當今世界正處在從工業經濟向數字經濟轉型過渡的大變革時代，全球正經歷一場更大范圍、更深層次的科技革命，新一代信息技術創新應用正引領新一輪產業變革。在這場變革中，工業經濟時代的產業運行體系正發生根本性變革，資源配置、創新協作、生產組織、商業運營等方式加快轉變，全球經濟正邁入體系重構、動力變革、范式遷移的新階段。企業需要重新審視自己的地位、重新定位自己的角色、重新找到發展方向，國家與國家、區域與區域、行業與行業、企業與企業之間的競合關系日趨復雜，全球經濟格局正面深刻變化。

2017年11月，十九大報告指出“我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾”，這一論斷明示了我國社會經濟將追求更有質量、更有效率的可持續增長，以解決目前經濟發展中的不平衡、不充分問題。2018年3月，“發展壯大新動能”和“為數字中國建設加油助力”的指示在兩會政府工作報告中提出。這表明數字經濟的發展不僅局限于新興產業層面，而且將會成為驅動傳統產業升級的國家戰略。在《G20數字經濟發展與合作倡議》中，明確了數字經濟的定義，是指以使用數字化的知識和信息作為關鍵生產要素、以現代信息網絡作為重要載體、以信息通信技術的有效使用作為效率提升和經濟結構優化的重要推動力的一系列經濟活動。其中，數字經濟的核心作用則落腳在“新動能”，它將帶動產業和社會全面數字化升級。

數字新經濟的本質是經濟的數字化，傳統經濟以實體為基礎，新經濟以數字為基礎。數字新經濟改變了經濟的基礎結構，基礎邏輯的變化將改變一切，根本在于生產方式的大變革，即數字化生產，實施“兩個一切”，即一切業務數字化，一切數字業務化。所有實體經濟都要成為數字化實體經濟，即企業數字化轉型。企業轉型是指企業長期經營方向、運營模式及其相應的組織方式、資源配置方式的整體性轉變，是企業重塑競爭優勢，提升社會價值，達到新的企業形態的過程。企業主動預見未來，實行戰略轉型，確是明智之舉，但從另一個角度看，也是無奈之策。

制造業是立國之本、興國之器、強國之基。制造業是國民經濟的物質基礎和產業主體，是國家科學技術水平和綜合實力的重要標志；制造業是國民經濟發展的發動機，是以信息化帶動和加速工業化的主導產業，也是發揮后發優勢、實施跨越戰略的中堅力量；制造業是科技的基本載體和孕育母體，是在新科技革命條件下實現科技創新的主要舞臺；制造業是國家國際競爭力的主要體現，是目前世界產業轉移和調整的承接主體，決定著每個國家在經濟全球化格局中的國際分工地位。制造業的興旺，才是國家強盛的象征。當今制造業不僅是科學發現和技術發明轉換為現實生產力的關鍵環節，并已成為為人類提供生活所需物質財富和精神財富的重要基礎。良好的人居環境，充分的能源供給，便捷的交通和通訊設施，豐富多彩的印刷出版、廣播影視和網絡媒體，優良的醫療保健手段，可靠的國家和社區安全以及抵抗自然災害的能力等，均需要制造業的支持。

未來的設想

未來幾十年里，我們很可能會看到更多類似互聯網的革命。人工智能和生物科技可能即將徹底變革人類社會和經濟，甚至是人類的身體和心智。雖然基因工程、納米、人工智能（含機器人）等技術肯定能改變世界，但這并不代表只會有一種結局。我們無法真正預測未來，因為科學技術并不會帶來確定的結果。面對不可知的未來，重要的不是去努力預測，而是擁有正確的心態和處理的智慧。

選擇未來哪個時間點進行想定是一件簡單的事，我們不妨將目光放在2045年。最優秀的科技預言家雷·庫茲韋爾在《奇點臨近：當計算機智能超越人類》（2005年）中寫道，在未來40年的某個時候，技術發展迅猛異常，從根本上改變人類的生存，撕裂歷史的脈絡。機器和生物會變得難分彼此；虛擬世界會比現實更加生動和迷人；納米技術將促使按需制造，終結饑餓和貧困，治愈人類的一切疾病；你能夠阻止身體老化，甚至實現逆轉。那將是人類最重要的時期，不光因為你將見證技術變革真正讓人目瞪口呆的速度，更因為技術能帶給你長生不老的工具。雷·庫茲韋爾相信，實現AGI（通用人工智能）最短的路線就是對大腦的逆向工程——掃描大腦，生成以大腦為基礎的回路集合。用算法或硬件網絡再現這些回路，再在計算機里以統一的合成大腦形式啟動，之后再教給它需要知道的一切。庫茲韋爾預測AGI將在2029年出現，而ASI（超級人工智能）則要等到2045年。AGI的研究引發了許多專家、學者的關注和焦慮，我們既擔心又充滿了對這種能達到人類水平的智能機器的渴望。

