工業4.0的四大主題是智能工廠、智能生產、智能物流和智能服務。智能工廠重點研究智能化生產系統及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現;智能生產主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與,力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者,同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者;智能物流主要通過互聯網、物聯網、物流網,整合物流資源,充分發揮現有物流資源供應方的效率,而需求方,則能夠快速獲得服務匹配,得到物流支持;智能服務是應用多方面信息技術,以客戶需求為目的跨平臺、多元化的集成服務。
中國工業4.0政策環境分析
《中國制造2025》是中國政府實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領,于2015年5月發布,是中國工業未來10年的發展綱領、頂層設計。
《中國制造2025》提出通過“三步走”實現制造強國的戰略目標:第一步,到2025年邁入制造強國行列;第二步,到2035年我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平;第三步,到新中國成立一百年時,制造業大國地位更加鞏固,綜合實力進入世界制造強國前列。圍繞實現制造強國的戰略目標,《中國制造2025》明確了9項戰略任務和重點:一是提高國家制造業創新能力;二是推進信息化與工業化深度融合;三是強化工業基礎能力;四是加強質量品牌建設;五是全面推行綠色制造;六是大力推動重點領域突破發展,聚焦新一代信息技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、農機裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械等十大重點領域;七是深入推進制造業結構調整;八是積極發展服務型制造和生產性服務業;九是提高制造業國際化發展水平。
中國制造2025與德國工業4.0異曲同工,是布局工業互聯網的綱領性文件。不過二者也有適當差別,德國工業4.0是瞄準新一輪科技革命制定的措施,主要聚焦制造業的高端產業和高端環節。中國制造2025不是專門應對新一輪科技革命制定的規劃,是對制造業轉型升級的整體謀劃。
中國制造的現狀及發展分析
2016年中國是全球最具競爭力的制造業國家,中國當前的制造業規模非常大,早在2010年就超越美國成為了全球第一。按照聯合國統計,500多個產品中,220個產品中國的規模全球第一。從制造業的技術創新來看,中國近幾年進步很快。不過,2015年中國經濟增長率為6.9%,經濟放緩可能會進一步持續。由于需求下降引起工業活動不斷下滑,進而導致工廠產能過剩。中國汽車行業目前產能利用率從2009年的100%下降至70%,制造業占GDP的比重也在逐年遞減,其中大部分轉向了服務業。很顯然中國制造業轉型升級的任務非常繁重,主要的問題仍然是結構性問題:有效需求不足,使得產能過剩問題凸顯;有效供給不能完全適應消費結構升級的需要,應該提高供給側對消費結構升級的適應性和靈活性。
中國要順應“互聯網+”的發展趨勢,以信息化與工業化深度融合為主線,重點發展新一代信息技術、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械、農業機械裝備10大領域。這些領域需要投入大量的創新研發資金,需要軍工企業、大型國企、高校科研機構的通力合作。同時,中國的中小企業是中國制造業最有潛力的組成部分,它的數量占到了所有企業的99%,創造了中國60%的GDP。中國中小企業的研發創造遠遠超過大型企業,中國65%的專利,75%的發明專利及80%的新產品來自于中小企業。中國制造的未來不僅要依靠大型企業,更需要中小企業的創新和活力。
中國工業4.0戰略
大家都知道這一次新的技術革命,大家最熱議的互聯網+,實際上是講新一輪科技革命。特別是信息技術革命對我們帶來一個巨大的推進和變化,乃至滲透到整個社會經濟生活的方方面面。我們知道現代新技術與云計算、物聯網、移動互聯、大數據、智能化為代表的,他們構成了新一輪互聯網+的技術體系架構和基礎,同時再加上制造業快速發展的3D打印制造、機器人、智慧工廠等等一些在制造業引起深刻變化的熱點,形成當前國家新一輪產業變革的發展態勢,大的發展的思路。 在新一輪科技變革的浪潮中,世界各國都在紛紛搶占新一輪技術變革和產業變革的高地。美國提出了工業互聯網,德國提出了工業4.0,中國人怎么辦?中國的制造走向何處?也是這兩年來中國制造業的很多企業家,很多學者專家積極探索的中國工業變革之路。
好在經過改革開放30多年來,中國工業取得了長足的發展,也開始走向世界工業的先進行業。所以這兩年來,應該講隨著制造業轉型發展迫切的需求,隨著學者和工業界積極的探索,經過中國工程院上百名院士的共同的研究,努力給國家提出建議,所以提出了中國制造2025的宏偉的發展目標。要用10年左右的時間完成中國由大變強的工業發展之路,再用10年時間走到世界制造強國的第一方陣,到2045年,也就是建國100年,再用10年要走到中國在世界制造強國的前列之中。這就是中國制造2025的基本。
今天我想給大家做四個方面的分享和介紹。我今天主要給大家簡要的介紹四個方面,第一個回過頭來深刻的認識一下這次變革的背景,特別是大家最近看到的工業互聯網,或者互聯網+以及基本的認知背景。第二個方面,互聯網+的架構下,工業如何創新發展?第三個,看看中國制造2025里頭關鍵技術發展的制高點和前沿智能制造在國家層面如何進一步推動的?
