǎng)建設(shè)在推動我國能源綠色化、民主化,提高能源利用率,促進(jìn)分布式能源大發(fā)展中應(yīng)當(dāng)發(fā)揮的重要作用,因此無數(shù)以能源革命為己任的有志之士,自然將希望寄托在了能源互聯(lián)網(wǎng)上,不惜重新回到源頭,再次起航。其實(shí)這是本不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的情況,既可嘆亦可贊。
4第二種技術(shù)模式與“互聯(lián)網(wǎng)+”表達(dá)式
智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)模式,但不是唯一模式。由于能源的綠色化不可能一蹴而就,特別是在我國,可再生能源與化石能源混合作用的時期可能會更長。為了提高各類能源的綜合利用效率,促進(jìn)能源向低碳化、綠色化方向更好更快發(fā)展,能源互聯(lián)網(wǎng)無疑還有第二種技術(shù)模式,這就是智慧能源網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)是由輸配電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、冷熱氣網(wǎng)等構(gòu)成的包含分布式能源轉(zhuǎn)換和儲存設(shè)施在內(nèi)的綜合能源網(wǎng),通過統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè),利用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化控制技術(shù)進(jìn)行協(xié)同調(diào)度管理,適時提供氣、電、冷、熱多品種能源,互助互補(bǔ)滿足用戶需求,實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用和產(chǎn)能端與用能端的智能匹配,最大限度提高能源綜合利用率。
智慧能源網(wǎng)與智能電網(wǎng)都是能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)模式,但兩者側(cè)重點(diǎn)各有不同。智能電網(wǎng)以電力系統(tǒng)為研究對象,以綠色化為主要目標(biāo);智慧能源網(wǎng)則重點(diǎn)研究各類能源的相互轉(zhuǎn)換以及各種能源網(wǎng)間的協(xié)同配合和優(yōu)勢互補(bǔ)等問題,主要目標(biāo)是最大限度提高能源的利用率以及清潔能源的消費(fèi)比例。在一個園區(qū)、一座城鎮(zhèn),或一個更大的區(qū)域里,能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)采用何種技術(shù)模式,需要因地制宜根據(jù)實(shí)際可利用的能源資源情況確定??梢钥隙ǎS著可再生能源轉(zhuǎn)換、利用、儲存技術(shù)的進(jìn)步,以及能源綠色化程度的不斷提高,智能電網(wǎng)與智慧能源網(wǎng)將向著合二為一形成新型綜合能源供給體系的方向發(fā)展。目前智慧能源網(wǎng)的建設(shè)以“泛能網(wǎng)”的形式,已經(jīng)在一些地方取得了可喜的成績和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
能源互聯(lián)網(wǎng)的兩種技術(shù)模式,在今天“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代可以采用類似的方式進(jìn)行表示,使其更具時代色彩。其中智能電網(wǎng)可表示為“綠色電網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”,智慧能源網(wǎng)可表示為“能源網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”。這樣表示的優(yōu)點(diǎn),一是概念明確,針對性強(qiáng)。每個表達(dá)式中的“互聯(lián)網(wǎng)”一詞除指Internet外,不可能再有別的解釋。智能電網(wǎng)的表達(dá)式中,電網(wǎng)之前加“綠色”二字,點(diǎn)出了智能電網(wǎng)的本質(zhì)所在,有助于人們在智能電網(wǎng)建設(shè)中把握正確的方向。智慧能源網(wǎng)的表達(dá)式中,直接使用“能源網(wǎng)”一詞指明能源互聯(lián)網(wǎng)第二種技術(shù)模式的基本特征,避免了不必要的誤解。二是突出了研究對象的特點(diǎn)和難點(diǎn)。“綠色電網(wǎng)”與“能源網(wǎng)”都是網(wǎng)絡(luò),它們與互聯(lián)網(wǎng)相加是兩種網(wǎng)絡(luò)的“融合”,無疑具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性,強(qiáng)調(diào)“網(wǎng)絡(luò)”可提醒人們不能用處理一般“互聯(lián)網(wǎng)+”的方法來解決其中的問題。
此外,需要說明的是之所以采用“+互聯(lián)網(wǎng)”而不采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的表達(dá)方式,是因?yàn)楫?dāng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的對象亦為一種網(wǎng)絡(luò)的時候,若將“互聯(lián)網(wǎng)+”置前,容易使人將信息網(wǎng)絡(luò)誤解為是其中起主導(dǎo)作用的網(wǎng)絡(luò),從而可能導(dǎo)致在能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)實(shí)踐中主輔顛倒,走偏方向的情況發(fā)生。
5結(jié)語
【關(guān)鍵字】 超寬帶網(wǎng)絡(luò) 未來互聯(lián)網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
一、前言
隨著信息化時代的到來,互聯(lián)網(wǎng)的普及率和速率已經(jīng)成為衡量一個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及現(xiàn)代化程度的重要指標(biāo)之一。目前我國政府已經(jīng)明確將提高網(wǎng)絡(luò)寬帶的速度寫進(jìn)了十三五規(guī)劃綱要。從這些政策的頒布,也可以看出我國對互聯(lián)網(wǎng)寬帶的重視程度。為了解決互聯(lián)網(wǎng)帶寬速率問題,基于超寬帶的網(wǎng)絡(luò)因此也就產(chǎn)生了。在超寬帶網(wǎng)絡(luò)的呼聲越來越高的情況下,我們需要首先明確超寬帶網(wǎng)絡(luò)的一些基本要求以及實(shí)現(xiàn)超寬帶網(wǎng)絡(luò)所需要的技術(shù)。
二、超寬帶網(wǎng)絡(luò)的基本要求
1、超大規(guī)模的超寬帶接入。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)、云計算等依靠大量數(shù)據(jù)流量的技術(shù)得到了大規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用,用戶以及應(yīng)用軟件終端的數(shù)量也是增長的比較迅猛。如果以城域網(wǎng)作為單位的話,那么未來的超寬帶網(wǎng)絡(luò)的主要特征就是用戶規(guī)模達(dá)到千萬級,終端規(guī)模超億級,人均帶寬的速率達(dá)到100Mbit/s。
2、覆蓋廣泛。隨著國家對于普及網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)政策的頒布,目前我國互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋率已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步。但是對于未來的超寬帶網(wǎng)絡(luò)時代,互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋程度應(yīng)該是可以達(dá)到無論在何時、何地、任意終端系統(tǒng)、任何方式都可以快速、安全的接入。
3、超高可靠性。隨著互聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展,用戶的信息安全越來越成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商重點(diǎn)考慮的問題之一。特別是對于一些大客戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)的可靠性很大程度上決定了用戶的滿意度。所以在超寬帶網(wǎng)絡(luò)時代,保護(hù)用戶信息的可靠性程度應(yīng)該可以達(dá)到99.99999%。
4、智能管控。我國目前網(wǎng)絡(luò)帶寬管理中存在的一大問題就是對用戶的業(yè)務(wù)識別能力不太完善,無法準(zhǔn)確識別哪些是關(guān)鍵業(yè)務(wù),哪些是普通業(yè)務(wù)。因此在提供服務(wù)時,并不總是能夠?yàn)橛脩籼峁M意的服務(wù),而這一點(diǎn)是十分影響用戶滿意度的。因?yàn)閷τ诰W(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來說,最重要的就是占有市場,擁有用戶。所以,在超寬帶網(wǎng)絡(luò)時代,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以為用戶提供比較人性化的服務(wù),按照用戶的實(shí)際需求,智能的為用戶提供服務(wù)。
5、節(jié)能環(huán)保。目前企業(yè)中由于使用網(wǎng)絡(luò)造成的環(huán)境污染還是很嚴(yán)重的,其中一個比較重要的原因就是目前的網(wǎng)絡(luò)帶寬速率還不夠快。比如說就目前情況來看,傳送一個大文件可能需要10分鐘,而如果使用超寬帶網(wǎng)絡(luò)的話,也許只需要1分鐘就可以。因此大大的提高了用戶的工作效率,降低了對能源的消耗,從而實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目的。所以,超寬帶網(wǎng)絡(luò)的使用完全符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
三、超寬帶網(wǎng)絡(luò)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)
1、高效承載技術(shù)。在ALL-IP架構(gòu)中,支撐高效承載技術(shù)的是IPoE、IP與傳輸協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)―平臺協(xié)同等。其中IPoE是在DHCP協(xié)議基礎(chǔ)上擴(kuò)展來的,能夠完成廣域的IP報文認(rèn)證、計費(fèi)、傳輸以及授權(quán)等功能。與目前的PPPoE相比,IPoE協(xié)議簡化了封裝結(jié)構(gòu),提升了組播分發(fā)的效率。
2、業(yè)務(wù)可靠性保障技術(shù)。在超寬帶網(wǎng)絡(luò)中比較重要的接入控制設(shè)備負(fù)責(zé)著流量轉(zhuǎn)發(fā)、用戶管理等功能模塊。因此,如果能夠接入控制設(shè)備的可靠性就可以保障網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的可靠性。而主要用來保障接入設(shè)備可靠性的技術(shù)是跨機(jī)箱無縫熱備技術(shù),其主要工作原理是首先保持用戶信息同步,在此基礎(chǔ)上再結(jié)合BFD以及VRRP等技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)滿負(fù)荷的情況下,依然能夠保證關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)以及關(guān)鍵鏈路上故障的修復(fù)時間控制在50ms以內(nèi)。再配合其他一些技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)電話會議、網(wǎng)絡(luò)視頻會議等關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的可靠性。
3、綠色節(jié)能技術(shù)。芯片工藝水平的高低直接影響著能源的消耗,目前市場上普遍存在的芯片是65nm,為了實(shí)現(xiàn)超寬帶網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能特點(diǎn),未來芯片必須朝向45nm甚至是32nm的方向發(fā)展。同時,超寬帶網(wǎng)絡(luò)除了需要擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量之外,還需要增大網(wǎng)絡(luò)的效能,所以在網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)中依然采用PON技術(shù)為主,再加上IP傳輸協(xié)同等手段來增加光網(wǎng)的承載力度。
結(jié)語:在未來,網(wǎng)絡(luò)帶寬速度直接影著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,而超寬帶技術(shù)作為擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量和速度比較先進(jìn)的技術(shù),必將成為未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。但是超寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要借助整體寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展和創(chuàng)新,所有只有整體技術(shù)進(jìn)步,才能進(jìn)一步推動超寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]王興偉,李婕,譚振華,馬連博,李福亮,黃敏. 面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢[J]. 計算機(jī)研究與發(fā)展,2016,(04):729-741.
