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先进制造业是什么?工业4.0又是什么?

2015-11-30

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        先进制造业,是中国制造业转型升级的方向,也是“中国制造2025”在未来十年中国制造业从大到强的一个重要的路径。中国制造业的现状是什么样的?“工业4.0”“智慧工厂”这些概念究竟能和“中国制造”碰撞出什么样的火花?中小企业的机遇在哪里?5月25-27日,2016年第四届先进制造业大会在上海举办,来自政府部门、科研机构及各企业的代表,为中国从制造大国走向制造强国出谋划策。

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        “中国制造业可以用四个字来形容,那就是‘大而不强’。”中国工程院院士柳百成在会议上直言。

        柳百成认为中国制造业面临三大问题。“第一是创新能力不强,与发达国家有较大差距。虽然目前前期研发投入大大增加,已经占到了GDP的2%,但工业发达国家这一占比都大于2.5%,甚至有些国家如芬兰,达到了4%。”

        “第二个问题是我们的核心技术、制造技术远远落后于国外。比如我们的C919即将上天,但发动机还是引进国外的。再如正在发展的重型燃气轮机,这个部分中国也是空白。”柳百成说,中国工程院向国务院副总理马凯汇报时,马凯副总理提出中国成为制造强国要扭转航空发动机、高档数控机床、信息化芯片依赖进口的现状。

        “第三个问题则是资源浪费、污染严重。上述三个问题一直存在,现状又面临了新的科技产业革命,还有一个不可忽视的挑战是工业发达国家的再工业化。美国过去的口号是在美国发明,在全世界制造。如今美国的口号已经变成,在美国发明也在美国制造。”

        柳百成介绍,要成为制造强国,要分步骤达成,而其中,国家将“智能制造”作为了突破口。

        “我经常问什么叫智能制造,是不是用了机器人就是智能制造?不是。是不是互联网+就是智能制造?也不是。如果是这样我们早就是智能制造了。”柳百成认为,中国的智能制造也分两步走:第一,选择有条件的企业,航空航天或者汽车做突破口。2015年工信部启动2015年智能制造专项行动,汽车业成重点试点对象。第二,对多数企业要做顶层设计,做好从2.0推动到4.0的路线图,企业再做好适合设计制造的技术。

        上海国际技术进出口交易会上,一辆环保汽车吸引了观众目光。王辰 澎湃资料

        来自德国弗朗霍夫学会虚拟生产与创新主管Rainer Stark则分享了他对工业4.0的看法。“下一个时代属于工业4.0和智能制造,我们一直在研究如何能够让工业4.0融入行业?德国要改革些什么?比如我们在研究低耗能传感器,是试图减少对环境的影响,研究智能组装,看看这会带来哪些不一样的局面。截至去年年底,我们已经完成了450个关于推进行业4.0的项目。”

        Rainer Stark强调了智能制造中产品“开放”的特征。“smart在英语中是聪明的意思,但这还不够,产品必须是‘开放的’,它代表着人、环境和技术的接口,它有着可持续、自动化、自适应性的特点。举个例子,我们怎么设计安全的机电产品?什么样的智能概念会让这个产品有价值呢?就是这个产品能够意识到环境的变化,可以发出问题警示,并且能够进行自我控制,它是虚拟与现实之间的桥梁。一个智能的工程操作系统,其中的支柱是建模。要维护一套智能系统是充满困难的,所以在产品自动和自适应性方面我们还有很多难点要突破。”

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        美国国家科学基金会智能维护系统研究中心主任李杰教授认同Rainer Stark的看法,李杰在接受澎湃新闻记者采访时介绍,制造系统的核心要素有5个M:材料(material)、装备(machine)、工艺(methods)、测量(measurement)和维护(maintenance),智能制造系统区别于传统制造系统最重要的要素在于第六个M,即建模(modeling)。“正是通过建模来驱动前5个要素,从而解决和避免制造系统的问题。因此,一个制造系统是否能够被称为智能,要符合两个特征:已能够学习人的经验,替代人来分析问题和形成决策,二要能积累经验,避免问题的再次发生。”

        那么,国内中小型企业与“工业4.0”可以碰撞出什么火花?如何抓住机遇?

        赛赫智能总经理李泽晨认为,成为一个系统集成式的公司是中国中小企业转型,搭乘上工业4.0快车的“入口”。

        赛赫智能是家年轻的公司,成立于2008年,员工百人。核心业务集中在汽车车轮装配线、轮胎轮毂检测、机器人集成及MES智慧工厂。如今在检测线和轮胎装配线两大领域,赛赫智能在国内市场份额已占据第一。

        李泽晨告诉澎湃新闻记者:“想要真正转型到工业4.0,就不能单从一个点上去理解,有的企业某个环节做了自动化可能就认为这是工业4.0。对我们来说,要看的是整个流程,把单个环节串联起来,优化整个系统流程,提高其中的自动化水平及生产效率,减少人的营销,同时做到订单式生产、大众式生产。2009年推动智慧工厂时,我们就考虑不能仅仅是工业自动化,而是整个信息化,将人工智能结合,打通整个生产流程。”

        亲历德国工业4.0,会更加直观地明白其中优势。

        2015-2016年,赛赫智能的机器人团队前往德国法兰克福,为目前世界最大的汽车隔音材料供应商Autoneum集团的自动化流水线做机器人集成项目。

        Autoneum集团最早进行自动化生产线的改造中,引进了有价格优势的中国设备,赛赫智能机器人团队的任务就是负责项目集成,让一台工业机器人连接两台设备取料投料,再用一条工业传送带将成品输出到铁丝网保护的作业区,最后配合整个“工业自动化流水线”通过CE(欧洲统一标准)认证。

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        赛赫智能机器人事业部技术总监顾大雄介绍了当时的项目成果:“我们可以看下整条自动生产线完工后的状况。Autoneum集团现在量产较大的是一种隔音棉(用于汽车发动机等隔音),工人将一张完整的料(毛胚棉)放入工作台,经过热成型机(德国人叫moulding),再由工业机器人将其从高温高压的热成型机中取出,置入冲切机(德国人叫cutting),一张料可以切割生产出两件成品,工业机器人(robot)再将切割好的成品取出,置入机器边的传送带,进行产品输出下线。”

        “生产的节奏是每40秒可以完成一个循环,一个循环可产出2件产品。其中量产较大的成品一件可以卖到约20-30欧,其原材料成本大约为2-7欧。从时间、价格、成本三个要素一比较,德国制造和工业4.0的威力就显现出来了。即使是和‘物美价廉’的中国制造比起来,全自动化后的的德国生产线出来的产品还是有巨大的成本优势,而且防护措施异常安全,几乎不会出现任何机器误操作的工伤。”

        顾大雄的看法是,“中国制造”已经不是廉价劳动力的代表,德国工厂在在进行设备更新改造的过程中,物美价廉的中国硬件设备其实倍受青睐。然而正是因为中国企业的软件、控制逻辑和国外相比还是有短板,整条生产线级别的整线出口相对来说较少,一直被一些硬性的认证如欧盟的CE、北美UL等挡在门外。

        “工业4.0并不是遥远的概念,我认为这个革命已经开始了。美国、德国等国家已经推出了很多国家标准,就像曾经的互联网,高速发展阶段始于微软推出了windows操作系统,使得每个用户都可以接入平台互相沟通协议。工业4.0也是如此,当有一天世界上的工厂都联网,那时候的生产、供应信息自由流动,生产效率会大幅提高,剩余产能会被淘汰。这个时间我认为不会太长,会在某个时点迅猛发展,也许就是5年,我们应该在此之前就做好准备。”李泽晨表示。


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