探索江苏制造业转型升级之道系列一:借德国工
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  德国工业4.0战略致力于构建智能生产网络,推动工业生产制造由自动化向智能化和网络化方向升级。在制造强国纷纷掀起再工业化浪潮背景下,工业4.0战略的推出,进一步凸显了全球工业制造激烈竞争态势,为江苏制造带来新的挑战和机遇。作为我国经济发展的先行地区,江苏应有所启发、有所准备、有所作为,借鉴德国工业4.0战略,积极应对新一轮工业革命。

  德国确立工业4.0为新一代工业升级战略

  工业4.0是德国政府正在推进的新一代工业升级战略。目前,德国联邦政府已拨款2亿欧元作为第一阶段研发经费。该战略致力于构建智能生产网络,推动工业生产制造由自动化向智能化和网络化方向升级。其核心理念是:深度应用信息通信技术,让制造领域的资源、信息、物品和人之间相互关联,形成信息物理融合系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS)。

  工业4.0在2011年汉诺威工业博览会上被首次提及;2012年列入德国《十大未来项目》之一;2013年4月,《保障德国制造业的未来:关于实施工业4.0战略的建议》系统阐述了工业4.0,引发全球关注。

  工业4.0战略确立了两大研究主题:一是智能工厂,重点研究智能化生产系统、过程和网络化分布式生产设施的实现;二是智能生产,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。

  德国工业4.0战略现已赢得德国科研机构和产业界广泛认同。

  2013年4月,德国机械及制造商协会(VDMA),德国信息技术、通讯与新媒体协会(BITKOM),德国电子电气制造商协会(ZVEI)开展跨界合作,合作设立工业4.0平台。2013年12月,德国电气电子和信息技术协会发布了德国首个工业4.0标准化路线图。

  德国西门子、菲尼克斯电气、施耐德电气等开始成为推动工业4.0的主力军。

  西门子在2013年提出全集成驱动系统的概念,即横向集成、纵向集成、全生命周期集成,符合工业4.0定位及目标。菲尼克斯电气集团高级执行副总裁RolandBent博士表示,菲尼克斯电气对工业4.0早已开始准备,早在2004年,菲尼克斯电气便全面投入Profinet工业以太网的开发,目前形成了全面的基于Profinet工业以太网的竞争力。施耐德电气高级副总裁徐骏表示,施耐德电气推出的EcoStruxure能效管理平台,将实现电力、工业、建筑楼宇、数据中心和安防5大领域的整合。

  德国工业4.0将建立一种全新的工业生产方式

  第一,CPS系统推动实现智能工厂。在工业4.0时代,起核心作用的是信息物理融合系统(CPS)。CPS是一个由传感器、控制电脑、执行器和网络组合的控制系统,借用技术手段实现人的控制在时间、空间方面的延伸,本质上是人、机、物的融合,也被称为人机物融合系统。

  随着CPS设备融入到制造、工程、材料使用、供应链以及生命周期管理的工业工序中,智能工厂将真正实现。即能够智能处理产品特性、成本、物流管理、安全、时间以及可持续性等要素,为顾客提供最优化的产品制造方案。整个系统中不同组件可以相互沟通,反应更加迅速。德国电子电气工业协会预测,工业4.0将使工业生产效率提高30%。

  第二,生产模式从集中型向分散型转变。工业4.0的生产将实现由集中式控制向分散式增强型控制的模式转变。这与Web2.0时代的去中心化殊途同归。届时,智能设备分散各地,不同的生产设备既能够协作生产,又可以各自快速地对外部变化做出反应,最终形成高度灵活的、个性化和数字化的产品与服务生产模式。

  第三,生产设备广泛连接。工业4.0将利用物联网与服务网把不同的设备交互连接起来,使工厂内部、工厂之间成为一个生产整体。彼时,物联网与服务网将成为工业基础,生产系统将以类似于社交网络的方式运转。例如,卡尔蔡司公司开发出一套名为PiWeb的系统,能够在网络共享跨国公司分布在不同地区的工厂测量数据,生产经理在办公室里即可看到每一家工厂的数据,实现全球数据的同步监测。德国的奔驰公司和大众汽车已经开始使用这套系统。