二、深刻認識互聯網+
第一個,我們還是深刻的看一下以信息技術為核心的科技產業變革已經出現,對中國的制造業將會帶來巨大的變化。在整個中國制造2025的過程中,大家形成的基本共識就是,全球正處在以信息技術為核心的,新一輪科技革命和產業變革的浪潮之中,而在這個過程之中,最具代表的高新技術就是機器人、數字制造、3D打印,包括工業4.0提出的基于信息物理系統的融合。這些典型的技術發展正在促進制造業朝著數字化、網絡化、智能化方向發展,從而也產生出一系列新的發展的模式,像云制造、網絡眾包等等。
所有的發展變化都在推動制造業朝前沿和高端的方向發展,也就是智能制造的發展體系。
以信息技術為核心的科技產業變革,我們看到滲透面不光是工業和制造業,實際上這一次的變革通過工業革命的引領變革,已經促進所有的產業都在和互聯網去擁抱,和互聯網去結合、融合。所以這次革命將是一個全球性的,全面的深入的產業變革,甚至是一個社會體系架構的變革。
這次變革的實質是什么?大家說互聯網這么多,萬花筒般的技術,到底是物聯網在起作用?是大數據在起作用?我想不管是云計算、物聯網、大數據,本質上是以信息技術發生了巨大的變革。這次新技術最重要的兩點是信息處理的大規模計算,和信息傳播的寬帶網絡化已經滲透到各行各業。
我們知道信息技術本質,數據代表的是人類的知識,數據凝結著人類的智慧。過去千百年來,人類處理信息和知識,產生智慧的方式靠人的腦力。這次信息革命給我們帶來的變化是什么?傳統人腦去進行信息處理速度是有限的,現在我們有了新的云計算,有了大規模的計算,使得人類處理信息的速度得到了極大的提高。 過去信息是要靠人和人人之間傳播,現在靠網絡傳播,知識的傳播現在變成網絡。所以現在是以數據為代表的知識和智慧的大規模的處理、加工、傳播使得人類的智慧開始走進了大規模的生產和工業化生產的階段,也就是說,過去人們是用腦力來處理知識和信息,現在用機器來處理知識和信息。
第一次工業革命是機器代替了人力,各種各樣的加工機械,各種各樣的移動交通工具代替了人的體力、腦力,使得人類的體力得到了工業化的釋放,進入了大規模的工業化。但是這幾百年的工業革命沒有解決的問題是,物理機器還是靠人,包括現在管理企業還是靠人,靠老板,靠經營班子。人的腦力處理是有限的,現在我們迎來了一個最好的,用計算、網絡、大數據來替人類的腦力插上一個大規模的翅膀。所以這一次的信息革命的本質是一次人類開始用智慧的機器來處理各行各業的人類的物質生活文化生活的發展。
所以這次的革命本質上,不管互聯網+也罷,本質上是一種知識和智慧開始進入了大規模工業生產的新階段。知識和智慧開始進入到了用機器,用人之外的數據中心,網絡、互聯網大腦來處理的智能機器處理時代。如果把這樣一個智能處理的機器和現代工業物理的機器結合在一起,將會對人類的工業發展,社會生活產生深刻的顛覆,這個時代才剛剛到來。
所以我們為什么講是新一代信息技術革命是爆發了人類的大智慧,大知識的處理的新時代。移動互聯使得智慧可以在時間和空間里頭自由的流淌,實際上可以使得智慧和知識無所不在。物聯網不光是物與無物之間相連,物和物之間相連只是一個手段,物與物之間相連關鍵是物所產生的數據的智慧和人交互,物和物之間可以交互。
所以物聯網本質上是實現了一個智力的管道和智力的流通,如果智力能夠在這樣一個無時無邊界的空間里進行大規模的流動,交通能夠帶來機器的發展,智力的流動將會給人類的經濟社會帶來更大規模的發展。
