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中国打造“工业4.0”需巧借内外合力

发表时间:2014-08-20 阅读次数:1331次

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大约三年前,安邦(ANBOUND)研究团队提出,中国经济应该从“世界工厂1.0”向“2.0”、“3.0”转型。这一概念指出了中国经济和产业的未来发展方向,对当前及未来的中国产业政策仍有指导意义。

目前,国内各部委和地方开始进入“十三五”规划的编制季节。与过去略有不同的是,据工信部透露,此次工业领域的“十三五”规划将弱化“五年”的时间限制,直接扩展到2025年,直接考虑未来十年的工业发展战略。在这份名为《中国制造2025》的中长期规划中,将首先确定顶层制度设计,再形成重点行业、领域和区域的相关规划;此外,规划还将强调“工业4.0”战略,推动工业化、信息化“两化”深度融合。

据了解,“工业4.0”概念由德国提出并倡导,中国高层在不同场合都提到德国工业4.0的重要意义。今年3月,中国国家主席习近平访问德国时在《法兰克福汇报》发表署名文章,重点提到德国“工业4.0”战略;在5月召开的2014智能制造国际会议上,工信部部长苗圩也提及,全球制造业互联网化正成为一种大趋势,比如德国的“工业4.0”计划。

所谓“工业4.0”,是相对于18世纪引入机械制造设备的“工业1.0”、20世纪初电气化的“工业2.0”、及20世纪70年代信息化的“工业3.0”而言的第四次工业革命。在2011年于德国举行的“汉诺威工业博览会”(HannoverMesse2011)上,德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈.瓦尔斯特尔教授在开幕式中提出,要通过物联网等媒介来推动第四次工业革命,提高制造业水平。在2013年举办的“HannoverMesse2013”上,由产官学专家组成的德国“工业4.0工作组”发表了最终报告——《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”战略的建议》,宣告以物联网和制造业服务化为特征的第四次工业革命到来。

具体而言,“工业4.0”主要分为两大主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。尤其值得注意的是,与以往集中式控制的工业生产模式不同,“工业4.0”将更强调“分散化”,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的行业界限将消失,并产生各种新的活动领域和合作形式,创造新价值的过程将发生改变,产业链分工将被重组。

基于“工业4.0”的特征,中国在推动相关发展战略时,需要格外注重顶层设计,并巧借内外合力。对于拥有成熟工业体系的德国而言,“工业4.0”尚且是一种新的尝试与设想,更不用说在工业体系上瞠乎其后的中国了。“工业4.0”绝非闭门造车可以推动形成的,需要加强与全球领先工业企业的合作,并深化国内工业体系改革,为中小型创新性企业创造良好的经营环境。

在对外合作方面,中国企业“走出去”与吸引先进外资“走进来”需要同步进行。当前,中国企业的“走出去”正进入高速增长阶段。联合国贸发会议最新报告显示,2013年,中国对外投资达1010亿美元,成为居美、日之后的全球第三大对外投资国,并可能在今年成为净对外投资国。不过,中国在对外投资的制度建设方面仍存在不少问题,比如对已收购资产的性质认定,以及中国政府对海外并购复杂的审批程序等,都需要进一步改革。而在吸引先进外资“走进来”时,政策层面的不确定性也令部分外企心存疑虑,在经济议题中赋予了过多的政治色彩。

在内部改革方面,中小型创新性企业的发展将是“工业4.0”战略的关键,而这正是中国工业体系中所欠缺的。在国内,并不缺少像中石油、一汽这样的大型工业央企,但这并不符合“工业4.0”强调分散化、个性化的特点。受制于体制机制障碍,甚至还背负着沉重的历史包袱,大型央企们可能难以担纲“工业4.0”的主力。相比之下,那些勇于尝试破坏性创新、体制机制更为灵活的中小型创新性企业,才是“工业4.0”真正的载体。但在国内,这部分企业往往面临着融资难、融资贵的问题,并且很容易陷入政商关系、恶性同业竞争的泥潭中,难以专注于主业的发展。中国政府需要创造良好的工业发展环境,为这部分企业扫除后顾之忧,而这离不开一系列深层次的体制机制改革。

