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中国制造业智能化革命的核心环节

发布时间:2018-08-09 来源:金属加工

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“中国制 造2025”、”互联网+“指导意见之后,针对我国制造业的重要政策。在“中国制 造2025”中,提出两化融合是战略制高点,智能制造是主攻方向。《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。

四、大规模定制推动中小企业的智能化制造

所谓的“大规模定制(C2B)”,是一种由互联网所引发的新的“技术-经济范式”,其基本特征是客户驱动,即消费者提出需求,制造者据此设计生产相关消费产品。C2B将使企业不再是单个封闭的企业了,而是通过互联网与市场紧密衔接,并与消费者随时灵活沟通。

相对于B2C而言,C2B是以消费者为中心的制造体系。B2C是以厂商为中心的商业范式,其基本特征是:以厂商为中心、大规模生产同质化商品、单向“推式”的供应链体系、广播式的营销、被动的消费者。而C2B则完全反过来,是以消费者/客户为中心的商业范式,其基本特征是:消费者为中心,个性化营销捕捉碎片化、多样化需求,“拉动式”的供应链体系,大规模社会化协同实现多品种小批量快速生产。

C2B是互联网时代的商业范式,并广泛应用于多个行业。C2B作为一种商业范式,是因为C2B不仅仅应用在实物商品领域,还广泛应用于商业社会的所有方面。比如教育行业,慕课(MOOC)的兴起,是通过大规模、开放式在线课程体系的方式来满足个性化学习的方式,可以看作C2B在教育领域的应用。医疗行业,“春雨医生”和“好大夫在线”等应用以病人为中心配置医疗资源,改变了传统体制下以医院为中心的业态。再比如,P2P和众筹的兴起,任何人都可以利用互联网来发布资金需求,再通过社交网络集合大规模、碎片化资金,最终满足小微企业的融资需求,符合C2B按需取用的特征。

C2B与工业4.0相互协同,实现个性化、定制化的生产制造。工业4.0相对于前二次工业革命都是在车间里面的革命而言,是跨越工厂围墙的革命。美国辛辛那提大学李杰教授在最新出版的《工业大数据》中对工业4.0给出了一个精准的定义。他认为:工业4.0的革命性在于:不再以制造端的生产力需求为起点,而是将用户端价值作为整个产业链的出发点,改变以往的工业价值链从生产端向消费端、上游向下游推动的模式,而是从客户端的价值需求出发提供客制化的产品和服务,并以此作为整个产业链的共同目标使整个产业链的各个环节实现协同优化。这基本上与C2B的内涵目标是一致的。所以,把工业4.0局限在制造环节网络化、数字化是不合适的,它已经涉及到了产销消各个环节。

C2B的实现基础是价值网络,是社会化的、开放的、基于互联网的、实时在线协同网络,而不是单一的工厂或某条价值链。在实体经济中,协同网络依赖于产业集群内成千上万的小企业来实现。例如,淘宝服装电商的供应链就来自浙江、广东等地的产业集群。与欧美大型制造业企业不同,产业集群天然就具备柔性化的集体产能。同时,产业集群内的设计师、纱线厂、面料厂、服装厂、经销商长久以来保持着一种高效协同机制。当市场出现某个商机的时候,只需短短几天,可售卖商品就会出现在某个淘宝店铺内,其背后正是这种产业集群内的分工、协同机制在发挥作用。而互联网正逐步将这种协同转移到互联网上,电子商务加速了信息流动和传播,进一步强化了这种网络协同效应。

工业4.0的主角是大企业,而小企业可参与C2B之中。德国工业4.0和美国工业互联网分别是两国顶尖制造企业发起的:德国是西门子,美国则是通用电气。德国人更关注生产过程的智能化,而美国人则强调智能产品和智能服务。两者的实现都有很高的技术和装备要求。因此,没有扎实的工业3.0和工业2.0基础,工业4.0无从谈起。但是对于大部分中国的小企业,不要说MES、PLM系统,即使最基本的ERP也不是人人都有。所以,针对99%的中小企业而言,C2B更容易实现。

中国具备C2B发展的双重优势。C2B在中国落地产生了很多创新模式,如市场端依托巨型电商平台连接客户,以及生产端采取低成本的柔性化解决方案。同时,C2B在中国发展具有得天独厚的条件,一方面是巨型电商平台,海量消费数据;另一方面是大量小企业集聚的产业集群,两者的对接将给C2B发展提供一个很大的空间。阿里巴巴研究院曾经在2014年《电子商务催生中国版工业4.0》一文中大胆提出:工业4.0的上半身是电子商务,下半身是产业集群,而中国作为全球最大的网络消费市场和制造业大国,具备世界上任何一个国家都没有的双重优势。我国客观存在巨大的市场空间、丰富的使用场景,海量的应用数据,通过制造服务转型反向弥补原本薄弱的环节,将会为中国制造业发展提供一个弯道超车的机遇。

来源:本翼资本


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