《新制造,让生产更加智能化》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-05-28
  • 新制造作为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,正在中国大地掀起创新热潮

      数字技术不仅能连接生产与消费,更能从内部改变生产自身的运行方式,在只动数据、不碰生产线的情况下优化生产效率

        

      日前,第二十届大连国际工业博览会开幕,聚焦“智能制造”、关注工业转型升级,成为本届盛会的一大亮点。智能化设备、3D打印技术、工业机器人、现代生物医药……4万平方米的展出面积,集中展示着智能化工业生产的发展潮流。如今,数字化进程正在重塑传统生产链,汇聚成中国新制造的强劲势能。

      数字技术正在重新定义生产链条,自动化、数字化和智能化的新制造呼之欲出。在数字化车间,生产链条的各个环节进行积极的交互、协作、感染与赋能,提高生产效率;在智能化生产线上,身穿深蓝色制服的工人与机器人并肩工作,形成了人机协同的共生生态;而通过3D打印这一颠覆性技术,零部件可以按个性化定制的形状打印出来……一家国际媒体曾这样设想第三次工业革命:软件更加智能,机器人更加灵巧,网络服务更加便捷。这样的趋势,正在越来越多的中国工厂中展现出来。

      微观层面的创新活力,呼应着宏观层面的统计数据。超过200个数字化车间和智能工厂初步建成,工业机器人产量突破14万台,工业企业数字化研发设计工具普及率增至68%,有分析报告预计今年中国智能制造行业市场规模将突破1.9万亿元……这些数字说明,新制造作为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,正在中国大地掀起创新热潮。

      新制造,能够借助大数据与算法成功实现供给与消费的精准对接,从而实现定制化制造与柔性生产。比如,中华老字号“朱府铜艺”通过消费端数据分析,制造出更适合年轻人偏好的生活化铜雕制品,让传承了5代人的老品牌获得新生;再比如,申洲国际作为一家服装代工企业,得益于大数据等数字技术的赋能,能够对小批量、多批次的市场需求实时响应,实现了高利润、高增长和高市值。通过大数据和云计算分析,可以把线上消费端数据和线下生产端数据打通,运用消费端的大数据逆向优化生产端的产品制造,为制造业转型升级提供新路径。

      事实上,数字技术不仅能从外部打通生产与消费,更能从内部改变生产自身的运行方式。比如说,阿里云的工业大脑借助机器学习等技术对数据进行建模,并传授给机器,让机器来帮助解决日常生产环境当中的问题。有这样一个直观的案例:一家太阳能电池片生产企业,把上千个参数传入“工业大脑”,通过人工智能算法,对所有关联参数进行深度学习计算,在生产过程中实时监测和调控变量,最终将最优参数在大规模生产中精准落地,大幅提升了生产的良品率。在光伏、橡胶、能源、通信、钢铁、石化、水泥等传统行业,通过大数据和云计算,可以在只动数据、不碰生产线的情况下优化生产效率。

      展望未来,随着5G迈向商用,万物互联将会从愿景变为现实。而当生产过程中的人、设备、产品、物料等产生的即时海量数据能够连接起来,工业互联网平台将逐步搭建起来。在这样的平台,生产车间将变成各个环节合作共生的“有机生命体”,生产线将会像人一样思考。而随着人、机、物以及服务间的边界被打破,随着产品全生命周期的数字化和模型化,生产效率将得到质的飞跃。这正是工业互联网展现的新制造愿景,也是中国“互联网+制造”正在努力的方向。

      中国的发展靠的是实体经济,中国的强大还要靠实体经济。在这次科技革命和产业变革中,与世界站在同一个起跑线上的中国,将抓住新工业革命的机会,用新制造推动中国经济的高质量发展。

