汽油、柴油价格每吨分别提高190元和185元,什么因素导致油价上涨?
汽油、柴油价格将分别上调190元和185元/吨,调整后的中心城市汽油、柴油最高零售价。有关价格联动和补贴政策按现行规定执行。中石油、中石化、中海油三大公司以及其他原油加工企业要组织成品油生产和运输,确保市场稳定供应,严格执行国家价格政策。地方有关部门要加大市场监督检查力度,严肃查处不执行国家价格政策的行为,维护正常的市场秩序。这一轮成品油价格调整周期,国际市场原油价格上涨。
随着中国新能源产业链的完善和成熟,“三纵三横”多动力模式的整体战略得到有效实施,国产品牌的竞争力逐渐凸显。中国品牌新能源乘用车市场份额达到84%,创历史新高,推动中国品牌整体汽车市场份额达到48%。混合动力车型销量增速达到162%,高于新能源汽车平均水平110%。尽快出台科学、透明的碳排放标准,有助于明确国内汽车企业的发展路线,促进国际贸易中低碳管理的协调,增强国内品牌的国际竞争力。车、桩、网协同发展、协调互动,加快交通与能源产业深度融合,是新能源汽车持续规模化发展的必要前提。
到2025年,基本形成有色金属行业智能制造标准体系,已在智能制造领域制定了40多项有色金属行业标准,基本覆盖所有智能工厂小众,满足有色金属企业数字化生产、数据交互和智能化建设的基本需求,实现了关键技术标准在行业中的示范应用。中国互联网平台是数字经济建设的重要力量,工业互联网和自动驾驶是两大落地方向。互联网企业依托云计算领域的技术积累,助力企业数字化转型,撬动产业互联网产业链发展。互联网企业提供解决方案,推动自动驾驶产业商业化,带动产业链上下游协同发展。
这个专业就业率很好。
大部分毕业生适应性强,容易找到工作。随着现代科学技术的飞速发展,冶金技术专业对从业人员的综合素质也提出了更高的要求。例如,计算机技术在冶金工程领域的广泛应用,使得学生在大学里逐渐接触和掌握丰富实用的计算机知识。
就业方向
本专业毕业生的就业方向为铁矿粉压块、炼铁、炼钢、连铸的岗位操作,主要生产设备的调试、使用、维护与管理,冶炼生产组织、技术与管理,安全生产、环境保护、产品质量分析与检验等。
冶金技术专业的毕业生就业范围比较窄,但是窄不代表工作没有前途。如果他们在制造金属化合物的有色金属冶炼厂、化工厂或试剂厂等生产一线工作,就能体会到劳动创造价值的喜悦。在有色冶金研究设计院(所)、环保研究所、学校从事生产组织和科研工作。
我国智能制造发展迅速、发展战略清晰。2016年12月8日,我国工业和信息化部、财政部联合制定的《智能制造发展规划(2016–2020年)》(以下简称《规划》)颁布。根据《规划》,2025年前,我国推进智能制造发展实施“两步走”战略。第一步,到2020年,智能制造发展基础和支撑能力明显增强,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步,到2025年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。
《规划》要求到2020年实现四个具体目标:
目标一:智能制造技术与装备实现突破。研发一批智能制造关键技术装备,具备较强的竞争力,国内市场满足率超过50%。突破一批智能制造关键共性技术。核心支撑软件国内市场满足率超过30%。
目标二:发展基础明显增强。智能制造标准体系基本完善,制(修)订智能制造标准200项以上,面向制造业的工业互联网及信息安全保障系统初步建立。
目标三:智能制造生态体系初步形成。培育40个以上主营业务收入超过10亿元、具有较强竞争力的系统解决方案供应商,智能制造人才队伍基本建立。
目标四:重点领域发展成效显著。制造业重点领域企业数字化研发设计工具普及率超过70%,关键工序数控化率超过50%,数字化车间/智能工厂普及率超过20%,运营成本、产品研制周期和产品不良品率大幅度降低。
宏观地看,制造业是数字经济的主战场。近年来,制造企业数字化基础能力稳步提升,制造业企业设备数字化率和数字化设备联网率持续提升。根据前瞻产业研究院《高质量发展新动能:2020年中国数字经济发展报告》的数据,2019年,规模以上工业企业的生产设备数字化率、关键工序数控化率、数字化设备联网率分别达到47.1%、49.5%、41.0%,工业企业数字化研发设计工具普及率达到69.3%。数字化率指标直接反映了我国智能制造转型升级的进展速度。
