《全面分析离散制造业的智能制造之路》

  • 来源专题:数控机床——战略政策
  • 编译者: 杨芳
  • 发布时间:2017-06-20
  • 一、制造业面临的挑战

    中国已成为全球制造业第一大国。世界500种主要工业品中,中国有220种产品产量位居世界第一。钢铁、煤炭占全球产量的一半,水泥占世界产量的60%,化纤产品、造船、汽车、家电….全球产量第一。 载人航天、探月、深潜....跃身世界前列。我们可以自豪的说我们取得了举世属目的成就。

    但是我国工业自主创新能力不强。一些关键装备、核心和关键技术依赖进口,自主品牌缺乏,缺少具有国际竞争力的大企业大集团。在国际产业链的分工中我们处于价值链的低端,一部苹果手机在中国组装只分得1.8%的利润,而苹果公司一个零件不造获得58.5%的利润,高附加价值的的部分被发达国家把持。资源环境难以支撑。中国粗钢、水泥、煤炭产量世界第一,但GDP只占全球的9.5%。2012年中国能源消费量达到36亿吨标煤,按照现有模式完成中国的工业化进程,显然不现实。投资、消费、出口比例失衡。长期以来,工业发展过度依靠投资拉动,“十一五”期间投资年均增长25.5%,2013年固定资产投资42.7万亿,投资对经济增长的贡献率高达50.4%,造成能源原材料价格上涨、地方负债增加、部分行业产能过剩严重,发展的风险和隐患突出。外贸依存度高达50-60%,受国际市场波动影响大,抗风险能力低。随着土地、劳动力、原材料、燃料动力等要素成本的全面、快速上升,中国传统比较优势将逐步削弱,亟待形成新的竞争优势。管理模式、流程、制度落后。受近40年计划经济的影响,面向市场的采购、销售模式改变了,但是企业内部的管理模式、流程、制度和新型工业化不匹配。两化融合还有很长的路要走。设计智能化、产品智能化、管理现代化、决策科学化、制造自动化 、智能化、网络化与发达国家比还有差距。

    为了改变上述状况,国务院提出了工业转型升级的规划:“工业转型升级,要坚持走中国特色新型工业化道路,按照构建现代产业体系的本质要求,以科学发展为主题,以加快转变经济发展方式为主线,以改革开放为动力,着力提升自主创新能力;推进信息化与工业化深度融合,改造提升传统产业,培育壮大战略性新兴产业,加快发展生产性服务业,全面优化技术结构、组织结构、布局结构和行业结构;把工业发展建立在创新驱动、集约高效、环境友好、惠及民生、内生增长的基础上,不断增强工业核心竞争力和可持续 发展能力,为建设工业强国和全面建成小康社会打下更加坚实的基础。”这是英明的决策。但是制造业转型升级的方向究竟在何方呢?我们应该借鉴国外新一轮工业革命的发展趋势。

    二、新一轮工业革命的兴起

    关于新一轮工业革命,国外有许多计划和文章。如美国的未来学者杰里米·里夫金发布了专著《第三次工业革命》,以蒸汽机为代表的第一次工业革命;以内燃机为代表的第二次工业革命;以可再生能源为代表的第三次工业革命。.

