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工业革命正在发生 智能工厂改变未来

日期:2015-11-19 来源: 智能制造 作者:WX 评论:0
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  “当前,新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇,国际产业分工格局正在重塑,我们必须紧紧抓住这一重大历史机遇,打造具有国际竞争力的制造业,这是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。”2015年11月8日,工业和信息化部部长苗圩受邀在全国政协十二届常委会第十三次会议上做学习讲座,短短一个小时,苗圩向与会委员介绍了“世界制造业发展趋势和我国装备制造业状况”,作为从事了一辈子制造业的苗圩而言,在《中国制造2025》上的这段话也是他最深刻的感受。他告诉本报记者,“18世纪中叶开启工业文明以来,世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。中国制造由大变强这条路虽然艰难,但我们必须要坚持走下去,相信依靠我们的制度优势、中国人的聪明和勤奋、全社会的关注和支持,我们有信心一定能够实现既定目标。”
新一轮工业革命正在发生
  “人类的工业生产经历了四个阶段,第一阶段是工业1.0,即机械制造时代,主要特征是机械化生产;第二阶段是工业2.0,即电气化与自动化时代,主要特征是大规模批量生产流水线;第三阶段是工业3.0,即电子信息时代,主要特征是高度自动化、柔性化生产;第四阶段是智能制造时代,也称为 工业4.0,即国际金融危机后,全球范围内新一轮科技革命与产业变革蓄势待发,其中,新一代信息通信技术与制造业融合发展,是新一轮科技革命和产业变革的主线,对制造业生产方式、发展模式和产业生态等方面都带来革命性影响,制造业重新成为全球经济竞争制高点。”苗圩对于世界制造业的发展趋势熟稔于心。
  苗圩介绍,从生产方式看,智能制造将成为制造业变革的重要方向,不管是美国先进制造伙伴计划、德国工业4.0,还是新工业法国计划等发达国家制造业发展战略都将智能制造作为发展和变革的重要方向。智能制造包括智能化的产品、装备、生产、管理和服务,主要载体是智能工厂和智能车间。CPS(信息物理系统)是实现智能制造的重要手段,这一系统通过集成计算、通信与控制于一体,实现大型物理系统与信息交互系统的实时感知和动态控制,使得人、机、物真正融合在一起。利用这一系统可以实现传统制造业无法实现的目标,最典型的就是批量化定制生产,主要是在每一个制造环节嵌入多个生产模块,从产品下单开始,每一道工序都通过数字化管理和生产模块的无缝切换同每一件产品的生产要求进行匹配,在生产过程不间断的情况下实现了批量化定制。“过去的福特汽车采取流水线批量生产,不仅车型一样,连颜色都只有黑色一种。而现在德国大众打造的MQB平台(横置发动机模块化平台)在汽车生产的主要工序,可以支持超过60种车型批量化定制生产。”苗圩很感慨。
