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全球先进制造如何变“智”造

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10月26日,在德国柏林的德国科技博物馆,一名男孩观赏“史蒂芬森”火车模型。 新华社记者张帆摄

; ; ; 10月26日,在德国柏林的德国科技博物馆,一名男孩观赏“史蒂芬森”火车模型。 (新华社记者张帆摄); ; ; 新华社北京11月27日新媒体专电(新华社记者张莹 刘军 刘石磊)“中国制造2025”出台一年多来,中国加快了从制造业大国向制造业强国战略转型的脚步。与此同时,全球制造业先发国家近年也不约而同提出“重振制造业”相关战略。

各国竞相在制造业领域发力并非偶然。专家认为,这反映了制造业正在发生深刻变革,传统制造业正在被以数字化、网络化、智能化为特征的先进制造业取代,而后者代表着全球制造业未来的发展方向。

【制造变为“智造”

所谓先进制造,是相对于传统制造而言。如果说工匠精神成就了传统制造业,那么先进制造业依靠的是创新驱动。

自上世纪中叶以来,随着信息产业与高新技术发展,传统制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面创新成果,并将这些先进技术综合应用于制造业全过程。

“制造业发展数字化、网络化、智能化趋势明显,而智能化更是其突出特征。”对于传统制造向先进制造转型的趋势,中国工业和信息化部部长苗圩在“2016智能制造国际会议”上这样总结。

德国最先将这一发展趋势概括为“工业4.0”。按照德国“工业4.0平台”的说法,“工业4.0”代表第四次工业革命,是产品生命周期内全价值链的组织和控制的一种新水平。在“工业4.0”条件下,人、物品和系统相互联接,形成有活力、实时优化、具有自我组织功能、跨企业的价值附加网络。这种网络能够根据成本和资源消耗等不同的标准进行优化。

英国设菲尔德大学校长博内特接受新华社记者采访时指出,在工厂生产中,“工业4.0”的概念表现为更加“智能”的空间:更加精确的机械和机器人设备重新定义了生产区域;数据驱动、自动化、综合性以及数字技术辅助的组装线能够被实时监控,并可以根据工厂的需求调整设置。

以一条智能化“工业4.0”生产线为例,人工工位依旧存在,但已在辅助机器人帮助下工作,如已投入应用的瑞士ABB公司双臂工业机器人Yumi、德国博世公司可灵活编程的机器人APAS等,都可以代替工人做重复性“脏活、累活”。人的负担得以减轻,出错率大幅降低,人机互动的安全性得到最大程度保障。

“这是工业领域成长的新远景,会对制造业的需求和产能带来极大变化,不但让制造业更符合可持续发展标准,也会给未来增长和创新带来更大机会,”博内特说。

【各国“必争之地”

发达国家重回制造业,原因可以概括为两方面:一是新一轮制造业革命呼之欲出,能否在其中争得一席之地关系到国家未来的产业布局与核心竞争力;另一方面,2008年金融危机爆发以来经济持续低迷,让各国认识到产业空心化的危害,寄希望于通过“重振制造业”提振经济。

在此背景下,发达国家在2010年前后相继出台了先进制造业发展相关战略。

美国奥巴马政府自2011年以来积极推动建立全国先进制造业网络,以期帮助制造业回流美国,主要措施是通过政府资金支持、企业主导、高校及研究机构共同参与方式打造产学研结合的制造业创新中心,目前已在全国成立9家制造业创新中心。

俄罗斯政府2011年成立“战略创意机构”,为先进制造发展提供有力支撑。该机构主要工作包括接纳、审议和支持俄各界制订的对本国经济、社会优先发展领域具有重要创新意义和推动作用的各种项目或规划,每年向由俄总统普京亲自担任主席的监事会提交一份“国家技术创意”市场开发路线图,一旦其中所列项目获批,即可获得俄政府资金支持及这家机构提供的融资和政策便利。

“工业4.0”在德国已由概念发展为一项旨在保持德国制造业领先地位的发展战略。为推进该战略,德国2013年成立了“工业4.0平台”,由德联邦经济部长、教育和科研部长及各行业、科技界和工会代表共同领导,为德企业投身“工业4.0”开发了一系列实用工具,并负责向德政府及企业提出行动建议、拓展德与其他国家合作等。

为应对国际竞争力下滑的挑战,北欧国家芬兰也出台一项名为“SISU 2010”的计划,由芬兰国家技术创新局牵头,在2005年至2009年期间以资金支持方式扶植制造业创新。这项为期5年的制造业创新计划总计投入8100万欧元,超过300家企业参与其中。

还有一些国家并非传统意义的制造业强国,但也积极利用创新优势投身这一轮制造业变革。例如,以色列经济部首席科学家办公室启动一项传统产业技术创新支持计划,最近10年斥资约2.6亿美元投入约1380个研发项目,惠及以色列数百家制造业企业。

【哪些产业将“突围”】

从各国产业布局来看,物联网、大数据、人工智能、3D打印、清洁能源、纳米技术、虚拟现实等是各国扶植重点,它们未来的发展潜质已初露端倪。

“能源美国”是奥巴马政府指定的9家制造业创新研究中心之一,主要攻克以宽禁带半导体技术为主的下一代电力电子产品制造过程中的成本难题,从而推动清洁能源发展。

该研究中心执行主任贾斯蒂斯告诉记者,宽禁带半导体技术已推出多年,具有高效节能特性,符合清洁能源发展趋势,但由于生产成本极高,一直无法广泛应用。中心项目主要是改进宽禁带半导体产品的生产技术,降低生产成本,推动这种基础研究成果在制造业领域的应用。

2016年2月,俄“战略创意机构”审议通过的新一期市场开发路线图包含了4个大项,其中“未来工厂”项目一个主要发展方向是以3D打印为主的增材制造。

诞生于莫斯科附近斯科尔科沃园区的“异形打印”公司是拥有一定国际知名度的3D打印企业,其团队曾为2014年入轨的俄首颗小型商业卫星“平板-极光”号提供了用于制造太阳能电池板的3D打印机。

公司总经理安东诺夫对记者说,其主要制造工艺是将强化纤维在打印过程中融入热塑性聚合物,由此制成的碳纤维复合材料制品的坚固性是普通塑料制品的15到20倍,是铝制品的2倍,但比铝制品轻。目前该公司还为欧洲空中客车和俄联合航空制造公司打印机舱内部件,为俄私营航天企业的小卫星制造外壳部件和太阳能电池板等。

芬兰“SISU 2010”计划一个代表性项目是“增强现实装配”。增强现实技术(AR)诞生于上世纪90年代,这种技术可以在屏幕上把虚拟世界套在现实世界进行互动。“增强现实装配”是增强现实技术在设计制造领域的一个应用,即在虚拟环境下进行产品装配,可以使用户模拟实际装配操作的方式,建立产品装配序列和装配路径,经过可视化和可感知的评价分析,得到合理的装配工艺。

以创新著称的以色列在多个先进制造领域位于世界前沿,尤其是机器人行业,其规模虽小,但目前该国生产的服务型机器人已在全球市场占很大份额,在5个领域的服务型机器人销售排名全球前三,分别是除草机器人、清洗游泳池机器人、外科手术的机器人、可从事CAD设计机器人以及残疾人辅助机器人,后者也是唯一一个被美国食品和药物管理局认证的残疾人辅助机器人。(参与记者:栾海、沈忠浩、江宇娟、张家伟、李骥志、范小林、华义、徐谦)(完)

(原标题:全球先进制造如何变“智”造)

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