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發(fā)展工業(yè)4.0要立足國情,切忌盲目跟風

http://m.casecurityhq.com 2014-09-16 08:40 來源:賽迪智庫裝備工業(yè)研究所所長

  導讀:工業(yè)4.0概念提出以來,受到中國業(yè)界的廣泛關注,這是好事,表明中國業(yè)內(nèi)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關注,但需要清醒地認識中國工業(yè)發(fā)展所處的階段,切忌盲目跟風。

   ●中國東部沿海的一些省市的工業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)總體上達到了工業(yè)2.5時代,甚至少數(shù)省市已經(jīng)接近工業(yè)3.0時代,但為數(shù)尚多的中西部地區(qū)甚至還沒有達到工業(yè)2.0的發(fā)展水平。

   ●數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化技術是以信息技術、自動化技術與先進制造技術全面結合為基礎的。而中國制造業(yè)的“兩化”融合程度相對較低,低端CAD軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及,但應用于各類復雜產(chǎn)品設計和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失,在計算機輔助設計、資源計劃軟件、電子商務等關鍵技術領域與發(fā)達國家差距依然較大。

  工業(yè)4.0概念提出以來,受到中國業(yè)界的廣泛關注,這是好事,表明中國業(yè)內(nèi)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關注,但需要清醒地認識中國工業(yè)發(fā)展所處的階段,切忌盲目跟風,動輒提借助工業(yè)4.0實現(xiàn)工業(yè)趕超,到頭來恐怕落得“麻雀跟著夜貓子飛——打食的打食,熬夜的熬夜”的窘境。

  客觀理性看待工業(yè)4.0

  德國在工業(yè)尤其是在制造業(yè)領域也面臨“雙重擠壓”:一方面美國憑借信息通訊技術優(yōu)勢正在推進以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的“再工業(yè)化”;另一方面,中國等發(fā)展中國家在中低端甚至部分高端領域開始搶奪德國市場。

  所謂“工業(yè)4.0”,是德國政府于2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會正式推出的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,要想認識這一戰(zhàn)略,需要首先認識以下兩個大的背景。

  一是國際金融危機爆發(fā)后,歐美等發(fā)達國家重新認識到實體經(jīng)濟尤其是制造業(yè)的重要性,紛紛推行 “再工業(yè)化”戰(zhàn)略,積極搶占先進制造業(yè)制高點。德國雖然在這一輪金融危機中依托其強大的裝備制造業(yè)保持了“一枝獨秀”,但由于出口相對萎縮,經(jīng)濟發(fā)展也漸現(xiàn)疲態(tài)。德國提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略正是為了應對這一局面提出的。在德國專家看來,德國在工業(yè)尤其是在制造業(yè)領域也面臨“雙重擠壓”:一方面美國憑借信息通訊技術優(yōu)勢正在推進以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的“再工業(yè)化”;另一方面,中國等發(fā)展中國家在中低端甚至部分高端領域開始搶奪德國市場,正如德國聯(lián)邦工業(yè)協(xié)會(BDI)主席烏爾里希·格里洛指出的, “歐洲企業(yè)占全球通信和信息技術市場份額不到10%,德國錯失了成為該領域世界領頭羊的機會。”

  另一個大的背景是,近年來以信息網(wǎng)絡技術與制造業(yè)深度融合為核心的新工業(yè)革命正在加速孕育,誰搶占了新工業(yè)革命的制高點誰就是掌控了未來。正如德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術部于2013年發(fā)布的報告指出的,德國實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略,有“一箭雙雕”之效:一是在德國制造業(yè)中推行信息物理系統(tǒng)(CPS)以提高生產(chǎn)效率;二是在全球范圍內(nèi)牢牢占據(jù)信息物理系統(tǒng)市場,確保德國裝備制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的競爭優(yōu)勢。

  德國推行工業(yè)4.0的核心或者叫愿景在于,將物聯(lián)網(wǎng)和服務網(wǎng)應用到制造業(yè)以引領所謂的第四次工業(yè)革命,即企業(yè)將建立全球網(wǎng)絡,把它們的機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設施融入到信息物理系統(tǒng),從根本上改善包括制造、工程、材料使用、供應鏈和生命周期管理的工業(yè)過程。

  這一提法,其實并不新鮮。早在2011年,美國智能制造領導聯(lián)盟在發(fā)表的《實施21世紀智能制造》報告中,就提出通過信息技術與供應商、經(jīng)銷商、顧客和業(yè)務系統(tǒng)相互聯(lián)系在一起打造智能工廠。2012年,美國GE公司在發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):突破智慧和機器的界限白皮書》中,就提出了信息物理系統(tǒng)的概念,認為將先進設備與IT融合,將產(chǎn)生第三次工業(yè)革命——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