我們可以相信，到那時，除了日益發展壯大的互聯網之外，制造業將繼續建立全球化的工業互聯網絡，制造企業通過工業互聯網平臺，把越來越多的智能機器、存儲系統和生產設施連入信息物理系統（CPS）中。美國《2016-2045年新興科技趨勢報告》中預計在2045年，最保守的預測也認為將會有超過1千億的設備聯在互聯網上。在未來的CPS中，各層級智能化子系統相互作用，自動交換信息，觸發動作和執行控制，從而從根本上改善涉及制造、工程、物料使用、供應鏈和生命周期管理的工業過程，把消費者、制造企業、供應商、產品和服務更緊密地連接和融合起來。隨著計算機甚至機器人更加緊密地參與需求分析、產品設計、制造和銷售的方方面面，更多的技術將變成信息技術，工業互聯網必將持續不斷、茁壯生長。未來的智能制造技術與系統一定能支撐制造企業為我們創造完美的價值體驗空間，制造企業將和我們一起為社會創造更大的價值。特別是當危機國家安全的重大事件發生時，未來的智能制造系統猶如“變形金剛”，可快速響應環境的變化，生產線、機器人、其他智能裝備可隨需柔性組合，完成特定的任務。AGI、ASI與我們一起設計應急響應方案，危及人類生命安全的工作由機器人和智能裝備去做，不再發生2020年新冠期間危及醫護人員生命的事件，也不會發生醫療物資短缺的現象。在強大的制造業支持下，人類與智能系統有機融合，有條不紊地應對各種挑戰，快速研制和生產所需的物質產品，完美解決各類突發災難。

雖然上述想定是對未來的一種猜測，但也可以從想定中提取對未來科學技術水平、制造業的能力的相應要求。我們將根據制造業的發展設想對新基建提出需求，牽引新基建工程建設項目的安排。

新基建為制造業數字化轉型夯實基礎

新型基礎設施建設，簡稱新基建，是指以5G、人工智能、工業互聯網、物聯網為代表的新型基礎設施。該定義由中央經濟工作會議在2018年12月提出。其本質上是信息數字化的基礎設施。與傳統基建相比，新基建內涵更加豐富，涵蓋范圍更廣，更能體現數字經濟特征，能夠更好推動中國經濟轉型升級。2020年3月，中共中央政治局常務委員會召開會議提出，加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度。新基建包括：5G、特高壓、城際交通、充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網這七個領域。可以發現，新基建所聚焦的領域多是一些關于基礎設施建設的領域，這些基礎設施能夠很好的銜接[敏感詞]理論科研成果向實際應用場景轉換。

國家發改委高技術發展司司長伍浩在4月20日舉行的新聞發布會上說，目前看新型基礎設施主要包括三方面內容：一是信息基礎設施，主要指基于新一代信息技術演化生成的基礎設施，比如，以5G、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網為代表的通信網絡基礎設施，以人工智能、云計算、區塊鏈等為代表的新技術基礎設施，以數據中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等。二是融合基礎設施，主要指深度應用互聯網、大數據、人工智能等技術，支撐傳統基礎設施轉型升級，進而形成的融合基礎設施，比如，智能交通基礎設施、智慧能源基礎設施等。三是創新基礎設施，主要指支撐科學研究、技術開發、產品研制的具有公益屬性的基礎設施，比如，重大科技基礎設施、科教基礎設施、產業技術創新基礎設施等。伴隨技術革命和產業變革，新型基礎設施的內涵、外延也不是一成不變的，將持續跟蹤研究。

