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探讨中国智能制造的实施路径

[日期:2016-12-06] 来源:互联网  作者:沸腾网整理 [字体: ]
    《中国制造2025》有中国版“工业4.0”之称,是建设我国制造强国的纲领性文件。文件吸取了美国、德国的所长,又结合了中国的特点,聚焦五大工程。其中把智能制造工程作为主攻方向。在这个基础上,我国制造业将如何由大变强?来自业界的专家学者开展了深入而广泛的探讨。
 
    面对新的需求谋布局
 
    工业和信息化部发展规划处处长姚珺指出,“中国制造2025”的出台唤醒了中国制造业的发展,也推动了中国制造业发展由过去的平台转向一个新的平台。“我们过去追求的是规模,我们长期走的是规模扩张的老路,未来我们要走提质增效的新路。”所以,“中国制造2025”对中国制造业发展是里程碑的事件,是节点性的事件。
 
    从当前的制造发展来看,我们的制造业发展面临一些新的需求,突出的表现在效率、时间和灵活性,在效率方面我们的制造业迫切的要求提高我们能源效率、资源效率、生态效率和生产效率。
 
    “过去,我们生产研发一款产品,可以在市场上销售八到十年,持续盈利。现在,一个产品生存周期只有一到两年,手机八到十个月就换一代。所以,制造业面临着创新周期大幅度加快,表现为一种快速迭代式的创新,对技术转化为生产力的时间需求也越来越高,我们对创新提出开放协同的需求,不能再像过去那样单打独斗。制造业要想满足个性化需求,企业就要灵活多变,对制造业进行柔性重构。”
 
    同时,移动互联网、物联网、云计算、大数据等新的技术在制造业里面不断的渗透、融合和应用,促进了制造业的加速变革,向数字化、网络化和智能化转变。
 
    数字化是实现智能化的基础,本质是机器产品物理世界模型化、数字化和虚拟化;网络化是智能化发展的核心平台,为制造业共聚生产关系,网络平台传递的就是企业数据;智能化是制造自动化更高级的形态,通过数字化与自动化的集成,基于大数据的分析与决策来实现企业从刚性自动化转向未来的柔性自动化。
 
    如今,制造业的发展正在出现新的关健词,例如五联、数据、智能、服务、融合、定制等,围绕当前制造业发展的新需求和新挑战,国家提出新的总体布局:未来制造业的发展核心目标是提质增效;五个基本方针是创新驱动质量为先、结构优化;核心主线是新一代信息技术与制造业的深度融合;主攻方向是智能制造。围绕总体导向,国家提出“九个任务”、“五大工程”、“十个重点领域”和“重大决策”。未来,推进中国制造业由大变强,核心路径就是创新驱动+四化升级,四化升级指的是智能化、绿色化、服务化和品质化。
 
    融合创新资源提转型
 
    当前,国家紧迫的需求是要加快建立协同高效的制造业创新体系。因为国家整个创新体系的效能还明显偏低。
 
    近期,据科技部统计,我国每年产生3万多项科技成果,但是能够真正转化的只有10%,大量科技成果存在专利、论文、评价等前端环节,许多很难转化到现实生产力当中去,所以我们的制造业迫切需要的是怎么提高整个创新体系的效能。而这个体系里包括了制造业的主体能力建设。首先,我国要有一批以技术创新为导向的龙头企业、骨干企业、创新型企业;其次,打通整个创新的链条,打通基础研究、应用研究和产业创新的整个创新链的各个环节之间的障碍;再次,要建设一支高水平的创新人才队伍;最后,完善有利于创新环境的政策激励等。
 
    第一,“在建立制造业创新体系中,我们确定了一个主要的突破口,即加快建设国家制造业创新中心,强化共性关键技术的研发供给。”姚珺强调。
 
    从整个创新链来看,分为基础研究、应用研究和产业创新的学研产等三个环节。当前,我们的应用研究或者共性关键技术的应用研究是突破瓶颈。我们要建设国家制造业创新中心,来把基础研究环节和产业创新环节贯穿起来。中心是企业科研院所和高等学校等各类创新主体的战略组合,以独立法人形式所建立的新型创新载体。中心将面向制造业创新发展的重大需求,以重点领域前沿技术和共性关键技术的研发供给、转移扩散和首次商业化为重点,整合创新资源,打造跨界协同创新生态系统。
 
