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机床仍是智能制造的核心

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文章附图
  经济危机让中国警醒了!2015年中国在制造业的方向上有了明确的目标,那就是——智能制造!

  在目前的世界竞争格局中,唯有提升制造业水平,把中国制造业整体推升至智能制造的水准,中国才真正有机会成为制造业大国,中国经济才会长期保持强劲的发展势头.

  在智能制造的大框架下,机床、机器人、3D打印都处于怎样的地位,前景又如何?下面谈谈我们的看法。


  一、机床仍是智能制造的核心

  刚刚过去的2015,制造业最火的词是“机器人”!

  “机器人”之所以火,在中国有其特定的原因,归纳起来有以下3个方面:


  1.中国劳动力出现了结构性短缺

  说“结构性短缺”,其实不是真正的短缺,而是出于某些原因才短缺的,最主要的是90后整体厌恶体力性工作和蓝领身份,导致这样的结果原因特别复杂,根本原因是源于社会整体的浮躁和攀比之风炽盛,导致一方面社会上出现不完全就业,另一方面制造业招工难,二者同时存在的现象。

  企业为解决燃眉之急,“机器人”自然成为首选的替代解决方案。


  2.劳动成本快速提升,企业不堪重负,转而寻求机器人代替人工

  人工成本持续提高是不争的事实,不必赘述。即使是经济不断下滑的大背景下,仍未现趋缓之势。


  3.企业迫于提高效率的压力,寻求自动化水平的提升

  中国制造业长期低水平竞争格局并未改变,社会总需求下降导致竞争白热化,“生存还是死亡”已是无法回避的严重选项。这种情景之下,提高生产效率,降低生产成本,成为新的迫切的需求,“机器人”自然成为竞争的手段。

  然而,机器人在可预见的时间内,不可能成为智能制造的核心,充其量是智能制造的环节,机器人最终无法提升产品质量,金属加工行业决定产品质量的关键因素仍是“机床”!退一步说,机床在制造业中起到的作用目前来看仍不可替代。

  “机器人”的火爆,将随着自动化代替人工化的逐步深入而趋于平淡,当中国制造业使用机器人的比例追赶上发达国之后(这一过程不会太长,以中国人做事的风格来推算,10年时间足够了),人们又会将目光重新聚焦在“机床”行业之上,因为,“机床行业”长期拖中国制造业的后腿是亟待解决的问题!


  二、3D打印将成为机床的重要门类,前途不可限量

  3D打印技术虽是近年火起来的加工手段,但其发展的历程可以说不算短了。之所以又突然火起来,是因为欧美在3D打印技术上有了长足的进步,而且在实际的加工中取得了重大进展。

  到今天为止,3D打印仍可算作是新生事物,所以也必然遵循新生事物的发展节奏,即初期发展缓慢,一旦在技术上有了突破,局面会迅速打开;如今,我们已隐隐地感觉到:这一天就要来了!

  制约3D打印技术的关键是材料,随着材料技术的突破,3D打印将发挥出难以估量的力量,在很大程度上将改写制造业的格局。

  中国在3D打印这一技术上的黯淡前景——将是无法避免的,这与机床行业落后的原因如出一辙。到目前为止,中国在材料科学方面的落后局面,也终会在3D打印技术上重演!


  三、中国机床行业与世界先进国家相比差距不是缩小了,而越来越大!

  中国机床行业在近10年里,看似有很大进步,但实质上却是被发达国家落得越来越远,以我的估计在50年以上。

  中国机床行业的落后表现已是老生常谈了,虽不是新鲜事,还是可以再来说一说:


  1.加工精度提高有限;


  2.稳定性长期无法提升;


  3.关键技术没有重大突破,长期依赖进口;


  4.自动化水平低下。


  中国机床业不争气的原因有很多,总结果起来如下:


     1.社会风气浮躁,没人愿意埋头于新技术的研发;


  2.教育体制严重不匹配,人才匮乏;


  3.社会始终未培养出工匠精神,整个社会做事敷衍了事;


  4.机床行业中:大企业以吹牛为能事,中小企业无力搞研发;


  5.政府不重视知识产权保护,整个社会信奉“拿来主义”甚至是“偷来主义”;


  四、中国的智能制造要快速见效,引入欧美技术是无奈的选择

  中国政府大力推动“中国制造2025”、“供给侧改革”,欲在近期内实现“智能制造”,其发心是好的,怎奈中国机床业不给力啊!为今之计,引进欧美先进技术是一个选项。

  除了引进技术,中国还有很多事要做,都是硬骨头,比如:


     1.政府转变浮夸之风为实干之风,引领全社会脚踏实地,以制造业为荣!


  2.培养工匠精神!这方面这说起来容易,做起来难啊!一代人的时间够吗?又或者几代人方可?前景不明!


  3.教育体制改革,以振兴制造业为主导,鼓励学以致用!


  4.降低企业负担,让企业有财力搞研发!


  5.重视保护知识产权,严厉打击侵权行为!

  能做到其中一项就已经是国之大幸了,不敢奢望太多!


