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智能制造铸就中国强国梦
日期:2016-01-04  浏览量:25

智能制造铸就中国强国梦

作者:殷轶良  来源:中国工业报

20155月,中国政府公布“中国制造2025”计划,这一中国版的“工业4.0”战略,拉开了中国新的工业革命序幕。至此,“中国制造2025”成了2015年中国制造业的代名词,也将是2016年的中国制造业的重点之一。

智能制造是“中国制造2025”的主攻方向,是重塑中国制造竞争优势的重要工具和手段。在我国,智能制造是指基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。国际上对智能制造尚无公认的定义,一般认为包括但不限于制造业的数字化、网络化、智能化。

发展智能制造时不我待

新一代信息技术和工业融合发展呈现新趋势,智能制造日益成为第三次工业革命和工业4.0的重大趋势和核心内容。当前,全球制造业格局正在发生深刻变化,世界各国都将制造业作为立国之本。世界主要发达国家已经纷纷在这一领域加紧布局,如美国提出了先进制造伙伴计划(AMP)、先进制造业国家战略计划等,德国发布了“工业4.0”战略,日本公布了《机器人新战略》。

发展智能制造是“中国制造2025”的主攻方向,是促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措。中国经济发展进入新常态,正处于增长速度换挡期、结构调整镇痛期和前期刺激政策消化期三期叠加的状态。在这个爬坡过坎的重要关口,靠拼投资、拼资源、拼环境的老办法已经行不通,必须加快发展方式转变,寻找经济持续增长的动力和源泉。

加快发展智能制造,也是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择。目前,一些发展中国家正积极承接产业及资本转移,积极拓展国际市场空间。中国企业不能再打价格战,自主研发、创新驱动成为不二选择。中国制造要由“高投入、高消耗、高排放、高污染”和“低产出、低效益”,实现向“高起点、高效率、高附加值”和“低排放、低能耗、低占用”的升级转型。

中国智造赶超任务艰巨

发达国家优势依然巨大

美国、德国和日本,仍位居世界制造强国的第一第二方阵,在智能制造方面依然有较大优势。

美国是世界头号强国,在航空航天、电子信息、生物医药、新能源、新材料、新能源汽车等领域具有超强实力。正携GoogleIBMIT巨头和BoeingGE等制造业巨头之威推出第三次工业革命,希望藉此掌握互联网时代制造业的主导权。

德国被称为“众厂之厂”,世界工厂的制造者地位不可撼动,有30%的出口商品在国际市场上是没有竞争对手的独家产品。以西门子、奔驰、博世、SAP等为首提出“工业4.0”,以抗衡美国在信息技术等方面的霸主地位,持续领跑全球制造业。

日本在汽车、电子信息、以机器人为代表的智能制造等领域,以及不少领域的核心技术、关键装备、高精尖产品的技术水平和制造能力世界一流,正大力培育发展新能源汽车、蓄电池、新药及医疗器械等六大新产业。

无可讳言,中国的互联网规模已然很大,但工业互联网企业不多不强,大数据、云计算、物联网等也缺乏积累和优势。在体现一国顶尖水平的智能制造方面,中国也是创新亮点多、总体差距大。

产业整体大而不强

智能制造取得了一批重大成果,但产业整体仍然大而不强。中国的智能制造有一些重大突破,比如载人航天、探月工程、载人深潜、北斗卫星导航系统、超级计算机、高速铁路、大飞机等领域,取得了一批世界顶尖水平的重大成果。但这些成就高度依托于国家重大专项和国防工业建设,纯民品以至产业链呈现良莠不齐、总体落后的格局。

流程工业短板明显

中国的石油、钢铁、化工、轻工、建材、水泥、橡胶、陶瓷、塑料、玻璃、冶金、造纸、医药等流程工业,以及汽车、电子、光伏、多晶硅、锂电池等流水线型的离散工业,产能规模早已位居世界前列甚至过剩,但重大成果不多,且呈碎片化。虽然在局部的引进消化再创新上捷报频传,但总体上技术依附度高、严重依赖进口装备生产。

产学研结合不够

智能制造是工业化和信息化“两化”的深度融合,但当前产学研的结合方式、创新与产业的关系尚未理顺。经常是有研发体系和创新成果,却无制造链;或是有制造项目,却无研发创新机构。即便是两化融合示范企业,也多应用于数字建模、计划管理、自动化监测运行、物流管理等方面的信息化运用和集成,制造的智能化、柔性化、个性化(定制化)和增值服务领域尚未取得较大突破。