  苗圩谈到,从发展模式看,绿色发展、生产性服务业发展日渐成为制造业转型发展新趋势。据介绍,绿色发展主要体现在两个方面:一方面,太阳能光伏、页岩气等新能源技术不断进步,清洁能源 应用日渐成熟,制造业进一步向低能耗、低污染方向发展。另一方面,欧美的“绿色供应链”、“低碳革命”、日本的“零排放”等新的产品设计和生产理念不断兴起,节能环保产业、再制造产业等产业链不断完善,“增材制造”日益普及,进一步丰富了制造业绿色发展的内涵和方式。苗圩解释,“增材制造”技术又称“3D打印”技术,是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术。“最早人类采用的是‘等材制造’,如青铜器的铸造,不需要经过复杂加工。随着电的发明,人类开始采用‘去除-切削’加工技术进行‘减材制造’,而现在的‘增材制造’从原来的做‘减法’改成做‘加法’,所用的材料都是耐高温、高强度,毫无疑问节约了资源、提高了效率,是一种新的绿色发展技术和理念。”苗圩还强调,“卖产品不如卖服务”已经成为许多企业家的共识,推动企业生产从以传统的产品制造为核心向提供具有丰富内涵的产品和服务转变。例如,IBM已成功转型为全球最大的硬件、网络和软件服务整体解决方案供应商;GE(通用电气)的“技术+管理+服务”所创造的产值已经占到公司总产值的2/3以上。
  刚刚结束的党的十八届五中全会将创新发展列为五大理念之首,苗圩表示,“制造业的创新呈现新的发展趋势,即随着信息技术尤其是互联网技术的持续发展和应用,跨领域、协同化、网络化的创新平台正在重组传统的制造业创新体系。”苗圩介绍,传统的创新活动中,新技术新产品的推出很大程度上依赖于单个企业的技术研发和产业化等活动,如第一部商用手机的研究开发和生产基本上由摩托罗拉公司独家完成。随着产业分工日益细化,产品复杂程度不断提升,单个企业难以也无法覆盖全部创新活动,需要与不同创新主体联合,实现创新资源的优化配置,如网络化的众包、众创、众筹、线上到线下(O2O)等新型创新方式密集涌现都体现了时代的要求。这方面不乏成功的例子,如小米公司利用互联网作为创新交流平台,建立与客户互动的开放式产品开发模式,全面运营第一年,收入就达到10亿美元。
  面对当下“互联网+”的热潮,苗圩认为,“互联网+”是一个很好的手段,如果运用得好,可以促进实体经济的发展,正是借助互联网的力量,内部组织扁平化和资源配置全球化日益成为制造企业培育竞争优势的新途径。苗圩介绍,一方面,从企业内部管理来看,很多企业运用互联网开放、协作与分享的特点,减少了企业管理的内部层级结构,在产业分工中更加注重专业化与精细化,企业的生产组织更富有柔性和创造性。例如,海尔将8万多员工变成2000多个自主经营的“小海尔”,最小的自主经营体仅有7人,形成了以销定产的敏捷供应链。从企业外部资源配置来看,制造业全球化步伐加快,生产、流通以及全球贸易方式都发生了巨大变化,企业通过网络将价值链与生产过程分解到不同国家和地区,技术研发、生产以及销售的多地区协作日趋加强。如宝马集团在全球建设了35个大型采购仓储中心,并由1900家供应商为其提供零部件和相关服务,从而形成了相互协作、相互依存的利益共同体。
 中国制造面临“双向挤压”
  让苗圩倍感压力的是,正是因为制造业出现上述新的发展趋势,世界主要经济体纷纷将制造业作为经济振兴的重中之重,发达国家纷纷制定“再工业化”战略,推动中高端制造业回流,并进一步加强全球产业布局调整,力图保持全球制造业领先地位。同时,发展中国家利用低成本竞争优势,积极吸引劳动密集型产业和低附加值环节转移,一些跨国企业直接到新兴国家投资设厂,有的则考虑将中国工厂迁至其他新兴国家,全球制造业格局将发生显著变化。“发达国家高端制造回流与新兴经济体争夺中低端制造转移同时发生,对我国形成‘双向挤压’。面对技术和产业变革及全球制造业竞争格局的重大调整,我国既面临重大机遇也面临重大挑战。”苗圩很有危机感。
