中国工业4.0战略计划及理念

来源:网络整理 作者:2018年01月04日 15:40

  工业4.0的四大主题是智能工厂、智能生产、智能物流和智能服务。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;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。该计划将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;智能物流主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持;智能服务是应用多方面信息技术,以客户需求为目的跨平台、多元化的集成服务。

  中国工业4.0政策环境分析

  《中国制造2025》是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,于2015年5月发布,是中国工业未来10年的发展纲领、顶层设计。

  《中国制造2025》提出通过“三步走”实现制造强国的战略目标:第一步,到2025年迈入制造强国行列;第二步,到2035年我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,到新中国成立一百年时,制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。围绕实现制造强国的战略目标,《中国制造2025》明确了9项战略任务和重点:一是提高国家制造业创新能力;二是推进信息化与工业化深度融合;三是强化工业基础能力;四是加强质量品牌建设;五是全面推行绿色制造;六是大力推动重点领域突破发展,聚焦新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十大重点领域;七是深入推进制造业结构调整;八是积极发展服务型制造和生产性服务业;九是提高制造业国际化发展水平。

  中国制造2025与德国工业4.0异曲同工,是布局工业互联网的纲领性文件。不过二者也有适当差别,德国工业4.0是瞄准新一轮科技革命制定的措施,主要聚焦制造业的高端产业和高端环节。中国制造2025不是专门应对新一轮科技革命制定的规划,是对制造业转型升级的整体谋划。

  中国工业4.0战略计划及理念

  中国制造的现状及发展分析

  2016年中国是全球最具竞争力的制造业国家,中国当前的制造业规模非常大,早在2010年就超越美国成为了全球第一。按照联合国统计,500多个产品中,220个产品中国的规模全球第一。从制造业的技术创新来看,中国近几年进步很快。不过,2015年中国经济增长率为6.9%,经济放缓可能会进一步持续。由于需求下降引起工业活动不断下滑,进而导致工厂产能过剩。中国汽车行业目前产能利用率从2009年的100%下降至70%,制造业占GDP的比重也在逐年递减,其中大部分转向了服务业。很显然中国制造业转型升级的任务非常繁重,主要的问题仍然是结构性问题:有效需求不足,使得产能过剩问题凸显;有效供给不能完全适应消费结构升级的需要,应该提高供给侧对消费结构升级的适应性和灵活性。

  中国要顺应“互联网+”的发展趋势,以信息化与工业化深度融合为主线,重点发展新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农业机械装备10大领域。这些领域需要投入大量的创新研发资金,需要军工企业、大型国企、高校科研机构的通力合作。同时,中国的中小企业是中国制造业最有潜力的组成部分,它的数量占到了所有企业的99%,创造了中国60%的GDP。中国中小企业的研发创造远远超过大型企业,中国65%的专利,75%的发明专利及80%的新产品来自于中小企业。中国制造的未来不仅要依靠大型企业,更需要中小企业的创新和活力。

  中国工业4.0战略

  大家都知道这一次新的技术革命,大家最热议的互联网+,实际上是讲新一轮科技革命。特别是信息技术革命对我们带来一个巨大的推进和变化,乃至渗透到整个社会经济生活的方方面面。我们知道现代新技术与云计算、物联网、移动互联、大数据、智能化为代表的,他们构成了新一轮互联网+的技术体系架构和基础,同时再加上制造业快速发展的3D打印制造、机器人、智慧工厂等等一些在制造业引起深刻变化的热点,形成当前国家新一轮产业变革的发展态势,大的发展的思路。 在新一轮科技变革的浪潮中,世界各国都在纷纷抢占新一轮技术变革和产业变革的高地。美国提出了工业互联网,德国提出了工业4.0,中国人怎么办?中国的制造走向何处?也是这两年来中国制造业的很多企业家,很多学者专家积极探索的中国工业变革之路。