我国已经形成系列先进制造业产业集群。根据赛迪研究院对我国先进制造业集群空间分布的研究成果,我国已形成以“一带三核两支撑”为特征的先进制造业集群空间分布总体格局。环渤海核心地区主要包括北京、天津、河北、辽宁和山东等省市,是国内重要的先进制造业研发、设计和制造基地。其中,北京以先进制造业高科技研发为主,天津以航天航空业为主,山东以智能制造装备和海洋工程装备为主,辽宁则以智能制造和轨道交通为主。长三角核心地区以上海为中心,江苏、浙江为两翼,主要在航空制造、海洋工程、智能制造装备领域较突出,形成较完整的研发、设计和制造产业链。珠三角核心地区的先进制造业主要集中在广州、深圳、珠海和江门等地,集群以特种船、轨道交通、航空制造、数控系统技术及机器人为主。中部支撑地区主要由湖南、山西、江西和湖北组成,其航空装备与轨道交通装备产业实力较为突出。西部支撑地区以川陕为中心,主要由陕西、四川和重庆组成,轨道交通和航空航天产业形成了一定规模的产业集群。
中国制造业主要领域发展情况:
以工业互联网、工业机器人、高端数控机床和半导体产业为例
(1)新一代信息技术与智能制造的结合:工业互联网发展迅速
工业互联网发展迅速。新一代信息技术与制造业的深度融合发展,是推动制造业升级的重要引擎。其中,工业互联网又是这个融合过程中的核心。工业互联网与我国智能制造发展正相关。2018年、2019年我国工业互联网产业经济增加值规模分别为1.42万亿元、2.13万亿元,同比实际增长分别为55.7%、47.3%,占GDP比重分别为1.5%、2.2%,对经济增长的贡献分别为6.7%、9.9%。2018年、2019年我国工业互联网带动全社会新增就业岗位分别为135万个、206万个。从这个数据来看,中国工业互联网的发展已经形成全新的动能。
工业互联网发展存在三大痛点。我国工业互联网仍处于发展初期,标准架构还在探索之中,商业模式尚不成熟,技术、人才、安全等方面存在瓶颈和短板,推广应用的艰巨性和复杂性并存,需要保持耐心、稳中求进。具体而言,存在三大问题:
一是数据流动与融合问题。主要体现在三个方面。首先,是设备互联互通信息孤岛问题。例如,一条生产线涉及大量不同的设备底层通信和数据交互协议等,要实现设备之间有效的数据流动和融合,难度较大。其次,在目前的人工智能发展阶段,对依托工业生产所产生的大数据进行智能化自动决策依然是有难度的。最后,工业互联网设备的专用软件难以通用也是当前工业互联网发展的一个较大瓶颈。
二是对成本和安全问题考虑不足。一方面,存在成本问题。例如,工业互联网安全涉及专业人员、数据中心、云计算等方面的成本。另一方面,存在安全挑战。例如,工业互联网的数据泄露和网络攻击风险等。
三是工业互联网的盈利模式依然需要摸索。工业互联网行业标准多,涉及各个制造业的垂直领域,专业化程度高,难以找到通用的盈利和发展模式。
2020年6月30日召开的中央全面深化改革委员会第十四次会议就工业互联网发展提出了明确要求。会议强调,加快推进新一代信息技术和制造业融合发展,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,以供给侧结构性改革为主线,以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式和企业形态根本性变革,夯实融合发展的基础支撑,健全法律法规,提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。由此看来,从2020年开始,在未来一段时期内,工业互联网会是智能制造最为关键的国家战略。
(2)我国工业机器人发展迅速
政策方面,我国对工业机器人的支持具有长期性和持续性。1959年,美国人乔治·德沃尔与约翰·英格伯格联手制造出第一台工业机器人,标志着机器人技术进入制造业。我国在1972年开始工业机器人研究,与美国相差仅约10年。1982年,中国科学院沈阳自动化研究所研制出我国第一台工业机器人。20世纪80年代,我国工业机器人发展主要涉及喷涂、焊接等工业流水线上机械手的研发。“863计划”启动后,我国开始大力支持工业机器人技术发展。“十五”规划(2001~2005年)期间,我国开始发展危险任务机器人、反恐军械处理机器人、类人机器人和仿生机器人等。“十一五”规划(2006~2010年)期间,开始重点关注智能控制和人机交互的关键技术。到“十二五”规划(2011~2015年),“智能制造”开始正式全面提上国家战略。2016年,《机器人产业发展规划(2016-2020年)》发布,开始进一步完善机器人产业体系,扩大产业规模,增强技术创新能力,提升核心零部件生产能力,提升应用集成能力。