一、第三次工業(yè)革命的主要觀點(diǎn)和判斷
(一)第三次工業(yè)革命提出的背景和環(huán)境
第一,在國際金融危機(jī)的影響和沖擊下,主要經(jīng)濟(jì)體增速明顯下滑,國際貿(mào)易保護(hù)抬頭,全球治理結(jié)構(gòu)深刻調(diào)整,世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不確定性和不穩(wěn)定性因素顯著增多,正進(jìn)入一個新的發(fā)展周期。
第二,支撐第二次工業(yè)革命的石油和其他化石能源正日漸枯竭,那些靠化石燃料驅(qū)動的技術(shù)已陳舊落后,以化石燃料為基礎(chǔ)的整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也運(yùn)轉(zhuǎn)乏力。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)家估計,到本世紀(jì)中葉,石油資源將會開采殆盡,屆時其價格升高將不適于大眾化普及應(yīng)用。
第三,由前兩次工業(yè)革命所帶來的二氧化碳過度排放也使得全球氣候變化日漸明顯,生態(tài)災(zāi)難增多,給人類社會的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
第四,世界各國為應(yīng)對國際金融危機(jī)沖擊,紛紛加大科技創(chuàng)新投入,在全球范圍內(nèi)引發(fā)了以綠色、低碳、智能為特征的新一輪技術(shù)創(chuàng)新浪潮,新一代信息技術(shù)、新能源、智能制造、新材料等一些重要領(lǐng)域和前沿方向已經(jīng)出現(xiàn)革命性突破的先兆。
基于此,美國著名未來學(xué)家杰里米·里夫金于1994年首次提出了第三次工業(yè)革命的概念,并于2011年出版《第三次工業(yè)革命》的專著,迅速引起了國際上的廣泛關(guān)注。2007年5月,歐盟議會了一份正式文件,宣布第三次工業(yè)革命作為歐盟的長期經(jīng)濟(jì)愿景和路線圖。2011年5月,里夫金教授在巴黎第50屆OECD會議上作“第三次工業(yè)革命”的專題報告,有34個成員國的首腦參加。至此,關(guān)于第三次工業(yè)革命的討論在全球范圍內(nèi)快速擴(kuò)散。
(二)關(guān)于第三次工業(yè)革命的主要觀點(diǎn)
當(dāng)前,國內(nèi)外對于第三次工業(yè)革命特征、內(nèi)涵及影響的主要觀點(diǎn)和判斷有以下幾種:
1、美國未來學(xué)家杰里米·里夫金:“新能源+互聯(lián)網(wǎng)”催生第三次工業(yè)革命美國學(xué)者里夫金最早提出了第三次工業(yè)革命即將來臨的觀點(diǎn),他的主要判斷如下:
第一,新工業(yè)革命的本質(zhì)在于新通信革命和能源革命的結(jié)合。里夫金認(rèn)為,每一次工業(yè)革命都是能源與信息的交匯。第一次工業(yè)革命時期(18世紀(jì)60年代~19世紀(jì)40年代),通信技術(shù)發(fā)生了革命性變化,從手工印刷到蒸汽機(jī)動力印刷,后者可以實(shí)現(xiàn)低成本大量印制和傳播信息,隨后出現(xiàn)公立學(xué)校,大量識字勞動力,人們利用新的通信系統(tǒng)去管理以煤炭為基礎(chǔ)的新能源系統(tǒng)。第二次工業(yè)革命時期(19世紀(jì)70年代~20世紀(jì)初),通信與能源再度攜手,表現(xiàn)為集中的電力、電話以及后來的無線電和電視機(jī),可以管理更復(fù)雜的石油管道網(wǎng)、汽車路網(wǎng),進(jìn)而為城市文化的興起提供了可能。因此,歷史上新通信技術(shù)與新能源系統(tǒng)的結(jié)合,往往預(yù)示著重大經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時代的來臨。
第二,第三次工業(yè)革命需要五大支柱來支撐。煤炭、石油、天然氣等化石能源的不可持續(xù)性必將導(dǎo)致第二次工業(yè)革命的終結(jié)。第三次工業(yè)革命就是建立在互聯(lián)網(wǎng)和新能源相結(jié)合基礎(chǔ)之上的一次革命。在“新能源+互聯(lián)網(wǎng)”的支撐下,每個家庭、每個建筑不再是單純的能源消費(fèi)者,而是能夠參與能源生產(chǎn),甚至能夠輸出能源。并將改變由汽車、公交車、卡車、火車等構(gòu)成的全球運(yùn)輸模式,使之成為由插電式和燃料電池型以可再生能源為動力的運(yùn)輸工具構(gòu)成的交通運(yùn)輸網(wǎng)。具體來說,第三次工業(yè)革命由五大支柱構(gòu)成,分別是:
1 向可再生能源轉(zhuǎn)型;
2 以建筑為單位的小型電站;
3 擴(kuò)展到所有基礎(chǔ)設(shè)施上的能源生產(chǎn)和儲存;
4 充電式交通系統(tǒng)從互動式電網(wǎng)中獲取電能;
5 能源互聯(lián)網(wǎng)。
里夫金還認(rèn)為,這五個支柱如果分別孤立地存在,是毫無意義的,只有互相配合,相互聯(lián)系,建立起一個集成的基礎(chǔ)系統(tǒng),才有意義。
第三,第三次工業(yè)革命將給人類社會帶來深刻變革?!靶履茉?互聯(lián)網(wǎng)”并不等同于智能電網(wǎng)。因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)僅是電網(wǎng)管理模式上的革新,解決不了化石能源日益稀缺、開發(fā)利用低效的根本問題?;ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源相結(jié)合,能夠在能源開采、配送、利用上從石油世紀(jì)的集中式變?yōu)橹悄芑稚⑹?,將全球的電網(wǎng)變成能源共享網(wǎng)絡(luò),最終會讓我們的商業(yè)模式、社會模式乃至地緣政治發(fā)生翻天覆地的變化。比如,以化石燃料為基礎(chǔ)的第一和第二次工業(yè)革命要求大規(guī)模的中央集權(quán)、自上而下的組織結(jié)構(gòu);第三次工業(yè)革命則是一種以節(jié)點(diǎn)組織式的、水平分布式的、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散式的合作型商業(yè)實(shí)踐,原有的縱向權(quán)力等級結(jié)構(gòu)正向扁平化方向發(fā)展。又如,在第一次和第二次工業(yè)革命中,形成了基于石化燃料的地緣政治世界,地球被看作一個容器(資源庫),充滿著支撐經(jīng)濟(jì)活動的各種有用資源;新工業(yè)革命發(fā)生后,能源體系從石化燃料向分布式的可再生能源的轉(zhuǎn)變,將按照生態(tài)思想的方式重新界定國際政治關(guān)系。再如,新能源與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合還帶來了分享協(xié)作機(jī)制,隨著3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)的日趨成熟,每個人都可以成為生產(chǎn)者,改變了制造、營銷、運(yùn)輸、物流和服務(wù)。同時,里夫金還認(rèn)為,前兩次工業(yè)革命都花了40~50年時間,第三次工業(yè)革命應(yīng)該更快,因?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)已經(jīng)就緒,從上世紀(jì)70年末期到現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)存在、發(fā)展很久了;但可再生能源落后了很多。美國卡特總統(tǒng)的時候由于石油禁運(yùn)才開始談可再生能源。德國如果按現(xiàn)在的速度發(fā)展,會輕松地在2030年左右準(zhǔn)備好五大支柱。
2、英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志:制造業(yè)數(shù)字化引領(lǐng)第三次工業(yè)革命浪潮今年以來。英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志連續(xù)刊出了一系列關(guān)于“第三次工業(yè)革命”的文章,主要觀點(diǎn)是:制造業(yè)數(shù)字化將引領(lǐng)第三次工業(yè)革命浪潮。
第一,為什么說新工業(yè)革命就是第三次工業(yè)革命?《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》的劃分標(biāo)準(zhǔn):第一次工業(yè)革命是在18世紀(jì)后半葉,以英國紡織機(jī)械化為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命。我們通常說是蒸汽機(jī),其實(shí)蒸汽機(jī)最后真正變得工業(yè)化是用在紡織機(jī)上,然后才引起了一系列的變化。第二次工業(yè)革命,是以福特汽車工廠在20世紀(jì)初,采用大規(guī)模流水線生產(chǎn)為標(biāo)志。這兩次工業(yè)革命都改變了社會,改變了歷史,也改變了各國的形態(tài)。第三次工業(yè)革命,就是以3D打印機(jī)為標(biāo)志的工業(yè)革命。
第二,制造業(yè)數(shù)字化將是一場波及全球的產(chǎn)業(yè)革命。制造業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程正從5個方面向前推進(jìn):一是更聰明的計算機(jī)軟件。如,通過虛擬技術(shù),可以在電腦上對產(chǎn)品進(jìn)行檢測并開發(fā)新功能,類似的軟件同樣可以應(yīng)用于規(guī)劃廠房的布局和為生產(chǎn)機(jī)器編程。二是新材料的出現(xiàn)。如碳纖維已被廣泛應(yīng)用于山地自行車、釣魚竿、航空器和越來越多的汽車之上。三是更靈巧的機(jī)器人。今天的工業(yè)機(jī)器人,就是像曾經(jīng)的大型計算機(jī);下一代機(jī)器人就如同現(xiàn)在的個人電腦,將非常適用于中小型企業(yè)。四是基于網(wǎng)絡(luò)的制造業(yè)服務(wù)商。通過互聯(lián)網(wǎng),一家歐洲公司可以從另一家位于美國的公司那里獲得設(shè)計圖紙和樣品,并在中國找到一家加工企業(yè)。五是新的制造方法。如傳統(tǒng)制造模式是集中式、追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)的“減式制造”,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的浪費(fèi);而3D打印技術(shù)可以一層一層地將產(chǎn)品“堆砌”出來,是便于分散化、低成本的“增式制造”,材料沒有損失。
第三,“中國制造”的崛起可能被第三次工業(yè)革命所終結(jié)。新工業(yè)革命帶來的影響將是顛覆性的,如同紡織廠消滅了手工織布技術(shù),福特“T”轎車讓傳統(tǒng)手工鐵匠下崗。第三次工業(yè)革命不僅影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)方式,還將影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)地點(diǎn)。隨著生產(chǎn)成本快速上升和勞動力短缺的出現(xiàn),傳統(tǒng)制造業(yè)將大批轉(zhuǎn)移到像越南、孟加拉國、印度這樣的國家,而更新更高端的產(chǎn)品,由于有新的數(shù)字化制造革命,又會回到發(fā)達(dá)國家。因此,第三次工業(yè)革命對中國這樣的制造業(yè)大國來說有著相當(dāng)大的負(fù)面影響。
3、中國學(xué)者:數(shù)字化、智能化
制造成為新工業(yè)革命的靈魂國內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為,智能軟件、新材料、機(jī)器人、新制造方法的不斷成熟與廣泛應(yīng)用,有力地推動了智能制造技術(shù)的快速突破,將產(chǎn)生足以改變?nèi)祟惤?jīng)濟(jì)社會進(jìn)程的巨大力量,第三次工業(yè)革命即將到來。主要觀點(diǎn)有:
第一,中國科學(xué)院院長白春禮:新的工業(yè)革命可能使工業(yè)生產(chǎn)方式將從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。今年7月,白春禮接受《經(jīng)濟(jì)參考報》專訪時提出,當(dāng)前信息、量子、生物等領(lǐng)域發(fā)生的一些革命性突破,將深刻改變?nèi)祟惖氖澜缬^、認(rèn)識論和方法論,成為新科技革命和“新工業(yè)革命”的科學(xué)基礎(chǔ)和知識源泉。新的工業(yè)革命,可能使生產(chǎn)過程將更關(guān)注個性化定制,消費(fèi)者將在更大程度上參與設(shè)計和制造過程,甚至成為生產(chǎn)過程的一個重要環(huán)節(jié),生產(chǎn)方式將從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,制造商、供應(yīng)鏈的地理格局將發(fā)生根本改變。
第二,中國工程院院長周濟(jì):數(shù)字化、智能化是新工業(yè)革命的核心技術(shù)。周濟(jì)認(rèn)為,“數(shù)字化、智能化技術(shù)是產(chǎn)品創(chuàng)新和制造技術(shù)創(chuàng)新的共性性能技術(shù),它深刻變革了制造業(yè)生產(chǎn)模式產(chǎn)業(yè)形態(tài),是新工業(yè)革命的核心技術(shù)?!?/p>
