“科技史上最不可思议的事就是中国没能维持住其技术霸主地位。”工业革命史学家、美国人文与科学院院士乔尔·莫基尔如此评论。以“四大发明”为标志，古代中国一直在多个工业领域居世界领先地位。然而到了18世纪初，中国的领导地位逐渐丧失，欧洲国家以及美国成为世界工业大国。

终于，在经历了300年的沉沦之后，在2010年中国重新成为世界头号制造业大国，此前美国在这个位置上盘踞了一个多世纪。虽然重回第一，我国制造业发展却呈现出明显的不足：大而不强、徘徊于产业链低端、自主创新能力弱、资源配置能力弱、能源消耗大等。

1.6.1“中国制造”需转型升级

据《劳动报》报道，2011年我国彩电、手机、计算机等主要电子产品产量占全球出货量的比重分别达到48.8%、70.6%和90.6%，但电子信息百强企业实现的利润仅为美国苹果公司利润的40%。当“Made in China”（中国制造）风靡全世界，我们却几乎没有掌握什么核心技术。有人曾算过这样一笔账，中国出口8亿件衬衫，才能换回一架波音747飞机。再如，一台售价499美元的第一代iPad，只有33美元是加工劳动力成本，而最终在中国装配的成本只占8美元。这深刻揭示了“中国制造，美国利润”现象。中国社科院工业经济研究所发布的《中国产业竞争力报告（2012）》指出，我国制造业产品在国际市场上尽管拥有较高的占有率，但仍处于国际产业链的低端加工组装环节，产业技术含量和附加值偏低。

中国凭借人力和土地资源的价格优势，仅仅用了30年时间便取得了“世界工厂”的地位。但现在，随着土地和人力资源的价格上涨，“中国制造”的廉价优势正在逐步丧失。目前，在中国雇用一名工人的花费，在泰国可以雇用1.5名工人，在菲律宾可以雇用2.5名，印尼可以雇用3.5名。以制鞋、服装等为代表的劳动密集型产业正在向东南亚或非洲等生产成本更低的地区转移。因此，从形势的紧迫性上看，中国制造业必须转型升级，向制造业的中上游发展。

值得一提的是，虽然郭台铭嘴上说不看好3D打印，但对于“中国制造”目前面临的问题和遇到的困难，他却有着非常清醒的认识。作为全球第一大代工厂商，富士康仅在中国大陆的工人就有160万。2011年年底，富士康公布了“百万机器人大军计划”（即用3年时间生产出100万台智能化工业机器人，并逐步投放到富士康的各条生产线上）。郭台铭说：“富士康的年轻人将重新学习操控机器人软件、应用和维修，变为机器人的应用工程师和软件工程师，通过操作机器人的手和关节来完成生产。把单调重复的工作交给机器人，这是中国制造业向世界发出的一个信号”。

娃哈哈集团董事长兼总经理宗庆后在接受《中国经济周刊》采访时表示：当前，中国不应该再做“世界工厂”、“廉价的工厂”。东方电气集团董事长王计的观点也颇具代表性，他说，以前我们是向国外买技术，随着中国制造业不断做强做大，已很难买到甚至买不到核心技术，必须走自主创新的路子。

因此，中国制造业的当务之急是增强可持续发展能力和自主创新能力。过去30年我们制造业取得巨大成功依赖的是我们“勤劳的双手”，而未来30年要继续成为世界制造业巨头必须依靠我们“智慧的大脑”。

1.6.2 来自“德国制造”的启示

宝马、奔驰、大众、西门子，德国“牛气十足的工业制造业”让很多中国人印象深刻。《日本经济新闻》称，英国产业革命带来了世界工业大发展的契机，但是真正将世界工业制造推向高潮的是“德国制造”。从造船、钻探机械制造到高速列车、地铁、汽车、飞机等的制造，德国从来没有离开过世界前三名的位置。日本的高速铁路最初也是引进的德国技术。

你可能想象不到的是，在125年前，英国人对德国制造的评价却是“厚颜无耻”。相对于英法来说，德国属于后发展国家，在夹缝中追求强国梦的德国人不得不“不择手段”，仿造英、法、美等国的产品，并以廉价销售冲击市场。偷窃设计、复制产品、伪造制造厂商……德国产品因此被扣上那顶不光彩的帽子。1887年8月23日，英国议会通过了侮辱性的商标法条款，规定所有从德国进口的产品都须注明“Made in Germany”，以此将劣质的德国货与优质的英国产品区分开来。