  近期,筆者受邀參加了德國西門子公司、SAP軟件公司以及美國通用公司主辦的各種研討會和討論會,各會無不圍繞這些相似的概念,這些公司已經(jīng)或正在加緊游說中國相關部委或者央企,筆者分析認為,表面看來是宣傳一種新的工業(yè)發(fā)展模式或趨勢,而實質目的是搶占我國高端工業(yè)軟件及系統(tǒng)市場。

  立足基本國情科學認識中國工業(yè)發(fā)展階段

  理論體系是整個數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化的基礎,也是全面發(fā)展數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化的前提。目前國內(nèi)對數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化的發(fā)展側重技術追蹤和技術引進,而基礎研究能力相對不足,對引進技術的消化吸收力度不夠,原始創(chuàng)新匱乏。

  盡管對中國工業(yè)化所處階段仍然存在爭議,但正如國務院發(fā)展研究中心指出的,總體上看,中國的工業(yè)化處于中期階段,但已出現(xiàn)向后期階段過渡的明顯特征。

  根據(jù)德國工業(yè)4.0的劃分方法:人類社會已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命始于18世紀末機械設備的引進,以蒸汽機為動力的紡織機徹底改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。第二次工業(yè)革命始于19世紀末20世紀初,在勞動分工的基礎上,采用電力驅動實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。第三次工業(yè)革命始于20世紀70年代初,通過引入電子信息技術(IT),使制造過程不斷實現(xiàn)自動化,機器不僅取代了相當比例的“體力勞動”,而且還替代了一些“腦力勞動”。對照這一劃分方法,中國總體上尚未完成第二次工業(yè)革命,即處在工業(yè)2.0時代,所以國家才針對性地提出“四化同步”的發(fā)展戰(zhàn)略。再進一步,即使是少數(shù)優(yōu)勢行業(yè)也還處在從2.0向3.0跨越的發(fā)展階段,不妨稱為2.5時代,所以中國切不可以離開工業(yè)發(fā)展的具體國情,從總體上盲目追求工業(yè)4.0時代。

  如何才能更好地認識中國工業(yè)發(fā)展所處的歷史階段,核心是要立足于中國的基本國情,除了總體上還處于工業(yè)化中期向后期過渡的階段外,首先要深刻認識到中國工業(yè)發(fā)展的多層次性:客觀地說經(jīng)過30多年的改革開放,中國東部沿海的一些省市的工業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)總體上達到了工業(yè)2.5時代,甚至少數(shù)省市已經(jīng)接近工業(yè)3.0時代,但為數(shù)尚多的中西部地區(qū)甚至還沒有達到工業(yè)2.0的發(fā)展水平。其次要認識到,中國每年還有龐大的勞動力需要安排就業(yè),一步跨越到4.0時代,實現(xiàn)所謂的“智能工廠”,就業(yè)怎么安排?

  此外,還要客觀認識中國工業(yè)尤其是制造業(yè)與信息網(wǎng)絡技術結合即制造業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡化智能化的發(fā)展基礎以及存在的核心問題。

  從發(fā)展基礎看,一是中國制造業(yè)信息化水平不斷提高。上世紀80年代,中國制造業(yè)企業(yè)開始逐步應用CAD軟件,90年代初,科技部啟動了“甩圖板”工程和CIMS工程,2002年,科技部又啟動了支撐計劃“制造業(yè)信息化重大專項”。“制造業(yè)信息化”概念被社會廣泛引用,以CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、ERP為代表的軟件,以精益制造、柔性制造、敏捷制造、制造執(zhí)行(MES)系統(tǒng)為代表的數(shù)字化智能化生產(chǎn)模式,在制造企業(yè)開始得到推廣應用。2011年4月,工業(yè)和信息化部等部委聯(lián)合印發(fā)《關于加快推進信息化與工業(yè)化深度融合的若干意見》,大力推進信息化與工業(yè)化深度融合。目前,中國工業(yè)主要行業(yè)大中型企業(yè)數(shù)字化設計工具普及率超過60%,重點行業(yè)關鍵工序數(shù)(自)控化率超過50%。航空工業(yè),數(shù)控機床、CAD/CAM技術已經(jīng)從早期的航空零件機械加工應用,拓展到了鈑金、復合材料、裝配等關鍵制造工藝過程,鑄造、鍛造、熱處理及表面處理工藝也開始進入自動控制、數(shù)字量數(shù)據(jù)傳遞時代,航空產(chǎn)品全數(shù)字化設計制造模式已經(jīng)形成,數(shù)控車間已經(jīng)成為各航空企業(yè)的核心能力建設重點,數(shù)控設備已經(jīng)成為航空企業(yè)近年來技術改造配備的主流裝備。石化行業(yè),在供應鏈管理、生產(chǎn)管控、設計與工程運營廣泛采用數(shù)字技術、信息技術、網(wǎng)絡技術,數(shù)字化和智能化處于較高水平,輸變電行業(yè),在產(chǎn)品研發(fā)和工程項目設計中廣泛使用CAD、CAPP、PDM軟件及系統(tǒng),高壓開關設備制造領域,數(shù)字化生產(chǎn)設備、數(shù)字化生產(chǎn)執(zhí)行過程控制、數(shù)字化在線測量技術得到應用,電力電子設備制造領域,數(shù)字化在線測量應用較為廣泛,輸配電制造領域,數(shù)字化生產(chǎn)線應用較為廣泛。

