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    • 【工業4.0】工業4.0時代下的智能制造(上)

      之前的中國制造業智能制造與智能工廠研討會上,華中科技大學機械科學與工程學院尹周平教授作了題為《智能制造技術與應用》的演講,本文根據演講內容整理而成。

      智能制造產業與技術背景

      制造技術的發展趨勢很明確,首先是個性化,產品全生命周期(設計、制造、運作等)需滿足客戶個性化需求。其次是定制化,從產能設計到制造,需要柔性化的生產線支撐,實現多品種產品生產的動態配置資源,最后是綠色化,企業應考慮如何提高能源利用效率,實現工業生產“綠色環保” 。所以從制造的趨勢來看,以后的需求是多品種多批量、高質量低成本、柔性制造快速響應、節能減排環境友好等。

      智能制造的核心定義是什么?以前認為企業規模越大越好,但現在我們認為大企業不一定好,比如手機行業,以前的巨無霸諾基亞被小企業所擊敗。那么這些小企業的核心競爭力是什么?第一是效率,電子類產品的產品更換周期非常快,這個時候就看誰能夠抓住機遇,充分利用能源和資源,滿足客戶的需求。第二是開發,從概念設計到方案到制造出來,能夠快速的把產品送到客戶手上,有更短的創新周期,產品有創新不行,還要把它制造出來,而且是低成本的制造,所以需要柔性化的制造方式,我們希望制造一批產品和制造一個產品的成本是一樣的。制造業的核心從以前的以規模為主變成現在的效率為王,快魚吃慢魚。

      目前,全世界都對制造業高度重視,美國90年代的時候制造業是一個夕陽行業,所以對制造業不是很重視,大力發展的是新興產業,比如芯片、軟件、計算機等。奧巴總統上臺以后發現,尤其是2008年金融危機以后,如果只發展新興產業,沒有制造業支撐,整個國家的創新能力會消退,對經濟、就業也有很大的影響。所以他最近提出“再工業化”的口號,希望通過再工業化奪回制造業第一的地位,美國是市場經濟,國家對市場的投入非常少。現在推出國家制造業創新技術聯盟計劃,每年投10億美金做這件事情。農業方面,因為能源對制造業的影響非常大,現在美國在油氣方面有新的進步,制造成本比中國更低。德國最近提出工業4.0的計劃,目標是保持德國在世界工業中的領先地位,主要有兩點,第一是創新,第二是提高出口量。中國要從大國變成強國,是一個很大的挑戰,也是一個機遇。現在中國勞動力緊缺,并且中國產品質量低,所以中國的產品要提高質量是很關鍵的,還有節能立法的問題。

      圖1 2015年中國長三角地區的制造成本僅比美國低5%

      圖1是制造業成本的比較圖,如果把制造的勞動力成本、能耗成本、原材料成本都考慮進去,把美國作為標準,設定為100,德國比美國高一些是116,日本比美國也高,中國是美國低一些,但是只低了5%,以前中國制造業的發展是勞動力成本比較低,制造成本比較低,所以吸引一批企業到中國大陸做生產。而現在靠成本吸引制造已經不夠了,如果再考慮其他因素,那么中國和美國相比,制造上已經沒有優勢了。

      舉例說明,富士康是全球最大的電子制造企業,富士康以前在臺灣,后來遷到深圳,又從深圳往北方、西部遷移,去年遷到貴陽、河南、武漢。最近發現中國的成本也很高,所以下一步可能會遷到東南亞國家。這種企業對成本的敏感度非常強,中國制造業勞工成本的上升趨勢是不可逆的。

      中國以前處在微笑曲線的最低端,消耗的資源很大,附加值低,現在中國要往微笑曲線的兩端發展,就是提高附加值,向服務和設計轉移,所以產業要升級。同時勞動力成本上升已經不可避免,并且在世界節能減排會上各國對我國政府施加的壓力很大,以后排放要作為政府對企業的硬性指標,就是企業不但要生產產品,而且要保證以低消耗的方式生產產品。而且以后資源的消耗排放,可能會作為一種資源進行交易,比如說這個企業的消耗比較低,可以把配額賣給其他企業。中國制造業的機遇是發展先進制造技術,實現產業的升級。

      面對制造技術的發展,美國提出了第三次浪潮的概念,德國提的是工業4.0,第一次浪潮是機械技術生產的出現,從手工時代過度到大規模的生產時代,主要的載體是煙斗、機器和工廠,主要在英國、歐洲大陸發生。第二次工業革命是在上世紀50年代發生的,就是IT技術的時代,美國走在全世界的最前面,現在的芯片、軟件、相應的IT技術,基本上都由美國公司主導。第三次浪潮,美國希望利用它的信息技術與制造技術的相結合,從而奪回工業第一的地位,所以提出了“工業互聯網”的概念,實際上這個概念和德國的工業4.0概念是一致的,就是把大數據和機器結合起來,把制造業的經驗、知識變成數字化。

       德國提出了工業4.0的概念,德國工業的1.0是工業革命,蒸汽動力取代了動力;第二次工業革命是電機發明和電能使用,使長距離的分配和大規模生產成為可能;第三次工業革命使用的是RT技術,德國人做的是PRC、數控,所以德國人在自動化方面非常強。在自動化的基礎上,德國人把信息技術和自動化技術結合,實現智能化,因此第一次工業革命是機械化時代,第二次工業革命是電氣化時代,第三次工業革命是數字化時代,第四次工業革命是智能化時代。

      我有幸的參加了中國的一些智能制造的規劃,中國對智能化很重視,前段時間習近平總書記在兩院院士大會上,對機器人有一段專門的講述。現在機器人也是智能制造的一部分,各個部委,包括發改委、科技部認為機器人以后可能是國家的重大專項。文章來源 工業4.0

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