制造业基础能力薄弱

中国制造业的四基(关键基础材料、核心基础零部件及元器件、先进基础工艺、产业技术基础)能力薄弱,“四基”产业对外技术依存度在50%以上(发达国家平均在30%以下,美国和日本平均在5%以下)。许多国产基础件产品使用寿命仅为国外同类产品的三分之一到三分之二,90%的火电核电高端阀门、工程机械高端液压元件、高端轴承齿轮密封件等长期依赖进口,95%以上的高档数控系统依赖进口。对很多基础材料技术工艺只是知其然而不知其所以然,正向设计创新缺乏有力支撑,严重制约了工业的整体竞争力和可持续发展能力。

智能制造装备是核心突破点

智能制造一般包括三个方面:一是产品和装备的智能化,二是生产过程的智能化,三是服务的智能化。其中,智能制造装备是传统产业升级改造、实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化的基本工具,是培育和发展战略性新兴产业的支撑。智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志,是智能制造发展的核心突破点。

中国智能制造装备产业进步明显

在我国,智能制造装备是指有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称。目前,我国已形成一批具有国际竞争力的龙头企业。如,在机床工业领域,沈阳机床、大连机床的年销售收入均超过百亿,进入世界机床产业前几名;在智能控制系统领域,涌现出上海新华控制、浙大中控、北京和利时等为代表的具有自主知识产权的DCS生产厂商;在仪器仪表领域,有重庆川仪、京仪集团等一批具有国际竞争力的龙头企业;在工业机器人领域,有新松机器人、广州数控等企业。此外,还有瓦轴集团、沈鼓集团等一批各具特色的智能制造装备企业。

发达国家仍占主导地位

发达国家仍然占据智能制造装备产业的主导地位。目前,美国、德国、日本等工业发达国家还没有“智能制造装备产业”的提法。但在以上领域具有多年的技术积累,技术和产业优势明显。

在数控机床领域,美国、德国、日本三国是当前世界数控机床生产、使用实力最强的国家,是世界数控机床技术发展、开拓的先驱。

在工业机器人领域,日本、美国、德国和韩国是工业机器人强国。日本号称“机器人王国”,美国是机器人的发源地,德国工业机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。韩国是工业机器人的后起之秀。

在智能控制系统领域,全球前50家企业排行榜中74%为美德日企业。瑞典ABB公司持续多年保持全球集散控制系统(DCS)市场规模第一。

在可编程控制系统(PLC)领域,欧洲以大中型PLC而闻名,日本的小型PLC产品约占有70%的份额。在自动化仪器仪表领域,生产厂家主要集中在欧美日等发达国家。如美国、欧洲和亚洲(包括日本)的传感器市场约占全世界传感器市场的90%左右。变频器市场占有率较高的也主要是日美欧企业。在3D打印设备领域,排名前3位的企业分别是美国3DSystems公司、Stratasys公司和德国EOS公司,占据全世界近70%的市场份额。

中国智能制造装备产业的不足

与发达国家相比,中国智能制造装备产业的落后和不足主要有五方面:一是基础理论和技术体系建设滞后。目前,我国主要侧重智能制造技术追踪和技术引进,而基础研究能力相对不足,对引进技术的消化吸收力度不够,原始创新匮乏。二是数字化基础较为薄弱。如以德国工业4.0为参照,中国制造可能总体上还处于2.0时代,部分企业在向3.0时代迈进,处于机械自动化向数字自动化过渡阶段。三是关键技术和核心部件受制于人。高端传感器、智能仪器仪表、高档数控系统、工业应用软件等市场份额不到5%,大型工程机械所需30Mpa以上液压件全部进口。四是高端软件产品缺乏。低端CAD软件和企业管理软件得到了较好普及,但应用于各类复杂产品设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失,与发达国家差距依然较大。五是企业系统集成能力较为薄弱。质量和水平不高,缺乏像西门子、GE一样的国际级大型企业。

发展智能制造不容回避的环节

正确看待“互联网+

智能制造一定是“互联网+先进制造”,但“互联网+”并不是包治百病的“万能药”。客观上,我国的消费互联网已经很发达,但工业产业互联还刚刚进步。如果仅有互联网思维或者仅盯着互联网,不花大气力在产品本身的竞争力上实现突破,便是舍本求末。毕竟互联网只是一种手段,立足研发制造才是根本。制造强国需要的是工匠精神和深厚底蕴,而不是投机取巧、偷梁换柱、炒作概念。比如说,喜欢将工业2.0时代的“机器换人”和3.0时代的自动化与4.0时代的智能工厂、数字车间混为一谈。

真正落实万众创新

要发展智能制造、实现创新驱动,国家重大专项的引导、基础和中坚作用固然无可替代,但这还远远不够。据有关方面统计,我国科技成果转化率只有15%左右,发达国家的科技成果转化率达40%~50%;技术进步对经济增长的贡献率只有29%,远低于发达国家60%80%的水平。智能制造发展的关键,是实现科技成果向产业的由点到线、由线到面的全方位转化。

