“智能制造”的光榮與夢想——探析我國智能制造的現實困惑與發展前景

2019-11-09 13:59:52 來源:中國建材報

 

  ■本報記者張雅麗卞宏梁

  在傳統中國制造的工廠中,來料加工的“貼牌生產”是最常見的生產方式,這種方式主要依靠國內低廉的人力成本創造利潤,缺乏自主創新和品牌塑造的能力。

  紀錄片《超級工廠:特斯拉》中,真實地展示了電動汽車巨頭特斯拉號稱全球最智能的全自動化生產車間里,從原材料加工到成品的組裝,全部生產過程除了少量零部件外,幾乎所有生產工作都自給自足,全程自動化。

  兩種生產方式立見高下。從低端重復生產的尷尬無奈到高端智能化變革的光榮夢想,中國制造業的突飛猛進離不開生產方式的革命性變革。

  就在不久前,工業和信息化部與江蘇省政府共同組織召開了世界智能制造大會,同期發布《智能制造發展規劃(2016-2020年)》(以下簡稱《規劃》)。在中國從制造大國邁向制造強國的過程中,“智能制造”已經成為推動產業結構邁向中高端的關鍵一步。

  現狀消費需求日益旺盛

  制造水平相對低下

  所謂“智能制造”是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節,具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

  發達國家可以說走在智能化制造的前列。日本在上世紀九十年代就啟動了由日本、美國、澳大利亞等國參與的“智能制造系統”國際合作計劃;美國借助實施“先進制造業伙伴計劃”加強信息物理系統(CPS)軟件開發和工業互聯網平臺建設;德國推行“工業4.0”戰略,搭建以CPS為核心的智能制造系統架構。

  相比在上世紀就已經發力智能制造的發達國家,我國智能制造發展起步至少晚了幾十年。數據表明,中國僅有16%的企業進入智能制造應用階段;從智能制造的經濟效益來看,52%的企業智能制造收入貢獻率低于10%,60%的企業其智能制造利潤貢獻率低于10%。

  改革開放以來,中國制造業快速發展,2010年成為世界第一制造大國,已經建成世界上門類最為齊全的現代制造業體系。但是正如工信部副部長辛國斌在世界智能制造大會致辭中所強調的,中國制造業在發展質量、創新能力、品牌塑造方面,與發達國家相比仍有較大差距,大而不強的問題,一直是亟需破解的瓶頸。

  辛國斌指出,目前國內經濟下行,投資增速放緩,必須把推進智能制造作為培育制造業的新動力。供給側結構性改革首先倒逼產業鏈上游制造業實現智能化突破。

  在智能制造技術的基礎研究能力方面,中國的企業和高校與國際水準差距較大。此外,高端智能制造裝備對外依存度高,原始創新的匱乏導致中國智能制造缺乏核心競爭力。

  值得注意的是,《規劃》提出,要建設智能制造標準體系,開展標準研究與試驗驗證,加快標準制(修)訂和推廣應用,到2020年,制(修)訂智能制造標準200項以上。重視標準的制定正是規劃的一大重要亮點。

  事實上,標準匱乏同樣是當前大力推進智能制造的“軟肋”。從我國當前的發展現狀來看,智能制造的標準嚴重匱乏使得“智”出多門,人們對智能制造的認識不統一,只有標準中國化才能保證未來中國智能制造的世界話語權。

  正如專家所指出的,中國處于基本實現工業化的沖刺期,制造企業生產力水平參差不齊,不同區域的制造基礎差異較大,有些地方是3.0水平,有些地方可能還在2.0階段,但4.0(智能制造)是全世界的機遇,所以既要補2.0的課,又要跟上4.0的節奏;既要抓緊普及3.0,又要推動4.0示范引領。因此,要分階段推進,為智能制造打下扎實基礎。

  全球范圍內智能化浪潮撲面而來,聞“智”而動成為應然之舉。作為我國實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領,《中國制造2025》在2015年5月發布,并提出“力爭用十年時間,邁入制造強國行列”的目標。

  隨著中國加速進入工業化中后期,新的產業需求、新的消費需求、新的社會治理服務能力需求、國際競爭需求正在不斷催生出一個需求不斷爆發和加速增長的智能化市場。

  改變云上大數據

  從大批量生產到定制化生產

  “傳統的大規模生產,就好比在射擊比賽中進行固定打靶,如今的個性化轉型,就是進行移動打靶。”工信部信息化和軟件服務業司副司長安筱鵬認為,個性化定制將成為智能制造變革的一個重要方向。

  西北大學信息學院副教授王海也表示,在長期的研究中他最深刻的體會就是,智能制造最核心的在于個性化定制。而個性化定制所依賴的基礎正是大數據和云計算。

  長期以來,中國的制造業都在中低端市場發展。而插上大數據和云計算的翅膀,讓制造業的個性化定制成為可能,將極大地推進制造業向高精尖方向邁進。

  大數據是制造業智能化的基礎,其在制造業大規模定制中的應用包括數據采集、數據管理、訂單管理、智能化制造、定制平臺等,其核心是定制平臺。定制數據達到一定的數量級,就可以實現大數據應用,通過對大數據的挖掘,可以實現流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用。

