- 行業觀察
- 【工業4.0】工業4.0時代下的智能制造（上）
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之前的中國制造業智能制造與智能工廠研討會上，華中科技大學機械科學與工程學院尹周平教授作了題為《智能制造技術與應用》的演講，本文根據演講內容整理而成。
智能制造產業與技術背景
制造技術的發展趨勢很明確，首先是個性化，產品全生命周期（設計、制造、運作等）需滿足客戶個性化需求。其次是定制化，從產能設計到制造，需要柔性化的生產線支撐，實現多品種產品生產的動態配置資源，最后是綠色化，企業應考慮如何提高能源利用效率，實現工業生產“綠色環?！?。所以從制造的趨勢來看，以后的需求是多品種多批量、高質量低成本、柔性制造快速響應、節能減排環境友好等。
智能制造的核心定義是什么？以前認為企業規模越大越好，但現在我們認為大企業不一定好，比如手機行業，以前的巨無霸諾基亞被小企業所擊敗。那么這些小企業的核心競爭力是什么？第一是效率，電子類產品的產品更換周期非?？?，這個時候就看誰能夠抓住機遇，充分利用能源和資源，滿足客戶的需求。第二是開發，從概念設計到方案到制造出來，能夠快速的把產品送到客戶手上，有更短的創新周期，產品有創新不行，還要把它制造出來，而且是低成本的制造，所以需要柔性化的制造方式，我們希望制造一批產品和制造一個產品的成本是一樣的。制造業的核心從以前的以規模為主變成現在的效率為王，快魚吃慢魚。
目前，全世界都對制造業高度重視，美國90年代的時候制造業是一個夕陽行業，所以對制造業不是很重視，大力發展的是新興產業，比如芯片、軟件、計算機等。奧巴總統上臺以后發現，尤其是2008年金融危機以后，如果只發展新興產業，沒有制造業支撐，整個國家的創新能力會消退，對經濟、就業也有很大的影響。所以他最近提出“再工業化”的口號，希望通過再工業化奪回制造業第一的地位，美國是市場經濟，國家對市場的投入非常少?，F在推出國家制造業創新技術聯盟計劃，每年投10億美金做這件事情。農業方面，因為能源對制造業的影響非常大，現在美國在油氣方面有新的進步，制造成本比中國更低。德國最近提出工業4.0的計劃，目標是保持德國在世界工業中的領先地位，主要有兩點，第一是創新，第二是提高出口量。中國要從大國變成強國，是一個很大的挑戰，也是一個機遇?，F在中國勞動力緊缺，并且中國產品質量低，所以中國的產品要提高質量是很關鍵的，還有節能立法的問題。
圖1 2015年中國長三角地區的制造成本僅比美國低5%
圖1是制造業成本的比較圖，如果把制造的勞動力成本、能耗成本、原材料成本都考慮進去，把美國作為標準，設定為100，德國比美國高一些是116，日本比美國也高，中國是美國低一些，但是只低了5%，以前中國制造業的發展是勞動力成本比較低，制造成本比較低，所以吸引一批企業到中國大陸做生產。而現在靠成本吸引制造已經不夠了，如果再考慮其他因素，那么中國和美國相比，制造上已經沒有優勢了。
舉例說明，富士康是全球最大的電子制造企業，富士康以前在臺灣，后來遷到深圳，又從深圳往北方、西部遷移，去年遷到貴陽、河南、武漢。最近發現中國的成本也很高，所以下一步可能會遷到東南亞國家。這種企業對成本的敏感度非常強，中國制造業勞工成本的上升趨勢是不可逆的。
中國以前處在微笑曲線的最低端，消耗的資源很大，附加值低，現在中國要往微笑曲線的兩端發展，就是提高附加值，向服務和設計轉移，所以產業要升級。同時勞動力成本上升已經不可避免，并且在世界節能減排會上各國對我國政府施加的壓力很大，以后排放要作為政府對企業的硬性指標，就是企業不但要生產產品，而且要保證以低消耗的方式生產產品。而且以后資源的消耗排放，可能會作為一種資源進行交易，比如說這個企業的消耗比較低，可以把配額賣給其他企業。中國制造業的機遇是發展先進制造技術，實現產業的升級。
面對制造技術的發展，美國提出了第三次浪潮的概念，德國提的是工業4.0，第一次浪潮是機械技術生產的出現，從手工時代過度到大規模的生產時代，主要的載體是煙斗、機器和工廠，主要在英國、歐洲大陸發生。第二次工業革命是在上世紀50年代發生的，就是IT技術的時代，美國走在全世界的最前面，現在的芯片、軟件、相應的IT技術，基本上都由美國公司主導。第三次浪潮，美國希望利用它的信息技術與制造技術的相結合，從而奪回工業第一的地位，所以提出了“工業互聯網”的概念，實際上這個概念和德國的工業4.0概念是一致的，就是把大數據和機器結合起來，把制造業的經驗、知識變成數字化。
德國提出了工業4.0的概念，德國工業的1.0是工業革命，蒸汽動力取代了動力；第二次工業革命是電機發明和電能使用，使長距離的分配和大規模生產成為可能；第三次工業革命使用的是RT技術，德國人做的是PRC、數控，所以德國人在自動化方面非常強。在自動化的基礎上，德國人把信息技術和自動化技術結合，實現智能化，因此第一次工業革命是機械化時代，第二次工業革命是電氣化時代，第三次工業革命是數字化時代，第四次工業革命是智能化時代。
我有幸的參加了中國的一些智能制造的規劃，中國對智能化很重視，前段時間習近平總書記在兩院院士大會上，對機器人有一段專門的講述?，F在機器人也是智能制造的一部分，各個部委，包括發改委、科技部認為機器人以后可能是國家的重大專項。文章來源 工業4.0