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智能制造进行时,如何打好组合拳

日期:2018年9月10日 09:01
工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,日益成为“制造强国”和“网络强国”建设的重要支撑。
 
纵观全球,许多国家正不断加大工业互联网领域的投入,深化“互联网 +先进制造业”发展。其中,德国和美国的探索颇具启发性。
 
 
智能化制造提效率、降成本
 
德国的先进设备和自动化的生产线素来举世闻名。德国人严谨的风格以及其独特的“学徒制”高等教育模式,使得德国制造业的风格非常务实,理论研究与工业应用的结合也十分紧密。
 
依靠装备和工业产品的出口,德国获得了巨大的经济回报。然而,德国近年来也面临一个问题,那就是大多数工业产品本身只能卖一次,卖给一个客户之后也就少了一个客户。同时,随着一些发展中国家装备制造和工业能力的崛起,德国的市场也在不断被挤压。因此,2008年—2012年,德国工业出口几乎没有增长。这促使德国日渐意识到,提供装备不如提供整套解决方案,或者同时还能提供服务。
 
为了保持制造业的领先优势,提高生产效率,德国政府在2013年汉诺威工业博览会上正式提出了“德国工业4.0”的概念,也就是第四次工业革命,目的是建立一个与互联网融合的智能化先进制造方式,提高效率、降低成本和加快反应速度,从而保护“德国制造”的国际领先地位。2016年,德国发布了 “数字化战略2025”,规划了包括强化工业4.0在内的十个重点步骤。
 
总的来看,德国工业4.0的发展演进体现着向智能化、网络化转型发展的连贯思路。
 
平台仍面临数字化转型问题
 
德国工业4.0平台是德国工业4.0战略的实施主体。整个平台的参与者可以分成三类:政府教育科研机构和企业。政府负责提供搭建政策框架与促进合作;教育科研机构负责为工业4.0的推进提供举措和方向,并提供理论基础;企业则是工业4.0的具体实践者。
 
工业4.0平台建设始于2013年汉诺威工业博览会,目前已取得不少成效。比如,提供知识和信息的传播节点——在线图书馆,该项目汇集了政府相关战略文件以及平台各工作组的研究成果等内容。
 
同时,平台还为企业开展测试提供多方面支持。平台详尽列出全德国500多处能够开展相关测试的地点,以便于企业获取相关资源。在德国联邦教育和研究部的支持下,平台可以为中小企业选择适合自己项目的测试点提供建议,并可为这些企业提供资金支持。
 
此外,平台有助于广泛开展国际合作。工业4.0平台已与美国、中国、法国、日本等国家建立了联系或提出了合作计划,力图让工业4.0变成“世界性课题”,也为本土企业走向国际市场提供了便利。
 
不过,该平台也面临着数字化转型的问题。虽然德国对实现工业4.0战略目标持乐观态度,但也清醒地认识到,在数字化转型过程中依然面临着诸多挑战。比如,IT建设和应用在企业层面比较强,但在整个社会比较弱;中小企业缺少面向数字化时代的解决方案;商业模式创新方面与领先国家差距较大。
 
重视为中小企业提供公共服务
 
工业4.0的实际参与者是德国的制造业企业,目前已经形成了规模效应,在很多高端领域和环节具有群体性优势。例如西门子的“数字化企业平台”系统为数字制造提供了载体;宝马集团的虚拟手势识别系统使得汽车制造再进一步;大众用机器人制造汽车实现了极高的人力替代效率;ABB强大、精细而全面的机器人产品在世界上有着明显的竞争优势;博世力推用于工厂智能化的射频码系统;SAP推动云平台互联万物,实现大数据支撑决策。
 
在工业4.0技术和产业变革中,不仅仅是大企业做主导,德国政府也尤其重视为广大中小企业提供公共服务。以家族企业为主的中小型企业,也被称为“工匠精神的延续者”,这些德企不追求规模,以“精而专”著称。虽然相当一部分德国中小企业对数字化转型还抱有怀疑或观望态度,但是德国工业4.0保障中小企业的参与。如德国工业企业联合会是平台的重要参与方,同时也代表着10多万家企业会员的利益,德国工业4.0平台为中小企业提供信息、测试、资金等多方面支持,以应用实例化解中小企业的顾虑。
 