8月23日于是成了“德国制造”的诞生日。《德国之声》称，从125年前的那个日子后，德国人争气地让自己销售到世界各国的产品比当地货的口碑还要好。《南德意志报》称，“德国制造”125年的历史就像一个童话。它也是德国在二战后崛起的密码、欧债危机中仍“一枝独秀”的答案。“德国制造”已成了世界市场上“质量和信誉”的代名词。最近，德国机械及设备制造协会宣布，德国机械制造业出口继续占据世界第一的位置。

“德国制造”长盛不衰在于“质量”和“创新”。“德国制造”的成功，首先要得益于德国严格、健全的质量认证和监督体系。目前，德国最主要的标准制定机构为德国标准化协会，每年发布上千条行业标准，其中约90%被欧洲及世界各国采用。这些标准织成一个密网，严格限制住企业的一举一动，从而保证了产品质量。事实上，早在1876年美国费城世博会上德国产品被视为廉价的劣质品时，德国学者就开始呼吁工业界清醒过来：占领全球市场靠的不是廉价产品，而是质量。20年后，英国罗斯伯里伯爵1896年就表示：“德国让我感到恐惧，德国人把所有的一切……做成绝对的完美。我们超过德国了吗？刚好相反，我们落后了”。

“德国制造”的成功法宝还在于不断创新，产品不仅是在德国制造，更是在德国创造。生产之前的设计和创造才是最重要的，从新型动圈式高保真耳机，到高性能竞赛用摩托车，再到自动化的仿生物机器和有机太阳能电池，“德国制造”以其先进的技术和舒适独特的设计，成为一张代表严谨和可靠的国家名片，得到广泛认可和推崇。

“德国制造”根植于科研机构。300多所高等院校、数以百计的研究机构，“制造科技”都是其研究的重点。德国制造业还重视加强中小企业与研究机构联系，让中小企业参与尖端技术领域研究，促进研发和科技成果转化成真正的生产力。最重要的是，德国还有一支将“制造科技转变成产品”的高水准技术工人队伍。而这离不开德国的技术教育。在德国人看来，职业技术教育与普通学历教育同等重要。

20世纪80年代，德国和日本同样经历了货币大幅升值，两国以出口为导向的经济同样面临巨大压力。但与日本不同，德国没有紧紧盯住汇率，而是逼着企业在压力下不断挖掘潜力，自我改造，结果“德国制造”至今能够领先世界。实际上，“德国制造”的严谨和与时俱进等民族性格都是在市场竞争压力下养成的。

1.6.3“中国智造”的发展机遇

由“智能数字化制造”引发的第三次工业革命山雨欲来。中国正处于从“中国制造”向“中国智造”迈进的重要时期，3D智能数字化及3D打印技术可以让国内的设计师和工程师从产品制造工艺的束缚中解放出来，更加专注于产品本身的智力创造，大跨步进入想法到产品（Mind to Product）的“所想即所得”全新智造时代。据预测，我国的3D打印市场将在3年内从目前的约10亿元人民币增长到100亿元，中国将超越美国成为全球最大的市场。3D智能数字化和3D打印的产业化无疑将为促进我国传统产业升级、彻底摆脱长期处于制造业产业链底端的尴尬局面发挥十分重要的推进作用。

“中国智造”的转型基础和步骤

从世界著名咨询公司德勤发布的《2013全球制造业竞争力指数》可以看到，位居竞争力首位的是中国，且预计5年后中国仍然稳居第一。中国“世界工厂”的地位并没有被削弱，因为中国制造业仍然具有以下三大优势。

首先，中国有迅速扩大的市场。2012年全国社会消费品零售总额超20万亿元，2008年只有10万亿元，5年翻了一番，这在国际上是不可思议的。并且，中国的消费市场还将继续扩大。

其次，虽然中国劳动力成本越来越高，但劳动力的素质近些年来明显提高。中国劳动力的“性价比”在国际上还是很有竞争力的。越来越多的跨国企业把研发中心搬到了中国，因为他们看到了中国更优质、更庞大的智力资源──人才！有跨国公司做过对比，在中国用一个博士，工资成本仅为美国的1/4。

