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智能制造:新工业革.命

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在电影《摩登时代》中有这样一幕场景:1920年代,美国正处在经济萧条时期,失业率居高不下,单调繁重的工作让工人变成大机器生产中的一颗螺丝钉。在轰鸣的厂房里工人查理日以继夜地在流水线上工作……中国一直以来是一个制造大国,我们过去创造的奇迹就是像这样靠人的双手来完成的。如今的中国制造业,有琳琅满目的问题需要去解决,“中国制造”已经到了非改革不可的地步。

天下大势,浩浩荡荡。新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。各国都在加大科技创新力度,推动三维(3D)打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。

基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革;网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理、全生命周期管理、电子商务等正在重塑产业价值链体系;可穿戴智能产品、智能家电、智能汽车等智能终端产品不断拓展制造业新领域。我国制造业转型升级、创新发展迎来重大机遇。

工业4.0简单来说就是智能制造

我国是制造业大国,但并非制造业强国。近几年来,我国制造业面临劳动力和原材料成本上升的双重压力,传统层面的成本优势逐渐消失,制造业的转型迫在眉睫。而就在这时,工业4.0概念横空出世,迅速在全世界范围内走红。其实,工业4.0简单来说就是智能制造。

智能制造会从根本上改变传统制造业的生产模式,从而能够让中国制造业快速实现产业转型。在这个层面,中国需要和传统制造业强国,诸如日本和德国开展竞争,其重要性不言而喻。

“工业4.0”涉及几个重要方面:一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统、过程以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。“智能生产”将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;三是“智能物流”,主要通过互联网整合物流资源,以提高现有物流资源供应方的效率,从而让需求方则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

在工业4.0时代,虚拟全球将与现实全球相融合。通过计算、自主控制和联网,人、机器和信息能够互相联接,融为一体。未来制造业将实现更高的工程效率、更短的产品上市时间以及生产灵活性。

就我国制造业的现状看来,层次极为不平衡,在往智能制造转型的趋势上也是如此。

高端制造业得到国家政策倾斜,依托原有的工业基础,后劲十足,成长迅速。高端制造业属于战略性产业,需要高投入才能高产出、高回报,需要国家的政策倾斜和产业扶持。

在一定程度上,高端制造业的技术含量覆盖了整个科技领域,也包括智能技术。中国采取的是内外结合的发展路线,依托原有的重工业基础和成本优势,吸收西方国家先进经验,以打造高技术产品为突破点,电信、汽车、机械制造、航天航空等产业发展势头迅速,在国际市场拥有了竞争优势。此类行业中的企业大多有国资背景。

反而是以产品为主的中端制造业,最应该向工业4.0的转型。最典型的代表是智能家居领域的一批企业,它们应该基于专业分工吸收优质资源,最终构筑起自身的产业链闭环。

最后是低端制造业。他们缺乏技术、品牌和市场地位,生存状况艰难。低端制造业进入门槛低,有大量的市场参与者参与其中,行业利润低,无力进行技术研发的投入,只好基于市场需求进行生产,而非立足核心竞争力进行布局。市场繁荣的时候,为了争夺份额展开价格战,市场需求萎缩的时候便会出现产能过剩、停产歇业、破产倒闭等问题。此类企业通常处于价值链的低端,抗风险能力十分堪忧。

智能制造与机器人

我们一直在讨论智能机器人。就制造行业而言,对工业机器人的关注由来已久。现在最流行的手机操作系统,Android的原意便为机器人,它的LOGO也是一个绿色机器人。事实上,现在大家对机器人的定义是很宽的,而不是停留在消费者眼中的“长得像人一样的机器人”。只要能够模拟人类的一部分能力,帮助人类完成一些任务的机器,不论是实体的还是虚拟的,都可以被纳入机器人范畴。

在人工智能时代,一旦机器人具有自我思考的能力,通过图像识别、动作识别、逻辑判断、自然语言处理和反馈以及深层次的数学和理论思考,便足以胜任人的大部分工作。尤其是大量仍然依靠人工生产的制造业,所有流水线上的任务都可以通过机器人来完成。

对于很多制造类企业,经常幻想的一个场景是:在一个生产装配流水线上,多台身手矫健的小型机器人在有条不紊地合作着。在成品组装部分,两台合作的机器人之间约有20厘米的间隔,其中一台机器人将刚生产出来的产品有序排列,然后传递给身边的合作“伙伴”。小伙伴接到后,迅速将产品打包并排列整齐,传递给下一个伙伴进行包装。

事实上,数据显示,在美国,迈入新世纪后,由于智能化技术对人工的替代作用,中产阶级的信息处理工作职位数量日渐下滑。2000~2010年,有1100万个秘书职位被互联网服务所取代,同一时期,电话接线员减少了64%,旅游**减少46%,会计减少26%。

当然,机器人只是“智能制造”的一个组成部分。在智能制造之下,传统的制造流程将被重组,其目的是要实现产品的智能化。其中个性化的客户需求与设计、供应商和制造商之间的信息接入与共享、售后服务的快速响应等环节会与智能工厂一起成为智能制造非常关键的组成部分。

智能工厂的核心是产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一。目前来看,世界范围内很多企业都在向智能工厂的方向发展,但是还没有哪一家企业有足够的勇气宣布已经建成了一座智能工厂,因为智能制造在整个制造流程上的变革要推翻整个原有的制造流程,投入非常之大。

除了大规模定制化生产,智能制造的未来图景还包括了能源的节约(据测算有大约12%的能源节约空间)让供应链更加安全,准确地寻找到相关领域专家的问题解决方式。而且智能制造的生产模式不仅局限于生产终端消费品的企业,生产设备的企业一样可以通过实践智能工厂来更好地满足客户需求、降低成本、提高交付效率、合理管理产能。

2015年3月,在郑州经济开发区海尔工业园内首台用户定制空调在海尔空调智能互联工厂下线。这意味着用户在家中通过网络定制专属于自己的空调已变为现实。如果说既往的制造模式是工厂根据市场整体概况生产符合消费者需求的产品,然后通过渠道、零售终端向消费者输出,是后端对前端的产品传导,那么在海尔的个性化工业定制体系下,它已变成前端对后端的牵引,即消费者与工厂直接对接,定制符合自身个性化需求的产品,这其中消费者是唯一的信息源,他们直接参与了工厂的产品开发和制造。

在传统制造时代,用户只能选择特定商品,而智能制造时代,可以让用户全流程参与到产品的研发、设计、生产等中,用户既是产品的“消费者”,又是产品的“创造者”。这就是智能制造所带来的创新颠覆。

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