技术方面,我国机器人技术发展迅速,但工业机器人关键零部件国产化率依然有很大的上升空间。2011年至2020年,国内机器人技术相关的专利数量快速增加,年平均申请量为17009.2件,年平均增长率为39.53%,最高年增长率为79.67%(2016年),2018年的年度申请量最高,申请数量为37853件。我国机器人专利数量的快速增长,说明了2011年以来我国机器人技术的快速发展。但我国工业机器人关键零部件技术国产化率依然较低,制约着我国工业机器人产业的发展。根据头豹研究院的数据,我国工业机器人机械本体国产化率为30%、减速器国产化率为10%、控制器国产化率为13%、伺服系统国产化率为15%;而在我国工业机器人生产成本结构中,伺服系统、控制器与减速器这三大核心零部件的成本占比超过了70%。核心零部件因为技术壁垒高,国产化程度低,主要依赖进口,因而成本占比较高。例如,中国工业机器人制造企业在采购减速器时,由于采购数量较少,难以产生规模效应,面临国际供应商议价权过高问题,相同型号的减速器,中国企业采购价格是国际知名企业的两倍。
需求方面,国家政策的支持和智能制造加速升级,使工业机器人市场规模持续迅速增长。根据2019年8月中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告2019》,我国生产制造智能化改造升级的需求日益凸显,工业机器人需求依然旺盛,我国工业机器人市场保持向好发展,约占全球市场份额三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。另外,根据国际机器人联盟(IFR)统计,我国工业机器人密度在2017年达到97台/万人,超过全球平均水平,并将在2021年突破130台/万人,达到发达国家平均水平。如图1所示,从长期来看,制造企业对工业机器人仍有巨大需求,机器人价格下行的态势也将延续。在“量增价降”综合因素作用下,工业机器人本体销售额平稳增长,预计到2023年将达265.8亿元。此外,随着部分西方国家对华扼制战略的推进,我国工业机器人在快速发展的同时,也在加快工业机器人伺服电机、减速器、控制器等关键部件的国产替代。工业机器人核心部件国产化,也将成为未来发展的重要趋势。
销售方面,从我国工业机器人销售情况看,我国工业机器人国产替代在加速,国际市场竞争力在加强。一是我国国产工业机器人销量逐步增长,国产替代加速。根据前瞻产业研究院的研究报告,随着我国机器人领域的快速发展,我国自主品牌工业机器人市场份额也在逐步提升,与外资品牌机器人的差距在逐步缩小。例如,2019年,自主品牌工业机器人在市场总销量中的比重为31.25%,比2018年提高3.37个百分点。另据民生证券研究的研究报告,“2011~2020年,国内工业机器人销量复合增速达25.1%;其中国产工业机器人销量由约800台增加至约5万台,复合年均增长率达58.3%,高于国内整体销量增速约33个百分点;同期国产工业机器人市场渗透率上升约26个百分点。”二是国内工业机器人出口增长迅速,国际市场份额在提升。2015~2020年,我国国内工业机器人出口量由2015年的1.2万台提升至2020年的8.1万台,复合年均增长率达46.5%;出口量在全球占比由4.6%提升至20.4%,增长约16个百分点。
(3)高端数控机床依然是我国的短板
高端数控机床与我国工业机器人的发展密切相关,但目前我国高端数控机床发展依然相对落后,这也是制约我国智能制造业发展的重要短板。有数据显示,2019年全球排名前10的数控机床企业中,来自日本的山崎马扎克公司以52.8亿美元的营收排名第一,德国通快公司以42.4亿美元排名第二,德日合资公司德玛吉森精机以38.2亿美元排名第三,其后分别为马格、天田、大隈、牧野、格劳博、哈斯、埃玛克,这10家高端机床企业没有一家是中国的。
我国对进口机床有着较大的需求。根据海关总署披露的数据,2015年至2019年,我国进口的数控机床合计达29914台,进口总额达978亿元。此外,我国高端机床及核心零部件仍依赖进口,截至2021年,国产高端数控机床系统市场占有率不足30%。国产精密机床加工精度目前仅能达到亚微米,与国际先进水平相差1~2个数量级。因此,在供需矛盾之下,我国高端机床的自主化、国产替代任务依然艰巨。