第三，“可靠的供应链”便是中国制造业的另一大优势。现代工业制造都是分工合作的，需要大量的配套商，比如汽车产业就很典型。中国近年来成功建立起了世界上相对很有优势的产业配套体系，而包括越南在内的一些东盟国家还不具备。中国集中力量将供应链本土化并建立创新中心，从而被德勤视为唯一一个能够跟发达国家并驾齐驱，拥有同样供应商网络优势的新兴国家。

尽管 “科技革命” 有可能在欧美发达国家率先突破，但基于我国“世界工厂”的制造优势和潜力巨大的市场空间， “工业革命” 则有望在中国大地成燎原之势，在欧、美、日陷入危机阴影自顾不暇时，我们应牢牢把握历史机遇实现“弯道超车”。

对于个人和小型企业而言，可以先在跨国公司无力顾及的利基行业（用户相对小众但利润颇高），利用本土化的优势跟国外中小公司的产品进行竞争。以3D人像扫描仪为例，国外的产品需要15～20万元，而根据作者的了解，国内的用户一般都希望价格不超过几万元。这个要求其实并不苛刻，并且仍可保证较大的利润空间。此外，国外3D扫描软件一般没有中文版本，让普通用户一下子很难适应，这也是国内中小公司的机会。

之所以一开始选择利基行业，就是为了避免与国外大公司硬碰硬竞争。在逐渐占领各个利基行业之后，通过强强联手，共同搭建平台，并慢慢向大众领域渗透。这样，利用本土化的优势，并借助高科技工具（如3D打印和3D智能数字化），将产业链由低端向高端转移，将产品由利基行业向大众消费行业转移，最终完成由点到线、到面、再到体的“中国智造”战略转型。

3D 打印与 3D 智能数字化助力“中国智造”

2011年，我国十大科技进展之一是成功研制世界上最大的3D打印机。与传统的“切削去除材料”的加工技术（如3D雕刻）完全不同，3D打印采用分层加工、叠加成型的方式“逐层增加材料”来生成3D实体，这既是制造工艺的原理创新，也是应用数字化技术的产品创新。中国正在迎来全新的“智”时代，最鲜明的表征就是，智能化和数字化产品正以不可阻挡之势改变着我们的生活，也影响着制造业发展的格局。

3D打印技术的深层意义在于，它将有可能改变传统工业格局和大规模生产方式的理念，将极大地降低制造业建立工厂的基本要求和投资额度，引发新一轮的小型企业兴旺和扩张的潮流。3D打印能有力地挑战现有垄断化、大规模化的工业模式，而以其所缺乏的灵活创新的生产机制诞生大量有竞争力的实力企业。3D打印宣告了“厂大人多”时代的终结，尤其是那些产品更替时间短、每几个月就会发生一次产品换代的行业。3D打印技术将加速科技创新，这让我国长期处于追赶和规模扩张型的工业产业模式看到了改变的希望，给“中国制造”向“中国智造”的转型提供了新动力。

“中国智造”一个重要方面的体现就是，要应用智能数字化技术极大地提高各种设计制造工艺的精度和效率，大幅度提升制造工艺水平。如我国自主研发的ARJ21飞机采用了3D数字化设计技术和并行工程方法，最终实现了大部件对接一次成功。另一个重要方面体现在生产过程中，比如数字化车间乃至数字化工厂，生产系统向着具有感知、决策、执行能力的智能化系统发展。走向“中国智造”，意味着企业需要坚持科技创新，逐步将3D打印、人工智能、机器人和数字化等高技术服务集成应用于制造业之中，做大、做强“高端制造”。

3D打印与3D智能数字化的产业化机遇

就3D打印技术领域本身来说，我们和国际相比虽还有一定的差距，但已不太大，大家已基本站在同一条起跑线上。国内的相关公司企业，如中航重机、南风股份、银邦股份、大族激光等，都与国际发展的趋势相接轨。我国自20世纪90年代初开始追踪3D打印技术研究，目前已取得了一批基础研究和产业化成果，部分甚至处于世界领先水平。例如，北京航空航天大学、西北工业大学开展的金属熔敷成型技术研究，在国际上首次突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成型工艺，已在大型运输机、舰载机、我国第一款本土商用大型客机C919、歼击机中装机应用。又比如，中国科学院自动化研究所的复杂系统管理与控制国家重点实验室所研制的高精度桌面级3D打印机（如图1-30所示），利用数字光处理技术实现光敏树脂的成型，层厚可达25（m。