第三,國務(wù)院發(fā)展研究中心馮飛:第三次工業(yè)革命的一個特點(diǎn),就是就地化生產(chǎn)。馮飛提出,第三次工業(yè)革命的一個特點(diǎn),就是就地化生產(chǎn)。比如說數(shù)字化制造所帶來的便利,貼近消費(fèi)市場是非常重要的因素,可能會有一些企業(yè)回流到市場范圍大、市場需求多層次比較突出的一些地區(qū)。
第四,中國社科院工經(jīng)所呂鐵:第三次工業(yè)革命的主題是制造業(yè)“數(shù)字化”和“大規(guī)模定制”。呂鐵認(rèn)為,第三次工業(yè)革命的主題是制造業(yè)“數(shù)字化”和“大規(guī)模定制”。在第三次工業(yè)革命浪潮中,終端產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢來源不再是同質(zhì)產(chǎn)品的低價格競爭,而是通過更靈活、更經(jīng)濟(jì)的新制造裝備生產(chǎn)更具個性化的、更高附加值的產(chǎn)品。
第五,微軟公司全球副總裁張亞勤:信息革命支撐起整個能源的分配、生命科學(xué)的發(fā)展,是新一輪工業(yè)革命的靈魂。張亞勤認(rèn)為,信息革命支撐起整個能源的分配、生命科學(xué)的發(fā)展,是新一輪工業(yè)革命的靈魂。利用信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng),將會推動生產(chǎn)制造可以突破時間和空間的限制,進(jìn)而推動人類社會的生產(chǎn)方式、生活方式和社會管理方式加快向智能化轉(zhuǎn)型。
第六,也有部分學(xué)者對第三次工業(yè)革命持否定態(tài)度。比如,國務(wù)院發(fā)展研究中心的王俊峰提出,所謂第三次工業(yè)革命,應(yīng)該僅僅是一些學(xué)者的提法,技術(shù)發(fā)展不是單單靠政府的刺激、支持就可以達(dá)成的,需要長期的技術(shù)積累,有自己的生命周期。又如,北京工商大學(xué)的陳及認(rèn)為,第三次工業(yè)革命即將到來的說法是一個噱頭。一些高端技術(shù)的突破還遙遙無期,無論從目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還是從新能源的發(fā)展來看,時機(jī)都不成熟;只靠一兩項(xiàng)技術(shù)完不成第三次工業(yè)革命。
(三)我們的初步認(rèn)識
1、第三次工業(yè)革命浪潮的到來還需要一個較長的過程,既不可能一蹴而就,也不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式
首先,第三次工業(yè)革命在重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用上存在明顯局限性。目前,新能源、3D打印、智能制造等引領(lǐng)第三次工業(yè)革命的代表領(lǐng)域,受技術(shù)、材料、成本、經(jīng)驗(yàn)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)等因素制約較多,應(yīng)用范圍和應(yīng)用程度都還較為有限。在現(xiàn)有技術(shù)水平、發(fā)展模式和競爭格局下,各國都不會完全拋開現(xiàn)有成熟的能源供應(yīng)體系和使用方式,而采用技術(shù)成熟度不高、配套設(shè)施不健全,并且沒有得到驗(yàn)證過的能源供應(yīng)和使用模式。同時,受地緣政治、技術(shù)突破等因素制約,全球或區(qū)域大一統(tǒng)的能源供求格局難以在短時間內(nèi)形成。根據(jù)有關(guān)資料,3D打印技術(shù)的發(fā)明已有10余年歷史,最先應(yīng)用于快速制作概念產(chǎn)品的模型以評估其外形與擬合情況,目前仍因制造速度、材料強(qiáng)度等問題而難以推廣。
其次,新一輪工業(yè)革命將會是個較長的過程,不可能一蹴而就,也不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式。歷史經(jīng)驗(yàn)表明,每一項(xiàng)技術(shù)從科學(xué)原理到技術(shù)發(fā)明再到廣泛應(yīng)用都需要經(jīng)歷一次較長的轉(zhuǎn)化周期(見表1),每一次工業(yè)革命的形成更不會是一蹴而就的。日本早在1989年就提出了智能制造計劃,我國在1993年也設(shè)立了“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)的研究”重點(diǎn)項(xiàng)目,但時至今日智能制造技術(shù)仍不成熟。因此,新一輪工業(yè)革命的來臨將會需要一個較長的過程,在相當(dāng)長一個時期內(nèi)新一輪工業(yè)革命催生的新生產(chǎn)方式和發(fā)展模式也不可能完全替代既有的生產(chǎn)方式和發(fā)展模式。
2、信息網(wǎng)絡(luò)是第三次工業(yè)革命的重要內(nèi)容,多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)交叉融合成為新一輪工業(yè)革命的顯著特征。從主要支撐來看,信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是第三次工業(yè)革命的核心。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域正在孕育新一輪的技術(shù)革命,新一代信息網(wǎng)絡(luò)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、系統(tǒng)級芯片等新技術(shù)、新應(yīng)用極有可能推動整個工業(yè)實(shí)現(xiàn)新的飛躍。信息網(wǎng)絡(luò)對其他產(chǎn)業(yè)有極強(qiáng)的滲透作用和倍增作用,會帶動互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、文化創(chuàng)意等多個產(chǎn)業(yè)強(qiáng)勁增長,創(chuàng)造新的商業(yè)模式。信息網(wǎng)絡(luò)還可以通過與其他產(chǎn)業(yè)的融合,催生移動互聯(lián)網(wǎng)等一些新的產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)和數(shù)字內(nèi)容服務(wù)等新興業(yè)態(tài)。在里夫金構(gòu)建的以能源互聯(lián)網(wǎng)為支撐的第三次工業(yè)革命中,就是通過信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與能源技術(shù)的深度融合,使太陽能發(fā)電、大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。信息網(wǎng)絡(luò)革命是新一輪工業(yè)革命的骨架和靈魂,成為推動“第三次工業(yè)革命”的關(guān)鍵所在。
從主要特征來看,多個領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)交叉融合不斷催生出新的技術(shù)創(chuàng)新成果。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)、能源技術(shù)、材料技術(shù)的匯聚融合速度越來越快,帶來新的技術(shù)變革。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造技術(shù)、材料技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,使3D打印成為現(xiàn)實(shí),使大規(guī)模定制和簡單設(shè)計成為可能,有望改變傳統(tǒng)制造業(yè)形態(tài)。制造技術(shù)與材料技術(shù)相互促進(jìn),精密加工、機(jī)械電子、數(shù)控裝備等尖端領(lǐng)域不斷突破,推動高端裝備制造技術(shù)的不斷發(fā)展。高性能碳纖復(fù)合材料的新發(fā)展,將引發(fā)航空工業(yè)從設(shè)計理念、物流供應(yīng)鏈、維修服務(wù)到制造的革命性變革。
3、每一次工業(yè)革命都將為后發(fā)國家成功實(shí)現(xiàn)“趕超”打開“機(jī)會窗口”,加強(qiáng)技術(shù)積累和前瞻部署是把握第三次工業(yè)革命歷史機(jī)遇的重要前提。
從歷史經(jīng)驗(yàn)來看,一些后發(fā)國家都是通過及時抓住科技革命和工業(yè)革命的機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)了趕超跨越。比如,18世紀(jì)的德國,抓住了化學(xué)工業(yè)發(fā)展的機(jī)遇,迅速超越了英國。
19世紀(jì)末20世紀(jì)初的美國,抓住了電氣革命的機(jī)遇,很快成為世界頭號強(qiáng)國。20世紀(jì)50年代的日本,抓住了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇,在很短的時間內(nèi)成為世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國。盡管第三次工業(yè)革命目前還存在很多局限性,但技術(shù)創(chuàng)新浪潮帶來的影響與變革已經(jīng)不容忽視。發(fā)達(dá)國家擁有雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)和人才優(yōu)勢,擁有強(qiáng)大的研究開發(fā)能力和良好的市場機(jī)制,很可能率先在新能源、信息、生物等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面取得突破,進(jìn)一步鞏固其在全球產(chǎn)業(yè)競爭中的主導(dǎo)地位。盡管在部分新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)路線還有多種選擇,但這一“機(jī)會窗口期”稍縱即逝,如不能抓住機(jī)遇實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,將會陷入新一輪的“低端鎖定”。
美國頁巖氣革命的經(jīng)驗(yàn)表明,加強(qiáng)技術(shù)積累和前瞻部署是實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)突破的重要前提。比如,早在上世紀(jì)70年代,美國能源部就組織開展了以泥盆系頁巖為重點(diǎn)的頁巖氣研究。自1981年的第一口鉆井到1992年歷經(jīng)10年,美國鉆生產(chǎn)井僅99口,開發(fā)進(jìn)程極其緩慢。但在政府的積極部署和各種優(yōu)惠政策支持下,1999年、2003年、2005年先后攻克重復(fù)壓裂、水平鉆井、水平井分段壓裂等一系列標(biāo)志性新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)的突飛猛進(jìn)(見圖2)。美國頁巖氣產(chǎn)量從2005年的194億立方米,提高到了2011年的1800億立方米,占美國天然氣總產(chǎn)量的34%,迅速轉(zhuǎn)變了美國能源供給的被動局面。
第三次工業(yè)革命的五大支柱領(lǐng)域仍然有許多亟待突破的核心技術(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)(見表2)。如新能源發(fā)電成本較之傳統(tǒng)能源在短期內(nèi)仍不具備優(yōu)勢,適用于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能技術(shù)的應(yīng)用尚處于商業(yè)化初期階段,世界各國智能電網(wǎng)的研究與開發(fā)仍處于起步階段等??梢哉f,誰能率先在這些領(lǐng)域的核心技術(shù)取得突破并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),誰就能掌握第三次工業(yè)革命的主動權(quán)。在迎接新一輪工業(yè)革命的過程中,我們一定要瞄準(zhǔn)可能發(fā)生變革的基礎(chǔ)和前沿領(lǐng)域,找準(zhǔn)主攻方向,前瞻部署對國家長遠(yuǎn)發(fā)展具有帶動作用的戰(zhàn)略先導(dǎo)研究、重要基礎(chǔ)研究和交叉前沿研究,打通制約技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用過程中存在的標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵共性技術(shù)、市場培育和產(chǎn)業(yè)支持等瓶頸,為新技術(shù)的大規(guī)模商用創(chuàng)造條件。
二、第三次工業(yè)革命的重要領(lǐng)域
(一)能源互聯(lián)網(wǎng)
1、能源互聯(lián)網(wǎng)簡介
能源互聯(lián)網(wǎng)是一種在現(xiàn)有配電網(wǎng)基礎(chǔ)上通過先進(jìn)的電力電子技術(shù)和信息技術(shù),融合了大量分布式可再生能源發(fā)電裝置和分布式儲能裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)能量和信息流動的新型高效電網(wǎng)結(jié)構(gòu),是新型電力電子技術(shù)、信息技術(shù)、分布式發(fā)電、可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。它是以可再生能源發(fā)電為基礎(chǔ)構(gòu)建的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),通過智能能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時、高速、雙向的電力數(shù)據(jù)讀取和可再生能源的接入和存儲,從而進(jìn)行能源共享。