    第二,要推进制造业智能化,注重三个维度创新,依次是终端产品创新、生产技术创新和商业模式创新。终端产品方面,要加速产品智能化,包括增加工业传感器、计算能力、控制系统、芯片和网络连接能力等,在产品应用中来提高产品智能化水平。“我们提出智能生产的逻辑环,包括感知、通信、决策、操作,我们要实现每一台设备的每一个参数流程,每一个产品的实时的动态监控和动态的参数的获取,从而使我们能够实时感知到当前生产制造系统的状态和参数。这些感知到的参数和数据要能够进行实时高效的通信,通过工业互联网的部署来实现数据共享和流动。”
 
    第三,发展新技术,包括工业软件、人工智能、大数据和云计算等新一代信息技术。
 
    第四,操作实现MES、PLC、工业机器人等自动化执行,基于柔性自动化,使工厂能够响应外界动态的变化。
 
    “要实现智能生产,核心技术就是要构建CPS系统,把现实物理生产系统的每个设备、工具、工艺、流程都要在计算机虚拟环境进行实时映射,虚拟环境中的模型数据通过我们的优化流程算法优化以后,将相关的调整指令传递到实体环境,发生相应的调整,从而构建实时大循环,不断进行调整和优化,所以这个核心就是CPS。而关键的基础设施是要建立工业互联网,为整个工厂层面的数据提供全面共享连接管理的能力和应用方法,工业互联网在端层面提供的是数据采集通道,使我们通过传感器部署能够实时获取生产当中各个环节数据。传输层面上提供的是网络传输通道,在终端提供的是数据管理和分析方法,实现存储计算和分析能力。”
 
    智能生产价值创造靠的是数据采集和分析应用,数据将会成为企业关键生产资料和竞争力的重要来源,智能生产是由数据驱动,生产的智能化要构建CPS的基础,需要搭建工业互联网关键的信息基础设施,要通过数据的深度挖掘和应用分析来实现智能的决策和分析。
 
    服务智能化在于缩短服务路径,提高服务效率,改善服务体验,实现这样的路径的最主要的抓手就是要推进“中国制造+互联网”,其中包括设计与互联网的融合,制造管理营销服务融资等。制造业各个产业链的环节、价值链的环节中,与互联网深度融合都会带来相关环节的形态变化、技术变化和模式变化。
 
    绿色化也是制造业未来转型的必由之路。其中包括绿色化的产品、绿色化的工厂、绿色化的企业、绿色化的产业链条、绿色化的工业园区,从而构建一个“五位一体”的绿色制造体系。
 
    “我们提出要实施绿色制造工程,从技术角度、结构优化角度和管理改进的角度,各有侧重地对制造业的能源资源消耗、污染排放、循环利用等提出有针对性的解决路径和解决举措。我们要靠法规驱动政策激励和标准约束,以及严格监管来提升整个制造业绿色体系的构建。”姚珺强调。
 
    服务化则是推动制造业由现在的只提供产品向提供产品服务组合转型。
 
    随着制造业不断的融合发展,制造环节的差异性将会逐步地减少,尤其是随着智能化时代的广泛进入,通过服务获取差异化竞争优势成为企业的关键战略,产品是服务的基础和载体,服务是产品交付新形态和价值创造新模式,制造将以服务的形态进行交付。
 
    所以,制造业的转型是大势所趋,是未来业态融合主要的趋势。
 
    未来,中国制造业要走这样的强国之路,核心路径就是创新驱动加四化升级。
 
    “中国制造2025”是顶层设计,为了支撑“中国制造2025”,国家制订了11个配套指南,其中包括五个重大工程的实施指南、六个专项指南、四个重点领域发展的规划指南,如今新材料、制造人才和新材料已经上报国务院。还有两个重要的制成性行动指南,分别是产品质量品牌提升以及服务与制造业行动指南。
 
    截至目前,基于我国智能制造的“1+X”配套指南体系基本已经制订完成。
 
    扩大有效投资拉内需
 
    “十三五”规划明确提出“中国制造+互联网”,建设创新平台,实施一批智能制造示范项目,启动工业强机、绿色制造、技术改造工程,完成这四项任务,都需要有效投资。
 
    基于中国工业4.0的发展,中国工业经济联合会会长李毅中指出,有效投资能拉动内需,提升供给,为智能制造提供投资保障。
 
    “多年以来,投资取得了重大成效,但也出现了很多问题。比如产能过剩、投资效率低下、产业失衡、债务过重等。近几年中央深度重视调整,取得了明显的成效。投资的增幅从应对金融危机时期的25%-30%回落至9%。投资增幅8%-9%不算低,投资结构日趋合理。上半年全部投资比例中,工业占38.6%,第三产业占57.7%,投资占比与第二产业、第三产业相当,高技术产业的投资迅速增长。”
 
