隨著移動互聯網、物聯網以及云計算和大數據技術的成熟,生產制造領域將具備收集、傳輸及處理大數據的高級能力,使制造業形成工業互聯網,帶動傳統制造業的顛覆與重構——新一輪工業革命已經向我們襲來。制造業正在發生巨大變化。無論是美國的“工業互聯網”,還是德國的“工業4.0”;無論是制造業的參與者角色、制造的理念、模式,還是驅動力,都在出現顛覆與重構。
制造業的三大壓力
環境污染、生態破壞、資源能源日趨匱乏已經成為人類社會共同面臨的嚴峻挑戰,解決這些全球性社會問題,實現可持續發展已經成為人類的共識。霧霾的來源,無論是發電、汽車、鋼鐵、水泥都跟工業息息相關。“節能減排”、“綠色低碳”、“淘汰落后產能”儼然是當今社會的熱門詞匯。為此,許多國家對工業節能減排的要求更高。德國的“工業4.0”,美國的“工業互聯網”有一個相同的愿景,那就是工業節能減排與綜合利用。20世紀,大規模生產模式在全球制造業領域占據統治地位,它曾經極大地促進了全球經濟的飛速發展,使整個社會進入全新階段。但是,隨著世界經濟的日益發展,市場競爭的日趨激烈,消費者的消費觀和價值觀越來越呈現出多樣化、個性化的特點,隨之而來,市場需求的不確定性越來越明顯,大規模生產方式已無法適應這種瞬息萬變的市場環境。過去30多年是全球化發展最快的一段時期,發達國家通過產業轉移將大量勞動密集型產業轉移到勞動力成本和原材料成本相對較低的發展中國家。對于大量勞動密集型產業來說,勞動力成本和原材料成本是生產的重要管理要素。而勞動力成本和原材料成本的上漲也從客觀上對未來制造業構成了極大的壓力。此外,受資源相對短缺、環境壓力加大、產能加劇過剩等外界環境影響,傳統的以能量轉換工具為推動力的工業經濟將難以維系。傳統工業化的發展模式已經失去了競爭力。
新一輪工業革命的到來
21世紀以來,制造業面臨著全球產業結構調整帶來的機遇和挑戰。尤其是2008年金融危機之后,主要發達國家為了尋找促進經濟增長的新出路,開始重新重視制造業,歐盟整體上開始加大制造業科技創新扶持力度,美國國家科學技術委員會于2012年2月正式發布了《先進制造業國家戰略計劃》;德國政府在2013年4月推出了《德國工業4.0戰略》。
美、德兩國是制造業大國,在先進制造業方面擁有絕對優勢。新工業時代,美國推出“制造業回歸”戰略,德國推出“工業4.0”戰略,可以說,兩國在制造業上爭相發力,但目的都是期望搶占未來制造業的主導權。隨著美國“制造業回歸”的強力推動以及我國國內勞動力、土地等成本的上升,我國制造業依賴傳統比較成本優勢參與國際競爭的局面難以為繼。加快制造業智能化的發展進程,培育和發展新優勢,是在新一輪國際產業競爭中主動出擊,促進工業轉型升級的重大戰略抉擇。所以說,在國際制造業競爭加劇、傳統比較優勢不復存在、新一輪工業革命正在醞釀的復雜背景下,我國制造業面臨著嚴峻的挑戰和重大的機遇。在機遇與挑戰面前,唯一的選擇是建設制造強國,緊緊抓住當前難得的戰略機遇,積極應對挑戰,加強統籌規劃,由“制造”向“智造”轉型升級,完成中國制造由大變強的戰略任務。
中國制造2025≠工業4.0
自2014年10月我國總理李克強訪問德國,并簽訂《中德合作行動綱要》以來,“工業4.0”的概念在我國迅速走紅,一時間,“工業4.0”、“智能制造”的戰略地位迅速提升。可以說,“中國制造2025”在一定程度上的確受到了德國工業4.0的影響,核心思路與工業4.0也有很多相似之處。比如“中國制造2025”強調的一個主攻方向是“智能制造”,這也是工業4.0的核心思想;此外,“中國制造2025”中提及的作為智能制造基礎的信息物理系統(CPS),也是德國工業4.0中所強調的核心概念。