能源互聯(lián)網(wǎng)除具備智能電網(wǎng)的自愈性、安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)型和集成性等特點(diǎn)外,還具有3個自身特點(diǎn)。
一是環(huán)境友好。能源互聯(lián)網(wǎng)的建立是以分布式可再生能源發(fā)電的大量應(yīng)用為基礎(chǔ),以建立智能型綠色電網(wǎng)為目標(biāo),具有綠色、環(huán)保的特點(diǎn),也符合當(dāng)前國家提倡低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。
二是實(shí)現(xiàn)可再生能源的“即插即用”。傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)主要是面向遠(yuǎn)端集中式發(fā)電,能源互聯(lián)網(wǎng)可以在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)類似互聯(lián)網(wǎng)的“即插即用”技術(shù),使電網(wǎng)可以包容多種不同類型發(fā)電,尤其是分布式的可再生能源發(fā)電。
三是與用戶終端的實(shí)時交互。在電網(wǎng)運(yùn)行中,通過智能終端可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電端與用戶設(shè)備和行為的交互,依托實(shí)時的通信構(gòu)架,既可以對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精確估計,也可以對負(fù)荷、發(fā)電端、儲能裝置等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理,合理分配電網(wǎng)資源,提高電網(wǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
2、能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
從“能源互聯(lián)網(wǎng)”的幾大支柱看,支撐該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)參差不齊,都面臨著不同程度的制約。
在新能源方面,發(fā)電成本不斷降低,但暫時仍不足以替代傳統(tǒng)發(fā)電。彭博新能源財經(jīng)的數(shù)據(jù)表明,就現(xiàn)有項(xiàng)目來看,陸上風(fēng)電的平均發(fā)電成本已經(jīng)跟小水電和大水電十分接近,但是小水電和大水電平均發(fā)電成本還是略低于陸上風(fēng)電。目前美國槽式光熱電站度電成本為15-17美分,折合人民幣約0.9元左右,美國的報告顯示,要在2015年,把這一數(shù)字降低到8-11美分,折合人民幣0.5元左右,屆時才將與傳統(tǒng)能源發(fā)電成本相當(dāng)。此外,新能源的上網(wǎng)電價、投資回報率、電量的送出消納、電費(fèi)的結(jié)算時間都直接影響著新能源的廣泛普及。
在能源儲存方面,新能源的可存儲性顯著低于石油、天然氣、煤炭等傳統(tǒng)能源,適用于能源互聯(lián)網(wǎng)的儲能技術(shù)的應(yīng)用尚處于商業(yè)化初期階段(見表3)。儲能技術(shù)的定位是功率傳輸?shù)诫娏總鬏?,從輸電網(wǎng)到能源網(wǎng)轉(zhuǎn)變的核心技術(shù)??傮w而言,可以引發(fā)電力系統(tǒng)的變革的儲能技術(shù)首先要有一定的規(guī)模,達(dá)到兆瓦時是一個根本的起點(diǎn)。在這種規(guī)模下,還要實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。此外,其循環(huán)壽命和轉(zhuǎn)換效率兩個指標(biāo)最為重要。各種儲能技術(shù)出現(xiàn)拐點(diǎn)的一個象征性的標(biāo)志是千瓦時造價達(dá)到1500元之內(nèi),循環(huán)次數(shù)達(dá)到5000次。預(yù)計10年之內(nèi),會有某種儲能技術(shù)能夠達(dá)到這一指標(biāo)。
在智能電網(wǎng)方面,世界各國智能電網(wǎng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段,大規(guī)模應(yīng)用仍需時日。目前,美日歐均抓緊投資,以便創(chuàng)立并獲得對自己有利的智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但限于智能電網(wǎng)的自愈性、互動化、供電安全等方面的發(fā)展還未能滿足要求,因此還未能實(shí)現(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置。
3、能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展前景
隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的支柱性技術(shù)逐漸成熟、并相互協(xié)同,能源互聯(lián)網(wǎng)將會使每一處建筑轉(zhuǎn)變成能就地收集可再生能源的微型能量采集器,將氫和其他可儲存能源儲存在建筑里,利用社會全部的基礎(chǔ)設(shè)施來儲藏間歇性可再生能源,并保證有持久可依賴的環(huán)保能源供應(yīng)。同時,利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)把電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芡ㄓ镁W(wǎng)絡(luò),從而讓上百萬的人可以把周圍建筑產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)中去,在開放的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)與他人的資源共享,其工作原理就像信息在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生和傳播一樣。此外,還將改變由汽車、公交車、卡車、火車等構(gòu)成的全球運(yùn)輸和消費(fèi)模式,使之成為由插電式和燃料電池型以可再生能源為動力的運(yùn)輸工具構(gòu)成的交通運(yùn)輸網(wǎng)。在全國建立充電站,人們可以在充電站買賣電能。
近期,我國新奧集團(tuán)提出的“泛能網(wǎng)”,可視為能源互聯(lián)網(wǎng)的補(bǔ)充和延伸。所謂“泛能網(wǎng)”是指通過能源生產(chǎn)、儲運(yùn)、應(yīng)用與回收循環(huán)四環(huán)節(jié)能量和信息的耦合,把能源網(wǎng)的能量、物聯(lián)網(wǎng)的物質(zhì)、互聯(lián)網(wǎng)的信息三種“流”融合到一起,形成能量輸入和輸出跨時域的實(shí)時協(xié)同的能源管理網(wǎng)絡(luò)。由于風(fēng)電與太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定性及現(xiàn)有的規(guī)模決定其短期內(nèi)無法支撐起國內(nèi)龐大的能源需求,因此,傳統(tǒng)能源的高效清潔利用和智能供給也是“泛能網(wǎng)”在未來一段時間內(nèi)的重點(diǎn)解決方案。例如,“泛能網(wǎng)”可以將處于地下的煤加入氣化劑實(shí)現(xiàn)可控氣化,為后續(xù)能源產(chǎn)品生產(chǎn)提供低成本的合成氣。生成合成氣后,再通過氣電聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)電,將一次能源轉(zhuǎn)化成更為清潔的二次能源。
4、能源互聯(lián)網(wǎng)帶來的變革和影響
一是顯著提升能源利用效率。能源互聯(lián)網(wǎng)擁有儲能單元和智能控制平臺,從而可以實(shí)現(xiàn)能量控制與用戶能量需求的實(shí)時協(xié)同,不同能源通過智能控制平臺還可以相互轉(zhuǎn)化,使得能源儲運(yùn)與應(yīng)用更加智能化,減少不必要的浪費(fèi)。不但使現(xiàn)有的傳統(tǒng)能源得以更加有效的進(jìn)行調(diào)配和供給,也使風(fēng)電、太陽能發(fā)電等目前相對獨(dú)立的新能源應(yīng)用得以進(jìn)行大規(guī)模共享。
二是徹底改變能源生產(chǎn)、供應(yīng)和消費(fèi)模式?!澳茉椿ヂ?lián)網(wǎng)”能夠?qū)⒚恳惶幗ㄖD(zhuǎn)變成能就地收集可再生能源的微型能量采集器,讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產(chǎn)綠色可再生能源,從而改變以往大規(guī)模集中生產(chǎn)能源的方式。此外,人們可以將這些能源轉(zhuǎn)化為氫氣儲存,并用綠色電力為自己的樓房、機(jī)器和汽車供電。多余的電力則可以通過一種外部網(wǎng)格式的智能型分布式電力系統(tǒng)與他人分享,就如同人們目前通過網(wǎng)絡(luò)分享信息一般。
三是推動經(jīng)濟(jì)社會向合作和分散關(guān)系發(fā)展。能源互聯(lián)網(wǎng)將從能源領(lǐng)域打破長期以來以化石燃料為基礎(chǔ)的大規(guī)模的寡頭壟斷、自上而下的組織結(jié)構(gòu),使社會向合作和分散關(guān)系發(fā)展。社會的組織模式將趨向扁平化結(jié)構(gòu),由遍布全國、各大洲乃至全世界的數(shù)千個中小型企業(yè)組成的網(wǎng)絡(luò)與國際商業(yè)巨頭一道共同發(fā)揮作用。我們所處的社會將經(jīng)歷深刻的轉(zhuǎn)型,原有的縱向權(quán)力等級結(jié)構(gòu)將向扁平化方向發(fā)展。同時,買賣雙方的對立關(guān)系開始被供求雙方的合作關(guān)系所取代,自利的同時也實(shí)現(xiàn)了利益共享。
(二)智能制造
1、智能制造簡介
智能制造是以泛在感知、精準(zhǔn)控制、智能診斷和人機(jī)交互為特征的一種新的制造模式,其基本特點(diǎn)是整個生產(chǎn)線全自動化,生產(chǎn)效率顯著提高,極端制造能力增強(qiáng),加速機(jī)器對人的替代。智能制造具有五大特征:
一是自律能力。具有獲取信息并以此來決定自身行為的能力,也就是需要智能系統(tǒng)對信息具有一定的分識庫來決定自身行為。
二是人機(jī)交互能力。人在制造系統(tǒng)中處于核心地位,同時在智能裝置的配合下,可以更好地發(fā)揮出人的潛能,使人機(jī)之間表現(xiàn)出一種平等共事、相輔相成、相互協(xié)作的關(guān)系。
三是建模與仿真能力。以計算機(jī)為基礎(chǔ),融信息處理、智能推理、預(yù)測、仿真和多媒體等技術(shù)為一體,建立制造資源的幾何模型、功能模型、物理模型,擬實(shí)制造過程和未來的產(chǎn)品,從感官和視覺上使人獲得完全如同真實(shí)的感受。
四是可重構(gòu)與自組織能力。為了適應(yīng)快速多變的市場環(huán)境,系統(tǒng)中各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)需要,實(shí)現(xiàn)制造資源的即插即用和可重構(gòu),自行組成一種最佳、自協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)。
五是學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力。產(chǎn)品制造是在不斷發(fā)展和變化的,因此在制造過程中所需要的知識也不斷地增加,同時在運(yùn)行過程中不可避免地會出現(xiàn)故障,為了更好地適應(yīng)社會對產(chǎn)品制造的要求,需要智能制造系統(tǒng)擁有學(xué)習(xí)能力和自我維護(hù)能力。
智能制造的技術(shù)體系主要包括制造智能技術(shù)、智能制造裝備技術(shù)、智能制造系統(tǒng)技術(shù)、智能制造服務(wù)技術(shù)(見圖3)。
2、智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀
