智能制造專題

中國工業智造的現狀及未來發展趨勢

發布時間:[2018-03-24] 發布者:Admin 瀏覽量:64次


在黨的十九大即將召開之際,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平9月 25日前往北京展覽館,參觀“砥礪奮進的五年”大型成就展。

  世界上下潛深度最大的作業型載人潛水器“蛟龍號”模型,中國自主研制的首臺400馬力無級變速拖拉機,強軍征程揚帆遠航武器裝備模型……一件件反映我國制造業成就的實物模型亮相展廳。

  5年來,一件件“大國重器”橫空出世,作為七大戰略性新興產業之一的高端裝備制造業拿出了耀眼的成績單:采用國際最高安全標準的百萬千瓦級自主三代核電裝備“華龍一號”,亮出了中國制造的又一張“名片”;國產航空發動機突破瓶頸,運20、殲20服役,國產大飛機C919首飛成功,我國航空工業取得歷史性突破;世界最大水泥運輸船圓滿交船,全球最大集裝箱船將在上海開建,第一艘國產航母和新型萬噸級驅逐艦相繼下水,世界第一造船大國正向造船強國大踏步邁進……

  成績的背后,是黨的十八大以來,眾多高技術、高附加值、順應轉型升級趨勢的新產業,已成長為推動我國制造業發展的新引擎,有力拉動著經濟增長。2013年至2016年,我國高技術制造業和裝備制造業增加值年均增速分別高于規模以上工業增加值增速3.8個和1.4個百分點。今年1—7月,這一優勢更是擴大為5.3個和4.1個百分點。

  新產業快速成長,關鍵在于黨中央、國務院的高瞻遠矚和戰略謀劃。2015年,我國出臺了《中國制造2025》,明確提出分“三步走”建設制造強國的戰略目標、主要任務和重大舉措,為制造強國建設第一個十年描繪了藍圖。5年來,中國制造業規模全球領先,增加值和產品出口占全球的比重均居世界第一,目前已經建成了門類齊全、獨立完整的體系。我國無疑已經成為制造業大國。“大國”之后,制造業“強國”成為新的目標。那么,從“大國”到“強國”,路徑是什么?

  信息化與工業化深度融合是“牛鼻子”

    《中國制造2025》中明確提出,“以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線”。為做好“兩化”深度融合這篇大文章,我國制定并組織實施了50個規劃及專項行動計劃,形成推動“兩化”深度融合的頂層設計、政策體系、組織保障和工作機制。

  在“兩化”融合這一“主線”之下,我國以智能制造為主攻方向,實施智能制造專項和智能制造試點示范專項行動,建立了國家智能制造標準體系,打造了一批數字化車間,初步形成了若干可復制可推廣模式。5年來,智能工廠在許多企業落地生根。

  其中,在民用領域,頗具代表性的便是已建成8個互聯工廠的海爾。目前,在海爾的一家智能工廠生產線上,每15秒鐘就會誕生一臺洗衣機。互聯工廠中,工人人數減少一半,而產能增加2倍。在柔性生產線上,可以安排50多個型號的產品,是以前的5倍。互聯工廠生產效率提升60%,用戶定制占比達10%以上,其中,中央空調互聯工廠已實現100%的產品由用戶遠程定制并監控。

  2016年10月9日,中共中央政治局就實施網絡強國戰略進行第三十六次集體學習。習近平總書記在主持學習時強調,世界經濟加速向以網絡信息技術產業為重要內容的經濟活動轉變。我們要把握這一歷史契機,以信息化培育新動能,用新動能推動新發展。要加大投入,加強信息基礎設施建設,推動互聯網和實體經濟深度融合,加快傳統產業數字化、智能化,做大做強數字經濟,拓展經濟發展新空間。

  在全國人大常委會原副委員長、中科院原院長路甬祥看來,21 世紀前半葉,工業制造文明將進化為網絡協同智造文明。“中國制造業發展轉型正迎來與新科技革命和全球制造服務轉型交匯的新機遇、新挑戰。”

  什么是智能制造?目前學界的主流觀點是:智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,它在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。