中国政府将提出新的工业发展规划,聚焦于十年的中长期发展,源自德国的“工业4.0”战略有望成为重点。中国打造“工业4.0”需巧借内外合力,充分盘活国际国内两个市场的资源。其中,深层次的体制机制改革将成为破除阻力、释放企业活力的关键。

影响智能制造装备行业发展的有利及不利因素分析如下:

1 有利因素

(1)国家政策的大力支持

近几年,国家在振兴装备制造业,发展高端制造业,发展战略性新兴产业等方面密集出台了诸多政策和配套措施,在国民经济“十二五”发展规划中也清晰规划了重点发展的领域,智能制造装备产业作为高端制造业的一个重点领域,其发展得到了国家和地方层面的大力支持。具体政策说明见本节“发行人所处行业的基本情况”下之三“主要法律法规及政策”章节。

(2)全球行业发展的大势所趋

智能制造的概念于上世纪 90 年代首先由美国提出,其后各发达国家纷纷将智能制造装备产业列为国家级计划并着力发展,美国、德国、日本等国经过多年的发展积累了巨大的技术优势,全球多数国家也在努力促进国内智能制造装备产业的发展。我国相关产业起步较晚,但在国家政策的大力推动下,许多企业加大了在智能制造装备方面的研发、生产投资,并产生了一些国内的优势企业,以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成,2010 年工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入超过 3,000亿元(数据来源:《智能制造装备产业“十二五”发展规划》)。

(3)各行业的应用需求快速上升

智能制造装备是具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称,是信息化与工业化深度融合的重要体现,大力培育和发展智能制造装备产业对于加快制造业转型升级,提升生产效率、技术水平和产品质量,降低能源资源消耗,实现制造过程的智能化、精密化和绿色化发展具有重要意义。智能制造装备业贯穿于国民经济的多个行业,各行业的技术升级、精细化发展、落后产能的淘汰等均为智能制造装备创造了巨大的应用空间。

2 不利因素

(1)与发达国家相比还有较大差距

作为一个正在培育和成长的新兴产业,我国智能制造装备产业技术创新能力薄弱,新型传感、先进控制等核心技术受制于人,在新技术与新产品的研发上,多数仍是跟随国外先进企业的技术发展,技术上仍存一定的差距。工业发达国家在智能装备产业发展方面起步较早,经过数十年的发展,积累了巨大的技术优势,国内企业在这种差距下发展,难度较大。

(2)企业规模小,竞争力弱

智能制造装备产业在我国起步晚,国内的优势企业数量少,产业组织结构小,竞争力弱,缺乏具有国际竞争力的骨干企业。少数企业发展到一定实力,在国内市场已能面对国际大企业的直接竞争,但跨入国际市场竞争的企业仍较为少见。国内智能制造装备产业的发展还需要时日。

(3)产业基础薄弱,缺乏行业内的配套支持

我国制造业已有多年位居全球制造业前茅,然而尚不能克服产业粗放型发展的格局,诸多核心技术仍落后于国际先进水平。智能制造装备产业同样如此,产业基础薄弱,行业内的配套企业整体实力较弱。一些优势企业在系统整体技术与集成能力上有所突破,但一些核心部件的制造仍缺乏国内企业的配套支持,仍受制于国外企业。

智能制造装备行业技术特点及技术水平分析

1、行业技术特点

智能制造装备是具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称。整个产业涵盖从关键智能共性基础技术(如:高档传感器、液压件等关键零部件、元器件)到测控装置和部件(如:智能仪表、高端自控系统、数控系统等),再到智能制造成套设备几个方面。

在关键智能基础共性技术方面,行业的特点主要体现在高精细化、高准确性、高精密度、高可靠性、高耐受性等方面,不同的零部件可能会有不同的侧重要求。在生产上就体现出需要高精度的加工设备、采用符合高要求的原材料、采用新型工艺、掌握关键的基础技术原理等特点。

在智能测控装置和部件方面,感知系统、自动控制系统、机器人、智能仪表等分别属于完成感知、决策、执行功能的核心部件。行业的特点是:大量采用新原理、新效应、新材料;技术上体现信息化、集成化,采用软硬件结合的方式完成系统控制;采用光机电一体化的技术完成检测工作;采用高速精密传动技术与部件、高端液压部件、伺服系统等保证系统的可靠性、灵敏性;采用不同类型的工业机器人准确、高效完成专业工作等,涉及的技术极为广泛。