根據對未來的想定、制造業面臨的挑戰、數字化轉型的目標，以及亟待解決的問題，從制造業數字化轉型升級的角度，對新基建的建設內容提出需求，并進一步將落腳點放在工業互聯網和平臺上。基于5G、大數據中心、人工智能、工業互聯網等技術，新基建項目建成的工業互聯網和平臺作為制造業智能化必需的網絡環境和基礎設施，將分散、孤立的企業網絡緊密連接在一起，通過縱向-端到端-橫向三類集成，提供以下服務能力（但不限于）支持：

l 產品/子系統工程、項目系統工程、企業系統工程、工業系統工程、社會系統工程等多層次系統運作。

l 智能連接層、智能分析層、智能網絡層、智能認知層、智能配置與執行層等5C技術架構。

l 生態系統成員企業的四類邊界（垂直邊界（層級壁壘）、水平邊界（內部壁壘）、外部邊界（外部壁壘）、地理邊界（文化壁壘））可輕易“滲透”。

l 快速響應市場需求的變化，優化配置生態圈的制造資源，動態構建令消費者滿意的價值體驗空間。

l 快速響應環境變化，自適應調節，動態重構全體成員共同進行價值創造的空間。

l 針對突發重大事件，快速重構智能化的制造系統，按需快速、敏捷提供應急產品和服務。

l 大數據中心除了提供常規數據嶄新的能力外，特別提供數據深加工的智能算法，支持制造業全生命周期活動的智能化。

l 支持技術創新、產品創新，可進行工業機理建模，模型確認、校驗與評價（VV&A），以及工業APP的開發。

l 通過人、機、物的全面互聯和全局優化，實現全系統效率的提升，并確保該系統安全、可靠。

制造業數字化轉型與新基建的關系是相輔相成的。制造業數字化轉型對新基建提出了應用需求，明確了部分新基建建設項目的內容。新基建建成的大數據中心、智能算力系統和工業互聯網等信息基礎設施，夯實了制造業所需的基礎設施，為制造企業數字化轉型提供必要的、智能化的支持與服務，有力促進制造業的轉型目標系統的建設和轉型目標的實現，將大力支持中國由制造大國走向制造強國的基礎。

制造業數字化轉型的系統方法論

大量的記錄表明，人類許多偉大的成就來源于還原論。400年來，它一直是制造人類進行理論研究與科學實驗的方法論。20 世紀初，科學家們開始注意到還原論方法并非適合處理一切事物。某些事物或系統似乎只能作為整體運行和發揮作用，它們可能確實具有可分解的組成部分(組分)，但這些并不能解釋整體。系統方法論已經成為一種在考慮整體的前提條件下了解系統組分、組分與環境相互作用并適應環境狀況的常用實踐方法。系統工程以系統為對象，從系統的整體觀念出發，研究各個組成部分，分析各種因素之間的關系，尋找系統的最佳方案，使系統總體效果達到最佳。迄今為止，任何成功的工程系統都與人密切相關，即系統整體的目的、功能、行為、適應性、靈活性、多樣性和能力等，大多是由人類團隊所確定的。也許未來某一天，機器智能超過了人類，復雜系統完全可以由智能機器自己設計和建造，但這些技術進展都是在人類幾千年創造的基礎上實現的，也必須以滿足人類自身的需求為前提。

制造業數字化轉型是復雜的系統工程項目，涉及企業的組織形式、生產方式、業務流程、技術/系統、環境等多個緊密耦合的要素，還原論方法已不再適用。對制造業數字化轉型而言，采用系統方法論可以進行理性的和邏輯上的分析與解決。當然，解決復雜系統的系統工程方法也應該融入數字化轉型的過程中。制造企業應采用系統方法論，不斷掃描所處的環境，同時從內部和外部評估出境狀況，并不斷地重新平衡、重新構造，不斷地適應自身，以便在較長的時間內保持生存和發展。

制造企業數字化轉型要求在不中斷的運轉過程中，提高性能、效能、可靠性、快速響應能力等。利用系統方法論所提出的理想世界解決方案與真實世界的差異，作為系統變更的依據。對當前的一個或多個系統進行修訂和升級，而不是一股腦地替換它們。為此，需要構建一個模擬運行環境。在模擬運行環境中運行解決問題的流程，將能代表系統的模型接入到仿真系統中，根據具體情況，模型中可能包括功能層到物理層的映射。強調一點，模擬的環境不是真的環境，若仿真的代表性不夠充分，則基于仿真的決策將會是無效的。即使仿真是適當的，也可能存在為了響應環境的波動而不斷地進行重構的風險。