  多位受訪人士向《中國經濟周刊》記者表示:將制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化,是智能制造區別于“流水線、機器化生產”的主要特征。

  而在工信部部長苗圩看來,智能制造更明確、更直接,就是要研發出一批智能化的產品。比如現有的工業機器人只是程序控制的裝備,下一代機器人應該是具有一定“人工智能”的機器人。他舉例說,“比如說有一個人如果誤操作了,很可能被機器人傷到。如果將來在機器人身上實現人工智能,那么它發現附近安全距離內有人的話就不會去操作,這就是智能化產品的標志。”

  西北大學經濟管理學院院長任保平分析認為,作為《中國制造2025》核心的智能制造,主要包括三個方面內容:一是研發出一批智能化產品;二是將信息技術應用于制造業生產經營管理的全過程,使生產和管理過程實現智能化;三是在微觀的企業層面,實現信息的充分交流和共享,建立工業互聯網或物聯網。

  “中國智造”背后的國家意志與現實需求

  2015年5月8日,國務院發布《中國制造2025》,也正是從2015年開始,“中國制造2025”連續3年出現在政府工作報告中。2015年政府工作報告首次提出“中國制造2025”,2016年則是進入到“啟動實施”階段,2017年則提出“深入實施”。

  《中國制造2025》包括“1+X”的規劃體系,截至目前已全部發布,其中“1”指《中國制造2025》,“X”指11個配套文件,11個配套文件中,有一份專門針對智能制造,即《智能制造工程實施指南(2016—2020)》。

  中國工程院院長周濟認為,制造業數字化網絡化智能化是新一輪工業革命的核心技術,應該作為“中國制造2025”的制高點、突破口和主攻方向。工業和信息化部消費品工業司司長高延敏說,“加快推進智能制造是貫徹落實《中國制造2025》的主攻方向。”

  《中國制造2025》明確提出,著力發展智能裝備和智能產品,推進生產過程智能化,培育新型生產方式,全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。

  “頂層設計”之下,各地陸續出臺相關行動計劃,全面對接《中國制造2025》。江蘇、廣東、福建、四川、安徽等省份分別出臺《<中國制造2025>江蘇行動綱要》《廣東省智能制造發展規劃(2015—2025)》《福建省實施<中國制造2025>行動計劃》《<中國制造2025>四川行動計劃》《中國制造2025安徽篇》等文件,以加快制造強省的建設步伐。

  河北提出,未來5年要建成1500個智能工廠、車間;江蘇的目標則是到2025年,建成1000個智能工廠,研制并應用1000個首臺(套)重大裝備,其中50%以上填補國內空白;浙江計劃到2020年全省在役工業機器人數量超過10萬臺。

  今年2月,《成都市建設“中國制造2025”試點示范城市實施方案》獲批,成都繼寧波市、蘇南城市群和珠江西岸城市群之后,成為全國第三批、西部第一批“中國制造2025”試點示范城市。

  各地智能制造的專業園區建設也如火如荼,“全國已建成和擬建的3D打印、機器人、無人機、數控機床、智能裝備等智能制造產業園區,總量預計已有百家。”中國電子學會副理事長兼秘書長徐曉蘭介紹說。

  國家意志下的“中國智造”前景廣闊。《2016中國制造業競爭力調研報告》預測,到2025年,我國智能制造能夠完成超過50%的進程;2035年,能完成70%的進程;2045年,能夠完成90%的進程。在2049年時,智能制造水平與發達國家并駕齊驅,甚至在若干領域引領發展。

  “風口”之上的智能制造產業想象空間巨大,正受到各路資本的青睞。中投顧問發布的《2016—2020年中國智能制造行業深度調研及投資前景預測報告》認為,2015年我國智能制造產值在1萬億元左右,2020年有望超過3萬億元,年復合增長率約20%。

  苗圩部長表示,通過智能化或者說信息化的生產過程,可以實現全流程的優化,各個環節被監控,可以大大降低不良產品率,順應中國勞動力成本不斷上升的趨勢,大大提高效率和效益。