（图片来源：中国科学院自动化研究所）

然而，在商业化市场领域，高端3D打印设备和材料的定价权掌握在国外少数几家公司手中。这些高端设备售价非常昂贵，而国内尚缺乏相关的替代品，因此极大地增加了3D打印行业的运营成本。因此，加强我国在3D打印关键技术领域的研发投入，如设备和功能材料的制备、混合材料打印、智能控制问题的解决、激光器/喷嘴等核心元部件的研制等，并进行商业化生产销售，对市面上的国外同类产品进行价格上的有效制衡，是支撑“中国智造”模式的前提和保障。

我国政府目前对此也很重视。2012年12月，工业和信息化部副部长苏波表示，3D打印将深刻影响制造业的未来，成为未来新的经济增长点。为加快推动3D打印制造技术的研发和产业化，我国将加强制度顶层设计和统筹规划，加大财税政策引导力度，适时筹建相关制造行业组织。这也是官方正式为3D打印技术在我国的发展定调。

此外，作为3D打印的前端和上游产业链，3D智能数字化扫描是一项关键技术。因为对于家庭的日常3D打印任务而言，最重要的一个环节是进行全（半）自动的数字化建模。目前国内的3D扫描设备在采集质量和速度上和国外的同类产品相差不大，价格却可仅为1/4左右。然而在市场化和产业化上仍有明显差距，大部分产品都出自小型公司，尚未形成有影响力的品牌。这方面有待于政府和商业机构进一步加大支持和投入。待时机成熟，完全可以使得国产3D扫描设备占据绝大部分国内市场甚至国际市场。

特别需要指出的是，在3D数字处理软件方面，我国与国外的差距仍然较大。实际上，待3D硬件设备成熟之后，国际3D打印市场的核心竞争将转移到相关的配套软件上来。目前国内的3D扫描厂商大多数直接采用国外的大型成熟商业软件，如美国的Geomagic Studio等。原因在于3D数字处理软件的研发需要巨额的资金投入和长期的技术积累，目前国内的小型公司难以承受研发风险，以及可能的知识产权侵权风险。但从长远来看，拥有国产化的3D数字处理软件是十分必要的，且是可行的，因为目前国内的科研单位（如中国科学院、浙江大学、清华大学、北京航空航天大学等）已基本解决了相关的技术难点，只是没有资金实力形成功能完整的大型软件系统。

除了大型的3D数字处理软件，其实还有很多可实现单一特色功能的智能化软件值得关注。前面已提到过，智能数字化技术的应用目前在国内和国外都处于起步阶段，差距不大。而且这类功能单一软件的研发风险小，可以作为缩小与国外整体差距的另一个突破口。

可以预见的是，以3D打印、视觉计算、模式识别、机器学习等为代表的智能化技术将获得广泛的工业化应用，配以低成本的传感设备，可以进行自动感知捕获、特征提取、统计分析，以及智能化定制设计，以满足高附加值“批量定制”的工业需求。

建立完善“中国智造”的产业生态圈

2010年，中国大约有1.3亿人从事制造业，约占全球制造业工人的40%。同时，中国的竞争优势早已不仅仅是低成本的普通劳动力，还有大量雇用成本适中的中等技术人才、工程师、科研人员，以及完善的产业链条、高度适应性的巨大产能和本身巨大的市场。中国的研发设计能力实际上是过剩的，这从目前市面上琳琅满目的国产手机种类以及所建立的庞大“山寨帝国”就可窥豹一斑。当前工业制造的主要门槛是复杂的制造工艺和设备，而一站式3D打印机的主要优势恰恰是零技能制造，这给我国广大技术人员研发高附加值、个性化定制的创新产品开启了广阔天地。同时，中国巨大的人口基数，又可把原本小众的利基市场变成大众市场。

时下，有人把“智造”形象地比喻为2.5产业，即介于第二产业和第三产业之间的产业，生产和服务高度一体化。也即既具备创新产品研发中心等第二产业职能，又有增值服务、贸易等第三产业职能。通过虚拟工厂为表现手法，把整个产业价值链联系起来。我国要完成向“中国智造”产业模式的转变，关键要形成一大批能够以3D产品创意设计、生产、服务为职业的群体，建立完善良性循环而非恶性竞争的创新生态圈，这方面可借鉴美国Shapeways和Quirky公司的设计、制造、销售全产业链模式。