具体而言,我国高端数控机床主要存在四个方面的问题。一是高端机床的精密数控系统主要来源于日本、德国,国产数控系统主要应用于中低端机床,国产高端机床精密数控系统自主供给依然缺乏;二是主轴主要来源于德国、瑞士、英国等国,国产企业已具备一定生产能力,但技术仍需迭代提升;三是丝杠主要来源于日本,国内相关技术较多,但技术水平有待提升;四是刀具主要来源于瑞典、美国、日本等国,国产刀具材料落后,寿命和稳定性不高,平均寿命只有国际先进水平的1/3~1/2。
(4)半导体发展进展
半导体市场需求占全球第一,但国内供给能力有限。我国半导体行业发展非常迅速,影响力也越来越大。根据Statista全球统计数据库的数据,截至2012年,我国半导体市场需求份额首次过半——占全球半导体总需求的52.5%。根据赛迪顾问2021年6月1日公布的《2021全球半导体市场发展趋势白皮书》的数据:“从区域结构来看,中国已经连续多年成为全球最大的半导体消费市场。2020年,中国市场占比最高达到34.4%。美国、欧洲、日本和其他市场的市场份额分别为21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。”
但是,同时我国半导体自给自足能力严重不足。根据中国半导体行业协会(CSIA)公布的可查数据,2016年中国集成电路进口额度达2271亿美元,而同年我国石油进口原油38101万吨,金额为1164.69亿美元,集成电路进口额远超石油进口额。中国半导体生产一直不能满足国内半导体消费需求。根据法资知名市场调查公司博圣轩(Daxue Consulting)2020年10月的数据,“自2005年以来,中国一直是半导体的最大市场。然而,在2018年,中国的半导体消费总量中,只有略多于15%是由中国的生产提供的”。根据彭博社的数据,2020年中国芯片的进口额攀升至近3800亿美元,约占我国国内进口总额的18%。到2021年上半年,国内半导体领域的供应缺口依然未缩小。根据海关总署的数据,2021年1月至5月,我国进口集成电路2603.5亿个,同比增加30%。由此看来,截至2021年上半年,国内半导体供给能力依然有限。
我国部分半导体产业领域已具备国际竞争力,但缺乏高端芯片生产能力。半导体产业的整个生产制造过程可以分为三个部分:分布式设计、制造和封测。2021年3月1日,国新办举行工业和信息化发展情况新闻发布会。工业和信息化部党组成员、总工程师、新闻发言人田玉龙在回答记者提问时介绍:“‘十三五’中国集成电路产业发展总体是非常骄人的,产业规模不断增长。据测算,2020年我国集成电路销售收入达8848亿元,平均增长率达20%,为同期全球集成电路产业增速的3倍。技术创新上也不断取得突破,制造工艺、封装技术、关键设备材料都有明显大幅提升。”
在半导体产业制造领域,国产自主创新替代在全面加速。根据国盛证券2020年6月的报告,我国国内半导体制造已基本完成从无到有的建设工作。例如,中微公司介质刻蚀机已经打入5nm制程;北方华创硅刻蚀进入SMIC28nm生产线量产;屹唐半导体(Mattson)在去胶设备市场的占有率居全球第二;盛美半导体单片清洗机在海力士、长存、SMIC等产线量产;沈阳拓荆PECVD打入SMIC、华力微28nm生产线量产;2018年ALD通过客户14nm工艺验证;精测电子、上海睿励在测量领域突破国外垄断等。但总体来看,目前我国缺乏7nm及以下的高端芯片的稳定、规模化生产能力,华为当前遇到的困境也很大程度上根源于此,我国距离实现高端芯片的量产还有很长的路要走。
我国晶圆生产能力发展迅速,已形成相对完整的半导体产业链,但产业结构失衡。我国在半导体生产材料——晶圆制造方面取得长足进步。截至2020年12月,中国大陆晶圆产能占全球晶圆产能15.3%的份额,已超越北美(北美占全球晶圆产能的12.6%),成为全球第四大晶圆制造地区(第一名为中国台湾,占21.4%;第二名为韩国,占20.4%;第三名为日本,占15.8%)。