  路甬祥則認為,智能制造可實現復雜零件的高品質制造;可促進綠色制造;可適應客戶個性化、定制需求;可促進向智能服務型制造轉型;是提升我國制造業勞動生產率的必由之路。

  以航空航天、船舶車輛等精細工業為例,許多結構復雜、加工質量要求高的零部件,采用在線監測、工況實時智能控制,顯著提升制造品質和效率。而智能手機、超極本、智能電視、機器人等產品也正是由于智能生產線對精密化部件的高品質、大批量制造,得以工業化生產。

  從“制造”到“智造”,中國的“并聯式”發展道路

  中國已是名副其實的“制造大國”,220多種工業品產量居世界第一位,制造業凈出口居世界第一位,制造業增加值在世界占比達到20.8%。

  然而數據顯示,智能制造仍是現階段我國制造業的短板之一。國務院發展研究中心攜手德國著名工業企業博世,在今年3月發布的一份研究報告稱:中國制造業整體尚處于由工業2.0向工業3.0過渡的階段。

  《2016—2020年中國智能制造行業深度調研及投資前景預測報告》稱,大部分中國企業處于研發階段,僅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%的企業智能制造利潤貢獻率低于10%。

  據《世界經理人》“2015中國制造業信息化現狀調研”結果顯示:我國近九成制造企業信息化處于初、中級水平,信息化覆蓋業務較窄,而且各系統信息處于割裂狀態,集成度低。2015年,我國制造業關鍵工序的數控化率僅三分之一,大中型制造企業也剛超過50%。而美德日等國制造業數控化率已達80%~90%。

  此外,工業軟件也是我國智能制造的制約之一。以智能制造的核心環節——嵌入式軟件為例,2016年中國軟件業務收入4.9萬億元,其中嵌入式系統軟件為7997億元,僅占六分之一。

  從產業發展階段的對比來看,德國工業4.0是在成功完成“工業1.0”“工業2.0”,基本完成“工業3.0”之后提出的發展戰略,是自然的“串聯式”發展。

  相比之下,中國制造業走的是“工業2.0”補課、“工業3.0”普及、“工業4.0”示范的“并聯式”發展道路,“所以我們的任務就比德國實現工業4.0更加復雜、更加艱巨。”中國工程院院長周濟表示。

  如周濟所言,“中國制造”面臨的形勢并不樂觀:一方面是外部競爭市場,國際高端和低端兩頭擠壓,制造壓力過剩;一方面是內部環境諸多約束,“脫實向虛”依然明顯,制造動力不足。

  在此背景下,完成從“制造”向“智造”的系統跨越,政商各界需要做的事還有很多。

  政府層面需要創新和聯動。工信部部長苗圩表示,從制造業發展規律看,推進制造業由大變強需要政府在支持手段、社會化服務等方面開展深入持續的政策創新;《中國制造2025》的實施涉及多個部門,如何真正實現部門間政策資源的聯動,仍需進行不懈的努力和探索。“這需要一個不斷探索、試錯的過程,難以一蹴而就,更不能急于求成。”

  企業作為創新決策、研發投入、科研組織和成果應用的主體,需要在產業轉型升級過程中對智能解決方案提出本土化需求。中央政策研究室經濟局原巡視員兼副局長、中國經濟研究院院長白津夫認為,在“中國制造2025”的戰略指引下,企業轉型需求迫切,但目前面臨兩個主要問題:一是轉型方向和模式不清晰,“簡單的上自動化和機器換人”;二是標準不統一,“企業要面臨各種領域、各種層次的解決方案,難以整合和集成。”

  暨南大學經濟學院教授劉金山正在進行題為《中國智造業競爭力調研分析》的國家自然科學基金項目研究。他也有同感:目前智能制造缺乏統計口徑和產業標準,缺少系統完善的統計數據;產業分類目錄尚未建立。“亟須建立智能制造產業劃分標準、分類目錄以及質量認證機構,制定統計工作實施方案和統計管理辦法。”