也就是因為這樣,我們看到新的產品,新的汽車的定義已經不再是傳統的眼光,而是用智慧附加到一個產品和物體上去設計的。軟件定義的汽車,特斯拉,這個汽車和傳統的汽車外形上面一樣,但它的本質、內核是用互聯網定義的軟件信息和智慧處理功能的定義汽車。這個汽車的軟件版本可以變,功能可以調整,可以和其他車形成密切的聯網和感知,完全不同于傳統的車。這就是這一次信息技術革命所帶來的智慧跟物理世界發生了深刻的影響。
工業互聯網實際上就是這樣一個互聯網+,所謂的互聯網帶來的知識和信息處理的整個體系框架的機器和工業擁抱,促進工業的全方位的走向,網絡化,智慧化,形成智慧發展工業的發展。
在這個過程中,一個非常重要的信息物理系統,什么叫信息物理系統?因為物聯網,因為新技術智慧的處理,形成了一個新的空間,我們叫數字空間或者叫智慧空間,它是在網絡世界里頭處理信息和存儲信息,處理知識和處理智慧的空間。同時工業又是一個由機器、裝備、設施、廠房、企業構成的一個物理的可見的現代工業的設施和環境。這次工業巨大的變革就在于這兩個空間在相互融合。
過去時人和機器融合,現在我們將用一個智慧的空間或者用一個機器所代表大腦的空間去管理這個企業和工廠,管理每臺設備,所以CPS,C代表數字空間,網絡空間,智慧空間,P物理空間,我們的企業,實體經濟,這兩個高度融合就形成了一個全智慧化的制造業。
這就是同一個智慧的人一樣,智慧的人光有軀體是不行的,一定要有一個大腦。一定要靠人的大腦和人體高度的融合,以及信息網絡的人體高度融合,工業將來也會發展到這個程度。每個機器可以智慧起來,每個車間可以智慧起來,每個企業可以智慧,因為有智慧的大腦提供強大的信息智慧的支持。
把一個智慧化將來發展的工業當作未來工業發展的藍圖,1.0是機器來代替人力,2.0由能源和電力促進工業的變革發展,3.0使用工具和手段,4.0是用智慧的機器來和工業的高度融合,從而形成未來工業4.0發展。所以第四次工業革命是一次智慧的革命,是一次信息技術現代工業高度融合的信息變革,比以往任何工業變革都來得深刻。
互聯網和即將帶來制造業的變革,對制造業的影響是非常巨大的。我們看到傳統的工業,這么多年搞信息化,把信息技術就當作輔助的手段,進而我們做到集成。現在我們開是走向高度的融合和智慧的發展。
互聯網與制造的融合變革實際上早已開始,這種融合開放程度越高的環節,融合的程度越深。據消費者越近的環節,所以才誕生了馬云搞電商,由營銷走到服務,走到研發、制造,一步步深入的滲透到制造業的各個環節。互聯網與工業融合產生了一系列創新發展的途徑,互聯網融入的制造業和企業服務,隨著制造服務化、個性定制、眾包設置、工業云等等都在不斷的滲透,不斷的變化。
互聯網所形成的新的發展模式,足以改變現代的制造業的生態系統,新的業態不是簡單的你吃我我吃你,是協同,是分享,要形成生態系統,要形成平臺,要形成產業上下游的產業能力。所以現在Google也罷,阿里也罷,都在構建大的基于云架構的生態鏈系統,生態環境系統。所以未來的企業,不管大小,只要在網絡上都有自己的發展空間,因為不再是一個大魚吃小魚,而是協同發展的生態的開放環境。 互聯網與工業融合是制造業發生根本變革的基本特征,這種變革從原來的數字化走到網絡化,走到智能化,兩者融合的體系概念,從70年代開始發展到今天。在這個過程中,CPS的確越來越多了,特別是寬帶的出現,使得大量的數據,大量的處理,智慧的處理成為可能。過去只是簡單的信息實現自動化,現在要用大數據來實現知識的處理,實現智慧的處理,開始進入到了知識和實體、工業密切融合產生智慧的新時代。