半导体材料制造的快速发展,对我国整个半导体产业链的提升有非常重要的作用。例如,海思半导体是我国IC设计企业龙头,2016年销售额达260亿,是国内最大的无晶圆厂芯片设计公司。海思半导体的业务包括消费电子、通信、光器件等领域的芯片及解决方案,代表产品为麒麟系列处理器等。2020年10月22日,华为在HUAWEI Mate 40系列全球线上发布会上发布的麒麟9000芯片,采用了5nm工艺制程。据报道,麒麟9000在多个参数上超越骁龙865、苹果A14等竞争对手。但是,麒麟的加工生产仍然需要海外公司代工,因此麒麟芯片的供应会受到“美国的芯片禁令”等国际因素的影响。我国在半导体产业结构上还存在发展
均衡的问题,难以完全自给自足。
当前,全球半导体产业链细分趋势非常明显。较诸之前设计、制造和封测在同一公司完成的IDM模式,这三个环节已经形成相对独立的专业企业分工。全球半导体产业链走向分工的过程也是半导体产业链全球化的过程。以1996年为分水岭。在此之前,中国半导体产业受制于国际和国内政治因素,与全球半导体产业发展的“摩尔定律”速度完全脱节。但在1996年之后,通过“908”“909”工程等系列战略推动,加上进入21世纪以来全产业链的系列配套发展,我国半导体产业体系已经取得了长足进步,当前中国已跃升为晶圆代工产业全球第二大国。从中国半导体产业技术发展进程看,中国半导体制造工艺从落后3代以上,缩小为仅落后1~2代。
同时,我们也要看到,在芯片制造环节,虽然有“908”“909”工程以及最近十余年来国家的大力推动,但中国集成电路产业的落后依然不容置疑。必须承认,整体的产业结构严重失衡,设计企业少而弱,制造方面虽有半导体巨头纷纷设厂,但以封装测试为主,而且由于国外政策的限制,制造工艺均落后于国外。至于制造设备,几乎完全依赖进口。这些问题我们依然要面对,而且还需要深入分析和挖掘原因。
04 我国智能制造发展面临的问题及对策建议
智能制造业人才紧缺,需加快培养相关人才。我国智能制造面临人才缺口大、培养机制跟不上、现有制造业人员适应智能制造要求的转型难度较大等问题。
一是整体人才缺口大。我国教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合发布的《制造业人才发展规划指南》预测,到2025年,高档数控机床和机器人有关领域人才缺口将达450万,人才需求量也必定会在智能制造不断深化中变得更大。
二是人员流动性大,且刘易斯拐点后人口红利在缩小。不仅是人才缺口大,制造业人员流动性也很大。根据中金公司的调研,在跨过刘易斯拐点后,制造业劳动力市场中需求方的议价能力下降。例如,有纺织企业反映2012年以来企业在国内就面临基层员工招不进来、大专生留不下来的情况;另外,有些汽车配件企业希望可以留住熟练工人,但新冠肺炎疫情发生后,部分四川、重庆的工人可能选择不再回来,过去几年的产业内迁也使很多中西部劳动力选择就近就业。
三是智能制造转型升级创造的新职位需要新型技术人才,但传统就业人员并不一定能在短期内转型并适应新职位需求。以工业互联网为例,中国工业互联网研究院的研究表明,工业互联网相关职业在不断涌现。2019年、2020年国家发布的29个新职业中,与工业互联网相关的达到13个,如大数据工程技术人员、云计算工程技术人员,占新增职业的44.8%。要胜任这些新职位需要较高、较新的知识储备,原有传统制造业领域的工程技术人员要满足这些新岗位的技能需求,需要时间培养。
以上都是智能产业结构升级过程中难以避免的问题。要解决这些问题,可从两方面着手。一方面,建立更为健全的在职教育体系、提供在职教育的认可度和含金量。制造业是就业的重要领域,相关人员的转型升级是迈向智能制造的前提。在人才缺口较大的情况下,在职人员“干中学(Learning by doing)”是制造业智能化人才培养比较务实的路径。同时,用人单位也要抛弃对在职学习的成见和歧视,避免“唯学历论”,要根据制造业实际需求和个人能力来选用人才。
另一方面,制造业人才使用面临“Z世代”挑战。“Z世代”是美国及欧洲的流行用语,意指1995~2009年间出生的人,又称网络世代、互联网世代,统指受互联网、即时通信、短信、MP3、智能手机和平板电脑等科技产物影响很大的一代人。面对时代变化,制造业传统的用人管人方式需要转变,使年轻一代能够留得下来、干得下去,能够越干越有希望。
