智能制造:一個(gè)覆蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的系統(tǒng)工程
第三次工業(yè)革命為制造業(yè)帶來(lái)了自動(dòng)化生產(chǎn)等高新技術(shù),讓各類制造業(yè)都不同程度地提升了生產(chǎn)效率,尤其是技術(shù)密集型制造業(yè)。但相對(duì)于飛速發(fā)展的信息通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì),制造業(yè)逐漸變?yōu)槿藗冄壑斜J亍⒙浜笥跁r(shí)代的產(chǎn)業(yè)之一。
隨著工業(yè)4.0概念的出現(xiàn),制造業(yè)將掀起席卷全世界的新一輪產(chǎn)業(yè)革命,憑借智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí),重新成為“先進(jìn)”的代名詞。毫不夸張地說(shuō),第四次工業(yè)革命的本質(zhì)就是爭(zhēng)奪智能制造的主導(dǎo)權(quán)。誰(shuí)先完成工業(yè)體系的智能化升級(jí),誰(shuí)就將在工業(yè)4.0時(shí)代執(zhí)牛耳。
智能制造是一個(gè)系統(tǒng)工程,里面包含了四大因素:用智能機(jī)器人代替工人生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線;高度智能化的生產(chǎn)線控制系統(tǒng);融合虛擬生產(chǎn)與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng);MES生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。
其中自動(dòng)化生產(chǎn)線主要是對(duì)制造工藝與生產(chǎn)工序的升級(jí)。這是實(shí)現(xiàn)智能制造的硬件基礎(chǔ),也是推動(dòng)制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展模式的技術(shù)條件。
勞動(dòng)密集型與資源密集型的傳統(tǒng)制造業(yè),主要依靠加大勞動(dòng)力與資源的投入來(lái)提高生產(chǎn)率,不需要太先進(jìn)的制造技術(shù)。但隨著勞動(dòng)力成本上漲與能源的高消耗,傳統(tǒng)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力不斷下降。為了降低成本,這兩種制造業(yè)企業(yè)往往會(huì)把工廠與生產(chǎn)線轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國(guó)家,以便獲得更廉價(jià)的勞動(dòng)力,同時(shí)更靠近資源原產(chǎn)地。發(fā)達(dá)國(guó)家的“去工業(yè)化”浪潮,正是由于制造業(yè)轉(zhuǎn)移海外所造成的。事實(shí)證明,這種發(fā)展模式難以經(jīng)受住互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的沖擊,注定要被以智能制造為主導(dǎo)的無(wú)人化、數(shù)字化生產(chǎn)模式取代。
自動(dòng)化生產(chǎn)線用智能機(jī)器人代替了人工,不僅生產(chǎn)效率大大提高,生產(chǎn)成本與能源消耗也大幅度降低。如此一來(lái),制造業(yè)企業(yè)就從勞動(dòng)密集型、資源密集型的發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型的發(fā)展模式。不必再將工廠與生產(chǎn)線轉(zhuǎn)移到海外發(fā)展中國(guó)家去,而是將其留在工業(yè)體系更完善、經(jīng)濟(jì)環(huán)境更優(yōu)越的本國(guó)。“去工業(yè)化”與“制造業(yè)空心化”等發(fā)展瓶頸也將迎刃而解。
光有自動(dòng)化生產(chǎn)線還不夠。工業(yè)3.0時(shí)代已經(jīng)出現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)線,但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上智能制造。因?yàn)橹悄苤圃觳粌H僅需要升級(jí)硬件系統(tǒng)(生產(chǎn)線),還需要建立配套的軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)的升級(jí)主要集中在生產(chǎn)制造流程,而軟件系統(tǒng)更多用于優(yōu)化整個(gè)制造業(yè)的管理與決策。如果沒(méi)有生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和MES(生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng))等軟件系統(tǒng)的支持,就算不上真正的智能制造系統(tǒng)。
先提出工業(yè)4.0的德國(guó)人,把以智能制造為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)當(dāng)成了戰(zhàn)略目標(biāo)。盡管德國(guó)一直沒(méi)有“去工業(yè)化”,但也面臨著來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
德國(guó)總理默克爾曾指出,當(dāng)今90%的技術(shù)與知識(shí)創(chuàng)新不是在歐洲產(chǎn)生的。此外,德國(guó)企業(yè)的各種數(shù)據(jù)資源都掌握在美國(guó)硅谷的互聯(lián)網(wǎng)巨頭手中。不僅亞洲新興國(guó)家在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)中迅速崛起,美國(guó)也通過(guò)發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)來(lái)克服“去工業(yè)化”的問(wèn)題。錯(cuò)失互聯(lián)網(wǎng)機(jī)遇的德國(guó)對(duì)此深感憂慮。但與此同時(shí),德國(guó)也敏銳地意識(shí)到高科技制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。
洞悉新一輪產(chǎn)業(yè)革命的不僅是德國(guó)。美國(guó)、歐洲其他工業(yè)國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,都不約而同地把制造業(yè)的智能化改造視為第四次工業(yè)革命的“天王山”。盡管美國(guó)用的概念是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與“先進(jìn)制造”,日本用的概念是“工業(yè)智能化”,但其本質(zhì)都是緊緊抓住“智能制造”這個(gè)重中之重。
縱觀人類的科技發(fā)展史,每一次技術(shù)革命都可以視為制造技術(shù)的升級(jí)。在以蒸汽機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的工業(yè)1.0時(shí)代,工廠生產(chǎn)的是“蒸汽一代”產(chǎn)品。在以電機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的工業(yè)2.0時(shí)代,工廠生產(chǎn)的是“電氣一代”產(chǎn)品;在以信息技術(shù)為主導(dǎo)的工業(yè)3.0時(shí)代,工廠生產(chǎn)的是“數(shù)控一代”產(chǎn)品;而隨著工業(yè)4.0的到來(lái),未來(lái)工廠生產(chǎn)的將是“智能一代”產(chǎn)品。這個(gè)定義的主要依據(jù)就是工業(yè)制造技術(shù)的特征。