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數控五金加工業4.0”革命浪潮
2019-03-30

未來的工廠是什么樣子?同一條生產線上可以生產很多種不同的產品,客戶可根據自己喜好定制不同款型、不同配置的汽車,工廠接到訂單后,不再需要人工轉換程序,只需零部件通過自己身上的標示,“告訴”機器采取不同的操作就可以實現,工廠里所有的物理環節都擁有一個“數字雙胞胎”,通過網絡彼此進行智能的連接、溝通和協調,出現問題也能夠第一時間發現并自行解決。在一些國家的工廠中,這些已經成為現實。未來,第四次數控五金加工業革命將使這一趨勢延伸得更加深遠和廣泛,個性化的產品、高效綠色的生產模式、“萬物互聯”的互動平臺等,都將深入我們生活的方方面面。
五金加工

 

  第四次數控五金加工業革命浪潮已起
  數控五金加工業4.0最初是2013年漢諾威數控五金加工業博覽會上德國一些數控五金加工業組織提出的概念,之后受到全球重視。通過物聯網和大數據技術將生產、銷售和消費各環節聯系起來,實現生產、監測自動化的智能工廠是未來趨勢。
  數控五金加工業4.0概念在歐洲叫得很響,在美國則有另一種提法,叫做數控五金加工業互聯網。數控五金加工業互聯網的含義,就是將智能設備、人和數據連接起來,并以智能方式利用這些交換的數據。在現實世界中,機器、設備和網絡能在更深層次與信息世界的大數據和分析連接在一起,帶動數控五金加工業革命和網絡革命兩大革命性轉變。業內專家認為,與德國的數控五金加工業4.0相比,美國的數控五金加工業互聯網范疇更廣闊。它試圖將人、數據和機器連接起來,形成開放而全球化的數控五金加工業網絡。
  數控五金加工業互聯網擁有三大要素,即智能設備、智能系統、智能決策,當這三大要素同機器、設施、組織和網絡融合到一起時,數控五金加工業互聯網的全部潛能就體現出來。生產率提升、成本降低和節能減排所帶來的效益將帶動整個制造業的轉型升級。
  各國積極制定國家策略
  2015年4月,由德國聯邦經濟與能源部和聯邦教育科研部牽頭,一個橫跨政治、經濟、科學和工會各界的“數控五金加工業4.0共同平臺”正式啟動,也標志著數控五金加工業4.0成為德國國家戰略。德國成立了5個工作組分別研究標準、工作、安全、法律和科研五大方向,并提出政策或科學建議。
  德國聯邦政府在其數字化戰略中確定了數控五金加工業4.0主要扶持的領域,包括自動化技術、3D打印、大數據、云計算、微電子等。“數控五金加工業4.0共同平臺”則于去年底發布了德國數控五金加工業4.0實施戰略,為相關科技設定了5個核心主題:一是價值鏈的水平整合。側重供應商、中小企業、制造行業等不同企業間的協同合作。二是整個產品周期的端對端工程設計。在產品的生命鏈條上,每個環節都要實現集成。三是垂直整合與網絡化生產。實施關鍵是可適應性和生產安全,這需要對零部件和軟件系統進一步開發,比如建立傳感器網絡和進行預測式分析等。四是建立與數控五金加工業4.0相應的社會網絡。創造積極向上的工作氛圍,除了改良培訓和繼續學習,還要引入人機系統和輔助系統等。五是跨界技術的繼續研發,包括網絡通訊、寬帶網、云計算、數據分析、互聯網安全、安全終端和機機對話方案等。實施戰略強調,數控五金加工業4.0涉及行業和部門眾多,難以進行準確定義。因此,數控五金加工業4.0將是一個漸進的制造智能化過程。
  2012年2月,美國正式發布了《先進制造業國家戰略計劃》,從此踏上了新一輪數控五金加工業革命的道路。2012年,美國通用電氣公司率先提出數控五金加工業互聯網概念,隨后有美國電報電話公司、思科、IBM等加盟,組建了數控五金加工業互聯網聯盟(IIC)。
