自动化演变

Glenn Snyder

美国德勤咨询合伙人

Matt Szuhaj

美国德勤咨询总监

Matt Adams

美国德勤咨询经理

翻译：

德勤上海事务所

企业风险管理服务

在2011年硅谷领袖出席的晚宴上，美国总统奥巴马向当时的苹果CEO史蒂夫·乔布斯提问：“需要做些什么才能在美国本土制造自己的苹果产品？”当乔布斯回答：“这任务难以实现。”是否表示发达国家的制造行业正在逐步被淘汰，抑或是制造业的未来将呈现多栖分布的模式？是不是制造业竞争力的核心发生了变化？有没有这种可能，即他的iPhone产品实现这样的转变是工作中技术创新力量的标志？^[1]

如果摩尔定律继续定义处理器的性能，到2050年普通个人电脑将与世界上所有人类大脑的总和具有相同的处理能力。^[2]即使处理能力增长放缓，仍会实现机器人和自动化领域的转型。想象一下，一个工厂里所有重复的、大部分复杂的任务都由机器完成。在这种情况下，运用低技能的、廉价劳动力的工作会越来越少；而相应的，高技能的、为了成本优势而不适合离岸外包的工作越来越多。

制造业生产一直以来都以降低成本为驱动力，要求有效的制造业生产如商品生产一样，尽可能使用最低成本。如果某些公司能持续致力于研究和开发活动，结合切实可行的新技术以及其他因素，将会创造潜在的长期机会，使得跨区域经营成为可能，从而实现长远利益。当前，很多公司都保留资本储备以应对当下经济和政治环境的不稳定，但是发达国家的重要企业资本为有前瞻性的公司提供了一个机会，使其可以积极地将制造业作为一个战略杠杆而非仅仅是降低成本。

多年来，发展中国家劳动力成本较低的优势使得发达经济体已经流失了大量的制造业工种，在这种情况下企业可以提供更多的就业机会以取代实施最基本的自动化。然而，自动化和机器人技术的发展趋势正迅速地改变这种平衡，以至于在未来15～20年，可以显著地看到制造业向资源集中化和最终用户市场转移，其中发达经济体中新兴制造业工种的流失有时候也是制造业发展历史中的一部分。在发展中经济体劳动力成本不断上涨和其他经济发展趋势的背景下，自动化的进步越来越具有成本竞争力，且正在逐步替代劳动密集型生产方式，并最终降低劳动力成本在新制造产业关键选址因素当中的重要性。随着计算机处理能力的提高，日益成熟的传感技术、人工智能控制系统和其他技术创新推动着下一代的自动化生产，未来制造业似乎在许多产业领域都正准备着巨大的改变。最终，那些将技术与地理位置的融合视为战略机会的制造企业将更有可能赢得有利的竞争地位。

在过去的几十年里，美国与制造业维持着一种并不紧密的关系。许多以美国以及其他发达国家为中心的制造企业通过在美国本土之外的制造增长已经取得了成本优势。由于本土以外那些发展制造业的最初尝试，美国的企业已经考虑在自动化技术与位置迁移之间的权衡。作为总非农人口就业率的一部分，美国制造业就业率虽然已经显著下降，从1962年的28%下降到2011年的不到9%，但直到最近的经济衰退期为止，该比率已经很大程度上保持了不变，而同一时期内制造业的实际输出却取得了平稳增长。^[3]

图17 美国制造业：生产和劳动力

资料来源：Board of Governors of the Federal Reserve System，Industrial Production and Capacity Utilization，Statistical Release G.17，monthly from http://www.census.gov/prod/99pubs/99statab/sec31.pdf；<http:// www.federalreserve.gov/releases/g17/revisions/Current/DefaultRev.htm>National Bureau of Economic Research，US Business Cycle Expansions and Contractions http://www.nber.org/cycles/cyclesmain.html

