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探討中國智能制造的實施路徑

2016-12-08 11:05:35 圖文:

    《中國制造2025》有中國版“工業4.0”之稱,是建設我國制造強國的綱領性文件。文件吸取了美國、德國的所長,又結合了中國的特點,聚焦五大工程。其中把智能制造工程作為主攻方向。在這個基礎上,我國制造業將如何由大變強?

   面對新的需求謀布局

    工業和信息化部發展規劃處處長姚珺指出,“中國制造2025”的出臺喚醒了中國制造業的發展,也推動了中國制造業發展由過去的平臺轉向一個新的平臺。“我們過去追求的是規模,我們長期走的是規模擴張的老路,未來我們要走提質增效的新路。”所以,“中國制造2025”對中國制造業發展是里程碑的事件,是節點性的事件。

    從當前的制造發展來看,我們的制造業發展面臨一些新的需求,突出的表現在效率、時間和靈活性,在效率方面我們的制造業迫切的要求提高我們能源效率、資源效率、生態效率和生產效率。

     制造業面臨著創新周期大幅度加快,表現為一種快速迭代式的創新,對技術轉化為生產力的時間需求也越來越高,我們對創新提出開放協同的需求,不能再像過去那樣單打獨斗。制造業要想滿足個性化需求,企業就要靈活多變,對制造業進行柔性重構。同時,移動互聯網、物聯網、云計算、大數據等新的技術在制造業里面不斷的滲透、融合和應用,促進了制造業的加速變革,向數字化、網絡化和智能化轉變。

     數字化是實現智能化的基礎,本質是機器產品物理世界模型化、數字化和虛擬化;網絡化是智能化發展的核心平臺,為制造業共聚生產關系,網絡平臺傳遞的就是企業數據;智能化是制造自動化更高級的形態,通過數字化與自動化的集成,基于大數據的分析與決策來實現企業從剛性自動化轉向未來的柔性自動化。

     如今,制造業的發展正在出現新的關健詞,例如五聯、數據、智能、服務、融合、定制等,圍繞當前制造業發展的新需求和新挑戰,國家提出新的總體布局:未來制造業的發展核心目標是提質增效;五個基本方針是創新驅動質量為先、結構優化;核心主線是新一代信息技術與制造業的深度融合;主攻方向是智能制造。圍繞總體導向,國家提出“九個任務”、“五大工程”、“十個重點領域”和“重大決策”。未來,推進中國制造業由大變強,核心路徑就是創新驅動+四化升級,四化升級指的是智能化、綠色化、服務化和品質化。

   融合創新資源提轉型

    當前,國家緊迫的需求是要加快建立協同高效的制造業創新體系。因為國家整個創新體系的效能還明顯偏低。

    近期,據科技部統計,我國每年產生3萬多項科技成果,但是能夠真正轉化的只有10%,大量科技成果存在專利、論文、評價等前端環節,許多很難轉化到現實生產力當中去,所以我們的制造業迫切需要的是怎么提高整個創新體系的效能。而這個體系里包括了制造業的主體能力建設。首先,我國要有一批以技術創新為導向的龍頭企業、骨干企業、創新型企業;其次,打通整個創新的鏈條,打通基礎研究、應用研究和產業創新的整個創新鏈的各個環節之間的障礙;再次,要建設一支高水平的創新人才隊伍;最后,完善有利于創新環境的政策激勵等。

    第一,“在建立制造業創新體系中,我們確定了一個主要的突破口,即加快建設國家制造業創新中心,強化共性關鍵技術的研發供給。”姚珺強調。從整個創新鏈來看,分為基礎研究、應用研究和產業創新的學研產等三個環節。當前,我們的應用研究或者共性關鍵技術的應用研究是突破瓶頸。我們要建設國家制造業創新中心,來把基礎研究環節和產業創新環節貫穿起來。中心是企業科研院所和高等學校等各類創新主體的戰略組合,以獨立法人形式所建立的新型創新載體。中心將面向制造業創新發展的重大需求,以重點領域前沿技術和共性關鍵技術的研發供給、轉移擴散和首次商業化為重點,整合創新資源,打造跨界協同創新生態系統。

     第二,要推進制造業智能化,注重三個維度創新,依次是終端產品創新、生產技術創新和商業模式創新。終端產品方面,要加速產品智能化,包括增加工業傳感器、計算能力、控制系統、芯片和網絡連接能力等,在產品應用中來提高產品智能化水平。“我們提出智能生產的邏輯環,包括感知、通信、決策、操作,我們要實現每一臺設備的每一個參數流程,每一個產品的實時的動態監控和動態的參數的獲取,從而使我們能夠實時感知到當前生產制造系統的狀態和參數。這些感知到的參數和數據要能夠進行實時高效的通信,通過工業互聯網的部署來實現數據共享和流動。”