  當然,中國制造業(yè)信息化的發(fā)展是不平衡的,航空、航天、鋼鐵、石化、機床、汽車、集成電路領域的大中型企業(yè),在數(shù)字化設計、自動化及智能化裝備(生產(chǎn)線)、生產(chǎn)加工的數(shù)字控制、企業(yè)信息管理方面都具有較好的基礎和水平,而大部分中小型企業(yè)在設計環(huán)節(jié)CAD技術應用具有一定基礎,而在自動化及智能化裝備(生產(chǎn)線)、生產(chǎn)加工的數(shù)字控制、企業(yè)信息管理方面基礎較為薄弱。

  二是智能制造裝備研發(fā)取得重大進展。進入21世紀,隨著信息技術向其他領域加速滲透并向深度應用發(fā)展,中國政府加快推進數(shù)字技術、信息技術、網(wǎng)絡技術在制造業(yè)的應用。2008年12月,國務院常務會議審議并原則通過《高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備科技重大專項實施方案》,包括重點開發(fā)八類主機產(chǎn)品、四類數(shù)控系統(tǒng)與功能部件、四類關鍵部件。2011年、2012年、2013年連續(xù)三年國家發(fā)展改革委、財政部、工業(yè)和信息化部組織了《智能制造裝備發(fā)展專項》的實施。該專項三年來已安排智能制造裝備(生產(chǎn)線)建設項目16項、機器人產(chǎn)業(yè)化項目11項、大型數(shù)字化智能化生產(chǎn)系統(tǒng)建設項目7項、數(shù)字化智能化車間(工廠)建設項目36項、智能部件及裝置研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目4項、控制系統(tǒng)及應用軟件開發(fā)項目12項。以上政策措施為推動中國制造業(yè)的數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化發(fā)展起到了重要作用。

  就存在的問題而言,與工業(yè)發(fā)達國家相比,以及與制造業(yè)快速發(fā)展的需求相比,矛盾和問題依然存在。

  一是基礎理論和技術體系建設滯后。理論體系是整個數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化的基礎,也是全面發(fā)展數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化的前提。目前國內(nèi)對數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化的發(fā)展側重技術追蹤和技術引進,而基礎研究能力相對不足,對引進技術的消化吸收力度不夠,原始創(chuàng)新匱乏??刂葡到y(tǒng)、系統(tǒng)軟件等關鍵技術環(huán)節(jié)薄弱,技術體系不夠完整。先進技術重點前沿領域發(fā)展滯后,在先進材料、增材制造等方面差距還在不斷擴大。

  二是關鍵數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化技術及核心基礎部件主要依賴進口。構成智能制造裝備或實現(xiàn)制造過程智能化的重要基礎技術和關鍵零部件主要依賴進口,如新型傳感器等感知和在線分析技術、工業(yè)機器人及關鍵部件技術、典型控制系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡技術、高性能液壓件與氣動元件、高速精密軸承、大功率變頻技術等。許多重要裝備和制造過程尚未掌握系統(tǒng)設計與核心制造技術,如精密工作母機設計制造基礎技術(設計過程智能化技術)、百萬噸乙烯等大型石化的設計技術和工藝包等均未實現(xiàn)國產(chǎn)化。

  三是重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。數(shù)字化智能化網(wǎng)絡化技術是以信息技術、自動化技術與先進制造技術全面結合為基礎的。而中國制造業(yè)的“兩化”融合程度相對較低,低端CAD 軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及,但應用于各類復雜產(chǎn)品設計和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失,在計算機輔助設計、資源計劃軟件、電子商務等關鍵技術領域與發(fā)達國家差距依然較大。