工业互联网的安全问题需引起高度重视,进一步细化明确责任体系。工业互联网作为智能制造的“血脉”,其安全性直接关系到智能制造的安全。工业互联网和制造系统具有高度集成的特征,而这些集成使智能制造系统更容易受到网络威胁的攻击。2019年7月,工业和信息化部等十部门联合印发了《加强工业互联网安全工作的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出了两大总体目标:一是到2020年年底,工业互联网安全保障体系初步建立;二是到2025年,制度机制健全完善,技术手段能力显著提升,安全产业形成规模,基本建立起较为完备可靠的工业互联网安全保障体系。
当前,我国工业互联网面临的威胁较为严峻。2020年1月至6月,国家工业互联网安全态势感知与风险预警平台持续对136个主要互联网平台、10万多家工业企业、900多万台联网设备安全监测,累计监测发现恶意网络行为1356.3万次、涉及2039家企业。有数据显示,截至2020年6月,我国工业互联网虽然总体安全态势平稳,未发现重大工业互联网安全问题,但对工业互联网基础性设备和系统的攻击正在增多,攻击范围、深度都在扩张,未来工业互联网面临严峻安全挑战。
工业互联网安全问题难以避免地会随着智能制造升级发展而不断变化,因此相关的防范体制机制是关键所在。《指导意见》特别强调,到2020年年底,“制度机制方面,建立监督检查、信息共享和通报、应急处置等工业互联网安全管理制度,构建企业安全主体责任制,制定设备、平台、数据等至少20项亟需的工业互联网安全标准,探索构建工业互联网安全评估体系”。由此可见,工业和信息化部等我国相关主管部门对工业互联网安全问题的复杂性和多部门协同联防联控的重要性有充分认识。而细化工业互联网各领域、各环节的责任体系,是多部门合作防控的首要问题。因此,在加强相关标准建设的同时,也要进一步细化相关安全体系的职责,需要将防范工作落实到具体的主管部门。
半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件等的国产替代需要我国提高自主创新能力,建议进一步深化科研体制改革、加强科研机构与产业界的联动,通过提高国家系统自主创新能力来推动关键领域的技术瓶颈突破。半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件这些领域在技术路径上是密切相关的。例如,这三个领域在传感器、控制系统、各种智能芯片模块方面均有相似或共同的技术栈。我国要提高这些领域的国产替代率,不是依靠个别技术突破能够实现的。半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件的国产替代突破需要依托国家系统创新能力的提升,这将是一个长期的过程。在国家层面,目前这几大领域主要依靠相关部委和地方产业政策支持,但缺乏中央的统一战略。建议立足于国家整体系统创新能力的提高,从中央层面明确具体的责任人,统筹半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件等领域自主创新问题。通过中央层次的统筹,在不断改革中建立与解决当前半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件“卡脖子”问题相适应的国家系统自主创新机制,建立制度化的创新突破能力,推动我国智能制造迈上新的台阶。
加快智能制造升级发展,需进一步激活民营企业活力,完善相关市场竞争和退出机制。一方面,未来我国企业的智能制造转型升级,在国企做大做强的同时,民营制造业发展的动能不容忽视。2018年以来,我国对于行政性政策对民营企业的影响问题已有较深入的认知,特别是政策刚性对民营企业生命力的影响问题,需要长期警醒。此外,我国智能制造同时也要为“小微民营企业”预留发展空间,引导和促进小微企业形成或者融入产业链。
另一方面,我国大部分制造业领域已经不是幼稚产业,保护与竞争、政策支持和市场退出机制等需要并行推进。以半导体产业为例,我国半导体芯片需求当前已经占据全球第一,除了芯片制造还与国际发展存在较大差距,我国在晶圆材料生产、封测和电子产品制造方面的全球竞争中已经具备较强的竞争力。结合美国的半导体产业经验,在行业发展早期是需要产业政策扶持的,但是随着产业自身发展的不断成熟,要逐步从产业政策推进向产业政策与贸易政策相结合的方式过渡,适当引进竞争机制,淘汰落后产能,为有竞争力的企业提供更好的创新空间。因此,我国半导体行业最终仍需面对与美国等发达国家在全球的较量,长期的竞争与较量将是常态。
1、智能制造的未来发展将主要围绕“绿色”与“智造”展开。
