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    • 【工业4.0】工业4.0时代下的智能制造(上)

      之前的中国制造业智能制造与智能工厂研讨会上,华中科技大学机械科学与工程学院尹周平教授作了题为《智能制造技术与应用》的演讲,本文根据演讲内容整理而成。

      智能制造产业与技术背景

      制造技术的发展趋势很明确,首先是个性化,产品全生命周期(设计、制造、运作等)需满足客户个性化需求。其次是定制化,从产能设计到制造,需要柔性化的生产线支撑,实现多品种产品生产的动态配置资源,最后是绿色化,企业应考虑如何提高能源利用效率,实现工业生产“绿色环?!?。所以从制造的趋势来看,以后的需求是多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好等。

      智能制造的核心定义是什么?以前认为企业规模越大越好,但现在我们认为大企业不一定好,比如手机行业,以前的巨无霸诺基亚被小企业所击败。那么这些小企业的核心竞争力是什么?第一是效率,电子类产品的产品更换周期非???,这个时候就看谁能够抓住机遇,充分利用能源和资源,满足客户的需求。第二是开发,从概念设计到方案到制造出来,能够快速的把产品送到客户手上,有更短的创新周期,产品有创新不行,还要把它制造出来,而且是低成本的制造,所以需要柔性化的制造方式,我们希望制造一批产品和制造一个产品的成本是一样的。制造业的核心从以前的以规模为主变成现在的效率为王,快鱼吃慢鱼。

      目前,全世界都对制造业高度重视,美国90年代的时候制造业是一个夕阳行业,所以对制造业不是很重视,大力发展的是新兴产业,比如芯片、软件、计算机等。奥巴总统上台以后发现,尤其是2008年金融?;院?,如果只发展新兴产业,没有制造业支撑,整个国家的创新能力会消退,对经济、就业也有很大的影响。所以他最近提出“再工业化”的口号,希望通过再工业化夺回制造业第一的地位,美国是市场经济,国家对市场的投入非常少。现在推出国家制造业创新技术联盟计划,每年投10亿美金做这件事情。农业方面,因为能源对制造业的影响非常大,现在美国在油气方面有新的进步,制造成本比中国更低。德国最近提出工业4.0的计划,目标是保持德国在世界工业中的领先地位,主要有两点,第一是创新,第二是提高出口量。中国要从大国变成强国,是一个很大的挑战,也是一个机遇。现在中国劳动力紧缺,并且中国产品质量低,所以中国的产品要提高质量是很关键的,还有节能立法的问题。

      图1 2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5%

      图1是制造业成本的比较图,如果把制造的劳动力成本、能耗成本、原材料成本都考虑进去,把美国作为标准,设定为100,德国比美国高一些是116,日本比美国也高,中国是美国低一些,但是只低了5%,以前中国制造业的发展是劳动力成本比较低,制造成本比较低,所以吸引一批企业到中国大陆做生产。而现在靠成本吸引制造已经不够了,如果再考虑其他因素,那么中国和美国相比,制造上已经没有优势了。

      举例说明,富士康是全球最大的电子制造企业,富士康以前在台湾,后来迁到深圳,又从深圳往北方、西部迁移,去年迁到贵阳、河南、武汉。最近发现中国的成本也很高,所以下一步可能会迁到东南亚国家。这种企业对成本的敏感度非常强,中国制造业劳工成本的上升趋势是不可逆的。

      中国以前处在微笑曲线的最低端,消耗的资源很大,附加值低,现在中国要往微笑曲线的两端发展,就是提高附加值,向服务和设计转移,所以产业要升级。同时劳动力成本上升已经不可避免,并且在世界节能减排会上各国对我国政府施加的压力很大,以后排放要作为政府对企业的硬性指标,就是企业不但要生产产品,而且要保证以低消耗的方式生产产品。而且以后资源的消耗排放,可能会作为一种资源进行交易,比如说这个企业的消耗比较低,可以把配额卖给其他企业。中国制造业的机遇是发展先进制造技术,实现产业的升级。

      面对制造技术的发展,美国提出了第三次浪潮的概念,德国提的是工业4.0,第一次浪潮是机械技术生产的出现,从手工时代过度到大规模的生产时代,主要的载体是烟斗、机器和工厂,主要在英国、欧洲大陆发生。第二次工业革命是在上世纪50年代发生的,就是IT技术的时代,美国走在全世界的最前面,现在的芯片、软件、相应的IT技术,基本上都由美国公司主导。第三次浪潮,美国希望利用它的信息技术与制造技术的相结合,从而夺回工业第一的地位,所以提出了“工业互联网”的概念,实际上这个概念和德国的工业4.0概念是一致的,就是把大数据和机器结合起来,把制造业的经验、知识变成数字化。

       德国提出了工业4.0的概念,德国工业的1.0是工业革命,蒸汽动力取代了动力;第二次工业革命是电机发明和电能使用,使长距离的分配和大规模生产成为可能;第三次工业革命使用的是RT技术,德国人做的是PRC、数控,所以德国人在自动化方面非常强。在自动化的基础上,德国人把信息技术和自动化技术结合,实现智能化,因此第一次工业革命是机械化时代,第二次工业革命是电气化时代,第三次工业革命是数字化时代,第四次工业革命是智能化时代。

      我有幸的参加了中国的一些智能制造的规划,中国对智能化很重视,前段时间习近平总书记在两院院士大会上,对机器人有一段专门的讲述。现在机器人也是智能制造的一部分,各个部委,包括发改委、科技部认为机器人以后可能是国家的重大专项。文章来源 工业4.0

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