中国制造业智能化革命的核心环节

以互联网为代表的新一代信息技术作为核心驱动力而引发的产业变革的核心是智能化。核心环节是解决工业发展面临的问题,实现工业的产业升级,包括工业产品价值提升,如由大规模生产变成个性化定制、规模定制;由简单的卖产品,变成可以提供服务、孵化衍生,甚至产品不卖、通过服务收费;提高生产效率,通过数字化、网络化、智能化,降低成本,降低能耗,提高劳动效率,生产率等等。最后,对整个工业生产方式、组织方式,将发生重大的变革,最终形成个性化定制、服务化延伸、网络化协同、智能化生产。

一、中国制造业智能化革命的两大基础

第一,以信息通信业为核心的,基于全面互联的数据驱动的系统级智能。过去工业的联网程度比较低,随着网络化、数字化进程加快,工业全生命周期中的不同环节和主体的联网将带来大量数据采集与传输,并通过工业云、工业大数据平台对这些数据进行挖掘和分析,实现可智能化生产和预测性的运营、实现规模化定制化,提高生产效率。因此,联网和数据驱动是制造业智能化的核心基础。

第二,基于工业自身的数字化、自动化和单点智能化程度。工业自身一直向数字化、自动化、网络化方向发展,很多单点智能已经实现,如智能机器人、3D打印、部分装备的智能化,只是系统级智能还没有完全实现。通过联网和大数据驱动,将推动单点智能向工业全流程、全产业链和全生命周期的智能化发展,实现整个工业的智能化。

二、工业互联网是制造业智能化革命的关键基础设施

随着面向公众的互联网、工业内部的工业控制网络及企业信息化管理网络间的加速融合,现有的互联网需要适应新需求而进行必要调整——工业互联网开始形成,为工业生产价值链、供应链、创新链的全面集成与智能化转型提供支撑。

工业互联网是新的基础设施,新的应用和新的产业形态。首先,工业互联网是网络,将实现制造业中不同的环节和主体间,如机器、物品、工业控制系统、信息系统、消费者、人之间的泛在连接。其次,工业互联网是平台。通过云计算及大数据平台,工业互联网可实现对海量工业数据的集成、处理和分析,这在以往工业中也是没有的。第三,工业互联网将产生新模式和新业态。工业互联网作为新型的综合信息基础设施将推动制造业向着数字智能化、网络化协同、个性化定制和服务化延伸方向发展,并将形成新的发展模式和产业生态环境。

工业互联网是我国实现制造强国战略和“中国制造+互联网“的关键路径。2016年5月20号发布的《国务院关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》是继”互联网+“指导意见之后,针对我国制造业的重要政策。《指导意见》明确提出了很多工业和互联网融合的领域,其中特别强调构建工业互联网的新基础。在2016年发布的国民经济和社会发展“十三五”《规划纲要》中也看到,专门强调要加强工业互联网设施建设,技术验证和十分推广,推动中国制造+互联网取得实质的突破。由此可以看到,工业互联网在国家战略中的地位和分量。

工业互联网的总体架构包括网络、数据和安全三个组成部分。其中,网络部分是指工业互联网的网络构建;数据部分从数据采集、处理分析到反向的控制;安全方面包括网络、设备、控制、数据到应用安全。工业互联网发展不仅带来了制造业的深刻变革,也对信息通信业自身发展产生重大影响。因为工业互联网带来新的需求是现有信息通信网络施无法满足的,这就需要构建安全性、可靠性更高的网络基础设施。同时,制造企业内部的信息化网络也需要同步联网化和IP化,构建面向物品的解析系统、新的应用支撑体系和新的应用协议。

工业互联网激发工业领域模式创新和业态创新。从互联网视角来看,工业互联网是消费互联网向工业领域的延伸,但消费互联网无法满足制造业的需求,需要构建新的工厂内网和外部有更高性能、安全性可靠性网络,如软件定义网络、5G等技术,以及生产控制系统、工业云平台、工业大数据平台和新型工业软件等。同时,在整个工业互联网和智能制造大背景下,将会产生新的产业、新的形态、新的产业格局,许多企业都将于投身其中,构建新的生态环境。随着工业互联网传输速度的提升、联网方式的丰富、计算处理能力的增强,云平台、大数据分析、物联网等将为企业管理、生产管控、技术研发、销售流通、产品服务等各环节的优化升级、模式演进提供基础支撑。同时,消费互联网领域许多成熟的商业模式、组织模式、经营模式不断应用到工业领域,演变为工业互联网体系下的新模式新业态,延伸工业生产的价值链条。