2、智能制造是一种综合考虑环境问题和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品在设计、制造、包装、运输、使用、报废处理的整个产品生命周期对环境影响最小、资源利用率最高。随着人类社会的进步和发展,绿色化是提高可持续发展水平的关键。
3、我国政府高度重视发展绿色产业和绿色经济,把可持续发展作为国家战略,把建设资源节约型、环境友好型社会作为重点任务。
4、为了适应装备制造业领域对“绿色化”的迫切需求,必须确立管理、设计、材料、工艺、生产、物流、报废、回收、循环使用等全生命周期理念。绿色制造通过改进传统的制造技术、设计理念和生产方式,实现资源能源的高效清洁利用和环境影响的最小化。
5、制造过程的绿色化指从环境保护角度出发,在制造的各个阶段都要充分考虑环境保护,做到可持续发展。这里的环境不仅指自然环境,还包括生产环境和社会环境。
6、智造是智能制造的高级阶段。今后,传统的制造业仍将朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”方向发展。
7、新型的先进制造技术将朝着小型化(微型化)、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化方向发展;在服务上,将朝着专业化、简捷化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化等方向发展。
8、还有说法是围绕互联网+和大数据以及商业模式创新展开。
1、人机一体化
人机一体化一方面突出人在制造系统中的核心地位,同时在智能机器的配合下,更好地发挥出人的潜能,使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作的关系。
2、虚拟现实技术
特点是可以按照人们的意愿任意变化。
3、自组织
智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要,自行组成一种最佳结构。
4、学习能力与自我维护能力
智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库,具有自学习功能。同时,在运行过程中自行故障诊断,并具备对故障自行排除、自行维护的能力。
智能制造系统构成要素
智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态五层。
1、资源要素:包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体,也包括电力、燃气等能源。此外,人员也可视为资源的一个组成部分。
2、系统集成:通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂乃至智能制造系统的集成。
3、互联互通:通过有线、无线等通信技术,实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。
4、信息融合:在系统集成和通信的基础上,利用云计算、大数据等新一代信息技术,在保障信息安全的前提下,实现信息协同共享。
5、新兴业态:包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。
制造业新一轮变革已开启
在几乎空无一人的车间内,庞大的机械手臂灵活有序地完成着各项指令,无人驾驶的运输小车在特定的轨道上不慌不忙地输送着各种生产物料......整个生产基地,从大卡车向基地运货到成品的最终出库,这过程中的一系列环节绝大部分都可以由机器人来完成。机器代人已成为生产制造的发展趋势,而未来机器代人的最优级将是智能制造。
制造业是国民经济的主体,是一个国家综合实力的重要体现,随着智能化、网络化的发展,智能制造已成为国家提升整体制造业水平、展现国际竞争力不可忽视的重要引擎,以智能制造为主体的工业领域的革新成为各国新一轮竞争的主阵地。