  作為數控五金加工業3.0時代的優等生,日本希望追上數控五金加工業4.0的快車,再現“日本制造”的榮光。日本政府推出的《日本再興戰略》將數控五金加工業4.0視為創造新商業模式的重要契機,重點發展物聯網、人工智能和大數據技術,加快人才培養、教育、研究開發、工作方式等領域的配套改革,實現產業結構轉型。日本還希望借助機器人等新技術解決少子老齡化等社會問題。
  日本經濟產業省決定在2016年內開展物聯網和人工智能技術的實證試驗,通過機器人和人類的協調合作,建立在生產流水線上發現不合格產品即時報警體系,并通過統一不同企業間數據標準,掌握國際標準的制定。日本2016年度財政預算列出13.4億日元(約合7700萬元人民幣)用于物聯網的實證試驗,其中5億日元用于智能工廠的建設。
  作為世界第二大經濟體,中國于2015年5月推出中國版數控五金加工業4.0綱領性政策文件《中國制造2025》,主動應對新一輪科技革命和產業變革的重大戰略選擇,其核心是加快推進制造業創新發展,提質增效,實現從制造大國向制造強國轉變。
  企業爭相踐行先進理念
  從社會實踐來看,全部滿足數控五金加工業互聯網要求的實體工廠目前在美國還未出現,但具體某一方面的技術或產品卻在不斷涌現深圳機械加工定期維護可以保持機器的運行效果,延長其使用壽命,保證產品的質量。以通用電氣推出的軟件平臺Predix為例,這就是一個數控五金加工業互聯網的代表性產品。該平臺負責將各種數控五金加工業生產設備和供應商相互連接并接入云端,同時提供設備性能管理(APM)和運營優化服務。目前通用電氣的APM系統每天能夠監控和分析大約價值1萬億美元設備上的1000萬個傳感器發回的5000萬條數據。其終極目標是幫助客戶實現生產系統100%的無故障運行。Predix目前主要用于能源、水處理、國防以及通訊等領域。這一產品是一個傳感器陣列 物聯網 大數據 云計算 并行計算 分布計算 智能制造控制系統的操作系統,目前已經在風機陣列監控和鐵路網絡的調度系統中使用。Predix有望成為世界數控五金加工業互聯網標準。
  目前德國已建成200多個數控五金加工業4.0示范或試驗項目,如西門子的智能工廠、華為研發的5G通信、博世的智能電動工具、漢堡的智能港口等等。本報記者不久前參觀了幫寶適在法蘭克福附近的研發中心,那里的紙尿褲采取3D打印技術生產。20臺實時同步照相機和燈光設備組成一套3D掃描儀系統,在1.5毫秒內能夠捕捉到嬰幼兒整個身體的表面。研究人員介紹,“我們可以在不打擾寶寶正常狀態的情況下,快速便捷地對寶寶的運動行為進行研究,研發更加合身的紙尿褲。”
  日本知名工程機械生產商小松建設去年6月發布了“連通計劃”,將遍布全世界的20多家工廠的所有生產設備通過無線通信連接起來。通過遠程控制系統,即時掌握出廠機械產品的運轉情況,為客戶提供有效的使用建議,提醒更換零部件。通過連接在機械設備上的傳感器,小松發現因為傳統測量技術的限制,推土機在建筑工地的作業平均有30%的返工率。而利用遠程控制系統的三維技術,可以更精準地掌握施工現場的情況,提升工作效率。小松建設還成立了由160家供應商參加的“小松綠之會”,向關聯中小企業開放遠程控制系統技術,以實現整個生產鏈的智能化生產。
  中國企業也紛紛加緊投入,期待抓住在新產業革命背景下實現轉型的機遇。據百度總裁張亞勤介紹,隨著人工智能的應用逐漸成為主流,企業在相應領域大大增加了研發力度,包括無人駕駛汽車、金融和健康等領域,不斷推出新產品。
  融合發展提供無限可能