  目前,全球制造业已基本形成四级梯队发展格局。第一梯队是以美国为主导的全球科技创新中心。第二梯队是高端制造领域,包括欧盟、日本。第三梯队是中低端制造领域,主要是一些新兴国家。第四梯队主要是资源输出国,包括OPEC(石油输出国组织)、非洲、拉美等国。“毫无疑问,世界各国都在争相介入新一轮国际分工争夺战中,随着比较优势逐步转化,全球制造业版图将被重塑。作为全球科技创新中心,美国在制造业基础及最前沿科技创新方面仍将处于领先地位。第二梯队中,德国、日本等国家地位将进一步巩固,一些后发国家有望通过技术、资本和Kaiyun官方网站app登录 积累,通过产业升级进入这一梯队。第三梯队中,大量的新兴经济体通过要素成本优势,积极参与国际分工,也将逐步纳入到全球制造业体系。”苗圩表示,中国现在处于第三梯队,目前这种格局在短时间内难有根本性改变,面对技术和产业变革及全球制造业竞争格局的重大调整,我国既面临重大机遇也面临重大挑战,当然机遇大于挑战,经过若干阶段的努力,提升位次完全有可能,希望到新中国成立100年时,把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国,为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实基础。
  苗圩还谈到,我国已成为制造业大国,但还不是制造业强国,与先进国家相比,仍有较大差距。以装备制造业为例,主要的不足表现在:一是自主创新能力薄弱。大多数装备研发设计水平较低,试验检测手段不足,关键共性技术缺失。企业技术创新仍处于跟随模仿阶段,底层技术的“黑匣子”尚未突破,一些关键产品也很难通过逆向工程实现自主设计、研发和创新。二是基础配套能力不足。关键材料、核心零部件严重依赖进口,先进工艺、产业技术基础等基础能力依然薄弱,严重制约了整机和系统的集成能力。如我国拥有自主知识产权的“华龙一号”核电机组,虽然大部分设备实现了国产化,但是15%的关键零部件还依靠进口。三是部分领域产品质量可靠性有待提升。基础能力跟不上,制约了产品的质量和可靠性,突出体现在产品质量安全性、质量稳定性和质量一致性等方面。部分产品和技术标准不完善、实用性差,跟不上新产品研发速度。另外,品牌建设滞后,缺少一批能与国外知名品牌相抗衡、具有一定国际影响力的自主品牌。据不完全统计,世界装备制造业中90%的知名商标所有权掌握在发达国家手中。四是产业结构不合理。低端产能过剩、高端产能不足,产业同质化竞争问题仍很突出。而真正体现综合国力和国际竞争力的高精尖产品和重大技术装备生产不足,远不能满足国民经济发展的需要。
  跻身一流方阵尚需时日
  在中国经济下行压力不断加大的今天,许多人为服务业超越制造业成为国民经济第二大产业而欢呼,甚至认为中国可以逾越工业化发展阶段,直接进入以服务业为主导的经济结构。对此,苗圩认为,不管是从历史经验还是现实情况来看,这都是脱离实际的一种观点。“从世界工业化300年进程看,工业化是现代化的核心内容,也是实现现代化不可逾越的历史阶段;制造业是技术创新的最主要承担者,是国家竞争力不断提升的根本保障,美、德、日、英、法等经济强国都是从制造大国和强国发展起来的。从新中国建设和改革开放实践看,制造业在我国国民经济中的主导作用和支柱地位长期不会改变。没有高度发达的制造业,服务业发展就缺乏强有力的支撑;没有坚实的实体经济,服务业发展将成为无本之木,对于一个大国而言,就很难实现现代化,就很难在全球竞争格局中脱颖而出。苗圩强调,制造业的兴衰印证着世界强国的兴衰,装备制造业的崛起已经成为国家间博弈最重要的砝码。我国已经进入全面建成小康社会的决胜阶段,装备制造业已经成为实现中华民族伟大复兴这一中国梦的顶梁柱,也已经到了爬坡过坎、由大变强的重要关口。