在這個過程中,我們看到產生了一些非常重要的工業變革的發展方向。首先使得傳統的制造由過去關注產品設計、生產開始走向產品的全生命周期的服務。我們過去只知道生產產品,賣產品,現在網絡可以延伸到產品的各個使用環節中間,產品在什么地方,產品在什么樣的使用狀態,發生了什么故障,信息技術可以使得產品的使用周期得以充分的感知,從而進行智能的處理。所以現在的企業不光生產、設計,還要管產品的使用,還要管產品使用的回收,管產品的全生命周期。 三一重工已經把生產的大型機械,網絡連起來,遠程的監控服務,基于大數據挖掘,基于手機APP的自助服務,使得這些設備足以可以進行整個發展的變化。
三、創新工業發展新模式
第二個就是制造的個性化。過去用戶的需求是很難收集,工廠只能大規模的生產,現在網絡終端把每個個性的需求都可以連起來,進行大規模的處理和分析,然后模塊化,再分散到網上的若干企業上去。所以現在真正制造業滿足用戶個性需求的時代真正到來,因為有了網絡,因為有了互聯網的平臺,使得每個個性的制造、柔性的制造都成為可能,而且成本完全可以保持和原來甚至更低。
制造的個性化現在在很多的智能家居,彩電方方面面,海爾從三年前就開始探討,由個性創客來支持海爾的個性設計,由海爾的個性設計再往海爾全球的工廠進行個性制造。現在已經建了一些互聯的工廠,直接用用戶的個性需求來驅動工廠的生產,把一系列中間環節省掉。
互聯網也使得制造由過去集中式的生產開始走向分散化,我們看到研發可以分散化,生產可以分散化,資金也得可以分散籌資。所以整個制造基于網絡無所不在的新的體系下。分散制造使得全社會的社會資源,通過網絡、云計算匯聚在一起,所以云制造的概念也跟著出來了。
云計算是把大量分散的計算資源,通過網絡匯聚起來,提供個性服務。云計算是把所有分散的個性資源,個性的機床,連起網形成資源池,供所有的制造設計的使用,所以是一個最佳制造資源的使用方式。
制造資源云化使得全球的制造資源可以更大,工業4.0的理念就是說,要把德國所有的制造裝備連起網,形成聯網的一體化的國家制造體系。只要有我這個國家的制造體系,全世界包括中國不需要再去生產,你們使用就行了。德國人來制造,你們來服務,你們來使用就行。當然中國人的理念也希望能建這樣一個制造資源,使得制造資源得到最大范圍的使用。
智能工廠、智能制造也罷,工業變革最終是要落實到具體制造的環節,具體的環節就是制造車間、工廠。本質上也是朝著一個S構建的智能空間發展。互聯網使得所有的裝備可以連在一起,裝備和整個的網絡可以形成互聯互通,可以形成感知的融合。
流程行業現在已經開始實現這樣一種智能制造的流程管控體,越來越少的人,因為每一個環節,它的生產線,它的裝備都可以自動的感知,可以自動的處理,進行智慧的判斷,進行故障的處理。通過裝備的聯網執行,通過數據的自動采集,通過信息挖掘分析形成一些管理的智慧系統。
四、大力推動智能制造
第三個方面我給大家介紹一下,我們國家當前在推動智能制造,推動互聯網+工業。首先我們國家的制造業面臨了一個深刻轉型和挑戰,我們是制造大國但不是制造強國,現在各地都在開展勞動力成本增高以后,機器換人,我相信蘇州工業園區也同樣面臨著這樣的情況。同時我們看到我們國家的制造業總體來講,既存在優勢也存在劣勢。