由美国制造业给劳动力缺失带来的警示，对于很多行业来说，促进制造业国际化从而获取劳动力成本的优势成为一种默认的方法。但是，生产率的提高也意味着自动化和加工效率对于就业有较大的影响。实质上，制造业背后的人员、流程和技术使得公司可以少花钱多办事。同时，对于大学教育的重视以及非制造行业的经济增长表明，一个国家的相对竞争优势正越来越多地与知识性经济并存发展。

由于这些趋势看上去不易改变，比较直观，未来制造自动化的发展可以防止制造业流出发达国家市场。制造业的未来不会是高就业的避风港，但它可以利用知识型经济，比如利用大学的技术人才、软件开发人员，以促进发达国家现有的创新文化。

20世纪80年代的通用汽车公司，被当时高效率的日本汽车制造厂商围攻，于是想通过在机械和自动化上的大量投资，以减少成本的策略来重新获取竞争力。最终，值得赞叹的是，这看似理想化的想法，在此后的十年间付诸实践，被诸多生产商采纳，并成为一种核心技术来提升生产力。当首席执行官Roger Smith决心将公司主要生产力从人力替换成机械生产之后，他被大家赞赏为一个富有远见的创新者。在80年代早期，日本汽车制造商，特别是Toyota和Nissan，开始逐步占领/蚕食通用汽车公司48%的市场份额。Smith视机械化生产为提高效率的方法，并且通过短期资本投资来代替长期拖累公司的劳动力成本。通用汽车公司继而投资450亿美元致力于发展其自动化生产，在当时，这笔经费投入比Toyota和Nissan两者的市值还高。虽然通用汽车公司当年的自动化策略在今天被看作是一种成功，可是在当时，这种冒险的行为是一种令人担忧的变革。尽管对此方面做了投资，但是在90年代中期通用汽车公司的市场份额仍然下滑到只有30%，并且一直没有达到理想的经营效率。与通用汽车公司相比，Toyota每位员工的生产效率是前者的5倍。到底哪里出了错呢？通用汽车公司没有在间接劳动力的削减上找原因，其实操作员和技术工同样也需要进行自动化的转变。此外，Toyota运营效率之高，不仅仅是因为自动化，同时也是因为实行了其他战略改革，比如精益生产、无库存生产方式等。就像一位通用汽车公司的管理者所言，仅仅运用科技，却没有与之相适应的劳动力匹配，那么结局只能是导演了一次自动化混乱。^[4]

尽管制造自动化不断进步，但是自动化革命还尚未实现。多种因素交织并共同促进企业作出改变制造业投资决策的设想。

劳动力套利的降低/转移。在2006～2010年的5年里，中国和印度的实际平均工资分别增长了75%和175%（相较于美国5.5%的增长率）。预计这么快的增长速度还将持续，特别是在中国，据经济学人情报组预测，到2015年中国的实际工资将再增长50%。^[5]对于那些吸引大部分外来投资的地区，这种趋势将更加明显。许多发现劳动力成本倍增的公司正重新考虑在这些地区发展制造业的决定，特别是把劳动力成本套利作为设施选址首要因素的那些公司。

经济殖民主义的衰落。商业全球化是经济殖民主义的演化——发达国家市场中企业的扩张首先需要获取发展中经济体的劳动力资源，进而才获取他们的市场。在这些发展中国家出现了越来越多的实力派企业，它们在美国以及欧洲市场都非常具有竞争力。这迫使发达国家的企业不仅要考虑如何进入新市场，还应该考虑如何捍卫自己原有的市场。塔塔汽车收购捷豹和路虎汽车就是这样，作为前英国殖民地的企业巨头购买了两个著名的、具有标志性的英国品牌。

能源成本增加。全球能源市场的波动已经众所周知，按照最近的趋势，能源成本在不断提高。这也使得企业在不断增加的压力下，从总体上考虑可持续发展，减少产品的碳排放以及运营网络，免受运输及物流成本波动的影响而选择本土化生产。这种影响是显而易见的，因为企业的大规模制造投资计划已经越来越多地考虑其工厂需要使用的动力来源。碳排放源，如煤炭，可以带来成本效益，但是由于可持续发展的倡议，考虑到企业形象以及有关碳排放的税收风险使得企业不得不停止使用。