  由于消費者人數眾多,每個人的需求不同,導致需求的具體信息也不同,加上需求的不斷變化,就構成了產品需求的大數據。消費者與制造業企業之間的交互和交易行為也將產生大量數據,挖掘和分析這些消費者動態數據,能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計等創新活動中,為產品創新作出貢獻。

  而制造業企業通過對這些數據進行處理,進而傳遞給智能設備,進行數據挖掘、設備調整、原材料準備等步驟,才能生產出符合個性化需求的定制產品。

  我國的很多企業在智能化轉型中躍躍欲試,以定制化為突破口,滿足個性定制需求的工業4.0制造模式,參與日益激烈的全球市場競爭。海爾互聯工廠的前端就是用戶交互定制平臺,用戶能夠零距離對話,通過多種終端査看產品“誕生”的整個過程,如定制內容、定制下單、訂單下線等10個關節性節點,產品生產過程都在用戶“掌握”中。

  此外,長虹已經建立一套能夠支持大規模個性化定制的制造系統;華為也在研究可將智能化的網絡延伸至生產現場每一臺工業機器人的智慧工廠。

  毫無疑問,推動智能制造是為了更好地滿足終端用戶的需求。將來的制造業不是產什么賣什么,而是根據用戶需要什么來做什么甚至用戶都可以參與制造過程中的設計。

  突破智能裝備

  從機器換人到人機交互

  一般來說,智能制造涵蓋智能制造裝備、智能制造系統、智能制造服務,而智能制造裝備是智能制造發展的重要突破點。

  早在2012年5月,國家工信部就發布了《智能制造裝備產業“十二五”發展規劃》,機器人作為智能制造裝備的重要組成部分,隨著政策紅利的持續釋放,迎來其戰略性的發展契機。

  縱觀全球,談及智能制造,不可避免地會想到機器人。發達國家制造升級的過程中,是以機器人為核心的智能裝備作為抓手,從“中國制造”走向“中國智造”也不例外,繼2013年中國首次超過日本成為全球第一大機器人市場后,2014年中國繼續蟬聯這一桂冠。

  但基于人口紅利的消失、勞動力短缺、勞動力成本急劇上升等原因,中國原有制造模式已不再可持續。尤其是中國正在興起的“機器換人”的理念正在受到質疑,所謂的“機器換人”是指采用機器手、自動控制設備等代替原有的勞動力。

  德國弗勞恩霍夫協會董事霍爾格·科爾博士對中國的“機器換人”熱潮發出提醒。他說,制造業升級絕不等同于“機器換人”;人擁有最高智能,任何時候都不該被忽略。

  業內專家指出,機器人不再是簡單代替人工作業,實際上是改變人類的生產方式,幫助各行業提高生產效率和產品質量,實現節能增效的現代化生產及管理。

  在企業節能增效的同時,不少人把機器和人置于相互對立的處境。事實上,在工業4.0的語境中,對那些在智能制造中能上下串聯、獨擋一面的高素質技術工人的需求將大幅增加,企業創新和工匠精神并行不悖。

  正如有專家深刻指出,在人與機器的關系中,不是機器決定人的去留,而是人的技術素質決定智能制造的水平高低。

  事實上,我國工業機器人從基礎原創性成果到研發產品之間斷層嚴重,成果轉化率和產業化率不高,嚴重制約了我國機器人與自動化裝備產業的發展。機器人產業所需創新型多層次人才體系不健全,也影響了我國工業機器人創新。

  規劃明確提出,打造智能制造人才隊伍,培養一批能夠突破智能制造關鍵技術、推動智能制造轉型的高層次領軍人才,同時健全人才培養機制,培養滿足智能制造發展需求的高素質技術技能人才。

  智能制造“解放”人,智能制造的發展又離不開人。我國智能制造發展的智能制造的快速推進帶來了對人才的巨大需求,隨著數字化研發設計管理工具的普及,員工需要具備應對工業4.0的基本素質,傳統的工藝類崗位也面臨著數字化改造,CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助制造)、CAE(計算機輔助模擬仿真分析)、CAPP(計算機輔助工藝過程設計)、MES(生產過程執行管理系統)、ERP(企業資源計劃)等工具的運用已經成為員工的基本能力要求。培養一批適應智能化生產的高素質、高層次、跨界融合的復合型人才至關重要。

  因此,企業在發展智能化生產時,千萬不能錯誤的將以機器為中心替代以人為中心。在通往智能制造的升級路上,只有大力培育符合智能制造需要的高水平新型技術工人,不斷提升人機合作的程度,企業的生產經營效率才會越來越高。

  主線兩化融合

  推進建材工業智能化

  如果說智能裝備是企業智能化轉型升級中的重要抓手,那么兩化融合就是智能化浪潮中助力傳統企業提質增效的法寶。

  規劃明確了智能制造示范推廣的“路線圖”,其中包括:加大智能制造試點示范推廣力度,開展智能制造新模式試點示范,遴選智能制造標桿企業,不斷總結經驗和模式,在相關行業移植、推廣。同時推動重點領域智能轉型,在《中國制造2025》十大重點領域試點建設數字化車間或智能工廠,在傳統制造業推廣應用數字化技術、系統集成技術、智能制造裝備。