  党中央、国务院对于加快推动新型工业化,把制造业搞上去,把实体经济抓上去有着坚强决心,今年5月国务院制定印发了《中国制造2025》,这是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。苗圩告诉记者,建设制造强国的任务艰巨而紧迫,并不能一蹴而就,需要至少30年的不懈努力:第一步,力争用10年时间,迈入制造强国行列;第二步,到2035年,我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,新中国成立100年时,制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。
  面对中国制造存在的“短板”,《中国制造2025》给出了解决方案,即进一步巩固现有的发展优势,坚持创新驱动、智能转型、强化基础,在关键产业取得突破,通过做优做强中国装备,不断提高制造业国际竞争力。针对创新驱动,苗圩重点介绍了制造业创新中心,“在科技成果与产业化发展之间存在一个断层,也被称为‘死亡之谷’,为了破解这一难题,发达国家纷纷加快建设制造业创新中心,即通过建设创新平台和‘中试’系统,实现实验室技术向产品技术转移。按照计划,我国到2020年将建立15个左右国家制造业创新中心。”在加快智能转型方面,苗圩谈到,发展自主安全可控的装备是实现智能制造的关键。近年来,通过实施智能制造装备发展专项,促进了智能制造技术、智能测控装置、智能成套装备、数字化车间等的发展,有的技术填补了国内空白,打破了西方国家的技术垄断。下一步,要组织论证智能制造工程,研究确定工程目标和路线图,从智能制造装备和产品的安全可控、智能工厂/数字化车间建设等方面提出未来5-10年发展重点、目标和实施路径。至于强化基础支撑,苗圩表示,要解决重点产业发展的“卡脖子”问题,“从2014年开始,我们就围绕重点装备和重大工程需求,组织实施了工业强基工程,支持了航空航天关键基础材料、输电设备基础零部件等。除了做到基础强能力,还要集成上水平。”《中国制造2025》明确了产业发展的十大重点领域,苗圩认为,打基础是为了避免建成空中楼阁,但并不妨碍在局部领域实现突破,“下一步,我们要突出高端引领,加强分类指导,实现重点突破。实施高端装备创新工程,组织实施大型飞机、航空发动机和燃气轮机、高档数控机床等一批创新和产业化专项、重大工程。开发一批标志性、带动性强的重点产品和重大装备,提升自主设计和系统集成能力,突破关键共性技术与工程化、产业化瓶颈,提高装备制造业创新发展能力和国际竞争力。”
  为了做好上述工作,苗圩还提出了四条建议,分别是不断营造支持实体经济发展的环境;着力缓解制造业融资困难;健全多层次的Kaiyun官方网站app登录 培养体系;加快宽带网络基础设施建设。苗圩表示,如何将规划变计划,计划变行动,行动变效果,需要选择有限领域设定有限目标,积小胜为大胜,一步步扎实往前走,同时也希望广大政协委员继续关注和支持我国制造业发展,更多依靠中国装备、依托中国品牌,实现中国制造向中国创造的转变,中国速度向中国质量的转变,中国产品向中国品牌的转变,完成中国制造由大变强的战略任务。
  智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容。“十三五”规划建议提出,实施智能制造工程,构建新型制造体系。工信部不久前启动实施了“智能制造试点示范专项行动”,46家智能制造企业成为首批试点示范企业。现实版的中国智能制造到底什么样?智能工厂如何引领中国制造的未来?
  1.走进智能工厂的“神经中枢”
  石化行业主要大宗原料和产品80%以上属于危险化学品。由于危险化学品种类繁多,危险特性各异,生产和物流量大,危险化学品突发事故对老百姓生命安全和环境的影响也越来越大。石化行业智能工厂的“神经中枢”如何应对这样的挑战?
