編者按 《中國制造2025》中,“智能制造”是一個(gè)重要的關(guān)鍵詞。根據《中國制造2025》,我國將大體分“三步走”、用3個(gè)10年左右時(shí)間,最終躋身世界制造強國前列。在此過(guò)程中,必須依靠創(chuàng )新驅動(dòng),推廣“智能制造”,做大“互聯(lián)網(wǎng)+”模式,實(shí)現從“制造”向“智造”的新突破。那么,究竟什么是“智能制造”,如何真正實(shí)現從“中國制造”到“中國智造”的轉型升級?這里兩位學(xué)者提出了自己的觀(guān)點(diǎn)。
國際金融危機后,許多國家對制造業(yè)在推動(dòng)貿易增長(cháng)、提高研發(fā)和創(chuàng )新水平和促進(jìn)就業(yè)等方面的重要作用有了新的認識,紛紛提出制造業(yè)國家戰略,如美國的《先進(jìn)制造業(yè)國家戰略計劃》、德國的“工業(yè)4.0計劃”和日本的《制造業(yè)白皮書(shū)》等。制造業(yè)正重新成為國家競爭力的重要體現。面對各國的戰略舉措和全球制造業(yè)競爭格局的重大調整,中國也出臺了《中國制造2025》,明確提出把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。那么,如何認識“智能制造”?我們可以從技術(shù)創(chuàng )新、組織創(chuàng )新和模式創(chuàng )新等維度來(lái)入手。
其一,“智能制造”不是橫空出世,而是先進(jìn)制造發(fā)展的最新形態(tài)?!爸悄苤圃臁弊鳛橄冗M(jìn)制造的最新形態(tài)一經(jīng)提出,就獲得制造業(yè)內眾多專(zhuān)業(yè)人士的廣泛響應,正在成為中國制造業(yè)轉型升級的新方向、新趨勢。但是也應該看到,“智能制造”并非只是一個(gè)橫空出世的概念,而是制造業(yè)依據其內在發(fā)展邏輯,經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的演變和整合逐步形成的??梢哉f(shuō),“智能制造”是隨著(zhù)市場(chǎng)需求的變化,集成了技術(shù)創(chuàng )新、模式創(chuàng )新和組織方式創(chuàng )新的先進(jìn)制造系統,是集成制造、精益生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò )化制造等多種先進(jìn)制造系統和模式的綜合。
其二,市場(chǎng)需求是先進(jìn)制造發(fā)展的根本動(dòng)力。上世紀中期以來(lái),隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的日益繁榮,消費者對商品的需求變得日益多樣化和個(gè)性化,要求現代制造業(yè)必須有最短的交貨期、最優(yōu)的產(chǎn)品品質(zhì)、最低的產(chǎn)品價(jià)格和最好的服務(wù),促使工業(yè)制造從最初的規?;瘧鹇?、成本導向戰略發(fā)展到后來(lái)的質(zhì)量戰略、服務(wù)戰略。隨著(zhù)消費者環(huán)境意識的提高,環(huán)保戰略又成為工業(yè)制造的重要導向之一。目前,單一的制造業(yè)發(fā)展戰略已經(jīng)讓位于綜合性的制造服務(wù)戰略,先進(jìn)制造系統必須在時(shí)間、質(zhì)量、成本、服務(wù)和環(huán)境等幾個(gè)方面同時(shí)能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)和社會(huì )需求,從而獲取最大的經(jīng)濟和社會(huì )效益,這就對制造系統提出了更高的要求,也提供了更大的發(fā)展動(dòng)力。
其三,技術(shù)進(jìn)步是先進(jìn)制造發(fā)展的關(guān)鍵因素。從制造業(yè)發(fā)展的歷史長(cháng)河來(lái)看,先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展過(guò)程也是制造技術(shù)進(jìn)步的過(guò)程。瓦特發(fā)明了蒸汽機,開(kāi)啟了第一次工業(yè)革命,同時(shí)也開(kāi)啟了工業(yè)化制造的新篇章。上世紀中期以后,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)入了一個(gè)日新月異的時(shí)代,電子信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展迅猛,以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)革命為制造業(yè)注入了新的生命力,計算機集成制造、敏捷制造、虛擬制造等技術(shù)系統應運而生。從上世紀50年代開(kāi)始出現的數控機床,到60年代開(kāi)始出現的計算機輔助設計、計算機數控、計算機輔助制造,到70年代計算機集成制造系統,制造業(yè)沿著(zhù)一條信息化程度不斷深化的路徑快速發(fā)展,到目前已經(jīng)發(fā)展到借助計算機仿真技術(shù)的虛擬制造和借助人工智能的智能制造階段。
