中國東部沿海的一些省市的工業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)總體上達(dá)到了工業(yè)2.5時(shí)代,甚至少數(shù)省市已經(jīng)接近工業(yè)3.0時(shí)代,但為數(shù)尚多的中西部地區(qū)甚至還沒有達(dá)到工業(yè)2.0的發(fā)展水平。
數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是以信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)全面結(jié)合為基礎(chǔ)的。而中國制造業(yè)的“兩化”融合程度相對較低,低端CAD軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及,但應(yīng)用于各類復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失,在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、資源計(jì)劃軟件、電子商務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家差距依然較大。
工業(yè)4.0概念提出以來,受到中國業(yè)界的廣泛關(guān)注,這是好事,表明中國業(yè)內(nèi)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)注,但需要清醒地認(rèn)識中國工業(yè)發(fā)展所處的階段,切忌盲目跟風(fēng),動(dòng)輒提借助工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)工業(yè)趕超,到頭來恐怕落得“麻雀跟著夜貓子飛——打食的打食,熬夜的熬夜”的窘境。
客觀理性看待工業(yè)4.0
德國在工業(yè)尤其是在制造業(yè)領(lǐng)域也面臨“雙重?cái)D壓”:一方面美國憑借信息通訊技術(shù)優(yōu)勢正在推進(jìn)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的“再工業(yè)化”;另一方面,中國等發(fā)展中國家在中低端甚至部分高端領(lǐng)域開始搶奪德國市場。
所謂“工業(yè)4.0”,是德國政府于2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)正式推出的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,要想認(rèn)識這一戰(zhàn)略,需要首先認(rèn)識以下兩個(gè)大的背景。
一是國際金融危機(jī)爆發(fā)后,歐美等發(fā)達(dá)國家重新認(rèn)識到實(shí)體經(jīng)濟(jì)尤其是制造業(yè)的重要性,紛紛推行“再工業(yè)化”戰(zhàn)略,積極搶占先進(jìn)制造業(yè)制高點(diǎn)。德國雖然在這一輪金融危機(jī)中依托其強(qiáng)大的裝備制造業(yè)保持了“一枝獨(dú)秀”,但由于出口相對萎縮,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也漸現(xiàn)疲態(tài)。德國提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略正是為了應(yīng)對這一局面提出的。在德國專家看來,德國在工業(yè)尤其是在制造業(yè)領(lǐng)域也面臨“雙重?cái)D壓”:一方面美國憑借信息通訊技術(shù)優(yōu)勢正在推進(jìn)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的“再工業(yè)化”;另一方面,中國等發(fā)展中國家在中低端甚至部分高端領(lǐng)域開始搶奪德國市場,正如德國聯(lián)邦工業(yè)協(xié)會(huì)(BDI)主席烏爾里希·格里洛指出的,“歐洲企業(yè)占全球通信和信息技術(shù)市場份額不到10%,德國錯(cuò)失了成為該領(lǐng)域世界領(lǐng)頭羊的機(jī)會(huì)。”
另一個(gè)大的背景是,近年來以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造業(yè)深度融合為核心的新工業(yè)革命正在加速孕育,誰搶占了新工業(yè)革命的制高點(diǎn)誰就是掌控了未來。正如德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部于2013年發(fā)布的報(bào)告指出的,德國實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略,有“一箭雙雕”之效:一是在德國制造業(yè)中推行信息物理系統(tǒng)(CPS)以提高生產(chǎn)效率;二是在全球范圍內(nèi)牢牢占據(jù)信息物理系統(tǒng)市場,確保德國裝備制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的競爭優(yōu)勢。