在复杂智能制造成套设备方面,行业最明显的特点是整体化的设计、多系统协同与高度集成化,全面应用关键智能基础共性技术、测控装置和部件,通过整体集成技术来完成感知、决策、执行一体化的工作,并根据在不同行业内的应用而体现巨大的差异化特性。概括如下:

(1)智能化

产品的智能化主要体现在全自动运行管理、复杂工况处理、系统自检、控制系统的适应能力等几个方面。通过采用 PLC、计算机、通讯网络和各种高效、准确、可靠、可视的检测、监控、控制装备,配合自主研制、开发的 PLC、HMI 和计算机软件,实现整套系统的智能化控制;通过采用机器视觉技术实现了对复杂工况的感知、判断与处理决策;具有故障自检测功能,出现故障时能够及时发出报警并保护设备处于安全状态;控制系统具有自适应功能,能适应上游生产线输送过来的多种规格产品。

(2)模块化

模块化是根据不同独立单元的功能,依据不同用户的需求可进行灵活多变的组合,满足不同的生产需求。从设计上把系统的各个功能单元进行规划,综合各种使用条件下的功能分布情况,按最优化性能指标进行功能划分、整合,创建各功能独立存在方式及接口方式,进行模块化设计。不但满足客户的不同需求同时在成本上进行合理的控制。

(3)高协同性

智能制造成套装备的高协同性主要体现在两个层面,一个层面是产品的协同性,每一套产品都是根据客户的特性、需求、客户产品特点、不同的上游生产设施以及相关环境资源的影响进行配置、设计、生产,达成客户整体生产系统的协同性运作;一方面是数据的协同性,通过产品的上位机软件能完美地集成到工厂的 ERP 系统中,实现工厂产品数据的统一管理,并通过对工厂产品数据的处理实现了数据的二次开发,能及时发现生产的异常情况。

(4)立体维护模式

通过系统自检测系统的报警、现场生产管理人员的监测、公司技术人员通过互联网对系统实施远程诊断、技术人员现场维护等多种方式保障设备的正常运转,配合系统本身的高稳定性、高可靠性共同实现对客户系统的运行稳定性保障。

2、行业技术水平

工业发达国家始终致力于以技术创新引领产业升级,美国、德国、日本等工业发达国家在数控机床、测控仪表和自动化设备、工业机器人等方面具有多年的技术积累,优势明显,特别是高端装备优势尤为突出。国际上智能制造装备技术优势主要体现在三个方面:一是拥有为制造装备和制造过程提供智能化技术支撑的一批共性、基础性关键智能技术的优势,包括新型传感原理和工艺、高精度运动控制、高可靠智能控制、工业通信网络安全、健康维护诊断等;二是拥有机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件的技术优势;三是具备重大智能制造成套装备的技术优势。

我国智能制造装备产业较为薄弱,在关键的共性、基础智能技术方面,智能制造装备整机和成套设备配套的关键零部件、元器件仍大量依靠进口。为高档数控机床配套的高档功能部件 70%需要进口;高档传感器市场全部被国外产品垄断;大型工程机械所需 30Mpa 以上液压件全部进口,大型装载机进口部件占整机价值量的 50%~60%。在智能测控装置和部件方面,重大技术装备用仪器仪表基本被国外垄断,对外依存度达到 40%,其中高端产品对外依存度更是达到 70%。机器人和高端自动控制系统的 95%、高档数控机床的 90%、高档数控系统的 95%的市场份额被国外产品占领(数据来源:《智能制造装备产业发展现状、趋势及投资机会分析》中国证券监督管理委员会网站,2012 年 3 月 30 日)。

在重大智能制造成套设备方面,国内整体技术水平、设计与集成能力等方面都逊于发达国家先进企业。近年来部分国内企业坚持自主创新,着力提高研发技术水平,并与国外先进企业积极合作,在采购国外核心基础部件、测控装置的基础上,成套设备开发生产水平提高较快,并在一些领域内的智能制造成套设备方面取得了重大突破。

综合而言,我国的智能制造装备产业初步形成了以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的产业体系,整体产业还处于发展初期,未来发展空间巨大,同时面临国际竞争的巨大挑战。

(来源:《中研网》)

 

 

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