     第三,發展新技術,包括工業軟件、人工智能、大數據和云計算等新一代信息技術。

     第四,操作實現MESPLC、工業機器人等自動化執行,基于柔性自動化,使工廠能夠響應外界動態的變化。

    “要實現智能生產,核心技術就是要構建CPS系統,把現實物理生產系統的每個設備、工具、工藝、流程都要在計算機虛擬環境進行實時映射,虛擬環境中的模型數據通過我們的優化流程算法優化以后,將相關的調整指令傳遞到實體環境,發生相應的調整,從而構建實時大循環,不斷進行調整和優化,所以這個核心就是CPS。而關鍵的基礎設施是要建立工業互聯網,為整個工廠層面的數據提供全面共享連接管理的能力和應用方法,工業互聯網在端層面提供的是數據采集通道,使我們通過傳感器部署能夠實時獲取生產當中各個環節數據。傳輸層面上提供的是網絡傳輸通道,在終端提供的是數據管理和分析方法,實現存儲計算和分析能力。”

     智能生產價值創造靠的是數據采集和分析應用,數據將會成為企業關鍵生產資料和競爭力的重要來源,智能生產是由數據驅動,生產的智能化要構建CPS的基礎,需要搭建工業互聯網關鍵的信息基礎設施,要通過數據的深度挖掘和應用分析來實現智能的決策和分析。

     服務智能化在于縮短服務路徑,提高服務效率,改善服務體驗,實現這樣的路徑的最主要的抓手就是要推進“中國制造+互聯網”,其中包括設計與互聯網的融合,制造管理營銷服務融資等。制造業各個產業鏈的環節、價值鏈的環節中,與互聯網深度融合都會帶來相關環節的形態變化、技術變化和模式變化。

     綠色化也是制造業未來轉型的必由之路。其中包括綠色化的產品、綠色化的工廠、綠色化的企業、綠色化的產業鏈條、綠色化的工業園區,從而構建一個“五位一體”的綠色制造體系。

    “我們提出要實施綠色制造工程,從技術角度、結構優化角度和管理改進的角度,各有側重地對制造業的能源資源消耗、污染排放、循環利用等提出有針對性的解決路徑和解決舉措。我們要靠法規驅動政策激勵和標準約束,以及嚴格監管來提升整個制造業綠色體系的構建。”姚珺強調。

     服務化則是推動制造業由現在的只提供產品向提供產品服務組合轉型。

     隨著制造業不斷的融合發展,制造環節的差異性將會逐步地減少,尤其是隨著智能化時代的廣泛進入,通過服務獲取差異化競爭優勢成為企業的關鍵戰略,產品是服務的基礎和載體,服務是產品交付新形態和價值創造新模式,制造將以服務的形態進行交付。

     所以,制造業的轉型是大勢所趨,是未來業態融合主要的趨勢。

     未來,中國制造業要走這樣的強國之路,核心路徑就是創新驅動加四化升級。

     “中國制造2025”是頂層設計,為了支撐“中國制造2025”,國家制訂了11個配套指南,其中包括五個重大工程的實施指南、六個專項指南、四個重點領域發展的規劃指南,如今新材料、制造人才和新材料已經上報國務院。還有兩個重要的制成性行動指南,分別是產品質量品牌提升以及服務與制造業行動指南。

     截至目前,基于我國智能制造的“1+X”配套指南體系基本已經制訂完成。

    擴大有效投資拉內需

     “十三五”規劃明確提出“中國制造+互聯網”,建設創新平臺,實施一批智能制造示范項目,啟動工業強機、綠色制造、技術改造工程,完成這四項任務,都需要有效投資。

     基于中國工業4.0的發展,中國工業經濟聯合會會長李毅中指出,有效投資能拉動內需,提升供給,為智能制造提供投資保障。

    “多年以來,投資取得了重大成效,但也出現了很多問題。比如產能過剩、投資效率低下、產業失衡、債務過重等。近幾年中央深度重視調整,取得了明顯的成效。投資的增幅從應對金融危機時期的25%-30%回落至9%。投資增幅8%-9%不算低,投資結構日趨合理。上半年全部投資比例中,工業占38.6%,第三產業占57.7%,投資占比與第二產業、第三產業相當,高技術產業的投資迅速增長。”

     現在的情形是,投資總量過大,投資率居高不下。而高速建設潛伏著金融危機和金融風險是不爭的事實。與此同時,投資效率越來越低。增量資產產出率由1979-1996年的2.6倍猛升至2015年的7.5倍,固定資產交付率由“十五”、“十一五”時期的74%79%降到55%