德國推行工業(yè)4.0的核心或者叫愿景在于,將物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)應(yīng)用到制造業(yè)以引領(lǐng)所謂的第四次工業(yè)革命,即企業(yè)將建立全球網(wǎng)絡(luò),把它們的機(jī)器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到信息物理系統(tǒng),從根本上改善包括制造、工程、材料使用、供應(yīng)鏈和生命周期管理的工業(yè)過程。
這一提法,其實(shí)并不新鮮。早在2011年,美國智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟在發(fā)表的《實(shí)施21世紀(jì)智能制造》報(bào)告中,就提出通過信息技術(shù)與供應(yīng)商、經(jīng)銷商、顧客和業(yè)務(wù)系統(tǒng)相互聯(lián)系在一起打造智能工廠。2012年,美國GE公司在發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):突破智慧和機(jī)器的界限白皮書》中,就提出了信息物理系統(tǒng)的概念,認(rèn)為將先進(jìn)設(shè)備與IT融合,將產(chǎn)生第三次工業(yè)革命——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
近期,賽迪智庫裝備工業(yè)研究所所長左世全受邀參加了德國西門子公司、SAP軟件公司以及美國通用公司主辦的各種研討會(huì)和討論會(huì),各會(huì)無不圍繞這些相似的概念,這些公司已經(jīng)或正在加緊游說中國相關(guān)部委或者央企,左世全分析認(rèn)為表面看來是宣傳一種新的工業(yè)發(fā)展模式或趨勢,而實(shí)質(zhì)目的是搶占我國高端工業(yè)軟件及系統(tǒng)市場。
立足基本國情科學(xué)認(rèn)識
中國工業(yè)發(fā)展階段
理論體系是整個(gè)數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ),也是全面發(fā)展數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的前提。目前國內(nèi)對數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展側(cè)重技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn),而基礎(chǔ)研究能力相對不足,對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度不夠,原始創(chuàng)新匱乏。
盡管對中國工業(yè)化所處階段仍然存在爭議,但正如國務(wù)院發(fā)展研究中心指出的,總體上看,中國的工業(yè)化處于中期階段,但已出現(xiàn)向后期階段過渡的明顯特征。
根據(jù)德國工業(yè)4.0的劃分方法:人類社會(huì)已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命始于18世紀(jì)末機(jī)械設(shè)備的引進(jìn),以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的紡織機(jī)徹底改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。第二次工業(yè)革命始于19世紀(jì)末20世紀(jì)初,在勞動(dòng)分工的基礎(chǔ)上,采用電力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。第三次工業(yè)革命始于20世紀(jì)70年代初,通過引入電子信息技術(shù)(IT),使制造過程不斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,機(jī)器不僅取代了相當(dāng)比例的“體力勞動(dòng)”,而且還替代了一些“腦力勞動(dòng)”。對照這一劃分方法,中國總體上尚未完成第二次工業(yè)革命,即處在工業(yè)2.0時(shí)代,所以國家才針對性地提出“四化同步”的發(fā)展戰(zhàn)略。再進(jìn)一步,即使是少數(shù)優(yōu)勢行業(yè)也還處在從2.0向3.0跨越的發(fā)展階段,不妨稱為2.5時(shí)代,所以中國切不可以離開工業(yè)發(fā)展的具體國情,從總體上盲目追求工業(yè)4.0時(shí)代。
如何才能更好地認(rèn)識中國工業(yè)發(fā)展所處的歷史階段,核心是要立足于中國的基本國情,除了總體上還處于工業(yè)化中期向后期過渡的階段外,首先要深刻認(rèn)識到中國工業(yè)發(fā)展的多層次性:客觀地說經(jīng)過30多年的改革開放,中國東部沿海的一些省市的工業(yè)發(fā)展水平已經(jīng)總體上達(dá)到了工業(yè)2.5時(shí)代,甚至少數(shù)省市已經(jīng)接近工業(yè)3.0時(shí)代,但為數(shù)尚多的中西部地區(qū)甚至還沒有達(dá)到工業(yè)2.0的發(fā)展水平。其次要認(rèn)識到,中國每年還有龐大的勞動(dòng)力需要安排就業(yè),一步跨越到4.0時(shí)代,實(shí)現(xiàn)所謂的“智能工廠”,就業(yè)怎么安排?
