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从代工厂到世界工厂,智能制造新篇章

时间:2023-11-09文章编辑:防爆云


去30年,中国制造业发生了巨大变革——从产品代工厂逐渐成为世界工厂,这30年的发展对我国意味着什么?

智能制造历程

2015年5月19日,国务院正式印发了我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领——《中国制造2025》。

至此以后,智能制造成为我国制造业发展的主攻方向,从政府到大中小型企业,整个智能制造生态得到了极大的发展。

政府层面,各类补贴促进建立数字化车间、智能工厂和未来工厂;企业实践落地,从一哄而上到理性建设(例如布局、规划、建设、运维优化+供应链协同+实时执行监控等);供应商上下游集成,从单一功能到逐步整合和优化。由观念到行动,全行业持续向智能制造的深水区探索。

传统制造业生态是物料协同的生产,其交易的本质是以物-物交易为主。

智能制造的生产不仅要涉及到物-物交易的各个环节(外部物-物交易和协同),还需要涉及到任务和数据之间的协同。即智能制造的生态,不仅包含了物-物交易额协同,还涉及到任务-任务、数据-数据、系统-系统之间的协同,有时或许还会涉及到人-人之间的协同,从物+时间域变成了物、事(任务)、人、数、时间域五个维度,复杂度大大增加。

进入21世纪,全球主要经济体相继提出制造业智能化发展战略,德国提出“德国工业4.0战略”,将物联网及服务技术融入制造业;美国提出“先进制造业美国领导力战略”“再工业化计划”等,确保美国在先进传感、先进控制和平台系统、数字制造等领域的优势地位;日本提出“新机器人”战略计划,将机器人和IT技术、大数据、人工智能等深度融合。

据《中国智能制造产业发展报告》的调研,各国在推动本国制定战略的同时,也在积极开展合作。比如美国和德国在积极对接后,提出工业4.0平台和IVC进行合作,因为他们认为彼此的架构是相互呼应的,可以融合发展。

智能制造的四大特点:

特点一:互联

互联是实现智能制造的基础!它强调将各种生产要素和利益相关者链接在一起,以实现各个生产环节的高度协同和协作。(包括设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户之间的连接)

互联性使不同企业之间能够实时共享信息、数据和反馈,从而提高生产过程的透明度和响应速度。例如,设备之间的互联可以实现设备状态监控和自动维护,生产线之间的互联可以实现实时生产调度,而供应链的互联可以实现及时的物料配送。

特点二:数据

数据在实现智能制造中扮演着重要角色。它强调收集、分析和利用各种类型的数据完成有效反馈。(数据包括产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据以及消费者数据)

这些数据可以用于优化生产过程、预测设备故障、改进产品设计、个性化生产和提高决策质量,帮助制造企业获得更深入的洞察和智能化的决策支持。

特点三:集成

集成是实现智能制造的有效途径。强调在制造环境下企业通过无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统和通信设施的互联,实现各个生产终端的高度集成。

这一集成建立了一个智能网络(工业互联网),允许不同的实体,包括人与人、人与机器、机器与机器,以及服务与服务之间,进行横向、纵向和端到端的高度集成。使产品从设计到交付都能够实现无缝的合作和数据共享,让生产过程更加协同、灵活和高效。

特点四:创新

创新是实现智能制造的灵魂!涵盖了制造技术、产品、生产模式、业态和组织方面的创新。(技术创新,如3D打印、物联网和人工智能的应用;产品创新,如智能产品和个性化制造;生产模式创新,如柔性制造系统)

智能制造的创新需求鼓励制造企业积极寻求创新机会,力求摆脱西方的工业卡脖子现象,完成弯道超车,并始终保持自身的核心竞争力。

智能制造发展方向与挑战

中国制造业的持续发展,不仅使其成为世界工厂和供应链的高地,更是孵化了高新技术进步的土壤,为中国在全球赢得制造业和供应链的竞争力奠定了基础

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中国智能制造发展方向

未来中国智能制造产业发展将面向以下三个方向:

1)智能制造从大企业、优质企业逐步覆盖到中小型制造企业。虽然各企业在智能制造覆盖的广度和深度方面可能有差异,但中小型制造企业的智能制造是未来5-8年的主角;

2)智能制造逐步从基础建设、执行优化向供应链集成和优化方向发展。企业运营的整体优化需求,将造成供应链协同系统的高速发展;

3)小步快跑会成为企业智能制造建设的主体,大项目越来越少,在同一设计基础上的智能制造快速迭代是主流。

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中国智能制造未来的机遇与挑战

(一)机遇

第一,智能制造技术处于世界一流水平。

当前,新一轮科技革命和产业变革加速发展,大数据、人工智能、物联网等新一代信息技术正在与制造业深入融合,不断改变着制造业的生产方式、组织方式和发展模式,数字化、网络化、智能化已经成为全球制造业发展的重要方向。在第四次工业革命,也就是这次世界经济加速向数字化转型的过程中,我国在多个领域实现重大突破,新技术、新产品、新业态、新模式不断涌现;支撑智能制造发展的5G、大数据等技术方面处于全球第一梯队,为未来智能制造的全球竞争奠定良好基础。

第二,我国具有全球独有的发展高端制造业的全产业链条。

我国具有全球最完整、规模最大的工业体系、强大的生产能力、完善的配套能力。目前我国已经拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类,形成了独立完整的现代工业体系,是全世界唯一拥有联合国产业分类当中全部工业门类的国家。随着智能制造深入推进,工业互联网发展进入快车道,一大批数字化车间和智能工厂已经建成。截至2020年6月,制造业重点领域企业关键工序数控化率和数字化研发设计工具普及率分别达到51.1%和71.5%。

第三,在智能制造“走出去”方面已经奠定坚实基础。

我国制造业始终秉承开放发展的理念,是对外开放、合作共赢的重要领域。当前,我国已经成为全球货物贸易第一大国。一般制造业有序放开,已经与“一带一路”沿线30多个国家签署产能合作协议,高铁、核电、卫星等成体系走出国门,中国制造在全球产业链、供应链中的地位和影响力持续攀升。

(二)挑战

第一,经济全球化仍然面临巨大的不确定性。

当前世界经济形势复杂严峻,经济复苏具有不稳定性和不平衡性,新冠肺炎疫情的影响广泛而深远,各类衍生风险不容忽视,一些国家单边主义、保护主义、霸权主义非常严重。

第二,智能制造发展的国际竞争将更加激烈。

近年来,美国、德国等发达国家加快实施以信息技术为核心驱动力的先进制造计划。如德国的工业4.0。并且依托制造等领域的优势,构建数字驱动的工业生产制造体系,打造产业竞争新优势,抢占新一轮国际竞争制高点。我国面临着更加激烈的竞争。

第三,我国在智能制造的一些基础技术和关键核心技术方面仍然存在短板。

我国制造业领域一些核心技术受制于人,“卡脖子”问题突出,对外依存度高,新兴技术掌控能力有待提升。如,全球工业设计仿真软件产业主要由美、德、法三国把控。许多企业仍然处于数字化起步阶段。如,芯片、传感器、工业机器人等核心技术装备与软件系统仍然依赖进口,严重制约了我国智能制造的发展。