在這方面,制造業科技的需要非常迫切。首先我們在基礎能力方面比較薄弱,迫切希望通過制造科技的發展,通過新一代互聯網+為制造業插上高技術翅膀。我們的企業管理模式也比較落后,我們還是在傳統的工業體系的思維模式下進行工業的發展,工業的組織。現在互聯網+給我們帶來很多基于網絡生產、設計、管理的新模式,制造怎么管理網上資源,服務怎么來管理網上的物流等一系列都在為制造業發生深刻的影響。
我們國家的制造業智能化水平也比較薄弱,至少我們的很多工業裝備還是參差不齊的,不能形成龐大的聯網。德國的工業4.0的最根本,像西門子這樣一個龐大的全球的工業自動化以及軟硬結合的體系。德國工業的發展一定是軟硬結合,一定是把知識和數據的處理和工業數字化裝備結合。正是由于這樣的發展思路走到今天,孕育出了德國工業4.0的代表未來工業發展的機遇。
我們也看到我們國家一系列的新興產業,迫切也需要大型的裝備,新一代的電子裝備來滿足我們國家工業生產的需求。綠色技術,當前制造業有一個問題,制造業是浪費能源,所以有人不主張發展制造業。但是制造業是人們生活的物質,所以我們必須發展制造業,我們怎么樣能高效、綠色、節省原材料。恰恰因為產品本身可以智慧,工廠可以智慧,網絡形成成一個大的智慧,才對未來制造業的改造成綠色、節約、低碳提供了巨大的可能。
也正是因為這樣,中國制造2025在雙重擠壓,我國科技發展的迫切以及迫切需要改變我們,中國提出了要朝制造強國轉變,要由一次革命二次革命,三次革命向第四次革命邁進。當然中國的工業會涉及到2.0,也會涉及到3.0。
也正是這樣,中國制造2025的主要任務就是推動制造業全面的發展,我們看到制造業的智能化,基礎能力、創新能力、多層次的創新體系、綠色制造、服務性制造、優勢產業,制造2025已經在綱要即將發布,大家都已經在網上看到了很多的內容。
智能制造工廠實際上是中國制造2025的前端的突破點,這個將屬于高科技技術來帶動,在國家實施兩化融合重大工程率先實施的一個重大科技產業的發展體系。智能制造的工程體系非常龐大,包括工廠、網絡、車間、物理。整個制造大約有六個方面,一個是智慧的大腦,網絡協同制造。第二個是小腦方面,工廠企業的實體管理,智能工廠,同時智能制造還發展智能機器人、高端制造裝備、3D打印制造以及智能制造保障的基礎。所以整個智能制造將會引領中國制造2025邁向一個全新的、高端的,面向智能化、網絡化的現代制造體系。
十三五整個中國的10年制造業也在全面的發展,為此我們也做了一些十三五發展目標的構想,提出了十三五發展的重點任務。像制造資源、智能工廠,智能機器人、3D打印等等,這些將代表著我國制造業朝中國制造2025發展的關鍵。
五、結束語
今天我用簡要的時間給大家介紹一下中國制造2025的發展的背景,以及整個工業發展所賴于發展的技術本質,我們已經開始走入到智慧大生產的時代,開始由網絡的機器,智慧的機器,開始為中國的制造業插上一個智慧大腦的發展新階段。我希望在座的各位能在這樣的萬花筒般的發展過程中搶抓住機遇,促進工業轉型升級,我也相信蘇州工業園區具備非常好的技術,能夠在這一次中國制造2025發展繼續走在前列,繼續走在高端,為中國制造業的發展做出應有的貢獻。
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