  促進中小企業智能化改造也被列為重點任務之一。主要包括,引導有基礎、有條件的中小企業推進自動化改造,建立龍頭企業引領帶動中小企業推進自動化、信息化發展機制,建設云制造平臺和服務平臺,服務中小企業智能化發展。

  以建材行業為例,當前,新常態下建材行業存在產能嚴重過剩,資源、能源、環保與可持續發展約束不斷加劇,高端技術、高附加值產品嚴重短缺等問題。

  專家強調,中國建材行業若要走出產能過剩困境,只有通過布局“中國智造”,探索大數據、云計算、物聯網、移動互聯網與制造業結合的新優勢,伴隨中國“走出去”的一帶一路計劃,走出一條化解產能過剩之路。

  建材工業應加快發展智能制造,采用新一代信息技術與建材工業在裝備、工藝、生產、管理、服務等方面的深度融合,加強工業互聯網、智能機器人等智能化技術在建材工業生產過程的研究與應用示范,加快建立以智能工廠為代表的現代生產體系,建立以產品訂單、產品質量、物料消耗和排放相適應的原燃材料進場、生產設備和生產工藝穩定優化運行的工業互聯網系統,設備和生產過程穩定運行、各種原材料、能源、工藝參數等各類生產數據的集成應用的智能化生產,對于實現建材行業轉型升級、提高行業企業綜合競爭實力、促進行業節能、清潔、低碳和可持續發展具有重要的作用。

  作為國家工信部“2015年智能制造試點示范項目”,中國建材集團下屬的泰安中聯是全國水泥行業唯一一家入選企業。泰安中聯的智能制造包括七個方面:進廠原燃材料自動檢測計量系統;廠內物流自動管理系統;礦山智能開采系統;在線分析自動控制系統;生產線全線專家優化系統,包括生料、燒成、水泥、煤磨幾個方面;生產現場無人值守系統;互聯網遠程終端管控及診斷系統。正是智能化生產方式,讓“沉重”的傳統水泥企業在“云”的世界自由飛翔。

  “十三五”期間,根據我國建材工業發展的實際需要,按照抓住高端、創新驅動、突出重點、服務發展的原則,結合國內外相關行業智能制造技術的發展趨勢和未來前沿制高點,發展建材工業智能制造基礎理論,攻克一批前沿核心技術和共性關鍵技術,并進行示范應用和產業化,對提升我國建材工業自主研發水平,促進建材工業產業轉型升級,培育新的經濟增長點具有重要的意義。

  未來循序漸進

  引領新的浪潮

  《規劃》為我國制造業智能化轉型確定兩大時間節點。第一步,到2020年,智能制造發展基礎和支撐能力明顯增強,傳統制造業重點領域基本實現數字化制造,有條件、有基礎的重點產業智能轉型取得明顯進展;第二步,到2025年,智能制造支撐體系基本建立,重點產業初步實現智能轉型。

  智能制造為中國制造業提供了彎道超車的機遇,不僅可能有效提高傳統制造業的生產效率和降低各類成本,同時有利于培育和推進新興制造業的發展,這對提升中國制造業的全球競爭力至關重要。

  各國都希望通過新一代信息技術與制造業的融合發展、融合創新,夯實本國的制造業發展基礎,塑造制造業的新優勢,搶占智能制造的制高點。而需要明確的是,智能制造的未來從不屬于跟隨者,中國在這場風云變幻的變革中應當努力成為引領者。

  究竟如何在全球智能化的浪潮中獨領風騷,占有一席之地,是對中國制造業轉型升級的大考。一方面必須夯實基礎,加快自主創新突破,將壓力化作動力,在不斷探索中反復試錯又創新成長。

  另一方面,全球制造業以及全球技術和產業變革的融合,也將推動中國制造能夠實現真正的飛躍。辛國斌指出,當前,世界各國制造業仍具有很強的互補性,應深化合作,共同促進制造業發展。

  智能制造不僅能滿足人們日益增長的個性化需求,也象征著生產力的極大提升,未來的制造不再是密集的工人、龐大的生產規模,而是基于大數據、互聯網、人,結合各種信息技術進行數字化、自動化的柔性制造。

  從智能工業產品、智能交通產品、智能醫療產品、智能終端產品、智能家居產品、智能物流產品等,各種智能產品在最近幾年紛紛爆發。不論多么酷炫多么高大上的產品,最終都是要服務于用戶的生活更美好。

  根據媒體報道,最新發布的全球智能制造發展指數報告(2016)顯示中國名列智能制造發展“先進型”國家行列,中國智能制造正大踏步邁入萬億元市場的時代。

  我們期待著中國從“制造大國”到“制造強國”的華麗轉身,既要快又要穩,既要持續創新,又要堅守匠人精神。希望不久的將來,中國智能制造引領世界的光榮與夢想就能夠實現,而每個人都將成為智能制造的參與者和受益者。

責編:丁濤

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