    现在的情形是,投资总量过大,投资率居高不下。而高速建设潜伏着金融危机和金融风险是不争的事实。与此同时,投资效率越来越低。增量资产产出率由1979年-1996年的2.6倍猛升至2015年的7.5倍,固定资产交付率由“十五”、“十一五”时期的74%—79%降到55%。
 
    “近年来投资在调整中出现了一些新的问题,引起我们的高度重视。首先是工业投资降幅过快,出现新的不平衡。最新数据显示,相对于总投资来看,今年第二季度工业投资只有2.9%,制造业投资只有2.8%。分别远低于同期的工业增加值。其次是民营资本投资意愿不强。今年上半年民间投资只增长2.8%,1到8月份只增长2.1%。民间投资占比由65.1%降到61.5%。工业、制造业更为典型,民间投资只增长2.9%、2.5%,工业总投资占比是79%,制造业占比86%。”
 
    李毅中强调,要解决不想投、不能投、不敢投、不知道往哪里投的问题,最根本的是要打破垄断,进一步向民营资本开放,保护投资者的合法权益,接触民营企业家的担忧。
 
    建议各地要深入调研分析投资现状,从实际出发,因地施策,投向传统产业改造,投向生产服务业。“我们要更加重视实体经济,借鉴国际先进国家的经验和他们走过的历史。要注重实现智能制造必须得投资保障。要控制总量、合理增长、规避风险,真正发挥有效投资的重要作用。
 
    进行数据转换升效率
 
    当今世界新一轮工业革命方兴未艾,根本动力在于新一代科技革命。包括信息技术指数及增长;数字化网络化普及应用,使得创新大大加快,产生了大数据;智能化创新。
 
    中国工程院院士干勇表示,“根据中国工程院的调研,我们总结到2030年世界工程科技发展的趋势。总体来说世界工程科技发展有六个特点,八个发展趋势,包括:能源体系、环境体系、电子信息技术、医学、空间科学等。”
 
    他强调,新一代产业技术的爆炸开启了智慧时代,智慧开始无处不在,产品周期提升,大规模流水线向大数据生产转变,由区域扩展到全球。最为重要的是,大数据的数量级将超过人机交互信息,包括腾讯、百度、阿里巴巴的技术广泛应用,但在工业领域应用大数据还需要增长。
 
    “工业互联网中,网络是数据核心,安全是保障,智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化转型,这是我们的核心。”
 
    互联网平台经济和大数据的发展方向,在贸易物流领域等的产业空间巨大,大数据平台为基础的商业竞争格局,而不简单是企业之间的竞争。例如宝钢首先在钢铁行业建设了云商平台,以后的竞争就是平台经济体之间的竞争。“要么拥有平台,要么被平台拥有”,这是张瑞敏的名言。
 
    新的互联网商业模式凸显,但是中国大数据构建有一个艰苦的过程,数量决定竞争力,要建立秩序和平台,特别是新材料产业技术创新的平台模式。大数据是技术创新元素,企业特色服务、基础服务的产业化都在平台上,企业构建了新材料的基础云、技术云、平台云和数据云等。
 
    德国政府工业4.0战略指导委员会成员、德国联邦信息技术通讯技术协(BITKOM) 工业4.0主任Mr. Wolfgang Dorst表示,数字化是德国过去30年里在欧洲、北美一直在做的事情。“我们把微型计算机和PC代入了生产的数字化时代,把机器人和计算机联系起来,这就是数字化。我们现在要做的事是在德国工业4.0中进行数据变换。”
 
    如今,传真机、电话和那些传统的东西都消失了。特别是在服务业和软件业,由于数字化的转变,有很多成功者,也有很多失败者。尤其是内容和PICT行业的融合,传统媒体在消失,数字化发生在人们生活中的方方面面。
 
    “例如在工厂的垂直化发展中,客户定单进来后,通过ERP系统进行资源分配,把它发给执行机构,再传到机器上,进而做生产组装。不仅如此,更多的工作可以实现无纸化。我们要打造一个供应商和生产商之间的联系,并且把客户也加入起来。”
 