轨迹平衡。许多公司在过去十年中都经历了一个快速增长的周期，包括兼并、收购以及反应性削减。结合一个动态的全球环境，这些变化导致一个企业的发展轨迹不再与公司的目标相一致。轨迹冗余，选址已经变得更加昂贵，对于现有的设施在人才配置上的变化需要采取积极主动的再平衡，但很少有公司能够一直这么做。

自动化技术公司艾默生就是最近的一个例子，其全球业务的重新平衡使他们取得收益。^[6] 艾默生具有较悠久的收购和全球扩张的历史，长期以来一直致力于拓展业务的区域范围，不仅在制造领域一贯追求本土化，还在其增长的市场中发展工程和开发业务。

精确信息。由于竞争需要而出现的制造方式，如无库存生产方式和精益生产，都需要及时的信息以保证生产。自动化系统可以按照需求来设置程序以产生数据，从而有效地提供精确信息。同样，先进的制造技术可以提高企业的灵活性，使企业对该系统产生的数据作出有效的反应（见表6）。

与过去相比，现实环境中的各种因素更有利于自动化制造革命。这些科技正在越来越多地出现在企业早期发展环境中，并且支持性技术也相对成熟。例如添加剂制造行业，就是我们常说的3D印刷，已经开始被有效运用到飞机模块的快速制造中。这项技术易于掌握，曾经有一个西北大学工程学的学生，在3个月的假期中，使用3D技术复制了校园。^[7]

表6 2020年以后的制造业

33-D Printing<http://www.popsci.com/technology/article/2011-02/using-3-d-printing-tech-eads-wants-print-out-entireaircraft-wing.

4For example，FRIDA —— the latest ABB robot<http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/abb-factory-robot-frida.

5Caterpillar plans to develop remote controlled machines and expects to develop fully autonomous heavy robots by 2021.Some cranes already are remote controlled.<http://www.im-mining.com/2011/07/06/cat-in-major-autonomous-truck-milestone-with-fortescuedealwhile-rio-doubles-its-komatsu-driverless-fleet.

在企业追求更高产能的过程中，从大学、企业早期环境以及实验中得到的知识可以被用于识别过程中的机会、挑战以及吸取经验教训。相应的，如同西北大学那位工程学学生所展示出来的，用于管理和执行复杂自动化生产的计算机和编程技能将会有效并非常普及地被运用。从这个方面来说，这与几十年前靠资本密集投入形成的自动化制造业大为不同。

现在的企业越来越重视对自己未来发展方向的思考并积极主动地通过调查和引导新的技术来发现自己的能力限制。同理，很多国家已经消逝的制造业能力很难重新恢复，但是出现在他们面前的是一个新的良机去发展新型的制造业。为了更好把握住未来的良机，这些企业与国家着重对三个相关的领域采取了行动：有关新技术的研究与发展、人才发展和长期战略计划。

（一）培育技术

自动化技术设计。GM案例中很重要的一点是，GM的日本竞争对手所设计的零部件，是专门为实现自动化技术而创造的。在案例中，简单基础的设计为技术的可重复性和速度带来了决定性的优势。一位来自克莱斯勒管理部门并熟悉当下竞争状况的前任雇员对于日本公司在通过设计推行自动化方面的成功表达了自己的观点：“我一直以为我们精于自动化，直到我参观了丰田的日本工厂并了解了他们的生产工序是如何与产品相配合的。”^[8]在很多公司中，产品研发与最终应用于生产上的技术被完全分离成两个部分。这导致很多理论上完美的产品很难以相同质量被规模化地生产出来。现今，正在考虑采纳自动化和其他高新技术的公司需要引进一个可以补充所选生产技术的产品设计过程，这个设计过程应能记录生产过程中的缺点并同时维持原有的优势。