  • 原文来源:http://opinion.people.com.cn/n1/2019/0528/c1003-31105577.html
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    • 编译者:zhangmin
    • 发布时间:2018-08-21
    •   从去年下半年以来,党中央、国务院围绕工业互联网做出了一系列的部署,工业互联网的顶层架构、组织体系、推进机制已基本形成,政策体系不断完善,正在步入快速发展的新阶段。在日前举行的北京工业互联网创新发展论坛上,安筱鹏博士表示,当前工业互联网平台发展的主要矛盾是需求迫切但供给能力不足,具体表现为设备连接能力、工业机理模型、云化软件等七大方面,难以满足制造业智能化转型的需要。   主要矛盾是需求迫切但供给能力不足   在推动工业互联网平台发展的过程中,一些企业不同程度反映了各种难点痛点。安筱鹏认为,工业互联网平台发展的主要矛盾是,制造业智能化转型的迫切需求和工业互联网平台供给能力不足之间的矛盾。   工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于云平台的海量数据采集、汇聚、分析的服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的载体。工业互联网平台的本质是基于云平台的制造业数字化、网络化、智能化解决方案。中国是全球制造业规模最大的国家,基于云平台的工业互联网解决方案市场也将会是全球规模最大、增长最快、最复杂的市场。   一是市场规模最大。我国工业体量全球最大,工业互联网应用场景需求更迫切。我国有1000座钢铁高炉、47万个燃煤锅炉、200万台数控机床、30万台的大中型空气压缩机、5万台的内燃机,这么多的设备、产品、装备的优化需要工业互联网的平台,市场需求巨大。   二是市场增长最快。随着两化融合、智能制造、工业互联网等战略组织实施,国内企业对数字化转型的必要性、紧迫性的认识更加充分、投入力度不断加大、效果也日益显现,中国制造业数字化、网络化、智能化改造市场也是全球增长最快的国家之一。   三是市场最复杂。国内不同行业、不同地区的企业,有些处于2.0要补课,有些处于3.0待普及,有个别企业处于4.0需示范,多元化的发展阶段、差异化的改造需求、碎片化的市场订单,构成中国制造业数字化改造最复杂的市场。   七大软肋制约制造业智能化转型   作为全球市场最大、增长最快、最复杂的市场,制造业智能化转型的需求就摆在我们面前。当前工业互联网最突出的矛盾和问题就是我们工业互联网平台的供给能力不足,难以满足制造业智能化转型的需要。主要表现在以下七个方面:    一是设备连接能力不足。面对多种协议并存的异构设备,面对国内制造业数字化、网络化、水平本身较低的现实,如何把异构设备连接起来、把数据汇集起来,实现在边缘或云端计算,无论是平台企业还是一些细分领域的小企业,这方面的能力均不足,缺乏完整、高效、低成本的设备连接和数据采集方案。   二是工业机理模型不足。平台功能丰富性取决于积累沉积的各类工业知识完整性,实现工业技术、经验、知识的模型化、标准化、软件化、复用化,以优化研发设计、生产制造、运营管理等资源配置效率。工业机理、工艺流程、模型方法经验和知识积累不足,是当前我国制约平台功能完善的主要矛盾。   三是数据分析能力不足。构建基于海量工业大数据分析体系是工业互联网区别于传统数字化、网络化、智能化解决方案的最重要的特征,当前工业研发、生产、采购、配送、设备管理等都需要高水平的数据模型和大数据分析能力,目前国内许多平台类企业面临的共同挑战就是工业大数据分析技术、人才严重不足,供给能力远远满足不了市场需求。   四是云化工业软件不足。工业互联网的功能是通过构建面对特定的工业场景工业App,推动工业技术、经验、知识和最佳实践的模型化、软件化与再封装。传统各类工业软件(研发设计、经营管理、资产优化)通过体系重构、代码重写的方式部署到了云端,成为“云化”软件。