     “近年來投資在調整中出現了一些新的問題,引起我們的高度重視。首先是工業投資降幅過快,出現新的不平衡。最新數據顯示,相對于總投資來看,今年第二季度工業投資只有2.9%,制造業投資只有2.8%。分別遠低于同期的工業增加值。其次是民營資本投資意愿不強。今年上半年民間投資只增長2.8%18月份只增長2.1%。民間投資占比由65.1%降到61.5%。工業、制造業更為典型,民間投資只增長2.9%2.5%,工業總投資占比是79%,制造業占比86%。”

     李毅中強調,要解決不想投、不能投、不敢投、不知道往哪里投的問題,最根本的是要打破壟斷,進一步向民營資本開放,保護投資者的合法權益,接觸民營企業家的擔憂。

     建議各地要深入調研分析投資現狀,從實際出發,因地施策,投向傳統產業改造,投向生產服務業。“我們要更加重視實體經濟,借鑒國際先進國家的經驗和他們走過的歷史。要注重實現智能制造必須得投資保障。要控制總量、合理增長、規避風險,真正發揮有效投資的重要作用。

    進行數據轉換升效率

     當今世界新一輪工業革命方興未艾,根本動力在于新一代科技革命。包括信息技術指數及增長;數字化網絡化普及應用,使得創新大大加快,產生了大數據;智能化創新。

     中國工程院院士干勇表示,“根據中國工程院的調研,我們總結到2030年世界工程科技發展的趨勢。總體來說世界工程科技發展有六個特點,八個發展趨勢,包括:能源體系、環境體系、電子信息技術、醫學、空間科學等。”

     他強調,新一代產業技術的爆炸開啟了智慧時代,智慧開始無處不在,產品周期提升,大規模流水線向大數據生產轉變,由區域擴展到全球。最為重要的是,大數據的數量級將超過人機交互信息,包括騰訊、百度、阿里巴巴的技術廣泛應用,但在工業領域應用大數據還需要增長。

     “工業互聯網中,網絡是數據核心,安全是保障,智能化生產、網絡化協同、個性化定制、服務化轉型,這是我們的核心。”

     互聯網平臺經濟和大數據的發展方向,在貿易物流領域等的產業空間巨大,大數據平臺為基礎的商業競爭格局,而不簡單是企業之間的競爭。例如寶鋼首先在鋼鐵行業建設了云商平臺,以后的競爭就是平臺經濟體之間的競爭。“要么擁有平臺,要么被平臺擁有”,這是張瑞敏的名言。

     新的互聯網商業模式凸顯,但是中國大數據構建有一個艱苦的過程,數量決定競爭力,要建立秩序和平臺,特別是新材料產業技術創新的平臺模式。大數據是技術創新元素,企業特色服務、基礎服務的產業化都在平臺上,企業構建了新材料的基礎云、技術云、平臺云和數據云等。

將來的工廠將完全不需要人,而是由機器人來控制。在工業4.0浪潮影響下,盡早開始數字化的公司必將走在前面,他們在裝載或者生產線或安裝線當中引入先進的工具,并且與客戶保持緊密的聯系。69%的德國公司希望采用工業4.0來加強他們現有的流程,提高他們的效率。

  讓業務全鏈接創價值

    “當下的制造商面臨著新壓力,企業必須擁有全球競爭力才能夠繼續發展。而制造業企業需要有新技能組合才可以運行智能化的制造設備,也因為此原因,人才的短缺成為企業發展的一大瓶頸。另外,由于新技術的不斷涌現,信息安全隱患成為了企業最大的風險來源。再次,物聯網雖然帶來很多機遇,但同時也給組織內部帶來了各種各樣的挑戰。”羅克韋爾大中華區總裁羅伯特·巴特摩爾強調。

     沃爾克.薩烏爾認為,工業4.0戰略將會極大的幫助企業改善產品質量、降低生產成本。在其看來,互聯是人機之間的交互,價值鏈上所有的事物都是聯系在一起的,所有的信息都可以實時提供,這樣就能夠帶來更透明的系統,通過數據的更新,快速的做出響應。沃爾克.薩烏爾確認了幾個對于價值創造網絡至關重要的特征。這些特征是建立在一個非常穩固、強大的4.0發展框架下,覆蓋了方方面面的內容。首先是人,人是最關鍵的要素,人是推動變革的核心。第二是去中心化的智慧系統,這種自動化的元件讓人們可以快速、獨立的完成任務。第三是快速的一體化和靈活的配置,要有一個開放的標準。第四是要能夠有虛擬的實時呈現,還要有整個生產周期管理的數字化,最后還要用網絡創造價值。


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