制造业联营计划。联营计划是一个新兴的被用于加强零售商与顾客之间的联系的方法，其目标在于产品发展趋势与销售数据能够被分享并用于制定产品流动与客户拓展的协同发展计划。由此，制造商能从与销售公司和从事自动化或其他制造技术的研发单位的合作中获利。这种合作方式已经在制造商与材料及配件供应商之间实行了较长时间并形成了一定的规范。通过详细的客户调研，制造商既能了解消费者对消费类产品的需求，同时又能延伸并扩大他们与技术供应商和研究机构间的合作关系，以使技术供应商与研究机构能更好地应对生产商在各个方面的特殊需求。

技术孕育。上述产品设计与生产技术之间的互动对逐步启用的新制造技术起到了决定性的作用。小部分处于领先地位的公司能很好地理解如何将技术的优势转化到专门的需求上去，同时调整生产去适应新的技术。这种进步提出了对传统研发系统的拓展需求，以打破单一的产品发展模式，将制造研究与反馈纳入到产品发展的过程中。Clarks，一个英国鞋业公司，将新的添加剂生产技术（3D印刷）用于彩色鞋设计的快速成型。而其他鞋类生产商还只是通过大量生产单一、基础的产品设计去获益。Clarks起步较慢但是在总体产品中拥有很好的多样性。除了设计上的优势和经验的积累，对于新兴技术的潜力的领悟和在大规模生产上的领先地位促使Clarks公司做出了先前的决定。^[9]

（二）人类与机器的互动

解决技能差距。较培育和适应技术相比，为特定的产品研发出配套及与之适应的技术也许是使得下一代自动化技术能成功问世的关键。鉴于自动化生产与外包决策相抗争的历史，制造商们想出了一种特定的劳动力模式来生产产品，这种方法对于新自动化环境并不合适。过去几十年，在很多劳动作坊里，制造业都被认为需要大量的劳动力，而只需要相对较少的教育背景。甚至对高技术的职业的需求也是随着自动化的出现而产生的。在很多国家，公司都将在职培训和经验传授作为技能培训的基础。公司和国家都一样，必须开始识别并培育高技术人才和自主化的劳动力人群，使得他们可以独立从事一系列生产活动。在发达市场的教育体系中，特别是在美国，尽管教育工作者一直重视适应性能力的培养而不是压制，但是他们鼓励通过压制和培养双管齐下来培养适应性能力。^[10]

员工授权。大多数的下一代生产技术能够为生产带来更大的灵活性，但为了获得这一好处，公司应当努力去发展更强大的生产力。

一个将这种做法付诸行动的基本案例，是位于威斯康星州的焊接及切割设备的制造商米勒电器。在公司内的某些部门，米勒公司给员工制定预期周产量，然后允许他们自行决定如何完成目标，而无需那些在相同运作过程中经常出现的生产管理员或者是领班人员的参与。这些员工一起探讨，偶尔还与公司的其他部门，例如处于供应链的员工们合作，来完成既定目标。这种方法就像机器人的运用和添加剂制造等技术一样价值将会不断升高，并且使生产变得更加个性化和灵活化。^[11]

美国制造业的春天——培训技术

截至2011年年底，在美国，相对于1400万失业人员，只有20%，约320万个工作机会。根据互联网招聘网站Dice.com数据显示，在加州，对于计算机专业的毕业生有接近3倍的技术职位空缺。^[12]这些数字表明：在美国，技术差距显著并不断增长。

技术人才的培训差距一直以来是政界和商界讨论的主题。根据美国制造业最新投资建议，通过政府与行业之间的协作，可以有效地缩小差距。例如，北卡罗来纳州州长及其他领导^[13]与生物技术产业合作，建立投资北卡罗来纳州技术中心，通过特别为生物科技产业设计的培训课程，进行相关培训，发展劳动力资源。这种能够提供就业培训的设备和环境通常只出现在私人企业，因此，北卡罗来纳州被认为是生物科学专业就业前景最好的州之一，并且成为国家优选试验和测试中心。^[14]