借鑒多年的研究和工程實踐積累的經驗，作者總結歸納了面對制造業數字化轉型這類復雜問題的一些建議，具體如下：

(1) 思維模式：應摒棄傳統的線性、確定性思維方式，用復雜的方式行動和思考。首先要做的是認識和理解問題的復雜性，認真思考復雜系統(體系)是什么？參與方有哪些？變化性導致了哪些相互作用等。

(2) 關注重點：將關注的重點放在個體要素間的相互作用，對系統的影響，以及復雜系統的整體結構、性能和行為，而不要止步于將復雜系統行為理解為個體因素的簡單加和。

(3) 變換視角：從個體因素和整體兩個視角去發現哪些方面和因素對復雜系統(體系)起著關鍵性的作用。簡單的觀察可以幫助我們發現其中的關系網絡模式。同時必須將它與任務相關聯，因為實現目標才是關鍵。

(4) 情境驗證：復雜系統無法預測，也無法全面掌握，要強化對假設的靈活運用。應該嘗試在情境中推進各項工作，就各種不同的情景思考不同的解決方案，并通過情境驗證(復雜系統建模與仿真)。

(5) 求同存異：組建多專業的跨界團隊，鼓勵團隊成員大膽諫言。認真傾聽團隊成員的不同聲音，是形成錯綜復雜解決方案的基本條件。

(6) 設計方法：當一個網絡由數以千計的各自獨立又相互作用的元器件組成時，加上迅速變化的環境，幾乎不可能有任何可靠的方法來進行自上而下的整體性設計。應對復雜系統的開發，采用“自下而上”設計也是一種很好的方法。

(7) 控制速度：應當具體觀察每個問題、癥狀、情況和任務各自的關聯。不要依賴于快速判斷和放之四海而皆準的方法，因為復雜性意味著相互關聯。必要時應適當減緩推進速度，減少因匆忙決策造成的、原本可以避免的疏忽。

(8) 防微杜漸：從其他項目中吸取經驗，善于捕捉復雜系統暴露出來的、微弱的危險信息，及時采取補救措施。在日常工作中，不斷提高安全意識，積累識別和解決“危險”的經驗。預見到可能會發生危險，及早提交討論，避免因小失大。

沒有強大的制造業，一個國家的經濟將無法實現快速、健康、穩定的發展，人民生活水平難以普遍提高。沒有強大的制造業，就沒有今天的計算機、存儲設備、網絡交換機、寬帶通信設備，以及互聯網協議、工業軟件，根本談不上互聯網基礎設施，就不會有今天的消費互聯網平臺，更不要奢談什么“共享經濟”了。如果沒有強大的制造業，中國則無法從制造大國走向制造強國。

隨著云計算、大數據、物（互）聯網、人工智能等科學技術的迅猛發展，消費者需求不斷變化，定制化呼聲與日俱增，制造業全球化的市場競爭日益激烈。同時，經濟下行壓力與生產成本、人力成本的提高，迫使制造企業開始注重數字化轉型，希望利用高、新技術，提高生產效率，提升產品創新與管理能力，力爭在全球化市場競爭中長久獲勝。新基建通過構建基于5G通信設備、工業互聯網、大數據中心、人工智能等的信息基礎設施，支持制造業構建基于工業互聯網的信息物理系統（CPS），夯實了制造業數字化轉型的設施基礎。

制造業數字化轉型是復雜的系統工程項目，涉及人、組織、管理、技術、知識、環境等多個影響因素，且各影響因素之間相互作用，緊密耦合，傳統的決定論(還原論)已經難以解決這類復雜系統的問題，必須站在系統的高度，考慮復雜系統的不確定性、非線性、涌現性等，從系統整體上解決問題。如果企業組織難以適應市場和技術的變化，再好的數字化技術也無法全面實現轉型的目標。

制造業數字化轉型是一項長期的戰略行動，需要長期投入和著眼于企業的長期績效提升。研究與實踐中我們認識到：系統觀總是傾向于長期的視角，找到好方案的唯一可行路徑就是一小步一小步地逐漸變化。根據環境變化和轉型的進展，及時調整探索的方向、步長，不斷優化整體解決方案，從而確保制造業數字化轉型目標的實現。

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