  好在经过改革开放30多年来,中国工业取得了长足的发展,也开始走向世界工业的先进行业。所以这两年来,应该讲随着制造业转型发展迫切的需求,随着学者和工业界积极的探索,经过中国工程院上百名院士的共同的研究,努力给国家提出建议,所以提出了中国制造2025的宏伟的发展目标。要用10年左右的时间完成中国由大变强的工业发展之路,再用10年时间走到世界制造强国的第一方阵,到2045年,也就是建国100年,再用10年要走到中国在世界制造强国的前列之中。这就是中国制造2025的基本。

  今天我想给大家做四个方面的分享和介绍。我今天主要给大家简要的介绍四个方面,第一个回过头来深刻的认识一下这次变革的背景,特别是大家最近看到的工业互联网,或者互联网+以及基本的认知背景。第二个方面,互联网+的架构下,工业如何创新发展?第三个,看看中国制造2025里头关键技术发展的制高点和前沿智能制造在国家层面如何进一步推动的?

  二、深刻认识互联网+

  第一个,我们还是深刻的看一下以信息技术为核心的科技产业变革已经出现,对中国的制造业将会带来巨大的变化。在整个中国制造2025的过程中,大家形成的基本共识就是,全球正处在以信息技术为核心的,新一轮科技革命和产业变革的浪潮之中,而在这个过程之中,最具代表的高新技术就是机器人、数字制造、3D打印,包括工业4.0提出的基于信息物理系统的融合。这些典型的技术发展正在促进制造业朝着数字化、网络化、智能化方向发展,从而也产生出一系列新的发展的模式,像云制造、网络众包等等。

  所有的发展变化都在推动制造业朝前沿和高端的方向发展,也就是智能制造的发展体系。

  以信息技术为核心的科技产业变革,我们看到渗透面不光是工业和制造业,实际上这一次的变革通过工业革命的引领变革,已经促进所有的产业都在和互联网去拥抱,和互联网去结合、融合。所以这次革命将是一个全球性的,全面的深入的产业变革,甚至是一个社会体系架构的变革。

  这次变革的实质是什么?大家说互联网这么多,万花筒般的技术,到底是物联网在起作用?是大数据在起作用?我想不管是云计算、物联网、大数据,本质上是以信息技术发生了巨大的变革。这次新技术最重要的两点是信息处理的大规模计算,和信息传播的宽带网络化已经渗透到各行各业。

  我们知道信息技术本质,数据代表的是人类的知识,数据凝结着人类的智慧。过去千百年来,人类处理信息和知识,产生智慧的方式靠人的脑力。这次信息革命给我们带来的变化是什么?传统人脑去进行信息处理速度是有限的,现在我们有了新的云计算,有了大规模的计算,使得人类处理信息的速度得到了极大的提高。 过去信息是要靠人和人人之间传播,现在靠网络传播,知识的传播现在变成网络。所以现在是以数据为代表的知识和智慧的大规模的处理、加工、传播使得人类的智慧开始走进了大规模的生产和工业化生产的阶段,也就是说,过去人们是用脑力来处理知识和信息,现在用机器来处理知识和信息。

  第一次工业革命是机器代替了人力,各种各样的加工机械,各种各样的移动交通工具代替了人的体力、脑力,使得人类的体力得到了工业化的释放,进入了大规模的工业化。但是这几百年的工业革命没有解决的问题是,物理机器还是靠人,包括现在管理企业还是靠人,靠老板,靠经营班子。人的脑力处理是有限的,现在我们迎来了一个最好的,用计算、网络、大数据来替人类的脑力插上一个大规模的翅膀。所以这一次的信息革命的本质是一次人类开始用智慧的机器来处理各行各业的人类的物质生活文化生活的发展。

  所以这次的革命本质上,不管互联网+也罢,本质上是一种知识和智慧开始进入了大规模工业生产的新阶段。知识和智慧开始进入到了用机器,用人之外的数据中心,网络、互联网大脑来处理的智能机器处理时代。如果把这样一个智能处理的机器和现代工业物理的机器结合在一起,将会对人类的工业发展,社会生活产生深刻的颠覆,这个时代才刚刚到来。