佐治亚州的快速启动项目采取个性化培训以获取产业投资。快速启动项目为在佐治亚州符合条件的投资项目量身制作培训计划，使用新技术来开发劳动力以满足企业的特殊需求。该项目激发了制造型企业，如起亚汽车、湾流公司以及卡特彼勒公司，在佐治亚州进行生产设施投资的兴趣。^[15]

佐治亚州和北卡罗来纳州的制胜法宝为通过与相关产业直接合作来发展劳动力，以发展所需要的技术技能来保持全球行业范围内的竞争力。这种合作培训计划的好处是，能够基于行业的即时需求解决技术技能差距。公司可以获得一个技术上训练有素的员工，从而在应对加速资本密集型自动化投资时面对较小的风险。公司可以获得现代化制造环境中所需要的员工，而州政府可以获得广泛的制造业投资项目和工作机会。

公司所选择的先进生产技术及其运行方法通过一个更加灵活的生产基础设施可以使得经营模式更加多样化。这样的基础设施有助于实现创新以及产品的个性化。这代表的是短期的成本削减与长期的成本效益之间的权衡。这种灵活性不仅需要技术含量、教育水平更高的劳动力，也要求生产经理能够操作投资组合的过程，并且根据不断变化的产品需求进行转换。这种向员工授权的制度将会使更多公司需要有教育背景的员工，但同时公司文化也需要从传统的生产文化发生改变。

保证人才输送。由于大部分的发达市场老龄化严重并且总体上缺乏熟练的技术和工程人才，人才将是新一代制造业成功的重要组成部分。添加剂制造业的私人公司为技术教育提供了强有力的支持，比如，技术教育可以直接为制造业公司提供他们想要的人才，同时也给公司提供了直接接触优秀学生的机会。有些国家，比如加拿大和德国的教育系统，长期以来都非常注重培养制造业的专业人才。^[16]

将传统制造业中的劳动力与新发展趋势中的劳动力的某些关键点进行比较，有助于说明制造业正在发生的变化（见表7）。

（三）长期规划

展望未来，生产技术的发展将是一项重要的战略讨论内容，因为它们可以提供潜在的长期分化机会——这是一个转变我们关注焦点的途径——我们对制造业的关注焦点应从单纯的成

表7 人才的转变

本最小化提高到一个新的战略高度，以达到长远的成功。正如之前所提到的，这种视野上的转变对于许多公司来说是很具有挑战性的，特别是那些在公众投资者压力下耐受力较低的公司。

同样的，我们也需要从一个长远的角度去考虑企业优化的过程，因为它们很难在一夜之间发生改变。但是，基于劳动力和能源可持续供应的考虑，新兴的市场推动了生产的本土化。公司需要在扩大产能之前先考虑设置新生产设施的地址。在许多案例中，自动化以及其他的先进技术可以使发达经济体系下的生产有效地节约成本，使得在低成本国家的现有设施转换至更有力的位置，以满足当地市场，同时降低后勤成本并减少服务现存顾客而产生的环境影响。

这也不是一个单纯的内部分析。大多数行业在考虑生产技术发展趋势时至少应考虑公司自己的和竞争对手的长期发展计划，以提供更具未来实用性的计划，从而减少初始投资或开发更小的设备以便更容易采用科技来做出改变。此外，考虑到灵活性，采用配备更易实施的自动化技术的交互检查系统来应对紧急需要，以及将自动化的机会与地方决策过程中的方案合并，都是非常有帮助的。