智能制造的發(fā)展主要體現(xiàn)在制造智能技術(shù)、智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)和智能制造服務(wù)四個方面。在制造智能技術(shù)方面,制造活動中的知識、知識發(fā)現(xiàn)與推理能力、智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)演化能力都有了顯著提升,在生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)也有一定的應(yīng)用。但一些關(guān)鍵技術(shù)仍存在較大制約,如感知與測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并未統(tǒng)一,基于云計算的分布智能制造體系結(jié)構(gòu)、任務(wù)描述及管理技術(shù)還處于概念階段,面對不確定、不精確、非完整制造信息的分布/混合智能推理技術(shù)尚未建立等。在智能制造裝備方面,高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、測控裝置等制造裝備的智能化水平不斷提高,對運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境的實(shí)時感知和處理分析能力、自主決策能力、自我診斷和修復(fù)能力不斷增強(qiáng)。如目前,工業(yè)機(jī)器人已廣泛用于弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測、碼垛、研磨拋光和激光加工等復(fù)雜作業(yè)。在汽車制造業(yè)領(lǐng)域,日本每萬名生產(chǎn)工人占有機(jī)器人的數(shù)量為1710臺,法國為1120臺,美國為770。此外,在德國市場,食品行業(yè)大力促進(jìn)了機(jī)器人的利用。機(jī)器人制造商認(rèn)為,在藥品和化妝品行業(yè)和塑料行業(yè),機(jī)器人的投資潛力巨大。
在智能制造系統(tǒng)方面,目前,智能制造系統(tǒng)的發(fā)展滯后于智能制造裝備的發(fā)展。由于制造工藝的日益復(fù)雜,制造系統(tǒng)日益龐大,資源環(huán)境約束愈發(fā)嚴(yán)峻等因素的制約,對制造系統(tǒng)的智能化、柔性化、綠色化等方面提出了越來越高的要求。如石化、冶金、建材等連續(xù)制造業(yè)能源資源消耗大、排放高的問題迫切要求智能制造系統(tǒng)能夠進(jìn)行固體廢棄物質(zhì)能分選、智能化除塵、智能工業(yè)清洗及污水處理等功能。
在智能制造服務(wù)方面,智能制造服務(wù)是制造業(yè)服務(wù)化的具體體現(xiàn),環(huán)境感知與控制的互聯(lián)技術(shù)、工業(yè)產(chǎn)品智能服務(wù)技術(shù)等分別在物流服務(wù)、離散/流程制造等領(lǐng)域已有初步應(yīng)用,但目前總體正處于起步階段。在智能制造服務(wù)的共性關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,仍存應(yīng)用障礙。如制造與服務(wù)的智能集成共享與協(xié)同技術(shù)當(dāng)前缺乏統(tǒng)一的定義、描述和表達(dá)標(biāo)準(zhǔn),云計算為智能制造服務(wù)環(huán)境架構(gòu)的數(shù)據(jù)安全性難以保障等。
3、智能制造技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展趨勢
智能制造技術(shù)的突破及廣泛應(yīng)用正催生智能制造產(chǎn)業(yè)。其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)四大趨勢:
一是建模與仿真使產(chǎn)品設(shè)計日趨智能化。建模與仿真通過減少測試和建模支出降低風(fēng)險,通過簡化設(shè)計部門和制造部門之間的切換壓縮新產(chǎn)品進(jìn)入市場的時間。
二是以工業(yè)機(jī)器人為代表的智能制造裝備在生產(chǎn)過程中應(yīng)用日趨廣泛。新一代工業(yè)機(jī)器人會抓取、裝運(yùn)、暫存、拾取零部件以及進(jìn)行清理打掃等,這些技能讓它們可以應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。同時,工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。
三是全球供應(yīng)鏈管理創(chuàng)新加速。以云計算為代表的新一代信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將為智能制造提供一個動態(tài)交互、協(xié)同操作、異構(gòu)集成的分布計算平臺,進(jìn)一步促成全球供應(yīng)鏈的一體化,世界各地的企業(yè)將利用基于互聯(lián)網(wǎng)的智能管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造全過程的實(shí)施協(xié)同,從而縮短了滿足客戶訂單的時間,提升了生產(chǎn)效率,使得全球范圍的供應(yīng)鏈管理更具效率。
四是智能服務(wù)業(yè)模式加速形成。企業(yè)通過嵌入式軟件、無線連接和在線服務(wù)的啟用整合成新的“智能”服務(wù)業(yè)模式,制造業(yè)與服務(wù)業(yè)之間的界限日益模糊,融合越來越深入。產(chǎn)品的制造已不再單純代表工業(yè)品本身,而傾向于提供一種“體驗(yàn)”,服務(wù)供應(yīng)商如亞馬遜、谷歌等眾多公司已紛紛對制造業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行整合。
4、智能制造帶來的變革和影響
一是推動制造業(yè)生產(chǎn)方式的變革。未來的制造將是由信息主導(dǎo)的,并采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理方式的全新的制造業(yè)。信息技術(shù)將促進(jìn)設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)代化、加工制造的精密化、快速化、自動化技術(shù)的柔性化、智能化。智能制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用將改變制造業(yè)的設(shè)計方式、生產(chǎn)方式和管理方式,大幅提高制造系統(tǒng)的柔性化和自動化水平,使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與自適應(yīng)能力。
二是促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)組織形式向網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化轉(zhuǎn)變。智能制造將通過互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同機(jī)制,在新的數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)的促進(jìn)下,將創(chuàng)造虛擬的產(chǎn)業(yè)集群,從而使可以稱為社會化生產(chǎn)的新制造方式成為可能,導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)組織形式的改變。跨國企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)品價值鏈分解到不同國家的配套協(xié)作企業(yè),產(chǎn)品生產(chǎn)過程由全球范圍內(nèi)多個企業(yè)高效、快捷合作完成,企業(yè)間以網(wǎng)絡(luò)方式跨越邊界與環(huán)境建立緊密聯(lián)系。
三是加快制造業(yè)服務(wù)化進(jìn)程。智能制造使制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的關(guān)系更加密切。制造企業(yè)可以通過在線獲取生產(chǎn)所需要的各類智能制造服務(wù),使生產(chǎn)要素的配置成本降到最低。在銷售過程中,可以借助智能制造系統(tǒng)使最新產(chǎn)品在短時間內(nèi)銷往全球各地的目標(biāo)客戶。同時,智能制造裝備是整合信息系統(tǒng)、配套軟件、操作程序以及維護(hù)服務(wù)等在內(nèi)的一個完整的服務(wù)系統(tǒng),所提供的服務(wù)價值比重遠(yuǎn)超實(shí)體價值的比重。
(三)3D打印
1、3D打印簡介
3D打印機(jī)誕生于20世紀(jì)80年代中期,由美國科學(xué)家最早發(fā)明。其基本原理是利用特殊的耗材按照由電腦設(shè)計的三維立體模型,通過黏結(jié)劑的沉積將每層粉末黏結(jié)成型,最終打印出3D實(shí)體。打印過程可分兩步,一是在需要成型的區(qū)域噴灑特殊的膠水;二是均勻噴灑粉末,粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié),沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài),重復(fù)這一過程直到實(shí)體模型被“打印”成型(見圖5)。
起初,3D打印被認(rèn)為是一種制作一次性樣品的方式,目前已能夠制造產(chǎn)品零部件乃至最終產(chǎn)品(見表4)。根據(jù)有關(guān)資料,2009年應(yīng)用3D打印制造的產(chǎn)品中,16%為最終產(chǎn)品、21%為零部件、23%為模具。
2、3D打印技術(shù)的優(yōu)勢和局限性
與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,3D打印技術(shù)具有以下優(yōu)勢:
一是增強(qiáng)產(chǎn)品的空間幾何多樣性。如無需加工組裝,可直接制造彎曲的內(nèi)部冷卻通道、復(fù)雜的蜂窩型物體(如圖6)。
二是提升制造速度和精準(zhǔn)度。3D打印技術(shù)減少了將零部件組裝為整機(jī)的過程,直接制造完整的最終產(chǎn)品,有效降低了生產(chǎn)線上人員分工協(xié)作的時間,實(shí)現(xiàn)了快速制造。并且可以保證設(shè)計者思想的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn),提高了制造精準(zhǔn)度。
三是簡化制造流程。傳統(tǒng)制造技術(shù)條件下,要改變產(chǎn)品形狀必須制作新的鑄型,或者調(diào)整裝備的設(shè)置。然而,3D打印技術(shù)生產(chǎn)不同形狀的產(chǎn)品,只需更換所參照的電子文檔。以生產(chǎn)兩顆完全不同的假牙為例,3D打印能夠只用一臺機(jī)器、不做任何配置改變,就將兩顆假牙連續(xù)地生產(chǎn)出來。
四是普遍提高全球各地區(qū)制造能力。將相關(guān)電子文檔發(fā)送到全球任何一臺3D打印機(jī)上(具有適合型號),完全依照電子文檔就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動化制造,這普遍提高了全球各個地區(qū)的制造能力。
五是減少物料和能源消耗。3D打印技術(shù)不產(chǎn)生邊角余料,所使用的原材料量恰好等于最終產(chǎn)品需要的材料量,減少了物料浪費(fèi);并且打印制造出最終產(chǎn)品,無需過多的零部件供應(yīng)環(huán)節(jié),減少了各環(huán)節(jié)生產(chǎn)及運(yùn)輸過程中的能源消耗。
目前,3D打印技術(shù)仍具有一定的局限性(見表5):
一是難以應(yīng)用于大規(guī)模制造。在目前3D打印技術(shù)條件下,平均1小時能制造一個邊長1.5英寸的立方體。但在傳統(tǒng)制造的鑄型技術(shù)下,只需1分鐘就能制造出幾個類似體積的物體。制造速度的遲緩制約了其在大規(guī)模制造中的應(yīng)用。
二是產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。目前3D打印的原材料主要是塑料聚合物,這種聚合物不易標(biāo)準(zhǔn)化,而且硬度低于同類工業(yè)原料。因此,用這種材料生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量很難保證。
三是難于廣泛開展產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐。在3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件下,設(shè)計往往是聯(lián)合完成的,但目前仍缺少相關(guān)法律法規(guī)界定此狀態(tài)下的商標(biāo)、版權(quán)、專利等歸屬。而且當(dāng)設(shè)計出現(xiàn)問題時,相關(guān)責(zé)任也需要進(jìn)一步明確。相關(guān)法律法規(guī)的不健全,使得3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化還難以廣泛開展。
3、3D打印技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展趨勢
未來5-10年,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步及市場需求的擴(kuò)大,3D打印技術(shù)將呈現(xiàn)以下趨勢:
一是3D打印速度和效率將不斷提升。經(jīng)過幾十年的探索與發(fā)展,3D打印技術(shù)已能夠?qū)崿F(xiàn)600dpi分辨率,每層厚度只有0.01毫米;較先進(jìn)的產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)每小時25毫米高度的垂直速率。隨著開拓并行、多材料制造工藝方法的采用,打印速度和效率有望獲得更大提升。
二是3D打印材料更加多樣化。隨著先進(jìn)材料的不斷發(fā)展,將開發(fā)出更為多樣的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料及其他方法難以制作的復(fù)合材料等,金屬材料、直接金屬成型技術(shù)將會成為今后研究與應(yīng)用的新興領(lǐng)域。