  企業書寫的變革故事

  企業是實現“中國制造2025”藍圖的主角和市場主體。

  9月18日,電動工具制造商寶時得科技(中國)有限公司(下稱“寶時得”)在蘇州總部召開了一場“智能制造業務變革項目啟動大會”。公司通過發展互聯工廠,逐步實現線上下訂單、線下制造定制化產品。目前,公司已建立起從接單到計劃到生產運營的端到端的智能化管理和實施系統。

  而幫助寶時得在更高水平實現智能制造的是美的集團(50.720, 0.00, 0.00%)旗下云服務商美云智數,美的空調南沙工廠的數字化轉型成果吸引了寶時得:提升制造綜合效率33%,改善產品品質10%,生產耗損減少68%、物流損失工時減半……

  美云智數方面表示,將構建全價值鏈的計劃協同、供應鏈管理、生產執行信息系統平臺,幫助寶時得最終實現企業業務的互聯互通和智能制造業務變革。

  除了蘇州和深圳這樣的中國制造重鎮,寶時得的變革故事正在當下中國不斷上演。

  服裝制造商紅領集團運用數字化、人體和版型大數據、智能信息物流等技術,實現客戶個性化精準定制,生產周期縮短至7天。在青島,家電巨頭海爾集團已實現了智能家電的客戶個性化定制與服務,僅以其旗下的沈陽冰箱工廠為例,單線產能提高80%,用工減少60%,庫存減少80%……

  工信部公布的智能制造試點示范項目數量或可佐證智能制造的“增量”。 2015年示范項目有46個,其中第二產業39個、第三產業7個;2016年有63個,其中第一產業1個、第二產業61個、第三產業1個。

  互聯工廠取代傳統工廠,“中國智造”的海爾探索


  截至目前,海爾在全國已建成8個互聯工廠,圖為海爾鄭州空調工廠。

  幾年前,海爾集團董事局主席、首席執行官張瑞敏坦言,“海爾一直在思索,互聯網時代,中國制造業企業可不可以闖出一條引領世界制造業發展方向的管理理論和管理模式”。

  截至目前,海爾在國內已建成8個互聯工廠,包括沈陽的冰箱工廠、鄭州和膠州的空調工廠、佛山的洗衣機工廠、青島的熱水器工廠、中央空調互聯工廠和兩家模具工廠,并將逐步在全球108個工廠內復制推廣。

  今年4月的德國漢諾威國際工業博覽會上,海爾實體冰箱互聯工廠制造示范線吸引了德國工業4.0鼻祖人物齊爾克教授駐足。漢諾威官網甚至評價說,“現在對工業4.0最有‘威脅’的,一個是機器人公司,一個是海爾!”

  海爾為何讓工業4.0的發源地感到“威脅”?

  日前,《中國經濟周刊》記者獨家探訪海爾總部和中央空調互聯工廠,探究互聯網思維的基因怎樣注入傳統工廠的升級換代,海爾互聯網工廠對中國智造的具體改變是什么,以及海爾自身在這場制造業革命中的涅槃。

  智能制造平臺之爭

  從世界范圍看,美國推出“工業互聯網計劃”,德國推進“工業4.0”,日本發表《制造業白皮書》提出重振制造業戰略,法國發布“新工業法國”戰略,韓國實施“制造業創新3.0戰略”等,智能制造無一例外成為這些工業強國制造業變革的核心內容。

  一些國家在發展本國智能制造的同時,還積極將本國的智能制造解決方案向其他國家輸出,積極參與全球產業再分工,力圖在全球制造業智能化大潮中謀求一席之地。

  業內認為,互聯網工業平臺是智能制造的核心之一,工業巨頭也都在這一新的領域密謀布局,激烈競爭。當前全球工業平臺領域有3家企業知名度較高,即德國工業4.0的代表西門子,美國工業互聯網的代表GE,中國智能制造的代表海爾。

  德國以工業化帶動信息化,推出以西門子MindSphere為代表的工業平臺,構建的是面向工廠管理與服務的工業生態系統,主要在于提高生產效率、能源管理效率等,希望以后端的精益的“智造”掌握前端的信息化。