此外,德国各类标准化协会及行业协会负责标准化制度的制定、执行与监管,是德国制造业质量体系的核心,为工业4.0发展提供保障。
 
兴建制造业创新研究中心
 
在美国,“工业4.0”的概念更多被“工业互联网”所取代。尽管称呼不同,但这两个概念的基本理念一致,即将虚拟网络与实体连接,形成更具有效率的生产系统。
 
为应对新科技产业革命,争夺国际产业竞争话语权,美国将重振制造业作为近年最优先发展的战略目标。金融危机后,美国政府出台了一系列法案,着力兴建制造业创新研究中心,希望以高新技术改造传统制造业,推动美国经济再次走上可持续增长之路。
 
2009年4月,时任美国总统的奥巴马发表演讲,提出将重振制造业作为美国经济长远发展的重大战略。同12月,美国政府出台《重振美国制造业框架》,详细分析了重振制造业的理论基础及优势,成为美国发展制造业的战略指引。随后奥巴马政府从战略布局、发展路径到具体措施逐步铺展,完成了制造业创新计划部署。
 
2011年6月,美国正式启动“先进制造伙伴计划”,旨在加快抢占21世纪先进制造业制高点。2012年2月,进一步推出“先进制造业国家战略计划”,通过积极政策导向,鼓励制造企业回归美国本土。上述计划包括两条主线,一是调整、提升传统制造业结构及竞争力,二是发展高新技术产业,提出发展包括先进生产技术平台、先进制造工艺及设计与数据基础设施等先进数字化制造技术。
 
2012年3月,奥巴马提出建设“国家制造业创新网络”,建立最多45个研究中心,加强高等院校和制造企业之间的产学研有机结合。2013年1月,美国总统执行办公室、国家科学技术委员会和高端制造业国家项目办公室联合发布 《国家制造业创新网络初步设计》,投资10亿美元组建美国制造业创新网络(NNMI),集中力量推动数字化制造、新能源以及新材料应用等先进制造业的创新发展,打造一批具有先进制造业能力的创新集群。
 
这一创新网络的重点研究领域包括:开发碳纤维复合材料等轻质材料,提高下一代汽车、飞机、火车和轮船等交通工具的燃料效率、性能以及抗腐蚀性;完善3D打印技术相关标准、材料和设备,实现利用数字化设计进行低成本小批量的产品生产;创造智能制造的框架和方法,允许生产运营者实时掌握来自全数字化工厂的 “大数据流”,以提高生产效率,优化供应链,并提高能源、材料的使用效率等。
 
“通用蓝图”实现数据共享
 
与德国工业4.0强调的“硬”制造不同,软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命,希望借助网络和数据的力量提升整个工业的价值创造能力。在此过程中,除了美国政府的政策扶持外,行业联盟的率先组建成为发展的重要推手。
 
“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出,随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC),将这一概念大力推广开来。除了通用电气,加入该联盟的还有IBM、思科、英特尔和AT&T等IT企业。
 
工业互联网联盟采用开放成员制,致力于发展一个“通用蓝图”,使各个厂商设备之间可以实现数据共享。该蓝图的标准不仅涉及Internet网络协议,还包括诸如IT系统中数据的存储容量、互联和非互联设备的功率大小、数据流量控制等指标。其目的在于通过制定通用标准,打破技术壁垒,利用互联网激活传统工业过程,促进物理世界和数字世界的融合。
 
这些标准的建立将有助于硬件和软件开发商创建与物联网完全兼容的产品,最终结果可能是实现传感器、网络、计算机、云计算系统、大型企业、车辆和数以百计的其他类型实体得以全面整合,推动整个工业产业链的效率提升。

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