三是3D打印機(jī)成本大幅下降。當(dāng)前,3D打印機(jī)價格大多在百萬美元以上,但隨著技術(shù)進(jìn)步、相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)逐漸過期直至實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),3D打印機(jī)價格有望大幅下降。目前,3DSystems和Autodesk已推出了DIY的1500美元左右的產(chǎn)品,最簡單的3D打印機(jī)的價格甚至已達(dá)到了800美元。
四是3D打印機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。目前,3D打印機(jī)已開始用來制造汽車、飛機(jī)等高科技含量零部件、皮膚、骨骼等活體組織。專家預(yù)計,3D打印機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用方面有著巨大的潛力。3D打印技術(shù)在珠寶首飾、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、汽車、航天及醫(yī)療方面(牙科)都能得到廣泛的應(yīng)用。
五是簡單組裝生產(chǎn)或直接完整制造將成為3D打印應(yīng)用的路徑。簡單組裝生產(chǎn)模式下,3D打印技術(shù)生產(chǎn)出較少的零部件,然后由傳統(tǒng)組裝方式制造,這樣可以節(jié)約成本。
直接完整制造模式下,在離終端用戶較近的地方,直接打印制造出完整的最終產(chǎn)品。例如,根據(jù)客戶需求直接“打印”出幾千臺不同版本的iPhone后,快速配送至消費(fèi)者。這要比在中國大規(guī)模生產(chǎn)出幾億全相同的iPhone,然后運(yùn)輸?shù)饺澜?80多個國家成本更低。
4、3D打印技術(shù)帶來的本質(zhì)變革一是制造技術(shù)迎來重大飛躍。
一是3D打印技術(shù)改變了通過對原材料進(jìn)行切削、組裝進(jìn)行生產(chǎn)的加工模式,節(jié)省了材料和加工時間,帶來了制造工藝的深刻變革。同時,還將推動新材料、智能制造和堆積制造等多項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大的飛躍。
二是工廠化生產(chǎn)轉(zhuǎn)向社會化生產(chǎn)。隨著3D打印技術(shù)不斷成熟,成本不斷降低,小型企業(yè)甚至是個體都能獨(dú)立完成制造程序。屆時,除必要的實(shí)物生產(chǎn)資料和產(chǎn)品外,生產(chǎn)組織中的各環(huán)節(jié)可被無限細(xì)分,創(chuàng)新者轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃煺叩某杀狙杆俳档?,從而使生產(chǎn)方式呈現(xiàn)出社會化生產(chǎn)的重要特征。
三是推動世界制造業(yè)格局由“中國制造”向各國“本地制造”轉(zhuǎn)移。
四是推動其他科技領(lǐng)域突破發(fā)展。利用納米材料為原料進(jìn)行3D打印制造的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于遙感、分離、等離子體光學(xué)、催化、納米電子、生物成像等領(lǐng)域,將有利于加快納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展。利用3D打印技術(shù)制造人體器官,將與病人自身細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全一致,這將有助于消除器官移植后的排斥現(xiàn)象,帶來重大生物技術(shù)革命。
三、第三次工業(yè)革命給我國工業(yè)發(fā)展帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
第三次工業(yè)革命的到來,在對傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展模式帶來沖擊和挑戰(zhàn)的同時,也為提升我國產(chǎn)業(yè)國際競爭力和國際分工地位提供了有力支撐,必將成為我國加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的核心驅(qū)動力。
(一)帶來的機(jī)遇
1、為我國加快結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變帶來重要機(jī)遇
第三次工業(yè)革命為我國實(shí)施擴(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展帶來了重要契機(jī)?!按笠?guī)模定制”是第三次工業(yè)革命的一個突出特點(diǎn),要求充分重視市場需求在未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要作用。中國將能充分利用我國13億人口的消費(fèi)能力和消費(fèi)層次雙“提升”的有利條件,通過“大規(guī)模定制”快速開啟國內(nèi)市場需求。此外,工業(yè)機(jī)器人等新型智能制造裝備將在生產(chǎn)環(huán)節(jié)大量取代勞動力,并且隨著制造業(yè)服務(wù)化的步伐不斷加快,制造業(yè)的主要就業(yè)群體將是為制造業(yè)提供服務(wù)支持的專業(yè)人士,這就使得二、三產(chǎn)業(yè)的相對就業(yè)結(jié)構(gòu)朝著服務(wù)業(yè)就業(yè)人口比重增長方面發(fā)展,從而加速我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化。
2、為我國突破資源環(huán)境約束創(chuàng)造了有利條件
以能源互聯(lián)網(wǎng)和智能制造為代表的第三次工業(yè)革命有利于實(shí)現(xiàn)資源能源高效清潔循環(huán)利用、達(dá)到環(huán)境影響最小化。一方面,第三次工業(yè)革命所帶來的能源互聯(lián)網(wǎng)將對能源生產(chǎn)和利用方式產(chǎn)生深刻變革,有助于使我國直接繞過傳統(tǒng)能源和資源的束縛。我國擁有世界上最豐富的風(fēng)力資源,也是世界上太陽能資源最為豐富的國家之一,生物能與地?zé)崮艿目偭恳蚕喈?dāng)可觀。根據(jù)2009年一項(xiàng)由哈佛大學(xué)與清華大學(xué)的聯(lián)合研究表明,只要中國提高補(bǔ)貼并改善能源供給網(wǎng)絡(luò),至2030年風(fēng)力發(fā)電就可以滿足中國所有的電力需求,從而在解決能源供給問題的同時,邁入更加綠色低碳的經(jīng)濟(jì)發(fā)展軌道。另一方面,第三次工業(yè)革命將引領(lǐng)更少資源消耗、更低環(huán)境污染、更大經(jīng)濟(jì)效益的先進(jìn)經(jīng)濟(jì)模式,如3D打印、智能制造等技術(shù)將根據(jù)需求的變化快速做出反應(yīng),而無需預(yù)備大量庫存。產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期,對環(huán)境的負(fù)面影響最小,資源利用率最高,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。
3、為我國工業(yè)提升國際分工地位形成新的契機(jī)
經(jīng)過改革開放30多年來的快速發(fā)展,我國工業(yè)實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越,但我國還不是“工業(yè)強(qiáng)國”,其中最主要的差距是自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),在技術(shù)方面一直處于跟蹤和追趕狀態(tài),特別是許多關(guān)鍵核心技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有掌握。第三次工業(yè)革命將掀起以能源互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等為代表的新一輪重大科技創(chuàng)新浪潮,為我國實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展帶來歷史機(jī)遇。在新一代信息技術(shù)領(lǐng)域,我國擁有華為、中興等世界級領(lǐng)軍企業(yè),第三代移動通信、光通信技術(shù)與組網(wǎng)能力也跨入了世界先進(jìn)行列,云計算、無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)創(chuàng)新取得明顯突破。在新能源領(lǐng)域,我國是世界最大的風(fēng)力渦輪機(jī)生產(chǎn)國和太陽能電池生產(chǎn)國,太陽能電池產(chǎn)量占世界總量的50%。能源互聯(lián)網(wǎng)、3D打印和智能制造等技術(shù)將推進(jìn)“本地化生產(chǎn)”進(jìn)程,龐大的市場需求將有望成為我國抓住第三次工業(yè)革命重大契機(jī),提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力和國際分工地位的重要依托。
(二)面臨的挑戰(zhàn)
1、對勞動密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來較大沖擊
未來“廠大人多”的時代將一去不復(fù)返,我國勞動密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會受到?jīng)_擊。
從技術(shù)發(fā)展來看,生產(chǎn)智能化成為控制成本的重要途徑,我國傳統(tǒng)勞動密集型產(chǎn)業(yè)將不再具有競爭優(yōu)勢。以飛利浦為例,在中國沿海的飛利浦工廠,雇傭數(shù)百名工人組裝電動刮胡刀,這是典型的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式。與此相比,飛利浦在荷蘭鄉(xiāng)間的一座工廠有128具機(jī)械手臂,以極靈巧動作組裝產(chǎn)品,這些手臂不但運(yùn)作速度快,還不用休息,每天可連做三班、全年無休。該工廠每班輪值員工只有數(shù)十人,約為中國工廠的10%,成本節(jié)約優(yōu)勢不言而喻。從消費(fèi)模式來看,個性化消費(fèi)必將帶來規(guī)模化的定制化生產(chǎn),從而帶來全面的消費(fèi)革新。我國勞動密集型產(chǎn)業(yè)所依賴的規(guī)?;漠a(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)方式必將受到挑戰(zhàn)。以蘋果iPad為例,一部499美元的蘋果iPad僅僅包括33美元的制造成本,在中國的裝配成本只有8美元。當(dāng)前,一些公司正將海外生產(chǎn)線逐步迂回發(fā)達(dá)國家,這并非僅僅由于中國生產(chǎn)成本的上升,也由企業(yè)希望更加貼近市場、更快對需求改變作出反應(yīng)的因素。如今,很多產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜,最好的解決之道就是讓設(shè)計人員和制造人員在同一個地方工作。
2、對我國工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展提出了緊迫要求
新工業(yè)革命對工業(yè)企業(yè)發(fā)展模式的影響是全方位的,要求企業(yè)必須盡早做好轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備。從企業(yè)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)看,未來將會出現(xiàn)企業(yè)組織網(wǎng)絡(luò)化和扁平化。企業(yè)的外部邊界模糊,使得企業(yè)組織與外部市場聯(lián)系在一起,把整個組織的觸角伸到了市場的各個角落。企業(yè)結(jié)構(gòu)層次將精簡化,組織中的等級制度將淡化。對于長期實(shí)行科層管理模式的中國企業(yè)來說,上述變化將對我國現(xiàn)有工業(yè)企業(yè)管理模式帶來挑戰(zhàn)。
從企業(yè)外部組織來看,傳統(tǒng)以空間集聚、地理集中為特征的產(chǎn)業(yè)集群可能逐步向以分散布局、異地協(xié)同為特征的虛擬集群演變。未來,借助于發(fā)達(dá)的信息、通信手段以及網(wǎng)絡(luò)平臺,產(chǎn)業(yè)集群的集聚范圍、內(nèi)容和形式會快速變化,傳統(tǒng)的地理集群的空間局限正被逐漸突破,并形成網(wǎng)絡(luò)意義上的集聚。這可能會對地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來較大影響。
從支撐企業(yè)發(fā)展的要素來看,未來勞動力、土地、資本等傳統(tǒng)要素在支撐企業(yè)發(fā)展中的作用會下降,創(chuàng)新要素發(fā)揮的作用會越來越大。而我國工業(yè)企業(yè)原始創(chuàng)新不強(qiáng)問題由來已久,建立企業(yè)、區(qū)域、國家多級創(chuàng)新體系非常緊迫。
3、對支撐工業(yè)發(fā)展的制度安排帶來挑戰(zhàn)