其四,組織方式創(chuàng )新是先進(jìn)制造發(fā)展的靈魂。美國的福特發(fā)明了流水線(xiàn),顛覆了傳統歐洲作坊式的生產(chǎn)組織方式,使生產(chǎn)率大幅度提高,就是一種典型的制造組織方式創(chuàng )新。19世紀中葉到20世紀中葉的工業(yè)社會(huì )階段,制造系統和模式是剛性的大批量生產(chǎn),流水線(xiàn)和泰勒工作制得到廣泛的應用。到了20世紀后半葉,市場(chǎng)需求的多樣化迫使工業(yè)制造向多品種、小批量、縮短生產(chǎn)周期方向演進(jìn),剛性制造模式逐漸被柔性制造模式所替代,與之對應的生產(chǎn)組織也由金字塔式的科層管理向扁平化、矩陣式管理的方向演變。
比如,日本豐田公司精益生產(chǎn)方式的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)均以銷(xiāo)售為起點(diǎn),按訂貨合同組織多品種小批量生產(chǎn),在生產(chǎn)組織上把工人組成作業(yè)小組,不僅完成生產(chǎn)任務(wù),而且參加企業(yè)管理。美國一些大企業(yè)實(shí)施的敏捷制造,為了快速滿(mǎn)足消費者高質(zhì)量、高性能產(chǎn)品和服務(wù)的要求,采取快速響應的組織方式,利用企業(yè)網(wǎng)實(shí)現企業(yè)內部工作小組之間的交流和并行工作,利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現異地設計和制造,及時(shí)建立最優(yōu)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。到了網(wǎng)絡(luò )化制造階段,一些企業(yè)發(fā)展為平臺型企業(yè),通過(guò)研發(fā)平臺、營(yíng)銷(xiāo)平臺和信息平臺實(shí)現與大量中小企業(yè)的連接。扁平化有了新的內涵,集中垂直式管理被分散合作式所替代,生產(chǎn)者與消費者聯(lián)系更加直接。
其五,模式創(chuàng )新是先進(jìn)制造演變的集中體現。制造模式的創(chuàng )新主要是圍繞對消費者需求的響應程度來(lái)演進(jìn)的。隨著(zhù)生產(chǎn)效率的大幅度提高和產(chǎn)品的極大豐富,工業(yè)制成品的市場(chǎng)競爭越來(lái)越激烈,而消費者的話(huà)語(yǔ)權卻越來(lái)越大,如何更好、更快地滿(mǎn)足消費者的個(gè)性化需求成為制造模式創(chuàng )新的重要因素。美國波音、通用電氣等企業(yè)采取的并行工程強調并行地進(jìn)行產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程的協(xié)同設計開(kāi)發(fā),縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。德國大眾公司實(shí)施的模塊化生產(chǎn)方式,把大規模制造的成本優(yōu)勢和滿(mǎn)足消費者個(gè)性化需求的定制化結合起來(lái),實(shí)現了大規模定制化生產(chǎn),在滿(mǎn)足消費者更加個(gè)性化需求的同時(shí),大大加快了對需求的響應時(shí)間。
為了更好地服務(wù)消費者,制造業(yè)出現了由單純制造向服務(wù)型制造模式轉變的新趨勢。在服務(wù)型制造模式下,制造企業(yè)以“產(chǎn)品+服務(wù)”的形式為客戶(hù)提供全面解決方案。比如,英國的羅爾斯羅伊斯公司為客戶(hù)提供的不僅僅是傳統的維修服務(wù),還整合了增值服務(wù),保障了航空公司服役飛機良好的使用狀態(tài)。
總之,先進(jìn)制造業(yè)是以顧客為中心,不斷響應市場(chǎng)需求變化,綜合了技術(shù)創(chuàng )新、組織方式創(chuàng )新和模式創(chuàng )新,以實(shí)現優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn),從而取得理想的經(jīng)濟社會(huì )效益的制造系統的總稱(chēng)。而“智能制造”是先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展到當前階段,整合了物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據等新一代信息技術(shù),由集中式控制轉向分散式增強型控制,并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合,以及三項集成(縱向集成、端對端集成、橫向集成),實(shí)現智能化、社會(huì )化生產(chǎn)的最新形態(tài)。從技術(shù)創(chuàng )新、組織創(chuàng )新和模式創(chuàng )新三個(gè)維度認識“智能制造”,有利于更好地把握中國制造業(yè)當前所處位置以及未來(lái)努力的方向,避免盲目求新和急于求成的傾向。
如何從“制造”邁向“智造”
隨著(zhù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算和大數據技術(shù)的成熟,新一輪工業(yè)革命正在向我們襲來(lái)。制造業(yè)正在發(fā)生巨大變化。無(wú)論是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,還是德國的“工業(yè)4.0”;無(wú)論是制造業(yè)的參與者角色、制造的理念、模式,還是驅動(dòng)力,都在出現顛覆與重構。
(一)