  所以我们为什么讲是新一代信息技术革命是爆发了人类的大智慧,大知识的处理的新时代。移动互联使得智慧可以在时间和空间里头自由的流淌,实际上可以使得智慧和知识无所不在。物联网不光是物与无物之间相连,物和物之间相连只是一个手段,物与物之间相连关键是物所产生的数据的智慧和人交互,物和物之间可以交互。

  所以物联网本质上是实现了一个智力的管道和智力的流通,如果智力能够在这样一个无时无边界的空间里进行大规模的流动,交通能够带来机器的发展,智力的流动将会给人类的经济社会带来更大规模的发展。

  也就是因为这样,我们看到新的产品,新的汽车的定义已经不再是传统的眼光,而是用智慧附加到一个产品和物体上去设计的。软件定义的汽车,特斯拉,这个汽车和传统的汽车外形上面一样,但它的本质、内核是用互联网定义的软件信息和智慧处理功能的定义汽车。这个汽车的软件版本可以变,功能可以调整,可以和其他车形成密切的联网和感知,完全不同于传统的车。这就是这一次信息技术革命所带来的智慧跟物理世界发生了深刻的影响。

  工业互联网实际上就是这样一个互联网+,所谓的互联网带来的知识和信息处理的整个体系框架的机器和工业拥抱,促进工业的全方位的走向,网络化,智慧化,形成智慧发展工业的发展。

  在这个过程中,一个非常重要的信息物理系统,什么叫信息物理系统?因为物联网,因为新技术智慧的处理,形成了一个新的空间,我们叫数字空间或者叫智慧空间,它是在网络世界里头处理信息和存储信息,处理知识和处理智慧的空间。同时工业又是一个由机器、装备、设施、厂房、企业构成的一个物理的可见的现代工业的设施和环境。这次工业巨大的变革就在于这两个空间在相互融合。

  过去时人和机器融合,现在我们将用一个智慧的空间或者用一个机器所代表大脑的空间去管理这个企业和工厂,管理每台设备,所以CPS,C代表数字空间,网络空间,智慧空间,P物理空间,我们的企业,实体经济,这两个高度融合就形成了一个全智慧化的制造业。

  这就是同一个智慧的人一样,智慧的人光有躯体是不行的,一定要有一个大脑。一定要靠人的大脑和人体高度的融合,以及信息网络的人体高度融合,工业将来也会发展到这个程度。每个机器可以智慧起来,每个车间可以智慧起来,每个企业可以智慧,因为有智慧的大脑提供强大的信息智慧的支持。

  中国工业4.0战略计划及理念

  把一个智慧化将来发展的工业当作未来工业发展的蓝图,1.0是机器来代替人力,2.0由能源和电力促进工业的变革发展,3.0使用工具和手段,4.0是用智慧的机器来和工业的高度融合,从而形成未来工业4.0发展。所以第四次工业革命是一次智慧的革命,是一次信息技术现代工业高度融合的信息变革,比以往任何工业变革都来得深刻。

  互联网和即将带来制造业的变革,对制造业的影响是非常巨大的。我们看到传统的工业,这么多年搞信息化,把信息技术就当作辅助的手段,进而我们做到集成。现在我们开是走向高度的融合和智慧的发展。

  互联网与制造的融合变革实际上早已开始,这种融合开放程度越高的环节,融合的程度越深。据消费者越近的环节,所以才诞生了马云搞电商,由营销走到服务,走到研发、制造,一步步深入的渗透到制造业的各个环节。互联网与工业融合产生了一系列创新发展的途径,互联网融入的制造业和企业服务,随着制造服务化、个性定制、众包设置、工业云等等都在不断的渗透,不断的变化。