當(dāng)前,我國工業(yè)發(fā)展的制度安排與未來新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求并不適應(yīng)。主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):
第一,知識型員工要求教育制度做出改變。未來知識型員工將成為核心競爭資源。在第三次工業(yè)革命中,大部分生產(chǎn)工作將由機(jī)器人承擔(dān)完成,而剩余的勞動力則需要成為機(jī)器維護(hù)員、軟件設(shè)計者,通過操縱智能軟件管理機(jī)器人完成生產(chǎn)任務(wù)。這種生產(chǎn)方式下,生產(chǎn)人員要有很高的知識水平和技能,要對客戶的需求做出快速響應(yīng),還要具有良好的設(shè)計能力與創(chuàng)意。目前我國普通教育和職業(yè)教育都存在種種弊端,需要加以完善。
第二,社會化生產(chǎn)需要廣泛的參與性。我國現(xiàn)有工業(yè)化是一種趕超型工業(yè)化。政府和國有資本在資源配置中具有主導(dǎo)作用,民間資本很難介入。未來工業(yè)生產(chǎn)組織中的各環(huán)節(jié)將被無限細(xì)分,從而使生產(chǎn)方式呈現(xiàn)出社會化生產(chǎn)的重要特征,我國現(xiàn)有生產(chǎn)分配方式如不改變,將會制約生產(chǎn)社會化。
第三,產(chǎn)品數(shù)字化需要加大知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度。未來各種數(shù)字化產(chǎn)品具有容易復(fù)制、傳輸方便和形態(tài)多樣的特點(diǎn),這類知識產(chǎn)權(quán)涉及的社會關(guān)系、權(quán)利內(nèi)容等都更為復(fù)雜多樣,這對于確定知識產(chǎn)權(quán)所有人和有關(guān)權(quán)屬等帶來挑戰(zhàn)。在這一背景下,對各類侵權(quán)行為的確認(rèn)以及各類知識產(chǎn)品的保護(hù)將變得更加困難。我國知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識薄弱的現(xiàn)狀如不能做出改變,新工業(yè)革命在我國就很難成行。
四、下一步工作建議
(一)加強(qiáng)對第三次工業(yè)革命重大問題的戰(zhàn)略研究
當(dāng)前,亟需組織一定人力資源,成立相關(guān)課題組,加強(qiáng)對重大問題的戰(zhàn)略研究。一方面,深入研究第三次工業(yè)革命的內(nèi)涵特征、重點(diǎn)領(lǐng)域及其影響,正確認(rèn)識第三次工業(yè)革命的內(nèi)涵特征,特別是可能對我國工業(yè)發(fā)展帶來的重大影響和沖擊。另一方面,分析研究支撐第三次工業(yè)革命的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)體系、創(chuàng)新管理、教育制度等基礎(chǔ)條件,為迎接第三次工業(yè)革命提供理論研究支撐。
(二)跟蹤關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)路線和發(fā)達(dá)國家發(fā)展動向
雖然各種前沿技術(shù)還不成熟,存在多種技術(shù)路線和發(fā)展方向,但這恰恰為后來者在某些領(lǐng)域的“彎道超車”創(chuàng)造了條件。要加強(qiáng)對可再生能源、儲能、智能電網(wǎng)、新能源汽車、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展路線的跟蹤研判,理清其中的核心科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題及其實(shí)現(xiàn)途徑,為國家技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。同時,還要密切關(guān)注主要發(fā)達(dá)國家在新能源、智能制造等領(lǐng)域的重大部署,緊密跟蹤其發(fā)展動向和創(chuàng)新步伐,避免在新一輪國際競爭中陷入被動。
但高溫之后,我們也感到2005年的中國創(chuàng)投的“冷”:伴隨著數(shù)十億美元的新基金介入,人員的頻繁流動,惡化著競爭環(huán)境;“中國概念”幾乎被透支用盡 ,已上市公司的業(yè)務(wù)及股價成績平平,新上市公司數(shù)目、融資額及市值也在下降;2005年中國外匯管理局的“三文事件”(11、29、75號文),給中國投資灑下了一層政策風(fēng)險的寒霜。
展望2006年,人們多抱以樂觀的態(tài)度。確實(shí),更多的資金、更充實(shí)的投資團(tuán)隊、更多新的技術(shù)和應(yīng)用、更加成熟的企業(yè)家……這些都值得期待。但是,2005年的“冷”同樣也在延續(xù)。
2005年所募集的超過40億美元的資金,需要在2006年開始逐步注入市場,投資到企業(yè)中去。在這種投資壓力下,大量資金追逐少數(shù)優(yōu)秀案源將成為2006年創(chuàng)投市場的主要特征之一,該現(xiàn)象也引起了創(chuàng)投界人士的普遍憂慮。坊間就有傳聞稱:每過一周企業(yè)的投資估值便翻一番。雖然有些夸張,但也道出了在資本競爭惡化的環(huán)境下,優(yōu)秀企業(yè)在談判桌上占據(jù)了更有利地位的真實(shí)現(xiàn)象。為避免估值的持續(xù)上揚(yáng),也為盡快爭奪到好的案源,不少基金都加快了投資的節(jié)奏,但可能帶來的問題是盡職調(diào)查的粗糙,潛在投資風(fēng)險的忽視,從而對將來基金的健康發(fā)展造成隱患。另外,據(jù)我們估計,2006年的募資總額如能達(dá)到2005年的一半――20億美元左右就相當(dāng)不錯了。
我們對2006年創(chuàng)業(yè)投資的IPO退出不抱樂觀態(tài)度。一方面,從2004、2005年的上市案例可以看到,這些成功上市企業(yè)集中在廣義IT領(lǐng)域,它們多數(shù)在2000年左右甚至更早就成立了,并接受了多輪的投資,通過前兩年的集中上市,過去投資積累下來的優(yōu)秀案源已經(jīng)所剩不多。而在近兩年投資的案子能否在短期內(nèi)上市是個未知數(shù),即使上市了其市場表現(xiàn)也還存在疑問。另一方面,中國創(chuàng)投本土退出渠道的缺失和外匯的管制,使得外資創(chuàng)投的退出嚴(yán)重依賴于納斯達(dá)克、香港創(chuàng)業(yè)板等境外資本市場。過去兩年如盛大、攜程、百度、分眾傳媒等這樣一些讓投資人獲得巨大回報的退出案例,正是建立在持續(xù)繁榮的海外資本市場基礎(chǔ)上的。這就意味著,境外資本市場的走向及其對“中國概念”的認(rèn)可程度,將在很大程度上決定了中國創(chuàng)投的表現(xiàn),而這種宏觀環(huán)境的變化是創(chuàng)投機(jī)構(gòu)們所不可控的。
但是,在非IT企業(yè)的上市方面,可能還會值得期待。此外,隨著國外主流VC的加入,他們將利用其海外資本和產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,努力搭建更多的資本退出渠道,因而在M&A退出方面將較2005年可能有所回升。
在總投資額度方面,我們認(rèn)為仍然會在10億美元之上,但能否超過2004年的水平就很難預(yù)料。但毋庸置疑的是,由于資金供應(yīng)相對充足,以及廣義IT行業(yè)的迅猛發(fā)展,在2006年甚至今后2~3年的時間內(nèi),投資熱潮還將持續(xù)。
回顧:福特制及大生產(chǎn)分工體系
參考福特制在美國誕生的環(huán)境,我們認(rèn)為,對中國這樣一個巨型經(jīng)濟(jì)體而言,立足本國資源稟賦和消費(fèi)需求、基于“互聯(lián)網(wǎng)+內(nèi)需”的大市場,才有可能生長出中國企業(yè)在信息經(jīng)濟(jì)下的全新商業(yè)模式,而這也將意味著社會分工在全新層次上的一次深化與升級。
每一輪大的技術(shù)革命,都會帶來“技術(shù)-經(jīng)濟(jì)范式”的巨變。作為工業(yè)經(jīng)濟(jì)“技術(shù)―經(jīng)濟(jì)范式”的重要支柱、也是最具美國經(jīng)濟(jì)模式特色的福特制,誕生于20世紀(jì)初。它的出現(xiàn),是19世紀(jì)后半期至20世紀(jì)初,第二次工業(yè)革命給美國經(jīng)濟(jì)帶來的“技術(shù)-經(jīng)濟(jì)范式轉(zhuǎn)移”這一進(jìn)程中的重要部分:
從核心投入要素與新興主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)來看,正如以晶體管為表征的IT是信息經(jīng)濟(jì)的核心投入要素,工業(yè)經(jīng)濟(jì)下的核心投入要素則是鋼鐵和石油。1899年美國的鋼鐵產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的43%。這一時期,機(jī)械、電氣、冶金等新興產(chǎn)業(yè)在美國也得到了快速發(fā)展。有意思的是,美國鋼鐵產(chǎn)量的最高紀(jì)錄是1973年的13680萬噸,其后就不斷下滑――而20世紀(jì)70年代正是以Intel微芯片為表征的信息產(chǎn)業(yè)開始快速發(fā)展的時期。
從商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施來看,美國的交通網(wǎng)絡(luò)、流通網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等在當(dāng)時都取得了快速發(fā)展。在交通領(lǐng)域,繼公路和運(yùn)河的大規(guī)模建設(shè)之后,鐵路建設(shè)迎來了:1880年時美國鐵路約9萬多英里,到1890年達(dá)到了約15萬英里。通信領(lǐng)域,1878年電話實(shí)驗(yàn)成功,20世紀(jì)初美國電話就達(dá)到了700多萬部。流通領(lǐng)域,以郵購商店為代表,美國的連鎖商業(yè)體系由此開始快速發(fā)展。
從“使能”因素看,電力在當(dāng)時得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)初,美國已有3600座中央電廠,到1917年發(fā)電量躍居世界第一位。公用電廠在美國供電格局中的比重也飛速上升:1907年,40%;1920年,70%;1930年,80%。電力作為廉價、穩(wěn)定、廣泛適用、均質(zhì)化的能源,是工業(yè)經(jīng)濟(jì)最主要的“使能”因素。作為代表性的基礎(chǔ)設(shè)施(公用電廠和電網(wǎng)),它支撐起了流水線式的大生產(chǎn);作為“使能者”,它改變了生產(chǎn)、消費(fèi)的結(jié)構(gòu)與過程。
此外,宏觀政策在當(dāng)時也實(shí)現(xiàn)了深刻變革以容納“大生產(chǎn)”的分工體系。大生產(chǎn)給當(dāng)時的美國社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)帶來了極大的擾動。為釋放和接納大生產(chǎn)的巨大能量,讓流水線上源源而來的商品找到它的消費(fèi)者,宏觀的社會經(jīng)濟(jì)制度框架也需要作出相應(yīng)變革。按照Carlota Perez的分析,凱恩斯主義、福利國家體制、社會保險體制以及信用貸款等――實(shí)際上都是通過收入再分配等政策和制度的創(chuàng)新,把一般勞動者轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢ㄏM(fèi)力、乃至超前消費(fèi)的消費(fèi)者(所謂中產(chǎn)階級)――顯然,這些政策調(diào)整都極大地擴(kuò)展了市場的規(guī)模,也推動了大生產(chǎn)分工體系的展開。
上述一連串事件的核心在于:福特制以及它所內(nèi)含的一整套大生產(chǎn)分工體系的全面展開,或小生產(chǎn)分工體系向大生產(chǎn)分工體系的躍變,只有在一個廣度和深度足夠充分的大市場上才能誕生。當(dāng)時的美國經(jīng)濟(jì),已經(jīng)擺脫了殖民地時期對歐洲出口的過度依賴,國內(nèi)消費(fèi)市場得到了快速成長。鐵路、流通網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代媒體(雜志、報紙、電臺等)的發(fā)展,以及西部的開拓,特別是“考慮到相對高的收入水平,1860到1910年美國三倍的人口增長使美國市場成為當(dāng)時世界上規(guī)模最大的市場。這種市場規(guī)模使美國企業(yè)在這一時期發(fā)展的每一種技術(shù)水平都可能實(shí)現(xiàn)內(nèi)在的規(guī)模經(jīng)濟(jì)?!?/p>
回顧世界經(jīng)濟(jì)史,從規(guī)模、影響力、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等很多方面看,19世紀(jì)末20世紀(jì)初的美國經(jīng)濟(jì)與今天的中國經(jīng)濟(jì)都具有較強(qiáng)的可比性。當(dāng)時的美國經(jīng)濟(jì)環(huán)境,特別是當(dāng)時的美國國內(nèi)大市場,對于大生產(chǎn)(福特)、大流通(郵購商店、百貨商店等)、大物流這樣一整套全新分工體系的產(chǎn)生,具有著直接的催化作用。在今天的中國,“互聯(lián)網(wǎng)+內(nèi)需”也正在加速國內(nèi)統(tǒng)一大市場的發(fā)育,借助互聯(lián)網(wǎng),中國企業(yè)在這樣一個大市場上,能否探索出信息時代中國企業(yè)的“福特制”?