由于传统工业软件基本缺失,“云化”软件也将成为“无米之炊”,缺乏工业软件、体系架构,也无所谓体系重构、代码重写。   五是解决方案能力不足。工业互联网平台是一个系统解决方案的平台,出发点和落脚点是解决制造业数字化、网络化、智能化的问题,提高核心竞争力。国内平台企业战略规划、业务咨询、平台建设、工业App开发、工具软件的集成等能力远远不足,整合控制系统、通信协议、生产装备、管理工具、专业软件等各类资源的能力不足,集业务流程咨询、软件部署实施、平台二次开发、系统运行维护等于一体的综合能力欠缺。   六是生态构建能力不足。生态竞争是工业互联网平台竞争制高点,生态建设能力的关键是一方面在于如何吸引海量开发者在平台上开发各种微服务组件和工业App,另一方面在于如何吸引更多的企业使用平台上的各种应用和服务,最终形成一种双向迭代的机制。但目前许多平台企业打造生态意识薄弱、缺乏经验、投入不够,可能会错失发展良机。   七是安全保障能力不足。工业互联网平台建设步伐不断加快,对安全的需求更加迫切,从原有的工控安全演进到设备、网络、数据的安全,在这个过程中,工业互联网平台安全领域的技术、管理、标准、政策法规体系方面的供给能力都不足。   五举措提升工业互联网平台供给能力   当前制约工业互联网发展的一个最突出的矛盾就是,制造业智能化转型的需求和工业互联网平台的供给能力不足。安筱鹏指出,下一步,从工业互联网平台建设和应用推广来说,将重点开展五个方面的工作。   一是打造两类工业互联网平台。一类是能够参与全球竞争的跨行业跨领域工业互联网平台,另一类是量大面广的行业级工业互联网平台。二是培育三类工业App。包括基础共性、行业通用和企业专用工业App。三是推动九大工业设备上云。以工业设备上云为切入点,通过杀手级的应用牵引工业互联网平台技术和商业模式的迭代升级,带来工业互联网平台的功能演进和规模商用。四是开展四类试验测试。通过开展跨行业跨领域工业互联网平台、特定行业工业互联网平台、特定区域工业互联网平台和工业互联网平台测试床建设,促进技术的快速迭代。五是进一步完善公共服务体系。加快完善标准、监测、安全等公共服务体系,提升工业互联网平台供给能力,尽快培育一批有影响力的工业互联网平台。  
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    • 今年伊始,中央会议多次提到加快新型基础设施建设,以5G、工业互联网、大数据中心、人工智能为代表的新基建被寄望成为我国稳投资、调结构、扩内需的关键新引擎。从整体来看,新基建战略带来的不仅是基础设施的重新定义,更将带来新载体、新产业的变革。   新基建、新载体、新产业构筑“铁三角” 新基建将加速数字化、智能化、网络化向制造业等传统产业渗透,为传统产业赋能更多核心要素,推进产业流程创新、提升生产效率,从而助力新制造等新产业变革。不仅如此,产业园区、产业城、产业基地等产业集聚载体,作为链接产业要素资源与产业链条的重要环节,也将在新基建战略的带动下提升为新载体,成为新基建释放潜能、催动数字经济高质量发展的关键纽带。在区域层面,新基建、新载体、新产业将形成闭环,构筑“铁三角”,激发区域数字经济发展潜力与活力。   新基建与新载体相辅相成。新基建助力提升新载体核心能力。传统产业载体聚焦于对土地、资金、人才、技术等资源的整合协同,从发展现状来看,产业载体对技术的统筹把控稍显滞后与无力。而新基建将有序补足新载体在5G、工业互联网、大数据中心等底层技术环节的短板,实现核心技术能力质的提升。新基建少不了新载体的助力。我国数字新基建具有良好发展基础,全国5G基站建设规模接近16万个,工业互联网标识解析国家顶级节点已建成运行,数据中心资源复合增长率在30%以上。不过新基建需要新载体对5G、工业互联网等底层技术资源进行整合创新,以公共技术服务形式向企业输出,便于企业更高效、更便捷地使用新基建资源。   新基建、新载体支撑新产业高水平集聚发展。