我国目前已拥有较大规模的产品设计人员。当前存在的问题是缺乏有保障的生态环境支持这些设计人员去原创自己的风格，摆脱低水平仿造、低水平收入的恶性循环。这方面需要国家出台相关的知识产权保护法案，以及提供政策上的支持（如建立类似于Kickstarter的融资平台），还有营造创新文化氛围。3D打印机、数控机床及以Arduinos为代表的开源硬件平台降低了创新门槛，结合我国处于零部件供应链中心（如深圳华强北，如图1-31所示）的优势地位，可完成所有元器件的一站式采购，极大地提高了产品的研发速度和降低了研发成本。此外，我国还需进一步加强产业创新人才的教育和培训，整体提升国人的动手能力和DIY兴趣，可将3D打印技术纳入中学和大学的学科建设体系，增加必修环节和实训项目，为以后类似Shapeways和Quirky模式在中国的产业化形成提供相应的人才储备和技术储备。

（图片来源：Joe Heitzeberg）

近些年来我国经济中“去实业化”现象开始急剧蔓延。以高速膨胀发展的房地产和金融市场为代表的虚拟经济，正在严重冲击我国实体经济和制造业的发展。“中国制造”发展势头放缓已成为不争的事实。虚拟经济“一夜暴富”，也导致贫富分化差距拉大和社会心理失衡。因此，消除虚拟领域的暴利，遏制各种投机行为非常紧迫，实现社会利润率平均化，让每一位充满创造热情的年轻人居有定所，以便安心创业而无后顾之忧，同时促使社会资本尽快回归制造业，为“中国制造”向“中国智造”的战略转型打下坚实的社会基础。

目前我国政府正在加大对“高端装备制造业”的支持力度，已将其列入国家七大战略性新兴产业之一，而“智能制造装备”又是其重点发展方向。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确指出“强化基础配套能力，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备”，并出台了相关配套政策措施。按照《智能制造装备产业“十二五”发展规划》的要求，到2015年，我国智能装备制造业的销售收入将超过1万亿元，年均增长率超过25%，工业增加值率达到35%。本土化智能制造装备的国内市场占有率将超过30%。

管理技术创新同样也是“中国智造”的重要内容。通过智能数字化系统的应用，在互联网、物联网、云计算等技术的强力支持下，使企业能对产品整个生命周期全部数据进行统一管理，建立从企业内各部门到用户之间的信息集成，从而有效地提高市场反应速度和产品开发速度。当前，十分迫切的是对我国传统制造业加快进行数字化、智能化技术改造提升。同时，智能制造技术将使制造过程的物流、信息流、资金流高效协调，大大提高制造的效率和效益，减少资源消耗，降低对环境的不良影响，成就“绿色制造”。

最后我们举一个例子说明“中国智造”的优势所在。如前所述，要打印一件3D物品，目前技术上还没有一套全自动的解决方案，仍需要大量复杂的智力和手工劳动，如3D形状的数字化扫描过程、产品创意的智能化设计、3D打印产品的清理和抛光上色等。在欧美等发达国家，人工费用和设计费用都非常昂贵，这样导致设计和打印一件3D产品价格不菲。以国外一家3D照相馆为例，如图1-32所示，其出售3D扫描和3D打印的人物雕像，一个6英寸的全彩雕像成本价约为2，493元人民币，这个价位在国内几乎没有可行性。而在国内，完全可以使用国产的智能扫描设备，经设计师使用智能化软件定制加工之后，再采用低成本的单色材料，并利用低成本的单色3D打印机（如RepRap、MakerBot等）将模型打印出来，最后雇用极具价格优势的美工流水线进行人工上色，全部成本在“中国智造”模式下可控制在100元人民币以内。

（图片来源：OMOTE 3D）

由此可见，即使在由“批量生产”转向“批量定制”的时代，以3D打印为代表的“第三次工业革命”仍有很大的希望在中国落地生根，形成“中国智造”的新模式，而不是制造业回流到欧美。3D打印和智能数字化技术将深刻改变传统行业的产业模式，将为我国制造业的转型发展带来前所未有的机遇。 5vVovLvW0gkUoEDc9+WQZ0+QJKf07shvEDpXq1WG0xo7lDo3a9KlQRDGG9LoFD6D