  國際金融危機的影響仍未消除,信息技術與制造業的融合所帶來的產業變革正在給整個行業帶來深遠的影響。無論是發展中國家還是發達國家,都希望借助數控五金加工業4.0提振經濟,找到新的經濟增長點,提升在全球市場中的競爭力。
  據統計,德國共有1500萬個工作崗位直接或間接與制造業有關。德國政府認為,實現數控五金加工業4.0后,制造業生產力可提升30%,中小企業尤其獲益。
  微軟創始人比爾?蓋茨在今年達沃斯世界經濟論壇年會期間表示,第四次數控五金加工業革命在許多領域帶來了快速和顛覆性變化深圳五金加工衡量一臺機床的質量是多方面的,但主要是要求工藝性好,系列化、通用化、標準化程度高,結構簡單,重量輕,工作可靠,生產率高等。許多科技領域的創新正快速推進,數字領域的創新可能繼續領跑。電腦認知能力、機器人智能化、物聯網以及大數據分析模式,可成為眾多行業發展的基礎工具。
  日本一橋大學教授米倉誠一郎認為,與數控五金加工業3.0時代重視硬件相比,數控五金加工業4.0更注重通過軟件提升效率。在日益開放和協作的環境下,怎么樣有效保護企業的知識產權成為課題。
  斯坦福大學講師艾米?威爾金森認為,在很多方面,中國一些企業已經走在世界前沿,“如果你仔細研究微信,就會發現它遠比美國的同類應用先進得多。”威爾金森還注意到,在“互聯網 ”時代,中國企業越來越重視知識產權保護。
  對于目前中國企業的比較優勢,紅杉資本全球執行合伙人沈南鵬認為,中國所處的環境對于具有創業精神的管理團隊來說有著巨大吸引力。“首先,我們有資本;第二,我們有很好的市場。除了這兩個條件外,我們還有一個軟因素,就是我們有人才儲備。我們要去管理它們,去整合它們。”類似智能手機以及相關零部件的生產,中國已經做得十分出色,之前這些產品的生產工廠都在歐洲、日本,現在則以中國公司為主流。類似智能手機的產品10年前都還沒出現,現在卻已經快速發展為最重要的溝通工具。中國無人機飛行器市場的快速發展是又一個典型例子。在類似產業中,中國公司做到了彎道超車。
  《中國制造2025》把促進大中小企業協調發展作為深入推進制造業結構調整的工作重點,把進一步完善中小企業政策作為戰略支撐和保障。中國工商銀行董事長姜建清在今年的達沃斯世界經濟論壇上表示,要避免中等收入陷阱,中國必須進行全面深刻改革。中國要更重視經濟增長的質量,而不是數量。經濟增長的驅動力不再像過去簡單依靠投資和要素的驅動,而要依靠創新。其中關注中小企業的成長對中國來說尤為重要,因為在解決就業方面,中小企業充滿巨大增長潛力和活力。他表示,去年工行資產負債表上有1.8萬億元人民幣用于支持中小企業。
  《中國制造2025》將創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本作為總體要求。蓋茨表示,中國人力資源豐富,人才輩出。中國還為技術創新營造了良好創業氛圍,在全球第四次數控五金加工業革命中中國必將占據重要席位。
  清華大學中國與世界經濟研究中心主任李稻葵向本報記者表示,許多中國產品的競爭力已非常強,中國企業的技術能力在許多領域正不斷升級,而且中國有著全世界最大的人才儲備,每年大量理工科專業人才為中國在新一輪數控五金加工業革命中占據優勢提供了保障。阿里巴巴董事局執行主席馬云在今年的達沃斯世界經濟論壇晚宴演講中表示,互聯網革命將為中國年輕人創造更多的工作機會。
  不論各國的叫法怎么樣,第四次數控五金加工業革命說到底都是讓數控五金加工業革命插上互聯網革命的翅膀,從而大大提升生產率,促進人類文明的進一步發展。
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