此外,還要客觀認(rèn)識中國工業(yè)尤其是制造業(yè)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合即制造業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化的發(fā)展基礎(chǔ)以及存在的核心問題。
從發(fā)展基礎(chǔ)看,一是中國制造業(yè)信息化水平不斷提高。上世紀(jì)80年代,中國制造業(yè)企業(yè)開始逐步應(yīng)用CAD軟件,90年代初,科技部啟動(dòng)了“甩圖板”工程和CIMS工程,2002年,科技部又啟動(dòng)了支撐計(jì)劃“制造業(yè)信息化重大專項(xiàng)”。“制造業(yè)信息化”概念被社會(huì)廣泛引用,以CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、ERP為代表的軟件,以精益制造、柔性制造、敏捷制造、制造執(zhí)行(MES)系統(tǒng)為代表的數(shù)字化智能化生產(chǎn)模式,在制造企業(yè)開始得到推廣應(yīng)用。2011年4月,工業(yè)和信息化部等部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合的若干意見》,大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合。目前,中國工業(yè)主要行業(yè)大中型企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)工具普及率超過60%,重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵工序數(shù)(自)控化率超過50%。航空工業(yè),數(shù)控機(jī)床、CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)從早期的航空零件機(jī)械加工應(yīng)用,拓展到了鈑金、復(fù)合材料、裝配等關(guān)鍵制造工藝過程,鑄造、鍛造、熱處理及表面處理工藝也開始進(jìn)入自動(dòng)控制、數(shù)字量數(shù)據(jù)傳遞時(shí)代,航空產(chǎn)品全數(shù)字化設(shè)計(jì)制造模式已經(jīng)形成,數(shù)控車間已經(jīng)成為各航空企業(yè)的核心能力建設(shè)重點(diǎn),數(shù)控設(shè)備已經(jīng)成為航空企業(yè)近年來技術(shù)改造配備的主流裝備。石化行業(yè),在供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管控、設(shè)計(jì)與工程運(yùn)營廣泛采用數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),數(shù)字化和智能化處于較高水平,輸變電行業(yè),在產(chǎn)品研發(fā)和工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中廣泛使用CAD、CAPP、PDM軟件及系統(tǒng),高壓開關(guān)設(shè)備制造領(lǐng)域,數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)字化生產(chǎn)執(zhí)行過程控制、數(shù)字化在線測量技術(shù)得到應(yīng)用,電力電子設(shè)備制造領(lǐng)域,數(shù)字化在線測量應(yīng)用較為廣泛,輸配電制造領(lǐng)域,數(shù)字化生產(chǎn)線應(yīng)用較為廣泛。
當(dāng)然,中國制造業(yè)信息化的發(fā)展是不平衡的,航空、航天、鋼鐵、石化、機(jī)床、汽車、集成電路領(lǐng)域的大中型企業(yè),在數(shù)字化設(shè)計(jì)、自動(dòng)化及智能化裝備(生產(chǎn)線)、生產(chǎn)加工的數(shù)字控制、企業(yè)信息管理方面都具有較好的基礎(chǔ)和水平,而大部分中小型企業(yè)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)CAD技術(shù)應(yīng)用具有一定基礎(chǔ),而在自動(dòng)化及智能化裝備(生產(chǎn)線)、生產(chǎn)加工的數(shù)字控制、企業(yè)信息管理方面基礎(chǔ)較為薄弱。
二是智能制造裝備研發(fā)取得重大進(jìn)展。進(jìn)入21世紀(jì),隨著信息技術(shù)向其他領(lǐng)域加速滲透并向深度應(yīng)用發(fā)展,中國政府加快推進(jìn)數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用。2008年12月,國務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議并原則通過《高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備科技重大專項(xiàng)實(shí)施方案》,包括重點(diǎn)開發(fā)八類主機(jī)產(chǎn)品、四類數(shù)控系統(tǒng)與功能部件、四類關(guān)鍵部件。2011年、2012年、2013年連續(xù)三年國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、工業(yè)和信息化部組織了《智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)》的實(shí)施。該專項(xiàng)三年來已安排智能制造裝備(生產(chǎn)線)建設(shè)項(xiàng)目16項(xiàng)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目11項(xiàng)、大型數(shù)字化智能化生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目7項(xiàng)、數(shù)字化智能化車間(工廠)建設(shè)項(xiàng)目36項(xiàng)、智能部件及裝置研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目4項(xiàng)、控制系統(tǒng)及應(yīng)用軟件開發(fā)項(xiàng)目12項(xiàng)。以上政策措施為推動(dòng)中國制造業(yè)的數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展起到了重要作用。