與“工業4.0”巧合的是,對于國內工業轉型升級,工業和信息化部早在三四年前就開始規劃一項未來10年制造業發展的“中國制造2025”。如今,這項規劃將以德國“工業4.0”為啟示,學習德國的智能制造,為我國現代化工業強國之路描繪出清晰的路線圖。“工業4.0”是一個發展的過程,“中國制造2025”也弱化了以往規劃中5年時間的限制,規劃年限擴展到2025年,更注重中長期規劃,主要圍繞我國工業有待加強的領域進行強化,力爭使我國在2025年從工業大國轉型為工業強國。以前,我國制造業技術含量不高,一直處于國際產業價值鏈的低端環節。在工業和信息化部的積極推動下,工業和信息化深度融合有效地為制造業的網絡化、智能化發展奠定了殷實的基礎。毫無疑問,“工業4.0”時代,新一輪工業革命將更快速地帶動“兩化”深度融合。信息技術向制造業全面嵌入,將打破傳統的生產流程、生產模式和管理方式。生產制造過程與業務管理系統的深度集成,將實現對生產要素的高度靈活配置,實現大規模定制生產。從而將有力推動傳統制造業加快轉型升級的步伐。從目標上來看,德國“工業4.0”主要是期望繼續領跑全球制造業,保持德國制造業的全球競爭力,抗衡美國互聯網巨頭對制造業的吞并。而在2015年3月的全國“兩會”中,工業和信息化部苗圩部長首次公開披露了“中國制造2025”制定情況,表示大體需要用3個10年左右的時間,完成中國從制造業大國向制造業強國的轉變,并提出了分三步走的戰略。“中國制造2025”也就是三步走第一個十年的行動綱領,它是一個路線圖,有具體的時間表。通過實施“中國制造2025”,通過10年的努力,讓中國制造進入全球制造業的第二方陣。從時間表來看,德國“工業4.0”戰略工作組也認為德國實現“工業4.0”需要10年時間,在時間上和我們的“中國制造2025”大體在一個時間段。
中國制造2025≈互聯網+工業
對未來制造業,發達工業國家都提出了各自的愿景。美國利用互聯網優勢,讓互聯網吞并制造業;德國基于制造業根基,讓制造業互聯網化。2015年3月25日國務院總理李克強在主持召開國務院常務會議指出,中國正處于加快推進工業化進程中,制造業是國民經濟的重要支柱和基礎。“中國制造2025”,對于推動中國制造由大變強,使中國制造包含更多中國創造因素,更多依靠中國裝備、依托中國品牌,促進經濟保持中高速增長、向中高端水平邁進,具有重要意義。會議強調,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、農業機械裝備十大領域,強化工業基礎能力,提高工藝水平和產品質量,推進智能制造、綠色制造。“互聯網+工業”將會促進中國制造業的轉型升級,實現“中國制造2025”的宏偉目標。以往,提到制造業不得不提微笑曲線。微笑曲線是宏集團創辦人施振榮于1992年提出的著名商業理論,因其較為貼切地詮釋了工業化生產模式中產業分工問題而備受業界認可,已經成為諸多企業的發展哲學。微笑曲線將一條產業鏈分為若干個區間,即產品研發、零部件生產、模塊化零部件生產、組裝、銷售、售后服務等,其中組裝,也就是生產制造環節總是處在產業鏈上的低利潤環節。
于是,生產制造環節的廠商總是不斷地追求有朝一日能夠走向研發設計和品牌營銷兩端。而在國際產業分工體系中,發達國家的企業往往占據著研發、售后服務等產業鏈高端位置,發展中國家的廠商則被擠壓在低利潤區的生產與制造環節。在國際產業分工體系中走向產業鏈高端位置,向微笑曲線兩端延伸,已成為發展中國家的制造廠商可望不可即的頂級目標。如圖4所示,在產業鏈中,處于中間環節的生產與制造附加值最低。就全球產業鏈來看,盡管“中國制造”鋪天蓋地,但是,中國制造大多是處于“微笑曲線”中間區域的生產與制造環節,投入大量的勞動力,獲取少得可憐的利潤。傳統制造業企業以大規模生產、批量銷售為特征,通過規模化生產,提供標準化產品,獲取行業平均利潤,各企業按其所處研發與設計、生產與制造、營銷與服務的產業分工位置,分享價值。處于“微笑曲線”兩端的研發與設計、營銷與服務是利潤相對豐厚的區域,盈利模式通常具有較好的持續性;而處于“微笑曲線”中間底部區域的生產與制造只能無奈地維系相對較少的利潤,而且由于技術含量低,進入門檻也相對較低,致使競爭更為激烈,可替代性強,從而又進一步擠壓了利潤空間。