  第四,实现柔性制造。工业4.0是工业生产的一种全新思路,以前必须在生产前制定好生产程序,改变一个生产任务十分耗时费力。在工业4.0时代,产品开发、生产、服务的过程可通过软件和网络交流,不再是依照几个月或者几年前的计划,而是依照最新情况灵活调整生产工艺。顾客不仅在订合同前,而且在下订单后、设计、加工、装配、调试阶段,都可以与工厂沟通改动订单细节,从而,建立结合各种信息技术的柔性制造系统。

  第五,解决能源消耗。在目前的工业生产模式下,工厂不开工时也要保持立刻就能重新开工的状态,这会消耗很多能源。据统计,采用激光焊接技术的车身装配生产线在生产间歇期消耗的能源占总体能耗的12%。其中,机器人、提取器、激光源及其冷却系统的能耗高达90%。

  工业4.0时代,在生产间歇期间,机器人将自动断电,如果生产间歇期较长,机器人就会进入网络唤醒的待机模式;提取器将利用速度可控的马达满足需求;激光源可以通过全新的系统降低能耗。采取这些措施后,可以节约12%的总体能耗。

  第六,促进员工灵活工作。工业4.0将考虑人口结构变动和社会等因素,设定合适的生产方式。智能辅助系统可以把工人从单调、程式化的工作中解放出来,使其能够将精力集中在创新和增值业务上,实现劳动力的有效利用,降低劳动力无效消耗。允许高龄工人延长他们的工作生涯,使他们能够长时间保持生产力,解决熟练工短缺的问题。更多的员工可以有灵活的工作时间,员工可以就近,甚至在家里上班,使个人生活和职业发展变得更有效率。

  世界各制造业强国开始争夺新一轮工业革命引导权

  德国产业界和学术界普遍认为,工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命,旨在充分利用信息通讯技术和网络物理系统等手段,推动制造业智能化转型。

  也有研究者分析认为,如果把信息技术列为第三次工业革命的核心内容,德国的工业4.0实际上还未能跳出这个范畴,通过信息技术实现工业生产智能化、个性化只是信息技术在工业上的发展和延续,算不上是革命。

  新华社智库江苏中心分析认为,虽然对于德国工业4.0算不算新的工业革命存在不同理解,但是,总体来看,工业4.0是2.0和3.0的延续,代表了工业生产的发展趋势。

  当前,全球已进入空前的创新密集和产业变革时代,主要经济大国之间的竞争越来越集中于先进制造业的控制权方面。

  美国公布《重振美国制造业框架》,并于2011年6月和2012年2月,相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,大力推进包括调整、提升传统制造业结构和竞争力,发展高新技术产业的再工业化战略。

  日本经济产业省、文部科学省以及日本学术振兴会也在资助制造业信息化、CPS有关研究。2013年6月公布的《日本再兴战略》中,日本政府明确表示要推进大数据应用。当前,日本政府正在大规模编制技术战略图,加大开发企业3D打印机等尖端技术的财政投入。

  新华社智库江苏中心分析认为,美、日推进的工业战略,与德国的工业4.0异曲同工,显示出全球工业制造领域的竞争愈加激烈。目前,尚无法确定工业4.0战略需要多久才能够实现,但是,可以肯定的是,世界各制造业强国和地区都开始强化其在科技、信息、资本等方面的优势,争夺新一轮工业革命的引导权。

  借鉴工业4.0,推动江苏工业向智能制造升级

  新华社智库江苏中心研究认为,江苏作为我国经济发展的先行地区,应有所启发、有所准备、有所作为,借鉴德国工业4.0战略,积极应对新一轮工业革命带来的挑战和机遇。

  一是直面挑战和机遇,借鉴工业4.0战略的前瞻性措施,推动工业转型升级。德国工业4.0既是江苏的挑战也是江苏的机遇。德国工业4.0战略,可以强化新兴技术的工程化和产业化能力,从而控制产业制高点,形成新的竞争优势,这将削弱江苏的低成本比较优势。