  美國則以信息化帶動工業化,推出以GE Predix為代表的工業平臺,構建的是面向資產制造與管理的工業生態系統,主要在于垂直地從設備到設備數據的挖掘和云的應用,希望通過前端的信息化掌握后端的“智造”。

  “中國需要有適合自己的工業互聯網平臺,構建起自己的工業生態,把工業大數據沉淀在自己的平臺上,自己運營和管理,避免受制于人。”海爾家電產業集團副總裁陳錄城接受《中國經濟周刊》記者采訪時說。

  陳錄城所言的便是海爾首創的COSMOPlat平臺,它構建的是社群經濟下以用戶為中心,面向大規模定制的新工業生態,它完全和用戶連接在一起,以用戶的體驗和需求來驅動內部智能制造的迭代升級。

  與GE和西門子都是To B的平臺相比,海爾COSMOPlat平臺既可以To B也可以To C,是用戶全流程參與的智能制造物聯網平臺,也是全球唯一實現用戶終身價值的大規模定制解決方案平臺。

  據陳錄城介紹,COSMOPlat通過在交互、定制、研發、采購、制造、物流、服務全流程節點的業務模式變革,輸出七類可社會化復制的應用模塊,實現產品生產高精度下的高效率。同時,可以為企業智能制造轉型升級提供軟硬一體的大規模定制整體解決方案和增值服務。

  具體來說,COSMOPlat平臺可以提供兩類服務:一是可以提供軟硬一體、虛實融合的智能制造解決方案,如新工廠建設、老工廠升級、企業管理等。二是通過平臺上沉淀的數據,提供基于大數據的增值服務,如預測性維護、全產業鏈的協同優化、資源共享集約、信用和金融服務等。

  “COSMOPlat平臺代表了全球智能制造的未來趨勢,更符合中國國情,同時區別于美德,已經形成全球第三極。”陳錄城表示。

  那么,作為“全球第三極”的COSMOPlat平臺如何誕生的?對于用戶與企業而言,它又意味著什么?

  走出海爾的COSMOPlat

 

  海爾的“布局”顯示了它們的“抱負”不只在自身涅槃,它們正在向中國制造行業輸出海爾式創新,為中國企業轉型升級提供落地標準和指南。

  為做這件事,海爾已成立工業智能研究院,成立了家電業創新戰略聯盟,加入了工信部倡導的工業互聯網產業聯盟,打造輸出智能制造解決方案的開放平臺,指導行業智能互聯工廠建設規劃和評價,打造智能制造生態服務新產業。

  在海爾看來,要用搭建COSMOPlat的經驗助力中國制造,幫助中國企業換道超車,最終實現繼福特流水線、豐田精益管理之后的第三種模式。

  在海爾總部青島之外,COSMOPlat平臺已經開始規模化的復制推廣。就在8月3日,海爾的“產城創”生態圈模式繼天津之后又下一城。作為“產城創”中“產”的關鍵部分,COSMOPlat平臺正式落戶上海松江。

  在家電行業之外,目前已有電子、裝備、汽車等多個行業接入COSMOPlat平臺開展合作。“互聯網時代,比家電行業更需要與用戶交互的傳統制造業還有很多,他們都是我們的潛在伙伴。”海爾互聯工廠建設負責人如是說。

  “海爾的COSMOPlat平臺和互聯工廠為全球產業轉型提供示范和借鑒,為不同發展階段企業提供標準化、定制化及整體解決方案,減少企業試錯成本,縮短企業轉型周期,提升企業運營績效。”海爾集團董事局主席、首席執行官張瑞敏表示。

  8家示范工廠樣板只是海爾邁向智造時代的一小步。從2016年2月份開始籌備COSMOPlat平臺,到2017年正式對外宣布提供其社會化服務,海爾有足夠的底氣:海爾互聯工廠實現了高精度下的高效率,訂單交付周期縮短50%,效率提升50%。

  一個插曲可以說明互聯工廠的“熱度”。《中國經濟周刊》記者在海爾采訪的當天,就有至少5批來自地方政府和企業的高層觀摩團到訪,主題都是智能制造和互聯工廠。

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