就存在的問題而言,與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,以及與制造業(yè)快速發(fā)展的需求相比,矛盾和問題依然存在。
一是基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系建設(shè)滯后。理論體系是整個(gè)數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ),也是全面發(fā)展數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的前提。目前國內(nèi)對數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展側(cè)重技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn),而基礎(chǔ)研究能力相對不足,對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度不夠,原始創(chuàng)新匱乏??刂葡到y(tǒng)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱,技術(shù)體系不夠完整。先進(jìn)技術(shù)重點(diǎn)前沿領(lǐng)域發(fā)展滯后,在先進(jìn)材料、增材制造等方面差距還在不斷擴(kuò)大。
二是關(guān)鍵數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及核心基礎(chǔ)部件主要依賴進(jìn)口。構(gòu)成智能制造裝備或?qū)崿F(xiàn)制造過程智能化的重要基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵零部件主要依賴進(jìn)口,如新型傳感器等感知和在線分析技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人及關(guān)鍵部件技術(shù)、典型控制系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能液壓件與氣動(dòng)元件、高速精密軸承、大功率變頻技術(shù)等。許多重要裝備和制造過程尚未掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)與核心制造技術(shù),如精密工作母機(jī)設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)技術(shù)(設(shè)計(jì)過程智能化技術(shù))、百萬噸乙烯等大型石化的設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝包等均未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。
三是重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是以信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)全面結(jié)合為基礎(chǔ)的。而中國制造業(yè)的“兩化”融合程度相對較低,低端CAD 軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及,但應(yīng)用于各類復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失,在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、資源計(jì)劃軟件、電子商務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國家差距依然較大。
四是中國高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等智能制造裝備重點(diǎn)領(lǐng)域急需稀缺領(lǐng)域的專業(yè)人才和統(tǒng)籌裝備制造經(jīng)濟(jì)管理的管理人才。對海外高層次人才和國外智力的引進(jìn)工作力度不夠,高端人才引進(jìn)政策不夠靈活。企業(yè)、科研院所、高校、職業(yè)院校和其他培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的平臺作用發(fā)揮不夠充分,還沒有形成良好的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,對充分掌握機(jī)械、自動(dòng)化、信息計(jì)劃等復(fù)合人才的培養(yǎng)投入不足。尚未建立起企校聯(lián)合培養(yǎng)人才的長效機(jī)制。
中國的工業(yè)4.0發(fā)展道路
要順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢,立足各地發(fā)展實(shí)際,制訂各自的“工業(yè)4.0”發(fā)展路線圖,東部部分發(fā)達(dá)省市可以率先探索。
在科學(xué)認(rèn)識中國工業(yè)所處的階段后,我們?nèi)菀椎贸鲞@樣的基本結(jié)論:中國還是要堅(jiān)持走中國特色新型工業(yè)化道路,加快推動(dòng)信息化和工業(yè)化深度融合。