三、智能制造是智能化革命的主攻方向

(一)智能制造的实现路径

工业互联网是制造业智能化革命的基础设施,而智能制造则是制造业智能化革命的主攻方向。智能制造将是聚焦制造领域的一次全流程、端到端的转型过程,使研发、生产、产品、渠道、销售、客户管理等一整条生态链为之发生剧变。对工业企业来说,在生产和工厂侧,它依然以规模化、标准化、自动化为基础,但它还需被赋予柔性化、定制化、可视化、低碳化的新特性;在商业模式侧,会出现颠覆性的变化——生产者影响消费者的模式被消费者需求决定产品生产的模式取而代之;智能制造需要一张比消费互联网更加安全可靠的工业互联网作为基础设施。

智能制造的实现路径:一是,重新梳理现有的研发、供应链和财务人事管理流程,通过ERP、PLM(产品生命周期管理)系统的实施构建整合运营体系。同时,需要构建流程标准、数据标准以及相应的管理体系;二是,通过智能产品及信息收集渠道获取客户和产品的数据,分析、挖掘和应用,按照以消费者为中心、个性化、柔性化、大规模定制等智能制造原则重新构建自己的研发、客服、生产、供应链和物流体系。三是,基于智能产品平台、全渠道平台、大数据体系来实现生态链的跨界创新,强化后台整合运营体系,支持企业的全球化扩张。

(二)我国智能制造的产业布局

目前,我国尚未形成智能制造的业集聚区,但集聚特征已基本呈现。如长江三角洲、环渤海地区和珠江三角洲的智能制造装备产业集群化分布格局初步显现。

长三角地区的智能装备制造产业主要以江苏、上海和浙江为核心区域,目前这三个省市根据各自的产业和科技基础优势,已培育了一批优势突出、特色鲜明的智能制造装备产业集群。环渤海地区的智能制造装备产业主要以辽东半岛和山东半岛为核心区域,目前两个重点区域均已通过强化区域优势产业和培育特色鲜明企业方式,培育了一批智能制造装备产业集群。珠江三角洲的智能制造装备产业已在人力资源、科技、资本等生产要素市场、产业配套能力和政策支撑等方面具备较为雄厚的发展基础,已初步显现智能制造装备产业集聚发展特征。

从产业发展看,核心智能测控装置与部件进入产业化阶段。目前,我国智能测控装置和部件在仪器仪表、包装和食品机械、工程机械、环保机械、重机、印机等智能制造装备产业重点领域取得突破性进展,核心智能测控装置与部件进入产业化阶段。其中,仪器仪表领域、包装和食品机械领域发展较为突出,但智能测控装置与部件整体技术水平依然较低,关键核心部件亟待突破。

重大智能制造成套设备取得标志性成果。我国在石油石化、机械加工、纺织制造等领域的重大智能制造成套设备取得标志性成果。如,在智能化纺织成套装备领域,我国开发出现场“无人化”操作的染色工艺、智能染色系统、筒子纱微波烘干机、元明粉自动称量系统、装卸纱机器人、自动物流系统、中央控制软件系统等,研发成果十分丰硕。

(三)我国智能制造的发展趋势

智能制造装备将持续呈现出自动化、智能化、集成化、信息化、绿色化的发展趋势。第一,自动化与智能化。自动化和智能化是智能制造装备的重要发展趋势,主要表现在装备能根据用户要求完成制造过程的自动化,并对制造对象和制造环境具有高度适应性,实现制造过程的优化。第二,集成化。智能制造装备正向技术集成、系统集成的方向发展,主要体现在生产工艺技术、硬件、软件与应用技术的集成及设备的成套,同时还体现在生物、纳米、新能源、新材料等跨学科高技术的集成,从而使装备得到不断提高和升级,甚至发生深刻变化。第三,信息化。信息技术与先进制造技术的融合,带来巨大的、甚至是革命性的变化。将传感技术、计算机技术、软件技术“嵌入”装备中,实现装备的性能提升和“智能”。设计及制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备,而且要努力实现大型复杂产品一次开发成功。第四,绿色化。由于资源、能源的压力,使装备必须考虑从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期中做到对环境的负面影响最小,和对资源利用率,并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造是提高智能制造装备资源循环利用效率和降低环境排放的关键途径。

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