以往的思路認為,想要擺脫傳統制造業的低附加值境地,就必須向“微笑曲線”的研發和服務這兩端延伸,通過高新技術實現產業升級和發展制造業周邊服務業是必經之路。從產業層面來看,“研究與設計”環節意味著發展高新技術產業,“營銷與服務”環節則是要提高制造業周邊服務業的比重。但是,這一過程會遇到諸多挑戰,且不能實質性地走出微笑曲線的底部,也不能短期內走出微笑曲線的底部。但是,“互聯網+工業”時代,我們不用再糾纏這個難題了。因為,制造業傳統意義上的價值創造和分配模式正在發生轉變,借助互聯網平臺,企業、客戶及利益相關方紛紛參與到價值創造、價值傳遞及價值實現等生產制造的各個環節。因為“互聯網+工業”不僅僅是“信息共享”,還將廣泛開展“物理共享”,從而形成新的價值創造和分享模式,開創全新的共享經濟,帶動大眾創業和萬眾創新。
“中國制造2025”的總體思路
“中國制造2025”的總體思路為,全面貫徹黨的十八大和十八屆二中、三中、四中全會精神,堅持走中國特色新型工業化道路,以促進制造業創新發展為主題,以提質增效為中心,以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線,以推進智能制造為主攻方向,以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備的需求為目標,強化工業基礎能力,提高綜合集成水平,完善多層次多類型人才培養體系,促進產業轉型升級,培育有中國特色的制造文化,實現制造業由大變強的歷史跨越。
1、主線:新一代信息技術與制造業融合工業和信息化部成立以來,一直致力于推進“兩化融合”工作,通過信息化的融合與滲透,對傳統制造業產生了重大影響。但是,隨著新一輪工業革命的到來,云計算、大數據、物聯網等新一代信息技術在未來制造業中的作用愈發重要。所以,需要在“兩化”融合的基礎上,以加快新一代信息技術與制造業融合為主線,實現“中國制造2025”的階段性目標。“中國制造2025”將智能制造作為主攻方向,推進制造過程智能化。在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間,加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理、增材制造等技術和裝備在生產過程中的應用,促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制。加快產品全生命周期管理、客戶關系管理、供應鏈管理系統的推廣應用,促進集團管控、設計與制造、產供銷一體、業務和財務銜接等關鍵環節集成,實現智能管控。2、實質:從資源驅動變為信息驅動隨著移動互聯網和云計算、大數據等新一代信息技術的發展,工廠車間內越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現了與互聯網或設備之間的互聯。由此衍生出物聯網、服務互聯網,推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(CPS)的方式相融合。也可以說,信息物理系統將使制造業領域實現資源、信息、物品、設備和人的互通互聯,形成智能制造。“中國制造2025”將智能制造作為主攻方向,通過互通互聯,云計算、大數據這些新一代信息技術,與以前的信息化、自動化技術結合在一起,工廠內的生產設備和設備之間,工人與設備之間的實現縱向集成,把整個工廠內部的聯結起來,形成信息物理系統,可以相互協同、可以遙想呼應,生產方式從資源驅動變成了信息驅動。
信息驅動下產品制造的過程,體現出了智能制造的價值所在,即能夠科學的編排生產工序,提升生產率,實現個性化定制生產,還可以調整資源使用,采用最節約能耗的方式。
更多資訊請關注自動化軟件頻道