    将来的工厂将完全不需要人,而是由机器人来控制。在工业4.0浪潮影响下,尽早开始数字化的公司必将走在前面,他们在装载或者生产线或安装线当中引入先进的工具,并且与客户保持紧密的联系。69%的德国公司希望采用工业4.0来加强他们现有的流程,提高他们的效率。
 
    91%的德国企业都有针对工业4.0做出自己的战略部署。他们需要跨学科的协作,很多不同的需求,不同的观点转换到同一个模型里面来,整合大公司,支持小公司,从而驱动市场。
 
    但是,75%的德国公司都没有开始工业4.0,因为它太昂贵了。这就是在实验室当中,让大小公司进行合作的原因。
 
    让业务全链接创价值
 
    “当下的制造商面临着新压力,企业必须拥有全球竞争力才能够继续发展。而制造业企业需要有新技能组合才可以运行智能化的制造设备,也因为此原因,人才的短缺成为企业发展的一大瓶颈。另外,由于新技术的不断涌现,信息安全隐患成为了企业最大的风险来源。再次,物联网虽然带来很多机遇,但同时也给组织内部带来了各种各样的挑战。”罗克韦尔大中华区总裁罗伯特·巴特摩尔强调。
 
    华为集团信息化首席专家宋联昌指出,华为有18万员工,其中研发有将近8万人,有36个联合创意中心,在500强里面排名129名,是一个业界领先的ICT供应商。从华为的收入一直是持续稳健的增长,不管是运营商、终端、企业业务领域都是增长非常快的,外面一直在问保持增长的原因是什么?华为总结了四点,就是创新能力、世界级管理、企业文化、核心价值观。一个是流程和IT支撑的管理体系,一个是对人的管理和激励。
 
    “熵”这是一个捣乱的状态,在封闭的状态当中,“熵”是不断的增加的,不管我们的管理体系,组织、流程、IT,我们的组织人会越来越多,员工会越来越复杂,这个时候的“熵”就增加了。这种趋势的情况下,如何保证企业的有效运作?从组织上来讲,华为是精兵化的组织,足够开放,鼓励去中心化,从而让企业处在低“熵”的运作状态。
 
    数字化实际上是降低企业信息“熵”的特点,要想把“熵”有效运作,华为提出全连接,即人、业务、知识全连接。
 
    华为数字化运营思路有几个点,第一,目的是让业务更加简单、更加快捷和安全。其被总结为五个体验,实时、按需、全在线,服务自助、社交。业务要数字化、服务化,手段是全连接、计算能力和算法,基础是数据和IT平台。
 
    华为把所有的连接分为五类用户,分别是客户、消费者、员工、合作伙伴和供应商。从中可以看到人和人、人和业务、人和知识,人和物。如果把人换成物,就变成智能制造、智能工厂。一些过程有确定性的业务,这部分业务需要标准化和自动化;而不那么确定的业务就靠智能化来解决,例如社交化来解决。
 
    ROADS和传统体验的区别是实时和非实时,秒级的反应就是华为实时的状态。
 
    “对于企业来说,如今客户的需求正越来越个性化,因此企业必须快速找出解决方案,应对客户的新需求。而很多破坏性、具有颠覆性的商业模式也在改变现有的企业组织结构——对于制造商而言,他们必须更加灵活、实现更高的出产率,而且制造小组件的能力要更精细。此外,最重要的一点是,企业必须考虑成本问题,保存低库存量,还要减少劳动力的依赖。“博世力士副总裁沃尔克.萨乌尔强调。
 
    沃尔克.萨乌尔认为,工业4.0战略将会极大的帮助企业改善产品质量、降低生产成本。在其看来,互联是人机之间的交互,价值链上所有的事物都是联系在一起的,所有的信息都可以实时提供,这样就能够带来更透明的系统,通过数据的更新,快速的做出响应。
 
    沃尔克.萨乌尔确认了几个对于价值创造网络至关重要的特征。这些特征是建立在一个非常稳固、强大的4.0发展框架下,覆盖了方方面面的内容。首先是人,人是最关键的要素,人是推动变革的核心。第二是去中心化的智慧系统,这种自动化的元件让人们可以快速、独立的完成任务。第三是快速的一体化和灵活的配置,要有一个开放的标准。第四是要能够有虚拟的实时呈现,还要有整个生产周期管理的数字化,最后还要用网络创造价值。
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