  11月13日,江西九江,中午12时30分。在一上午的密集会议交流之后,参加工信部石化行业智能制造现场经验交流会的各方人士来到九江石化生产管控中心,迫切地想看到目前我国石化行业唯一的智能制造试点示范企业的“神经中枢”是怎样的。
  在一层大厅,工作人员通过巨大的屏幕进行三维数字化工厂的展示:全部70余套生产及辅助装置实现了企业级全场景覆盖、海量数据实时交互……根据管理需要,大厅内27块55寸的大屏显示器可随时监控全厂各套生产及辅助装置的运行情况。全三维数字化工厂集成了工艺管理、设备管理、健康(HSE)管理、操作培训、 视频监控等一系列的深化应用,博得了参观者的称赞。
  九江石化总经理覃伟中介绍,智能工厂“神经中枢”——生产管控中心于2014年7月建成投用。生产管控中心集经营优化、生产指挥、工艺操作、运行管理、专业支持、应急保障“六位一体”功能于一身。企业4G无线专网将整个厂区全部覆盖,实现了工业企业有线无线宽带网络及音 视频通信融合,为生产运行管理和HSE管理等提供了便捷高效的支撑手段。
  在生产管控中心,记者看到了覆盖全厂5公里面积的“环保地图”,全厂“三废”排放点一目了然,排污情况可实时在线管控,环保管理实现可视化、智能化、一体化。在整个厂区,850台可燃气报警、1000余处火灾报警、585套视频监控可实现集中管理和一体化联动,支撑安全、环保、HSE管理由事后管理向事前预测和事中控制转变。
  九江石化于2015年底在行业内率先建成投用智能工厂,并出台企业级智能工厂标准规范体系。
  “九江石化实现了生产环境物联化、生产运营智能化、经营管理协同化、信息技术基础设施敏捷化,初步打造了一个集绿色、高效、安全和可持续发展于一体的智能工厂。”工信部部长苗圩评价说。
  2.让制造变“智造”的新模式
  2010年我国第一次超过美国成为全球第一制造大国,但工业大而不强的问题仍然突出。智能制造,对于传统制造业提质增效转型升级意味着什么?
  智能工厂的建设目标,就是使企业最终达到安全环保、最优生产、效益最佳、劳动生产率最高的状态。
  在数字化基础上,利用物联网技术实现的信息化让工厂更有可能从制造转变为“智造”:几十万个数据的处理结果可以清楚掌握生产流程,提高生产过程的可控性,减少生产线上的人工干预,及时准确地采集生产线数据,以及合理编排生产计划与生产进度。
  从我国发展现实看,加快发展智能制造任务非常迫切。“智能制造是基于新一代信息通信技术的新型制造模式,最突出的特点就是能够有效缩短产品研制周期,提高生产效率和产品质量,降低运营成本和资源能源消耗。”苗圩强调。
  今年前三季度,我国石油和化工行业实现主营业务收入9.67万亿元,同比下降5.7%;利润总额4541.9亿元,同比下降23.7%,均创新世纪以来的新低。“我们必须重新思考未来石化行业发展的新思路和新办法。”中国石油和化学工业联合会副会长赵俊贵指出。
  覃伟中坦言,九江石化之所以走上智能化发展之路就是在压力面前的选择。历经三年多实践,九江石化从信息化基础相对薄弱的传统石化企业,迈入全国智能制造试点示范企业,加工吨原油边际效益在中国石化炼油板块所属沿江5家炼化企业中的排名逐年提升,2014年跃居首位。实践说明,智能制造对传统制造业具有革命性的提升作用。
 3.正在改变未来的智能制造
  智能制造将引发制造业革命,它不仅是单一设备的智能化,而且是贯穿产品设计、生产、销售、管理、服务等全生命周期的智能化。智能工厂前行之“路”有多难?
  刚刚发布的“十三五”规划建议提出,加快建设制造强国。智能制造是传统制造业转型升级的方向,智能工厂将引领制造业的未来。
  有关专家指出,推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程,也是一个新生事物,从制造业的发展规律看,需要一个不断探索、试错的过程,难以一蹴而就,更不能急于求成。
  今年年初,工信部发布了《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》,明确了未来三年专项行动实施的目标、行动和任务。今年2月,工信部成立了由制造、电子信息、通信等多领域专家组成的智能制造综合标准化工作组。同时,智能制造“十三五”发展规划作为工信部“十三五”规划体系的重要组成部分,目前已经开始着手编制。
  在13日举行的现场会上,参会人员提出,建设智能工厂,希望国家给予强力支持,由生产企业牵头,以业务需求为导向,充分整合国内智力和研发资源,努力实现“弯道超车”。
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