  互联网所形成的新的发展模式,足以改变现代的制造业的生态系统,新的业态不是简单的你吃我我吃你,是协同,是分享,要形成生态系统,要形成平台,要形成产业上下游的产业能力。所以现在Google也罢,阿里也罢,都在构建大的基于云架构的生态链系统,生态环境系统。所以未来的企业,不管大小,只要在网络上都有自己的发展空间,因为不再是一个大鱼吃小鱼,而是协同发展的生态的开放环境。 互联网与工业融合是制造业发生根本变革的基本特征,这种变革从原来的数字化走到网络化,走到智能化,两者融合的体系概念,从70年代开始发展到今天。在这个过程中,CPS的确越来越多了,特别是宽带的出现,使得大量的数据,大量的处理,智慧的处理成为可能。过去只是简单的信息实现自动化,现在要用大数据来实现知识的处理,实现智慧的处理,开始进入到了知识和实体、工业密切融合产生智慧的新时代。

  在这个过程中,我们看到产生了一些非常重要的工业变革的发展方向。首先使得传统的制造由过去关注产品设计、生产开始走向产品的全生命周期的服务。我们过去只知道生产产品,卖产品,现在网络可以延伸到产品的各个使用环节中间,产品在什么地方,产品在什么样的使用状态,发生了什么故障,信息技术可以使得产品的使用周期得以充分的感知,从而进行智能的处理。所以现在的企业不光生产、设计,还要管产品的使用,还要管产品使用的回收,管产品的全生命周期。 三一重工已经把生产的大型机械,网络连起来,远程的监控服务,基于大数据挖掘,基于手机APP的自助服务,使得这些设备足以可以进行整个发展的变化。

  三、创新工业发展新模式

  第二个就是制造的个性化。过去用户的需求是很难收集,工厂只能大规模的生产,现在网络终端把每个个性的需求都可以连起来,进行大规模的处理和分析,然后模块化,再分散到网上的若干企业上去。所以现在真正制造业满足用户个性需求的时代真正到来,因为有了网络,因为有了互联网的平台,使得每个个性的制造、柔性的制造都成为可能,而且成本完全可以保持和原来甚至更低。

  制造的个性化现在在很多的智能家居,彩电方方面面,海尔从三年前就开始探讨,由个性创客来支持海尔的个性设计,由海尔的个性设计再往海尔全球的工厂进行个性制造。现在已经建了一些互联的工厂,直接用用户的个性需求来驱动工厂的生产,把一系列中间环节省掉。

  互联网也使得制造由过去集中式的生产开始走向分散化,我们看到研发可以分散化,生产可以分散化,资金也得可以分散筹资。所以整个制造基于网络无所不在的新的体系下。分散制造使得全社会的社会资源,通过网络、云计算汇聚在一起,所以云制造的概念也跟着出来了。

  云计算是把大量分散的计算资源,通过网络汇聚起来,提供个性服务。云计算是把所有分散的个性资源,个性的机床,连起网形成资源池,供所有的制造设计的使用,所以是一个最佳制造资源的使用方式。

  制造资源云化使得全球的制造资源可以更大,工业4.0的理念就是说,要把德国所有的制造装备连起网,形成联网的一体化的国家制造体系。只要有我这个国家的制造体系,全世界包括中国不需要再去生产,你们使用就行了。德国人来制造,你们来服务,你们来使用就行。当然中国人的理念也希望能建这样一个制造资源,使得制造资源得到最大范围的使用。

  智能工厂、智能制造也罢,工业变革最终是要落实到具体制造的环节,具体的环节就是制造车间、工厂。本质上也是朝着一个S构建的智能空间发展。互联网使得所有的装备可以连在一起,装备和整个的网络可以形成互联互通,可以形成感知的融合。

  流程行业现在已经开始实现这样一种智能制造的流程管控体,越来越少的人,因为每一个环节,它的生产线,它的装备都可以自动的感知,可以自动的处理,进行智慧的判断,进行故障的处理。通过装备的联网执行,通过数据的自动采集,通过信息挖掘分析形成一些管理的智慧系统。