  四是中國高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人等智能制造裝備重點領域急需稀缺領域的專業(yè)人才和統(tǒng)籌裝備制造經(jīng)濟管理的管理人才。對海外高層次人才和國外智力的引進工作力度不夠,高端人才引進政策不夠靈活。企業(yè)、科研院所、高校、職業(yè)院校和其他培訓機構的平臺作用發(fā)揮不夠充分,還沒有形成良好的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,對充分掌握機械、自動化、信息計劃等復合人才的培養(yǎng)投入不足。尚未建立起企校聯(lián)合培養(yǎng)人才的長效機制。

  中國的工業(yè)4.0發(fā)展道路

  要順應新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢,立足各地發(fā)展實際,制訂各自的“工業(yè)4.0”發(fā)展路線圖,東部部分發(fā)達省市可以率先探索。

  在科學認識中國工業(yè)所處的階段后,我們?nèi)菀椎贸鲞@樣的基本結論:中國還是要堅持走中國特色新型工業(yè)化道路,加快推動信息化和工業(yè)化深度融合。

  這不是說我們要自外于新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革之外,而是要立足中國的基本國情和工業(yè)發(fā)展實際,探索新形勢下工業(yè)發(fā)展的道路。除了工業(yè)發(fā)展基礎不同,中國確立的信息化與工業(yè)化兩化深度融合戰(zhàn)略與工業(yè)4.0的理念是一致的,所以可稱之為中國特色的“工業(yè)4.0”發(fā)展道路。

  面對新形勢,新一屆領導集體提出了“打造中國經(jīng)濟升級版”的總體戰(zhàn)略,工業(yè)作為實體經(jīng)濟的主戰(zhàn)場,其支柱地位進一步加強,加快工業(yè)轉型升級已成為打造中國經(jīng)濟升級版的重要組成部分。

  在此背景下,一方面中國應制訂工業(yè)發(fā)展總體戰(zhàn)略,即工業(yè)發(fā)展路線圖,在“十二五”工業(yè)轉型升級規(guī)劃基礎上,制定并實施國家層面的“中國制造2025發(fā)展規(guī)劃綱要”,打造以制造業(yè)數(shù)字化、智能化為核心特征的工業(yè)升級版。另一方面,要順應新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢,立足各地發(fā)展實際,制訂各自的“工業(yè)4.0”發(fā)展路線圖,東部部分發(fā)達省市可以率先探索。

  德國提出的“工業(yè)4.0”,實質仍然是將信息網(wǎng)絡技術與制造業(yè)在產(chǎn)品、生產(chǎn)過程層面進行深度融合。

  中國提出將信息化與工業(yè)化深度融合作為工業(yè)轉型升級的重要抓手,并推出了《信息化和工業(yè)化深度融合專項行動計劃(2013-2018年)》,但對照德國“工業(yè)4.0”,中國在信息基礎設施、數(shù)據(jù)資源、標準化體系、制造系統(tǒng)管理等平臺建設方面投入力度尚需加大,尤其是國家相關部委、不同類型企業(yè)間的協(xié)同推進亟須加強,以支持更廣泛的研究開發(fā)和創(chuàng)新應用。

  中國在高端裝備領域仍大量依靠進口,高端裝備業(yè)已成為制約中國工業(yè)轉型升級的重要瓶頸。

  近年來,中國將高端裝備制造業(yè)納入七大戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)加以扶持,并專門設立了大飛機重大科技專項、智能制造裝備專項,在信息技術與裝備制造業(yè)結合方面具備了較好的基礎。中國應搶抓新工業(yè)革命的戰(zhàn)略機遇,借鑒德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略,加強信息技術在高端裝備中的應用,積極搭建平臺,推動高等院校、科研機構、裝備制造生產(chǎn)企業(yè)與用戶的協(xié)同創(chuàng)新,率先實現(xiàn)高端裝備的數(shù)字化、智能化,以支撐中國工業(yè)經(jīng)濟升級版的打造。強化關鍵核心技術攻關和能力建設,加快信息安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展,健全網(wǎng)絡與信息安全保障體系,提高兩化融合形勢下網(wǎng)絡信息安全管理能力和水平,為兩化深度融合發(fā)展提供安全保障,解決制造企業(yè)的后顧之憂。

  同時,加強與歐、美發(fā)達國家和地區(qū)的聯(lián)系與交流,借鑒其經(jīng)驗和做法推動中國工業(yè)的轉型升級。實施更加積極主動的開放戰(zhàn)略,鼓勵和支持與互聯(lián)網(wǎng)密切結合的跨國公司、國際學術機構在華設立研發(fā)機構,搭建聯(lián)合研究平臺,同時支持和鼓勵國內(nèi)企業(yè)和科研機構積極利用互聯(lián)網(wǎng)平臺與國外開展技術交流與合作,到海外建立研發(fā)機構或生產(chǎn)基地,搭建全球創(chuàng)新網(wǎng)絡。(左世全)

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