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        “中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略背景下中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造途徑探析

        2018-10-24 02:53:02陳前程李粟郭存露
        安徽科技 2018年10期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)智能

        ◎文/陳前程 李粟 郭存露

        (安徽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司 安徽投資俱樂(lè)部)

        一、“中國(guó)制造 2025”戰(zhàn)略

        1.提出背景

        近年來(lái),實(shí)體經(jīng)濟(jì)日益受到各國(guó)的重視。制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主體,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的支柱,是人民幸福安康的物質(zhì)基礎(chǔ),也是新常態(tài)下經(jīng)濟(jì)“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”的主戰(zhàn)場(chǎng)。制造業(yè)的興衰,印證的是大國(guó)的興衰,沒(méi)有強(qiáng)大的制造業(yè),就不可能成為經(jīng)濟(jì)大國(guó)和強(qiáng)國(guó)[1]。制造業(yè)對(duì)服務(wù)業(yè)的發(fā)展具有重要的支撐帶動(dòng)作用。正是基于此,自2013年至今,德國(guó)、美國(guó)和中國(guó)先后推出了“工業(yè)4.0”項(xiàng)目、“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”和“中國(guó)制造2025”。這些計(jì)劃都以智能制造為主題,利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動(dòng)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)[2,3]。

        我國(guó)工業(yè)化已告別重化工時(shí)代,傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展進(jìn)入中低速增長(zhǎng)新常態(tài)??傮w來(lái)看,我國(guó)制造業(yè)面臨三大困境。一是制造業(yè)大而不強(qiáng)。具體表現(xiàn)為創(chuàng)新能力不強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題突出、處于價(jià)值鏈低端。價(jià)值鏈高端是“產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)和服務(wù)”兩端,而我國(guó)制造業(yè)多數(shù)處于附加值較低的“生產(chǎn)—加工—組裝”環(huán)節(jié),如生產(chǎn)一部蘋(píng)果手機(jī)所需的178.96美元中負(fù)責(zé)組裝的中國(guó)企業(yè)僅得6.5美元。二是發(fā)展方式迫切需要改變。具體表現(xiàn)為主要依靠資源要素投入和規(guī)模擴(kuò)張的粗放發(fā)展方式、資源環(huán)境約束限制、勞動(dòng)力成本不斷上升、進(jìn)出口增速放緩、對(duì)外投資規(guī)模同比減少。三是制造業(yè)面臨“兩頭擠”的挑戰(zhàn)。美國(guó)等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體明確提出“再工業(yè)化”戰(zhàn)略,首要目標(biāo)是搶占裝備制造業(yè)新制高點(diǎn),而制造業(yè)中心逐漸向俄羅斯、巴西、印度、越南等發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移,我國(guó)正處于這兩種狀態(tài)的中間,面臨“兩頭擠”的發(fā)展挑戰(zhàn)。在國(guó)際大趨勢(shì)下,世界主要經(jīng)濟(jì)體國(guó)家紛紛制定自己的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)計(jì)劃(具體見(jiàn)圖 1)。

        2.“中國(guó)制造 2025”主要內(nèi)容

        2015年3月5日,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在《2015年政府工作報(bào)告》中明確提出要實(shí)施“中國(guó)制造2025”,加快從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變;5月19日,國(guó)務(wù)院正式下發(fā)《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)〈中國(guó)制造2025〉的通知》(國(guó)發(fā)〔2015〕28號(hào)),部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。

        《中國(guó)制造2025》是推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)進(jìn)入世界強(qiáng)國(guó)行列的行動(dòng)綱領(lǐng),也是我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)。其主要內(nèi)容可以從“一、二、三、四、五、九、十”幾個(gè)層次進(jìn)行闡述。