上世紀,大規模生產(chǎn)模式在全球制造業(yè)領(lǐng)域占據統治地位,它曾經(jīng)極大地促進(jìn)了全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展,使整個(gè)社會(huì )進(jìn)入全新階段。但是,隨著(zhù)世界經(jīng)濟的日益發(fā)展,市場(chǎng)競爭的日趨激烈,消費者的消費觀(guān)和價(jià)值觀(guān)越來(lái)越呈現出多樣化、個(gè)性化的特點(diǎn),隨之而來(lái),市場(chǎng)需求的不確定性越來(lái)越明顯,大規模生產(chǎn)方式已無(wú)法適應這種瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境。而且,勞動(dòng)力成本和原材料成本的上漲也從客觀(guān)上對未來(lái)制造業(yè)構成了極大的壓力。此外,受資源相對短缺、環(huán)境壓力加大、產(chǎn)能加劇過(guò)剩等外界環(huán)境影響,傳統的以能量轉換工具為推動(dòng)力的工業(yè)經(jīng)濟將難以維系。從某種程度上說(shuō),傳統工業(yè)化的發(fā)展模式已經(jīng)失去了競爭力。
21世紀以來(lái),制造業(yè)面臨著(zhù)全球產(chǎn)業(yè)結構調整帶來(lái)的機遇和挑戰。尤其是2008年國際金融危機之后,主要發(fā)達國家為了尋找促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)的新出路,開(kāi)始重新重視制造業(yè)。以美、德兩大制造業(yè)大國為例,新工業(yè)時(shí)代,美國推出“制造業(yè)回歸”戰略,德國推出“工業(yè)4.0”戰略,可以說(shuō),兩國在制造業(yè)上爭相發(fā)力,但目的都是期望搶占未來(lái)制造業(yè)的主導權。隨著(zhù)美國“制造業(yè)回歸”的強力推動(dòng)以及我國國內勞動(dòng)力、土地等成本的上升,我國制造業(yè)依賴(lài)傳統比較成本優(yōu)勢參與國際競爭的局面難以為繼。加快制造業(yè)智能化的發(fā)展進(jìn)程,培育和發(fā)展新優(yōu)勢,是在新一輪國際產(chǎn)業(yè)競爭中主動(dòng)出擊,促進(jìn)工業(yè)轉型升級的重大戰略抉擇。
在國際制造業(yè)競爭加劇、傳統比較優(yōu)勢不復存在、新一輪工業(yè)革命正在醞釀的復雜背景下,我國制造業(yè)面臨著(zhù)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(wù)。
(二)
對未來(lái)制造業(yè),發(fā)達工業(yè)國家都提出了各自的愿景。美國利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢,讓互聯(lián)網(wǎng)吞并制造業(yè);德國基于制造業(yè)根基,讓制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化。
而中國正處于加快推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程中,制造業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱和基礎。今年3月召開(kāi)的國務(wù)院常務(wù)會(huì )議強調,要順應“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展趨勢,以信息化與工業(yè)化深度融合為主線(xiàn),重點(diǎn)發(fā)展新一代信息技術(shù)、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(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節能與新能源汽車(chē)、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械、農業(yè)機械裝備10大領(lǐng)域,強化工業(yè)基礎能力,提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,推進(jìn)智能制造、綠色制造??梢哉f(shuō),“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”將會(huì )促進(jìn)中國制造業(yè)的轉型升級,實(shí)現“中國制造2025”的宏偉目標。
以往,提到制造業(yè)不得不提微笑曲線(xiàn)。在國際產(chǎn)業(yè)分工體系中,發(fā)達國家的企業(yè)往往占據著(zhù)研發(fā)、售后服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈高端位置,發(fā)展中國家的廠(chǎng)商則被擠壓在低利潤區的生產(chǎn)與制造環(huán)節。就全球產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)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(xiàn)”中間區域的生產(chǎn)與制造環(huán)節,投入大量的勞動(dòng)力,獲取少得可憐的利潤。以往的思路認為,想要擺脫傳統制造業(yè)的低附加值境地,就必須向“微笑曲線(xiàn)”的研發(fā)和服務(wù)這兩端延伸,通過(guò)高新技術(shù)實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級和發(fā)展制造業(yè)周邊服務(wù)業(yè)是必經(jīng)之路。從產(chǎn)業(yè)層面來(lái)看,“研究與設計”環(huán)節意味著(zhù)發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),“營(yíng)銷(xiāo)與服務(wù)”環(huán)節則是要提高制造業(yè)周邊服務(wù)業(yè)的比重。但是,這一過(guò)程會(huì )遇到諸多挑戰,且不能實(shí)質(zhì)性地走出微笑曲線(xiàn)的底部,也不能短期內走出微笑曲線(xiàn)的底部。