  同时,工业4.0会带动工业机器人、3D打印机等新的制造系统和生产设备的发展,带动信息产业、新材料产业以及工业设计等生产性服务业的增长,可以为江苏培育发展战略性新兴产业、寻找新的增长点提供方向。

  新华社智库江苏中心建议,面对这种挑战和机遇并存的局面,江苏应树立危机意识和战略意识,学习德国工业4.0战略中具有前瞻性、符合发展大势的政策措施,制定江苏工业的发展路线图。建立工作机制,实时跟踪包括德国工业4.0在内的新工业化革命动态,由江苏省经信委牵头,成立专家咨询小组,定期集中研讨工业转型升级的技术、标准与商业模式,调研江苏省发展现状和难题,最终形成咨询报告提交江苏省委、省政府。

  二是发挥已有优势,打造江苏制造工厂实验室。当前,全球市场竞争的制胜法宝已不再只是规模和价格,拥有差异化和高品质的创新产品,日益成为企业赢得市场竞争的关键。在制造业领域,江苏高校与企业的很多关键技术都已经取得科研突破,甚至获取专利,但却卡在中试、量产的关键节点,无法获得进行量产实验的场所与资金。

  新华社智库江苏中心建议,江苏应将更多扶持政策布局到应用阶段,加强企业应用现代制造技术的公共服务和保障能力。在重点对象和重点项目上集中优势资源办大事,于省内遴选设备先进、管理规范的工厂进行重点投资与建设,建设3-5座聚焦工业创新的工厂实验室,集中开展、持续完善先进制造业技术和现场管理规范,充分利用江苏的制造基础优势,在工业软件、传感器和通信系统集成等关键领域加强专项引导,实现关键技术的突破,最终以点带面推进江苏制造水平整体提升。

  三是推进两化深度融合,助力江苏智能制造发展。德国工业4.0是一种不同于传统流水线、集中化机器大生产的全新生产方式,生产要素、组织模式乃至市场供给与需求都将出现重大变化。这种新的生产方式,与我国开展的工业化和信息化深度融合在本质上不谋而合。

  近年来,江苏两化深度融合工作走在全国前列,全省区域两化融合发展水平总指数2013年达86.5,居全国第一;建成国家级两化融合试验区1家,省级两化融合示范区、试验区56家,国家级两化融合示范企业23家、省级两化融合示范企业142家。然而与德、美、日等国相比,江苏的工业化与信息化融合水平仍需百尺竿头更进一步。

  新华社智库江苏中心建议,为抢占新一轮工业革命的制高点和市场先机,江苏需深入推进两化深度融合战略,将德国工业4.0战略,作为两化深度融合的参考方向。促进信息技术在工业研发设计、生产制造、营销物流、经营管理等领域的深度应用,大力推进信息化示范项目建设,加强新一代信息技术的集成创新与协同应用,加快实现设计数字化、装备智能化、商务电子化、服务定制化,推动制造企业逐步向信息化、数字化和智能化发展,促进江苏工业由加工制造向智能制造转变。

  四是加速经济结构优化,发展战略性新兴产业。德国雄厚的机械制造、自动化工业基础,以及强大的软件产业实力,是其推行工业4.0战略的基础。而工业4.0战略的推行,又进一步增强德国对全球主导产业和战略性新兴产业的控制权,形成相互促进的良性循环。

  新华社智库江苏中心建议,江苏应进一步优化三大产业比例关系,建立完善的现代产业体系,加大战略性新兴产业和先进制造业的发展力度,着重发展信息技术和软件产业、物联网产业;健全工作机制、加大财政支持、优化发展环境,开展创新能力提升工程、产品应用示范工程、高端人才引领工程、产业与金融融合工程、产业国际化发展工程,让战略性新兴产业成为江苏经济发展的强大引擎,夯实把握新一轮工业革命的产业基础。

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