  四、大力推动智能制造

  第三个方面我给大家介绍一下,我们国家当前在推动智能制造,推动互联网+工业。首先我们国家的制造业面临了一个深刻转型和挑战,我们是制造大国但不是制造强国,现在各地都在开展劳动力成本增高以后,机器换人,我相信苏州工业园区也同样面临着这样的情况。同时我们看到我们国家的制造业总体来讲,既存在优势也存在劣势。

  在这方面,制造业科技的需要非常迫切。首先我们在基础能力方面比较薄弱,迫切希望通过制造科技的发展,通过新一代互联网+为制造业插上高技术翅膀。我们的企业管理模式也比较落后,我们还是在传统的工业体系的思维模式下进行工业的发展,工业的组织。现在互联网+给我们带来很多基于网络生产、设计、管理的新模式,制造怎么管理网上资源,服务怎么来管理网上的物流等一系列都在为制造业发生深刻的影响。

  我们国家的制造业智能化水平也比较薄弱,至少我们的很多工业装备还是参差不齐的,不能形成庞大的联网。德国的工业4.0的最根本,像西门子这样一个庞大的全球的工业自动化以及软硬结合的体系。德国工业的发展一定是软硬结合,一定是把知识和数据的处理和工业数字化装备结合。正是由于这样的发展思路走到今天,孕育出了德国工业4.0的代表未来工业发展的机遇。

  我们也看到我们国家一系列的新兴产业,迫切也需要大型的装备,新一代的电子装备来满足我们国家工业生产的需求。绿色技术,当前制造业有一个问题,制造业是浪费能源,所以有人不主张发展制造业。但是制造业是人们生活的物质,所以我们必须发展制造业,我们怎么样能高效、绿色、节省原材料。恰恰因为产品本身可以智慧,工厂可以智慧,网络形成成一个大的智慧,才对未来制造业的改造成绿色、节约、低碳提供了巨大的可能。

  也正是因为这样,中国制造2025在双重挤压,我国科技发展的迫切以及迫切需要改变我们,中国提出了要朝制造强国转变,要由一次革命二次革命,三次革命向第四次革命迈进。当然中国的工业会涉及到2.0,也会涉及到3.0。

  也正是这样,中国制造2025的主要任务就是推动制造业全面的发展,我们看到制造业的智能化,基础能力、创新能力、多层次的创新体系、绿色制造、服务性制造、优势产业,制造2025已经在纲要即将发布,大家都已经在网上看到了很多的内容。

  智能制造工厂实际上是中国制造2025的前端的突破点,这个将属于高科技技术来带动,在国家实施两化融合重大工程率先实施的一个重大科技产业的发展体系。智能制造的工程体系非常庞大,包括工厂、网络、车间、物理。整个制造大约有六个方面,一个是智慧的大脑,网络协同制造。第二个是小脑方面,工厂企业的实体管理,智能工厂,同时智能制造还发展智能机器人、高端制造装备、3D打印制造以及智能制造保障的基础。所以整个智能制造将会引领中国制造2025迈向一个全新的、高端的,面向智能化、网络化的现代制造体系。

  十三五整个中国的10年制造业也在全面的发展,为此我们也做了一些十三五发展目标的构想,提出了十三五发展的重点任务。像制造资源、智能工厂,智能机器人、3D打印等等,这些将代表着我国制造业朝中国制造2025发展的关键。

  五、结束语

  今天我用简要的时间给大家介绍一下中国制造2025的发展的背景,以及整个工业发展所赖于发展的技术本质,我们已经开始走入到智慧大生产的时代,开始由网络的机器,智慧的机器,开始为中国的制造业插上一个智慧大脑的发展新阶段。我希望在座的各位能在这样的万花筒般的发展过程中抢抓住机遇,促进工业转型升级,我也相信苏州工业园区具备非常好的技术,能够在这一次中国制造2025发展继续走在前列,继续走在高端,为中国制造业的发展做出应有的贡献。

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