C2B商業(yè)模式在全球快速演化
信息經(jīng)濟(jì)下的企業(yè)商業(yè)模式,其核心特征是什么?我們認(rèn)為以消費(fèi)者為中心的C2B模式,將是未來商業(yè)模式的主要代表。
C2B模式的支撐體系主要是三個方面:個性化營銷、柔性化生產(chǎn)、社會化供應(yīng)鏈。
在前端的營銷環(huán)節(jié),互聯(lián)網(wǎng)對商業(yè)的巨大改變,最先發(fā)生在這一環(huán)節(jié)。互聯(lián)網(wǎng)提供了一個低成本、高效率、精準(zhǔn)互動的大平臺,從Banner(旗幟)廣告到搜索引擎的P4P(為效果付費(fèi))廣告,再到SNS(社會網(wǎng)絡(luò))營銷,互聯(lián)網(wǎng)極大地提高了個性化營銷的效率。
在流通環(huán)節(jié),今天的eBay、亞馬遜和淘寶網(wǎng)等巨型網(wǎng)絡(luò)零售平臺,在信息時代扮演的角色,無異于工業(yè)時代的沃德或西爾斯,它們正在快速成為今天的零售基礎(chǔ)設(shè)施。而且,它們也已經(jīng)顯示出了支撐起“多品種、小批量”的范圍經(jīng)濟(jì)的巨大潛力。展望未來,遲早都將發(fā)生的三網(wǎng)融合,將支撐起更為完善的在線零售格局。同時,線上渠道也將與線下渠道實(shí)現(xiàn)深度融合
在生產(chǎn)環(huán)節(jié),互聯(lián)網(wǎng)上“多品種、小批量、快翻新”的消費(fèi)需求越來越走向主流化,大量分散的個性化需求,正在以倒逼之勢,推動各家企業(yè)在生產(chǎn)方式上具備更強(qiáng)的柔性化能力,并將進(jìn)一步推動整條供應(yīng)鏈乃至整個產(chǎn)業(yè),使之在響應(yīng)效率、行動邏輯和思考方式上逐步適應(yīng)于快速多變的需求。
隨著上述電子商務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)讓供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)漸次實(shí)現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)化”,C2B模式由此具有了越來越堅實(shí)的支撐,其主要特征也已經(jīng)顯現(xiàn)出來:
消費(fèi)者驅(qū)動:工業(yè)時代的商業(yè)模式是廣義上的B2C模式――以廠商為中心,而信息時代的商業(yè)模式則是C2B――以消費(fèi)者為中心。
我們認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)的最大優(yōu)勢,在于它可以支撐大規(guī)模、社會化、實(shí)時化的分工與協(xié)作。它極大地提高了消費(fèi)者、企業(yè)以及企業(yè)之間的協(xié)作效率,原來的金字塔結(jié)構(gòu)或鏈狀結(jié)構(gòu),正在被壓縮在一個扁平化的平面上。這使得個性化需求,能夠越來越直接地觸發(fā)各家企業(yè)協(xié)同組成的高效價值網(wǎng)。當(dāng)線性供應(yīng)鏈被互聯(lián)網(wǎng)改造成信息驅(qū)動的網(wǎng)狀協(xié)同的價值網(wǎng)之時,也將意味著全新高度上的一種分工與協(xié)作體系。
除了C2B商業(yè)模式及其分工協(xié)作體系這一觀察角度,另一個更顯見的觀察角度是“云+端”或“平臺+應(yīng)用”的分工/協(xié)作結(jié)構(gòu)的顯著崛起。具體地說:以最具代表性的商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施“云”為創(chuàng)新平臺,去支撐和推動“端”的多元化創(chuàng)新,比如移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,或電子商務(wù)平臺之上的海量網(wǎng)店、各類服務(wù)商等,正在成為今天全球商業(yè)領(lǐng)域最活躍的基本創(chuàng)新形態(tài)。比如在電子商務(wù)平臺淘寶網(wǎng)上,圍繞數(shù)億消費(fèi)者的需求,在數(shù)百萬淘寶賣家之外,IT、營銷、物流、設(shè)計等形形的電子商務(wù)服務(wù)商,作為電子商務(wù)生態(tài)系統(tǒng)中的新物種,在近年來得到了大量涌現(xiàn)。還在2011年初,淘寶網(wǎng)商的注冊合作伙伴(即服務(wù)商和開發(fā)者等)就達(dá)到了約11萬家。在這里,市場廣度與深度的擴(kuò)大,交易費(fèi)用的下降,交易技術(shù)的躍升,共享平臺對前端的支撐,都是推動分工不斷深化的重要原因。
隨著云計算、大數(shù)據(jù)等的不斷成熟,越來越多的商業(yè)流程將被數(shù)據(jù)所驅(qū)動,以消費(fèi)者為中心的、高度分工的經(jīng)濟(jì)體系,也將逐漸在各個物種的涌現(xiàn)與自組織中得以持續(xù)演化。
創(chuàng)新主場域:從“WTO+外需”到“互聯(lián)網(wǎng)+內(nèi)需”
入世10多年來,WTO讓中國企業(yè)擁有了國內(nèi)外兩大市場。中國在此期間成為了世界第一大出口國和第二大進(jìn)口國,出口對中國經(jīng)濟(jì)增長的年均貢獻(xiàn)率達(dá)20%。而在微觀企業(yè)層面,盡管存在著“作為世界工廠被鎖定在產(chǎn)業(yè)鏈低端”、“市場換技術(shù)效果有限”、“難以敲開發(fā)達(dá)國家市場大門”等爭議,但客觀而言,WTO為中國企業(yè)提供的不只是一個廣闊的全球市場讓“中國制造”行銷全球,它更是一整套制度安排,扮演了一個制度環(huán)境和制度平臺的角色,中國企業(yè)在此平臺上較好地參與到了不斷深化的全球產(chǎn)業(yè)分工之中。因此WTO也是推動中國企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、模式創(chuàng)新的重要催化劑,涌現(xiàn)出了海爾、華為等一定數(shù)量的、在全球具有競爭力的企業(yè)。
盡管2008年以來部分發(fā)達(dá)國家出現(xiàn)了金融危機(jī),影響到了中國外貿(mào),但2011年中國進(jìn)出口外貿(mào)依存度仍為50.1%。其中出口依存度為26.1%,進(jìn)口依存度為24%。不過,長期來看,在出口之外,國內(nèi)消費(fèi)的拉動力將成為越來越重要的因素。2005年8月,中國的消費(fèi)增長率連續(xù)16個月增長速度超過了12%。有分析認(rèn)為,中國經(jīng)濟(jì)正由此逐步轉(zhuǎn)入消費(fèi)驅(qū)動型的經(jīng)濟(jì)架構(gòu),消費(fèi)在經(jīng)濟(jì)增長中的占比也將逐步提升。2007年,國家統(tǒng)計局核算表明,消費(fèi)對GDP的貢獻(xiàn)七年來首次超過了投資。
在拉動內(nèi)需發(fā)展的各個因素中,互聯(lián)網(wǎng)開始發(fā)揮出它的巨大作用:它既提供了諸如云計算等代表性的商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,也發(fā)揮出了促進(jìn)企業(yè)全方位創(chuàng)新的賦能作用。由于電子商務(wù)同時涉及到了信息流、資金流和物流,與企業(yè)的營銷、銷售、設(shè)計乃至于研發(fā)和生產(chǎn)等供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)都有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián),因此蓬勃發(fā)展的中國電子商務(wù),為我們觀察從“WTO+外需”向“互聯(lián)網(wǎng)+內(nèi)需”的創(chuàng)新場域轉(zhuǎn)變所帶來的影響,提供了一個很好的觀察角度。成立不足10年,淘寶網(wǎng)已成為全球最大的網(wǎng)絡(luò)零售市場。咨詢機(jī)構(gòu)IDC更預(yù)計,到2015年,中國網(wǎng)購交易額將占到社會消費(fèi)品零售總額的約7%。為此,如何感知和挖掘市場需求,不斷提供滿足個性化需求的產(chǎn)品和服務(wù)是保持中國經(jīng)濟(jì)增長的重中之重。