        “一”是指“一個(gè)目標(biāo)”,即從制造大國(guó)邁向制造強(qiáng)國(guó)?!岸笔侵浮皟苫诤稀保粗圃鞓I(yè)的工業(yè)化和信息化進(jìn)行深度融合?!叭笔侵浮叭阶邞?zhàn)略”,即:第一步是到2025年中國(guó)制造業(yè)可進(jìn)入世界第二方陣,邁入制造強(qiáng)國(guó)行列;第二步是到2035年中國(guó)制造業(yè)將位居第二方陣前列,成為名副其實(shí)的制造強(qiáng)國(guó);第三步是到2045年中國(guó)制造業(yè)可望進(jìn)入第一方陣,成為具有全球影響力的制造強(qiáng)國(guó)?!八摹笔侵浮八捻?xiàng)原則”,即市場(chǎng)主導(dǎo),政府引導(dǎo);立足當(dāng)前,著眼長(zhǎng)遠(yuǎn);整體推進(jìn),重點(diǎn)突破;自主發(fā)展,開(kāi)放合作。其基本含義是以市場(chǎng)和政府引導(dǎo)為導(dǎo)向,結(jié)合目前的國(guó)家制造業(yè)和企業(yè)的制造能力,作出合理的、全面的、重點(diǎn)突出的發(fā)展規(guī)劃,鼓勵(lì)企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的同時(shí)加強(qiáng)行業(yè)間及跨國(guó)合作,力爭(zhēng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)在制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略上的重點(diǎn)突破?!拔濉笔侵浮拔宕蠊こ獭?,分別是工業(yè)強(qiáng)基工程、綠色制造工程、高端裝備創(chuàng)新工程、制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工程和智能制造工程,其中智能制造工程是主攻方向。“九”是指“九大戰(zhàn)略任務(wù)”,分別是強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力、全面推行綠色制造、推進(jìn)工業(yè)化和信息化深度融合、提高國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新能力、加強(qiáng)質(zhì)量和品牌建設(shè)、深入推進(jìn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、積極發(fā)展服務(wù)型制造和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、大力推進(jìn)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展、提高制造業(yè)國(guó)際化發(fā)展水平。“十”是指“十大優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略領(lǐng)域”,分別是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備,其中屬于裝備制造業(yè)(斜體部分)的在7個(gè)以上??梢?jiàn),“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略最核心的是裝備制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。

        圖1 世界主要經(jīng)濟(jì)體國(guó)家的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

        二、中小企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的途徑

        1.知識(shí)管理

        企業(yè)制造系統(tǒng)的知識(shí)管理可以從基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范三個(gè)知識(shí)庫(kù)維度進(jìn)行梳理,逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)庫(kù)的運(yùn)用及其管理[4]。

        基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范:術(shù)語(yǔ)定義、參考模型、元數(shù)據(jù)、對(duì)象標(biāo)識(shí)注冊(cè)與解析等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn);體系架構(gòu)、安全要求、管理和評(píng)估等信息安全標(biāo)準(zhǔn);評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、度量方法和實(shí)施指南等管理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);環(huán)境適應(yīng)性、設(shè)備可靠性等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

        關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范:工業(yè)機(jī)器人、集成軟件、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)裝置、增材制造、人機(jī)交互友好界面及裝置、產(chǎn)品質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn);體系架構(gòu)、互聯(lián)互通和互操作、現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)融合、工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無(wú)線、工業(yè)網(wǎng)關(guān)通信協(xié)議和接口等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn);數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、智能檢測(cè)、智能物流和精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理等智能工廠標(biāo)準(zhǔn);數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)分析、云服務(wù)等工業(yè)云和工業(yè)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn);個(gè)性化定制和遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)等服務(wù)型制造標(biāo)準(zhǔn)。

        行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范:以典型離散行業(yè)的數(shù)字化車間集成應(yīng)用和流程行業(yè)智能工廠集成應(yīng)用為代表的十大重點(diǎn)領(lǐng)域行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

        針對(duì)非標(biāo)型生產(chǎn)企業(yè)和多品種小批量的生產(chǎn)制造型企業(yè),還可以搭建面向客戶參與的產(chǎn)品智能快速研發(fā)平臺(tái)的知識(shí)管理構(gòu)架[5](見(jiàn)圖2)。