新基建将发挥新一代信息技术的创新引领作用,凸显数据这一核心关键要素,从生产方式、组织管理和商业模式等维度重塑传统产业,促进产业界跨专业、跨领域、跨环节的多维度、深层次合作与联合攻关,实现产业模式和企业形态持续转变,推动新产业兴起。新载体将发挥科学高效的资源整合作用,汇聚产业实体,打造完备互补的创新链、资金链、人才链与产业链,承接新产业发展重任。   新产业为新基建提供不竭的供给。5G、工业互联网、大数据中心、人工智能等数字新基建,本身就是前沿数字产业。推进数字新基建统筹布局,亟需不断发展壮大这些前沿数字产业。新制造等新产业的发展,带动新技术、新产品、新模式的不断涌现,将为5G、工业互联网、大数据中心、人工智能等前沿数字产业提供必要且扎实的产业保障,实现底层技术的突破、核心零部件的自主、制造装备的迭代,实现产品的深层创新、应用的更广域挖掘,为新基建提供不竭的供给。   新制造迎来新基建与智造新载体的助力 制造业数字转型是新一代信息技术与制造业深度融合,不过传统的制造企业在实现数字化转型时总体进展不甚顺利。根据埃森哲出具的一份研究报告显示,80%的中国企业正在尝试通过数字技术让企业运转变得更加高效,不过仅有4%左右的企业真正释放了数字化的潜力。 新基建将催生新制造。新基建将促进5G、工业互联网、人工智能、数据中心加速发展,推动新一代信息技术在制造业全要素、全产业链、全价值链的融合应用,全面提升制造业企业的数字化能力、网络化能力和智能化能力,实现生产运营全过程数据贯通、生产资源全要素网络协同和生产活动全场景智能应用,实现制造业发展从量的积累、点的突破逐步转为质的飞跃和系统能力的提升,为制造业高质量发展提供关键支撑。 智造新载体将成为新制造的主战场。智能制造类产业载体作为我国智能制造产业的重要承载地和孵化器,当前正发展迅速。根据《世界智能制造中心发展趋势报告(2019)》统计,我国共有537家智能制造类产业载体,范围涉及全国27个省市。从载体类别看,主要有产业园区、产业城、特色小镇、基地等。新基建背景下,智能制造类产业载体将与数字新基建深度融合,全面提升载体5G、工业互联网、大数据中心、人工智能等专业技术服务支撑能力,从而以智造新载体的姿态去迎接新制造发展带来的挑战。 构建产业、运营双体系,推进智造新载体建设 地方政府推进智造新载体建设,应在新基建顶层设计统筹下,充分研判本地制造业数字化基础及前沿数字产业基础,以及区域周边乃至国内外市场前景,科学规划智造新载体建设定位,以产业布局、载体运营为两条主线,高标准高规格规划本地智造新载体建设发展思路。   建立统筹全局、重点突出的智造产业体系。应立足全球视野,深入剖析先进制造全产业链,充分研判国内外先进制造市场前景,以“半导体制造——智能装备制造——通信网络制造——分领域设备制造”的产业纵向推进思路,支持打造下一代半导体制造产业集群、智能装备制造产业集群、人工智能终端制造产业集群,逐步拓展轨道交通、汽车等分领域设备制造方向,并围绕先进材料、基础元器件、关键零部件及关键系统、整机及终端等核心环节,开展产业集群上中下游布局。   建立“四链协同”的智造新载体运营体系。对接区域层面新基建整体战略,将5G、工业互联网、人工智能、大数据中心等数字新基建资源引入智造新载体,充分融入创新链、产业链,全方位提升智造新载体核心能力。同时,保障产业发展资金,健全产业人才队伍,持续强化资金链、人才链对创新链、产业链的支撑效应。统筹推进产业创新人才资金四链协同,为智造新载体构建创新能力突出、保障能力出色的运营体系。   新基建战略下,新载体与新产业势必将对区域经济发展产生重要影响,研究清楚新基建、新载体、新产业的关联,新载体的特点及建设思路,对地方数字经济乃至整体经济发展都至关重要。制造业是国民经济的基石,以智能装备制造、前沿信息设备制造为代表的新制造更将是未来国民经济发展的重中之重。地方政府应紧抓新基建战略关键窗口期,及早开展新制造业布局规划,科学有序推进智造新载体建设,逐步释放新基建潜能,为地方数字经济发展谋划新蓝图。