這不是說我們要自外于新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革之外,而是要立足中國的基本國情和工業(yè)發(fā)展實(shí)際,探索新形勢下工業(yè)發(fā)展的道路。除了工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)不同,中國確立的信息化與工業(yè)化兩化深度融合戰(zhàn)略與工業(yè)4.0的理念是一致的,所以可稱之為中國特色的“工業(yè)4.0”發(fā)展道路。
面對新形勢,新一屆領(lǐng)導(dǎo)集體提出了“打造中國經(jīng)濟(jì)升級版”的總體戰(zhàn)略,工業(yè)作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場,其支柱地位進(jìn)一步加強(qiáng),加快工業(yè)轉(zhuǎn)型升級已成為打造中國經(jīng)濟(jì)升級版的重要組成部分。
在此背景下,一方面中國應(yīng)制訂工業(yè)發(fā)展總體戰(zhàn)略,即工業(yè)發(fā)展路線圖,在“十二五”工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(guī)劃基礎(chǔ)上,制定并實(shí)施國家層面的“中國制造2025發(fā)展規(guī)劃綱要”,打造以制造業(yè)數(shù)字化、智能化為核心特征的工業(yè)升級版。另一方面,要順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢,立足各地發(fā)展實(shí)際,制訂各自的“工業(yè)4.0”發(fā)展路線圖,東部部分發(fā)達(dá)省市可以率先探索。
德國提出的“工業(yè)4.0”,實(shí)質(zhì)仍然是將信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造業(yè)在產(chǎn)品、生產(chǎn)過程層面進(jìn)行深度融合。
中國提出將信息化與工業(yè)化深度融合作為工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手,并推出了《信息化和工業(yè)化深度融合專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃(2013-2018年)》,但對照德國“工業(yè)4.0”,中國在信息基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、標(biāo)準(zhǔn)化體系、制造系統(tǒng)管理等平臺建設(shè)方面投入力度尚需加大,尤其是國家相關(guān)部委、不同類型企業(yè)間的協(xié)同推進(jìn)亟須加強(qiáng),以支持更廣泛的研究開發(fā)和創(chuàng)新應(yīng)用。
中國在高端裝備領(lǐng)域仍大量依靠進(jìn)口,高端裝備業(yè)已成為制約中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要瓶頸。
近年來,中國將高端裝備制造業(yè)納入七大戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)加以扶持,并專門設(shè)立了大飛機(jī)重大科技專項(xiàng)、智能制造裝備專項(xiàng),在信息技術(shù)與裝備制造業(yè)結(jié)合方面具備了較好的基礎(chǔ)。中國應(yīng)搶抓新工業(yè)革命的戰(zhàn)略機(jī)遇,借鑒德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略,加強(qiáng)信息技術(shù)在高端裝備中的應(yīng)用,積極搭建平臺,推動(dòng)高等院校、科研機(jī)構(gòu)、裝備制造生產(chǎn)企業(yè)與用戶的協(xié)同創(chuàng)新,率先實(shí)現(xiàn)高端裝備的數(shù)字化、智能化,以支撐中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)升級版的打造。強(qiáng)化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和能力建設(shè),加快信息安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展,健全網(wǎng)絡(luò)與信息安全保障體系,提高兩化融合形勢下網(wǎng)絡(luò)信息安全管理能力和水平,為兩化深度融合發(fā)展提供安全保障,解決制造企業(yè)的后顧之憂。
同時(shí),加強(qiáng)與歐、美發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的聯(lián)系與交流,借鑒其經(jīng)驗(yàn)和做法推動(dòng)中國工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。實(shí)施更加積極主動(dòng)的開放戰(zhàn)略,鼓勵(lì)和支持與互聯(lián)網(wǎng)密切結(jié)合的跨國公司、國際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)在華設(shè)立研發(fā)機(jī)構(gòu),搭建聯(lián)合研究平臺,同時(shí)支持和鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)積極利用互聯(lián)網(wǎng)平臺與國外開展技術(shù)交流與合作,到海外建立研發(fā)機(jī)構(gòu)或生產(chǎn)基地,搭建全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。