最后，使得产品的应用更加可行的产品开发流程和生产技术需要在需求产生之前尽早采取行动。随着各种技术的问世以及无数潜在的产业和产品的应用，不同技术与产业之间的最佳配比的分析变得不可或缺，同时也将使新的研究周期提前到市场需求之前。小型、简化的制造过程在短期内将更可能实现自动化，比如3D印刷过程，从长远来看，人工智能过程的自动化也将随之实现。长期的或者复杂的生产过程将从更加低价的机器人中获得好处，但是在很大程度上仍旧依赖于传统的生产力。

这种自动化的变革新趋势已经开始改变竞争格局。公司将制造而不是成本管理作为核心的战略杠杆将扩大他们的选择。那些能够识别最适合他们产品的新技术、鼓励将生产和产品研发进行整合、促进人才输送，以此引导变革，并对于科技的发展做出承诺、积极管理人才的发展轨迹以平衡其输送途径和成本管理的公司，将会在下一代的制造行业中站稳脚跟。

特别感谢以下为本文做出贡献的人员：西北大学Dean Julio Ottino，德勤咨询Ilya Bondarenko，Raj Vohra，Tom Morrison 以及 Michael Chen，德勤服务部Craig Giffi。注：本文已发表于Deloitte Review，2012年第11期。

【注释】

[1] 1http://www.nytimes.com/2012/ 01/22/business/apple-america-and-a-squeezed-middle-class.html?pagewanted=all.

[2] 2Top 25Technology Predictions，By Dave Evans，Chief Futurist，Cisco IBSG Innovations Practice，Hans Moravec，Robotics Institute，Carnegie Mellon University，1998；Cisco IBSG，2006-2009；http://www.cisco.com/web/about/ac79/docs/Top_25_Predictions_121409rev.pdf

[3] 3Board of Governors of the Federal Reserve System，Industrial Production and Capacity Utilization，Statistical Release G.17，monthly from<http://www.census.gov/prod/99pubs/99statab/sec31.pdf；http:// www.federalreserve.gov/releases/g17/revisions/Current/DefaultRev.htm>

[4] GM and the great automation solution，London Business School，Business Strategy Review Autumn 2003，Volume 14，Issue 3，http:// bsr.london.edu/lbs-article/465/ index.html

[5] Economist Intelligence Unit，Country Forecaster，Updater：January 1st，2012，Employment，wages，and prices.

[6] http://www.emerson.com/SiteCollectionDocuments/Investor-Conference/2012/2012-Investor-Conf-WebcastvFinal-Monser-v2.pdf.

[7] Conversation with Dean Julio Ottino，the dean of the McCormick School of Engineering and Applied Science at Northwestern University，April 2，2012.

[8] Author conversation with former Chrysler executive，February 2012.

[9] http://blogs.smithsonianmag.com/design/2012/03/these-shoes-are-made-for-printing/，http://www.zcorp.com/en/Press-Room/Clarks-Strides-into-New-Era-of-Innovation-with-ZPrinting/news.aspx.

[10] http://www.juliomarioottino.com/perspectives.

[11] http://www.oemoffhighway.com/article/10166444/vermeer-miller-electric-team-for-lean-welding-process.

[12] http://marketing.dice.com/pdf/Dice_TechTalentCrunch.pdf>-Pg.4（accessed 3/10/2012.

[13] http://www.ncbiotech.org/about-us/mission-history.

[14] http://www.bio.org/sites/default/files/battelle2010/NORTH_CAROLINA_profile.pdf>，Information from author interviews with education institutions and manufacturers operating in multiple states，including North Carolina，conducted as part of due diligence investigations for manufacturing investment decisions in support of multiple companies.

[15] http://gov.georgia.gov/00/press/detail/0，2668，165937316_180136645_181525463，00.html，http://www.georgiaquickstart.org/features.php?featureID=b6149f 5f5159a4e2d6a90db90e9ff631，http://gov.georgia.gov/00/press/detail/0，2668，78006749_124268231_126336694，00.html.

[16] Information from author interviews with education institutions and manufacturers operating in multiple countries，including Canada and Germany，conducted as part of due diligence investigations for manufacturing investment decisions in support of multiple companies.