早在2012年,美国就发布了《国家先进制造战略规划》,强调了工业互联网建设的重要性,德国随后在2013年提出以智能工厂、智能生产、智能物流为主题的工业4.0,2015年我国亦提出“中国制造2025”的计划,之后又在多次会议中广泛讨论,将智能制造列为十四五规划重点。在智能制造之前,传统的生产制造多采用的是流水线生产方式,集中控制、按流程生产,但缺陷是人与人、机器与机器之间通讯受限、信息交流不畅,无法保证高生产效率、高产品质量的输出。而智能制造采用的是单元化制造的生产方式,信息实时反馈,工艺、研发之间呈双向往来,更有利于按消费者需求定义产品特性。此外,自动化采购降低生产成本和生产周期,柔性化生产与营销活动实时互动使生产有效适应市场变化,这一切如果都能落地,那制造业体系将会发生前所未有的变革,生产效率大大提高,产能极大释放。
成效、挑战
我国自2015年提出智能制造以来,就一直积极在这条路上 探索 。根据《2017—2018中国智能制造发展年度报告》显示,我国已初步建成208个数字化车间和智能工厂,覆盖10大领域和80个行业,初步建立起与国际同步的智能制造标准体系。在全球的44个灯塔工厂中有12个工厂位于中国,并且其中有7个为端到端灯塔工厂。
可以看出,我国在智能制造领域已取得了不小的成效,而且因为新冠疫情的影响,许多传统制造业的竞争优势开始消失,生产中断、供应链断裂、复工复产使智能制造的发展变得更加紧迫,加上国家层面的推动,智能制造未来发展前景广阔。
但从具体推进来说,尽管我国对智能制造的意识不算太晚,但在上世纪50年代,国外的一些高端制造业就已经将计算机引进了制造工厂,而我国早期对高精尖技术研发没有太多重视,所以在全面开展智能制造的过程中,工业软件、数控机床等核心技术一直为国外所垄断,成为我国亟待攻克的难题。
而从中观层面来看,大部分企业在发展建设过程中都遭遇了各种各样的瓶颈:有的企业误将智能制造建设等同于技术和硬件投资,投入大量财力部署了自动化生产线,却因前期没有充分的考虑带来了更多的问题,使生产反而更加单一;
有的企业借助信息技术实现了数字化,但单纯的数据看板对使用者的专业化要求较高,尽管数据看板可呈现出生产过程中的诸多问题,但必须有专业的工程师实时在场,才可以发现问题,给出解决方案。
抓住智能系统这一核心关键
“基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。”根据工信部、财政部在《智能制造发展规划(2016-2020年)》中给出的定义,自主或自动是智能制造的关键,而这一条件的满足,是基于数据采集、工程建模、机器学习和智能系统架构的开发,由智能软件产出生产过程的最优参数组合,转而交给基础自动化执行。
因此,机器代人只是智能制造的一部分,前文所描绘的自动化生产线尽管比早期的生产制造前进了一大步,但离真正的智能制造还差一大截;数字化尽管离智能制造更进一步,但依旧没有抓住其核心关键。事实上,抛去工业软件、数字制造技术不谈,智能制造真正的核心在于智能系统。要真正实现智能制造,需要对工程问题和工程参数进行建模,然后利用采集到的高质量数据进行机器学习,将模型与机械设备和生产现状进行深度绑定,基于此开发出智能系统,进而才能生产出灵活可变的、最优化的生产参数,最后交给基础自动化执行。否则光是机器代人或需要工程师等人力辅助,还不能算是真正的智能化。
所以从总体的实际情况来看,我国企业绝大多数离真正的智能化还相差甚远,使用简单的信息化软件、收集数据、搭建自动化流水线仅仅只能算入门,在工程建模、机器学习和智能系统架构开发等核心领域上无法实现突破,就不能实现真正的智能制造。
未来的机遇
不过,尽管在建设过程当中面临诸多挑战,但当前国内外环境处于不断的变化中,我国智能制造依然有不少的发展机遇。
当前,大数据、人工智能、物联网等新一代信息技术正在与制造业深入融合,不断改变着制造业的生产方式、组织方式和发展模式,譬如人工智能技术在深度学习方面帮助提升工业智能化程度,实现基于 历史 数据的智能化功能。5G、大数据等我国在全球已处于第一梯队的技术将在未来释放更大的能量,为我国的智能化建设发挥更大助力。
此外,我国具有全球最完整、规模最大的工业体系,有着发展高端制造业的丰厚土壤。目前我国已拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类,形成了独立完整的现代工业体系,随着核心技术的加速推进,我国将有望进入智能制造的前列名单。
随着企业数字化、智能化意识被唤醒,我国产业互联网发展全面提速,我们将有可能看到在自动化、无人化的生产车间,数据和系统将生产流程和工艺全面优化,从设备到整个工厂,数据将实现各环节的协同互联,且不光只在生产环节,从产品研发到采购、产销,整个供应链将形成大规模的网络协同,整个行业的效率发生质的改变。