从企业内部看,要改变云计算、物联网和大数据仅仅停留在技术层面上的局面,使其覆盖到智能生产的自动化、流程管理的数字化、智能制造的云端化等方面。从产业整体看,需要真正形成以企业为核心,整合高校、科研院所的力量合力创新的局面。

老老实实做装备

虽然装备制造业投资大、投资回报率低、技术要求高,但装备制造业仍是一国的脊梁和支柱。个性化定制、智能化制造、生产性服务与消费性服务等,只有通过工业互联网、物联网与制造业相互配合才能实现。美国能提出工业互联网、德国能提出“工业4.0”,就是因为有通用电气和西门子这些制造业巨孽站台。只有将“工匠精神”深入人心,才会有“中国制造”强国时代的到来。

扎扎实实勤补课

“互联网+工业3.0”是智能制造的雏形,智能制造一定是“互联网+制造”的高级业态。中国制造的智能化路径,要以“互联网+”为抓手,全面加快工业1.0升级、2.0补课、3.0普及、4.0示范,以实现生产过程的自动化、流程管理的数字化、企业信息的网络化、智能制造的云端化,从而不断注入新动力、开拓新市场。

不能“向底部竞争”

21世纪最重要的资源是人才,要招聘留住人才就得付出有竞争力的薪酬。有调查显示,2010年中国制造业的劳动报酬只有日本的14.6%、德国的10.5%、韩国的20.4%2011年制造业工人年平均工资是美国工人的13%。即便是“向底部竞争”的话,绝对成本也拼不赢,比如越南要低15%~30%,印度尼西亚要低40%,孟加拉国仅为中国的1/5。要破除发达国家先进技术“劲敌”和发展中国家低成本竞争“追兵”的双向挤压,中国制造就不能再在薪酬上做文章,否则会在歧途上越走越远。

对发展智能制造的几点建议

加快完善制造业创新体系

要围绕“中国制造2025”,重点攻坚九大任务、发展十大领域五大工程,借鉴欧盟创新技术学院、美国国家制造业创新模式,建立以企业为主体的产学研用协同创新网络。整合相关创新资源,以新机制、新模式创建一批网络化国家制造业创新中心。特别是要建设完善战略性新兴产业发展引导基金,发展和完善制造业创新服务体系。组建智能制造领域专业性的风险投资基金,服务于“大众创业,万众创新”,加快初创型科技企业孵化进度。

加强财政支持

整合现有财政专项资金,支持智能制造关键技术与核心部件突破、智能装备与系统开发、公共平台建设、制造业智能化改造计划、示范基地建设、重大项目建设、骨干企业培育、人才引进培养等专项工作。贯彻落实国家有关支持首()套重大技术装备示范项目的政策措施,加大政府首购重大技术装备力度,或比单纯的奖励补贴更能推动产业化。

加速培养隐形冠军

四基产业一向是中国制造的短板,但这个产业的特点向来是大企业少、隐形冠军多。比如2015世界500强排行榜中,德国大企业为28家。而隐形冠军,德国则有1200多家稳居全球第一。据统计,85%的德国隐形冠军企业是“科技上的领导者”。它们在研发上投入5.9%的费用,20%的隐形冠军的研发强度甚至高达9%,是德国其他企业平均研发成本的三倍还多。中国也必须多培养这样的科技型隐形冠军,为建设制造强国夯实基础。

加强基础工业软件研发

如果说以往我们首先要学习发达国家的制造工艺,现在则要软件和硬件并重。正如GE董事长伊梅尔特所言:也许你昨晚入睡前还是一个工业企业,今天一觉醒来却成了软件和数据分析公司。必须围绕产业重点,开展工业软件行业规范与标准研究、技术攻关和产业化推广。在工业软件开发、系统集成、产品定型等方面迅速形成优势,深化工业软件技术的内涵,提升应用服务能级。

加紧开拓新兴市场

跨太平洋伙伴关系协定(TPP)经济规模占全球四成,名为自由贸易实为关税同盟。中国对美国和其他东亚国家的出口额占据着对外贸易出口总额的一半以上。这将对中国出口和中国经济产生负面影响,要加入也会象WTO一样艰巨冗长。“一带一路”大战略已然布局,中国企业要抢抓机遇加紧开拓新兴市场。

坚持“质量为先”

质量是企业核心竞争力的根本。当前我国工业产品质量问题非常突出,制造业每年直接质量损失超过2000亿元,间接损失超过万亿元。智能制造对产品质量提出了更高更严更苛刻的要求,德国发生的机器人杀死技术员事件让人不寒而栗。中国要抢占制造业新一轮竞争制高点,必须重塑中国制造业的核心竞争优势,惟有把质量作为建设制造强国的生命线,才能建立产品的信誉和品牌。

中国是前两次工业革命的后来者,但通过不懈的努力仍然确立了全球地位。在第三次工业革命这条并不平等的起跑线前,中国有底气也有理由拒绝再次落后。

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