        圖2 面向客戶參與的產(chǎn)品智能快速研發(fā)平臺(tái)的知識(shí)管理構(gòu)架

        2.現(xiàn)代研發(fā)技術(shù)及制造資源管理

        面對(duì)“中國(guó)制造2025”計(jì)劃,中小企業(yè)可以通過(guò)引進(jìn)現(xiàn)代化的研發(fā)設(shè)計(jì)軟件及創(chuàng)建產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái),提升企業(yè)的現(xiàn)代化研發(fā)水平和生產(chǎn)制造資源的管理水平,進(jìn)而提高研發(fā)效率,實(shí)現(xiàn)制造資源的高效運(yùn)用。具體可以從以下幾個(gè)方面入手。

        設(shè)計(jì)仿真軟件:計(jì)算機(jī)輔助類(CAD/CAM/CAE/CAPP)軟件、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維設(shè)計(jì)與建模軟件、數(shù)值分析與可視化仿真軟件、模塊化設(shè)計(jì)工具以及專用知識(shí)、模型、零件、工藝和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

        圖3 制造型企業(yè)的智能工廠構(gòu)建框架

        工業(yè)控制軟件:高安全、高可信的嵌入式實(shí)時(shí)工業(yè)操作系統(tǒng),智能測(cè)控裝置及核心智能制造裝備嵌入式組態(tài)軟件。

        業(yè)務(wù)管理軟件:制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、企業(yè)資源管理軟件(ERP)、供應(yīng)鏈管理軟件(SCM)、產(chǎn)品全生命周期管理軟件(PLM)、商業(yè)智能軟件(BI)等。

        數(shù)據(jù)管理軟件:嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘分析平臺(tái)、基于大數(shù)據(jù)的智能管理服務(wù)平臺(tái)等。

        系統(tǒng)解決方案:生產(chǎn)制造過(guò)程智能管理與決策集成化管理平臺(tái)、跨企業(yè)集成化協(xié)同制造平臺(tái),以及面向工業(yè)軟件、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工控安全系統(tǒng)、智能機(jī)器等集成應(yīng)用的行業(yè)系統(tǒng)解決方案。

        測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái):設(shè)計(jì)、仿真、控制、管理類工業(yè)軟件穩(wěn)定性、可靠性測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái),重點(diǎn)行業(yè)CPS關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用環(huán)境的兼容適配、互聯(lián)互通、互操作測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)。

        3.搭建智能工廠

        近年來(lái),歐美針對(duì)流程工業(yè)提出了“智能工廠”的概念,韓國(guó)政府也在《制造業(yè)創(chuàng)新3.0戰(zhàn)略》中提出計(jì)劃在2020年之前打造10000個(gè)智能生產(chǎn)工廠,將韓國(guó)20人以上的工廠總量中的1/3都改造為智能工廠。

        智能工廠由商業(yè)智能、運(yùn)營(yíng)智能、操作智能三個(gè)層次組成。其在商業(yè)智能方面的含義是智能分析、經(jīng)營(yíng)預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能;在運(yùn)營(yíng)智能方面的含義是運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、預(yù)警預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)績(jī)效、應(yīng)急指揮;在操作智能方面的含義是傳感分析、現(xiàn)場(chǎng)總線、先進(jìn)控制、實(shí)時(shí)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)模擬、在線仿真。制造型中小企業(yè)可以根據(jù)自身的經(jīng)營(yíng)狀況,逐步搭建自己的智能工廠(模塊結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3)。

        綜上所述,中小企業(yè)可以通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)智能制造:一是做到規(guī)范化的知識(shí)管理,從基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范三個(gè)維度提高企業(yè)的知識(shí)管理水平;二是通過(guò)引進(jìn)現(xiàn)代化的研發(fā)設(shè)計(jì)系列軟件,如設(shè)計(jì)仿真軟件、工業(yè)控制軟件、業(yè)務(wù)管理軟件、數(shù)據(jù)管理軟件等,提高企業(yè)的設(shè)計(jì)與管理水平,并通過(guò)創(chuàng)建產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái),提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和耐用性;三是從商業(yè)智能、運(yùn)營(yíng)智能、操作智能三個(gè)層面搭建智能工廠,逐步實(shí)現(xiàn)智能制造,從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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