相关报告
  • 《“人工智能+制造”最终目的是加快制造业转型升级》

    • 来源专题:数控机床——战略政策
    • 编译者:杨芳
    • 发布时间:2018-06-21
    • 中国社会科学院工业经济研究所和腾讯研究院共同研究编制的《“人工智能+制造”产业发展研究报告》认为,对于复杂的制造业来说,互联网的定位更应该在“助力者”而非“颠覆者”,帮助制造企业加快转型升级的步伐。 “人工智能+制造”本质是追求人机协同 人工智能作为一类信息技术,诞生于20世纪50年代,几乎与计算机同步。60多年来人工智能涉及的技术和派系众多,学界并没有一个明确的定义。对于大多数公众而言,从其发展目的的角度,可以简单将其理解为“与人类一样聪明的人造机器”。 将这个聪明的“机器”放入制造业中,主要的作用就是使机器能够“达到甚至超过人类技工水平”,以实现企业生产运营效率的提升。这个放入“人工智能”的“智能化”过程,与过去制造业追求“自动化”的过程实际上有本质的差异。“自动化”追求的是机器自动生产,本质是“机器替人”,强调大规模的机器生产;而“智能化”追求的是机器的柔性生产,本质是“人机协同”,强调机器能够自主配合要素变化和人的工作。 因此,“人工智能+制造”未来所追求的,不应是简单粗暴的“机器替人”,而应是将工业革命以来极度细化、甚至异化的工人流水线工作,重新拉回“以人为本”的组织模式,即让机器承担更多简单重复甚至危险的工作,而人承担更多管理和创造工作。 “人工智能+制造”必然走向平台模式 制造业是一个庞大的产业,同一个厂房里,可能有好几种来自不同厂家的生产设备,这些设备往往采用各自的技术和数据标准,彼此之间并不能直接连通和交互。不同的工厂乃至不同的制造业企业,差异就更大了。这样的差异使得传统制造业信息化难度大、效率提升有限。 互联网的普及和发展催生了“平台模式”,平台内信息传播的速度大大增加、交易成本大大降低,有效促进了经济效率的提升。近几年,互联网的这个模式逐渐扩展到了各行各业。对于制造业而言,这个模式就是“工业互联网平台”。 未来“人工智能+制造”的实现的重要基础就是这个平台,由这个平台为产业提供通用的算力(工业云计算和边缘计算)、算据(工业大数据)和算法(工业人工智能)能力,从而推动整个产业的转型升级。根据调研公司MarketsandMarkets的数据显示,这三部分代表的全球工业互联网平台市场规模占整体“人工智能+制造”的比例,将从2016年的24%增长为2025年的36%,达到2.6千亿美元。 互联网助力“人工智能+制造”的三类典型场景 互联网经过数十年发展,已成为信息革命的中坚力量,也是当前人工智能技术发展的领航者。其连接、数据、云、算法和安全等五方面的经验与积累,能够有效支持其推动人工智能与各产业结合落地。对“人工智能+制造”而言,目前互联网助力的典型场景主要有三类: 一是产品注智,从软件到硬件的智能升级。互联网可以将其人工智能算法,以能力封装和开放方式嵌入到产品中,从而帮助制造业生产新一代的智能产品。如谷歌开发出专用于大规模机器学习的智能芯片TPU、腾讯AI开放平台对外提供计算机视觉等AI能力等。 二是服务注智,提高营销和售后的精准水平。互联网可利用其人工智能算法,为制造企业提供更精准的增值服务。一是售前营销,以人工智能进行用户侧需求数据的多维分析,实现更实时、精准的广告信息传递;二是售后维护,以物联网、大数据和人工智能算法,实现对制造业产品的实时监测、管理和风险预警。如三一重工结合腾讯云,把分布全球的30万台设备接入平台,利用大数据和智能算法,远程管理庞大设备群的运行状况,有效实现故障风险预警,大大提升了排障效率并降低维护成本。 三是生产注智,增强机器自主生产能力。互联网可帮助制造企业,将人工智能技术嵌入生产流程环节中,使得机器能够在更多复杂情况下实现自主生产,从而全面提升生产效率。目前主要应用在工艺优化,即通过机器学习建立产品的健康模型,识别各制造环节参数对最终产品质量的影响,最终找到最佳生产工艺参数;智能质检,即借助机器视觉识别,快速扫描产品质量,提高质检效率。 总之对于复杂的制造业而言,互联网需要更多从合作者、助力者、服务者的角度看待。正如腾讯董事会主席兼首席执行官马化腾所言,腾讯“不会进入各行各业取而代之,而是做好连接、工具和生态三个角色”。在此基础上,人工智能等新一代信息技术才能更有效地发挥作用。
  • 《美国制造业数字化发展分析》

    • 来源专题:科技政策与战略动态监测服务
    • 编译者:金瑛
    • 发布时间:2019-05-13
    • 摘要 制造业数字化是新的工业革命的核心技术,其核心是信息和通信技术重塑现代制造业。制造业的数字化几乎将改变现代制造业的各个方面,从产品如何研究、设计、制造和生产、分配和消费,到制造供应链如何集成及厂房车间如何运作。数字化制造的关键技术不仅包括高性能计算(HPC)、数字建模与仿真、企业资源计划(ERP)系统、3D打印、机器人等技术,还包括近十年出现的云计算、移动终端、智能传感器、人工智能与机器学习、大数据、LTE与5G技术等。据世界主要智库预测,智能制造业有望在未来20年内将全球工厂的生产率提高25%,同时为全球GDP增加10至15万亿美元,而数字化所获得价值中,劳动生产率的提高占价值的5%到7%;质量管理的改善占4%到7%;工厂设备的资产利用率占6%到15%;原材料、订货和库存管理的效率占创造价值的4到5%。数字化制造的核心不仅能提高工厂的生产率,而且可以提高组织的能力,能够更快速地处理情报。未来制造业的竞争力将越来越取决于整个工业供应链在迅速将创新产品推向市场方面的实力。综合来看,美国制造商使用数字制造技术是零星的,除了少数几家领先公司外,数字制造技术仍处于初始阶段。通过跨行业数字化程度数据比较,发现与美国的其他产业相比,美国制造业的数字化程度尚算中等。从投资角度看,美国制造业固定投资占GDP的比例远远落后于韩国、日本和瑞典等国际领先国家以及墨西哥、捷克共和国和匈牙利等新兴经济体,并且美国制造商在信息技术方面的投资一直处于中等水平,尽管有缓慢加速的迹象。这表明:要在国家(甚至全球)经济层面全面实现智能制造的愿景,还有很长的路要走,美国制造业数字化的挑战包括:遗留资产、技术尚未成熟、鸡蛋相生问题、市场分散及缺乏可互操作的标准、技能差距以及缺乏关于如何进行操作的信息等。在宏观政策的推动方面,领导美国制造业数字化的两个最重要的联邦机构支持的实体,数字制造和设计创新研究所(DMDII)和美国制造业拓展伙伴关系(MEP)计划的合作越来越紧密,通过促进中小企业数字化策略,以提升中小企业意识,定义数字制造和设计领域的新兴角色,目标是开发一个综合品牌和能力网络。对比美国制造业数字化发展现状,有针对性对我国制造业数字化发展提出建议。