 

    国际金融危机后,许多国家对制造业在推动贸易增长、提高研发和创新水平和促进就业等方面的重要作用有了新的认识,纷纷提出制造业国家战略,如美国的《先进制造业国家战略计划》、德国的“工业4.0计划”和日本的《制造业白皮书》等。制造业正重新成为国家竞争力的重要体现。面对各国的战略举措和全球制造业竞争格局的重大调整,中国也出台了《中国制造2025》,明确提出把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。那么,如何认识“智能制造”?我们可以从技术创新、组织创新和模式创新等维度来入手。

   其一,“智能制造”不是横空出世,而是先进制造发展的最新形态。“智能制造”作为先进制造的最新形态一经提出,就获得制造业内众多专业人士的广泛响应,正在成为中国制造业转型升级的新方向、新趋势。但是也应该看到,“智能制造”并非只是一个横空出世的概念,而是制造业依据其内在发展逻辑,经过长时间的演变和整合逐步形成的。可以说,“智能制造”是随着市场需求的变化,集成了技术创新、模式创新和组织方式创新的先进制造系统,是集成制造、精益生产、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造等多种先进制造系统和模式的综合。

   其二,市场需求是先进制造发展的根本动力。上世纪中期以来,随着市场经济的日益繁荣,消费者对商品的需求变得日益多样化和个性化,要求现代制造业必须有最短的交货期、最优的产品品质、最低的产品价格和最好的服务,促使工业制造从最初的规模化战略、成本导向战略发展到后来的质量战略、服务战略。随着消费者环境意识的提高,环保战略又成为工业制造的重要导向之一。目前,单一的制造业发展战略已经让位于综合性的制造服务战略,先进制造系统必须在时间、质量、成本、服务和环境等几个方面同时能够满足市场和社会需求,从而获取最大的经济和社会效益,这就对制造系统提出了更高的要求,也提供了更大的发展动力。

   其三,技术进步是先进制造发展的关键因素。从制造业发展的历史长河来看,先进制造业的发展过程也是制造技术进步的过程。瓦特发明了蒸汽机,开启了第一次工业革命,同时也开启了工业化制造的新篇章。上世纪中期以后,科学技术的发展也进入了一个日新月异的时代,电子信息技术和自动化技术发展迅猛,以互联网为代表的信息技术革命为制造业注入了新的生命力,计算机集成制造、敏捷制造、虚拟制造等技术系统应运而生。从上世纪50年代开始出现的数控机床,到60年代开始出现的计算机辅助设计、计算机数控、计算机辅助制造,到70年代计算机集成制造系统,制造业沿着一条信息化程度不断深化的路径快速发展,到目前已经发展到借助计算机仿真技术的虚拟制造和借助人工智能的智能制造阶段。

   其四,组织方式创新是先进制造发展的灵魂。美国的福特发明了流水线,颠覆了传统欧洲作坊式的生产组织方式,使生产率大幅度提高,就是一种典型的制造组织方式创新。19世纪中叶到20世纪中叶的工业社会阶段,制造系统和模式是刚性的大批量生产,流水线和泰勒工作制得到广泛的应用。到了20世纪后半叶,市场需求的多样化迫使工业制造向多品种、小批量、缩短生产周期方向演进,刚性制造模式逐渐被柔性制造模式所替代,与之对应的生产组织也由金字塔式的科层管理向扁平化、矩阵式管理的方向演变。

   比如,日本丰田公司精益生产方式的产品开发与生产均以销售为起点,按订货合同组织多品种小批量生产,在生产组织上把工人组成作业小组,不仅完成生产任务,而且参加企业管理。美国一些大企业实施的敏捷制造,为了快速满足消费者高质量、高性能产品和服务的要求,采取快速响应的组织方式,利用企业网实现企业内部工作小组之间的交流和并行工作,利用互联网实现异地设计和制造,及时建立最优动态联盟。到了网络化制造阶段,一些企业发展为平台型企业,通过研发平台、营销平台和信息平台实现与大量中小企业的连接。扁平化有了新的内涵,集中垂直式管理被分散合作式所替代,生产者与消费者联系更加直接。

   其五,模式创新是先进制造演变的集中体现。制造模式的创新主要是围绕对消费者需求的响应程度来演进的。随着生产效率的大幅度提高和产品的极大丰富,工业制成品的市场竞争越来越激烈,而消费者的话语权却越来越大,如何更好、更快地满足消费者的个性化需求成为制造模式创新的重要因素。美国波音、通用电气等企业采取的并行工程强调并行地进行产品及其相关过程的协同设计开发,缩短产品开发周期。德国大众公司实施的模块化生产方式,把大规模制造的成本优势和满足消费者个性化需求的定制化结合起来,实现了大规模定制化生产,在满足消费者更加个性化需求的同时,大大加快了对需求的响应时间。

   为了更好地服务消费者,制造业出现了由单纯制造向服务型制造模式转变的新趋势。在服务型制造模式下,制造企业以“产品+服务”的形式为客户提供全面解决方案。比如,英国的罗尔斯罗伊斯公司为客户提供的不仅仅是传统的维修服务,还整合了增值服务,保障了航空公司服役飞机良好的使用状态。

   总之,先进制造业是以顾客为中心,不断响应市场需求变化,综合了技术创新、组织方式创新和模式创新,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,从而取得理想的经济社会效益的制造系统的总称。而“智能制造”是先进制造业发展到当前阶段,整合了物联网、云计算、大数据等新一代信息技术,由集中式控制转向分散式增强型控制,并通过物联网与互联网的融合,以及三项集成(纵向集成、端对端集成、横向集成),实现智能化、社会化生产的最新形态。从技术创新、组织创新和模式创新三个维度认识“智能制造”,有利于更好地把握中国制造业当前所处位置以及未来努力的方向,避免盲目求新和急于求成的倾向。

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