但是,“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”時(shí)代,很多問(wèn)題在發(fā)生改變。制造業(yè)傳統意義上的價(jià)值創(chuàng )造和分配模式正在發(fā)生轉變,借助互聯(lián)網(wǎng)平臺,企業(yè)、客戶(hù)及利益相關(guān)方紛紛參與到價(jià)值創(chuàng )造、價(jià)值傳遞及價(jià)值實(shí)現等生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節。因為 “互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”不僅僅是“信息共享”,還將廣泛開(kāi)展“物理共享”,從而形成新的價(jià)值創(chuàng )造和分享模式,開(kāi)創(chuàng )全新的共享經(jīng)濟,帶動(dòng)大眾創(chuàng )業(yè)和萬(wàn)眾創(chuàng )新。
(三)
今年5月,《中國制造2025》出臺。這項規劃更注重中長(cháng)期,主要圍繞我國工業(yè)有待加強的領(lǐng)域進(jìn)行強化,為我國現代化工業(yè)強國之路描繪出清晰的路線(xiàn)圖。
第一,強調新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合。近年來(lái),工信部一直致力于推進(jìn)“兩化融合”工作,通過(guò)信息化的融合與滲透,對傳統制造業(yè)產(chǎn)生了重大影響。但是,隨著(zhù)新一輪工業(yè)革命的到來(lái),云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在未來(lái)制造業(yè)中的作用愈發(fā)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(shù)與制造業(yè)融合為主線(xiàn),實(shí)現“中國制造2025”的階段性目標。
《中國制造2025》強調,以推進(jìn)智能制造為主攻方向,推進(jìn)制造過(guò)程智能化。在重點(diǎn)領(lǐng)域試點(diǎn)建設智能工廠(chǎng)/數字化車(chē)間,加快人機智能交互、工業(yè)機器人、智能物流管理、增材制造等技術(shù)和裝備在生產(chǎn)過(guò)程中的應用,促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化、數字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監測和適應控制。加快產(chǎn)品全生命周期管理、客戶(hù)關(guān)系管理、供應鏈管理系統的推廣應用,促進(jìn)集團管控、設計與制造、產(chǎn)供銷(xiāo)一體、業(yè)務(wù)和財務(wù)銜接等關(guān)鍵環(huán)節集成,實(shí)現智能管控。這為下一步實(shí)現從“制造”向“智造”轉型升級指明了方向。
第二,強調從資源驅動(dòng)變?yōu)樾畔Ⅱ寗?dòng)。隨著(zhù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計算、大數據等新一代信息技術(shù)的發(fā)展,工廠(chǎng)車(chē)間內越來(lái)越多功能強大的智能設備以無(wú)線(xiàn)方式實(shí)現了與互聯(lián)網(wǎng)或設備之間的互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)著(zhù)物理世界和信息世界以信息物理系統的方式相融合。也可以說(shuō),信息物理系統將使制造業(yè)領(lǐng)域實(shí)現資源、信息、物品、設備和人的互通互聯(lián),形成智能制造。
《中國制造2025》將智能制造作為主攻方向,通過(guò)互通互聯(lián),云計算、大數據這些新一代信息技術(shù),與以前的信息化、自動(dòng)化技術(shù)結合在一起,工廠(chǎng)內的生產(chǎn)設備和設備之間、工人與設備之間實(shí)現縱向集成,把整個(gè)工廠(chǎng)內部的聯(lián)結起來(lái),形成信息物理系統,可以相互協(xié)同、遙相呼應,生產(chǎn)方式從資源驅動(dòng)變成了信息驅動(dòng)。信息驅動(dòng)下產(chǎn)品制造的過(guò)程,體現出了智能制造的價(jià)值所在,即能夠科學(xué)地編排生產(chǎn)工序,提升生產(chǎn)率,實(shí)現個(gè)性化定制生產(chǎn),還可以調整資源使用,采用最節約能耗的方式,從而真正實(shí)現制造業(yè)的轉型升級。
摘自《經(jīng)濟日報》