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关于创新驱动产品先进制造发展的思考

发布日期:2016-01-20  来源:整理:刘文娟  
┃【产品制造】┃
人类发展的文明史与材料的发展史紧密相关,材料的发展代表人类的文明史。将材料做成制品、制件或做成我们能用的东西就是产品制造。制造工业品或消费品的设备称为制造装备。制造装备是一切制造之母,支撑了千万种商品的制造加工,决定了制造业整体水平和发展的后劲。随着制造业的发展,产品制造显得愈发重要。
◆不断变化的世界实体经济竞争格局
近年来,世界实体经济的竞争格局不断发生变化。改革开放政策实施以来,绝大多数发达资本主义国家将其制造业转移到中国,多年后西方国家重新认识到制造业在国民经济体系中的作用和地位,想要保持先进制造领域的国际领先和主导地位,所以打算回归制造业。重归制造业不是传统的回归,它是利用新的技术重塑竞争优势,比如3D打印、机器人等。美国提出要夺回制造业并制定重振美国制造业框架,出台相应方案及一系列的计划。德国、英国等欧洲国家还有日本也提出一系列重振制造业的重大举措,力求在知识技术密集型的制造业重塑竞争优势。
◆中国制造业的发展状况
改革开放以来,我国的制造业得到迅速发展,却出现了高污染、高消耗问题,现在急需转型升级。在近年转型过程中,由于疯狂的引进公司,加上转型升级结构还有技术支撑没跟上,导致我国制造业出现严重的负面问题。面对发达资本主义国家重归制造业情形,我国的制造业有可能在转型升级过程中失去优势。因此,中国政府及时采取措施,适时提出大力发展《中国制造2025》规划。
所有的工业品消费品都是由制造装备制造出来。当前中国制造装备的产值在全球的比例为19.8%,已经超过美国成为世界第一。中国制造装备产业发展经济区包括长三角、珠三角及环渤海湾。我国制造业及制造装备发展比较核心的地方,实现了产业集群。当前中国的制造行业还在蓬勃地发展。
┃【创新驱动】┃
◆创新驱动的本质
创新驱动的本质是依靠自主创新充分发挥科技对经济社会的支持和引领作用,大幅度提高科技进步对经济的贡献率。创新驱动是转变经济发展方式的根本条件,是提升科技实力的正确选择,也是提升国际竞争力的重要途径。
制造业是实体经济的主体。当前中国还不是制造强国,缺乏许多关键核心技术,自动化程度还相对较低,竞争力较弱。真正的制造强国具有雄厚的产业实力,优化的产业结构,良好的质量效益,持续的发展潜力四个特征。政府提出中国制造强国战略,目标是打造中国制造的升级版,使中国2025年进入制造强国的行列。加快制造业转型升级,提升增效的重大建设任务和正确举措,以智能制造为主攻方向,把制造业智能化,实现工业化和信息化的两化联合。
◆创新驱动与产品制造
智能制造是新一代工业革命的核心。智能化的创新包括产品创新、装备创新、模式创新三个层次的创新。所有的产品都需要这三种手段,由手工业制造转为装备制造。当然有了好的装备如何走出生产,生产模式的创新是非常重要的。创新驱动智能制造的发展,是我们建设制造强国的关键。
┃【产品创新】┃
◆产品创新是根本
没有好的产品就没有驱动力,装备就没办法创新。并不是有好的装备就一定能有好的产品。首先产品要有创新。企业生存还是灭亡还是停滞关键是看产品创新。企业的寿命长短与创新的重要性息息相关。美国的企业平均寿命是40年,日本的企业是13年,中国的企业平均寿命是5年。由于近两年的转型升级及其他因素的影响,有很多企业只能倒闭,虽然同时也有很多新的企业诞生。
◆产品创新的组成
包括原理创新、工艺创新、部件创新、设计创新、材料创新、性质创新这几个方面。设计创新指从过去低端的加工制造,向设计、出口、产品品牌等方面发展转变,当前我国广东等地区转型升级就是这种做法。材料创新推动产品创新。目前我国很多产品质量达不到要求,因为基础工业,材料没有别人的好。由于传统材料工艺问题,我国很多产品没法跟国外品牌竞争。对此,我国提出了工业强基理念。四基即基础材料、基础工艺、基础技术、基础部件。对于与工作领域不同的部件,为了达到相同目的,可以选择换种方式,用不同的路径来实现部件的功能。另辟蹊径,也是一种创新方式。性能创新指产品的智能化,在原有基础上以智能化的技术甚至把互联网加起来就形成了产品的网络特性、虚拟现实等,使其性能大幅度提升。
┃【装备创新】┃
工欲善其事,必先利其器。器就是装备和手段。装备创新是以原理创新发展为基础,推动原理创新与新型驱动传动系统、数字化过程测量控制系统还有人工智能等等有机结合,实现产品制造的智能化发展。
◆产品智能装备创新
产品智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策执行功能的国内制造商品的组成。很多装备经典结构不变,只是把这些网络化的控制功能加进去,就形成了全新的智能制造装备。人们普遍存在误区,认为智能制造技术的发展就是做机器人。实际上智能制造装备非常重要的是以产品制造装备的创新改善基础工业的薄弱环节,推动智能装备的发展。制造装备的创新实际的定义是:拥有自动化的产品制造能力和制造过程,关键的功能部件的创新。
◆制造装备创新
制作一台装备包括产品的制作过程、关键功能部件的装配、测量共性的过程,智能化,感知技术、控制技术等过程。制造装备的创新指在装备的过程中进行创新。
◆智能装备关键共性技术
发展智能装备要在技术上针对测控装置、部件、重大的制造装备,有重点的突破基础和共性关键技术。包括要有先进的设计软件、新型传感技术、实时通信技术还有控制优化技术,核心的智能测控装置部件包括新型传感系统、智能控制系统等。
◆传感器技术
传感器技术在发展智能装备方面非常重要。在互联网中,智能化装备不可缺少,温度、压力等都需要测试。测试完后还需要智能化的决策,测完经过判断还要推理,再与人工智能结合起来。
◆数字控制技术
数字控制技术的应用会导致产品本身内涵发生根本变化。装备创新仅对机械结构和机械原理的创新是非常难的,如果把自动化控制技术与之相加,这样集能创新会相对容易而且很多。
◆基于高性能软件的大功率伺服驱动技术
当前我国所有产品的制造装备基本都是这种技术。在保证产品性能一致性的同时,实现节能、高精度、高效率是产品制造智能化的要求。这是基于大数据库的知识运用。一技术上有突破或有创新,就能使传统驱动变成技术驱动,从而使成本下降。
◆基于大数据库的参数
整定与缺陷的自修复技术指不利用系统去检验,缺陷可以自修。所谓自修就是机器自行调整性能参数以适应对制品的要求。
┃【模式创新】┃
◆制造业将进入全新的发展阶段
有好的产品和装备,但没有好的生产模式就无法产生最大的利润。近年来云计算、大数据等不断改变我们的生产模式和生产形态。主要体现在几个方面:一是传统工厂向社会化工厂转变;二是从生产型制造向生产服务型制造转变;三是大规模流水线生产向定制化规模生产转变。在制造业发展的全新阶段,企业需要不断思考自我定位、边界、优势和价值等一系列根本性问题。
◆数字化工厂
数字化工厂是互联网+”重要的内容。未来智能工厂将是构成工业体系的关键支撑。产品数字化生产将是未来的流行趋势。数字化工厂并不代表没有传统工人,而是自动化生产的一个管理模式。简单说就是电脑代替人脑,先进的压力管理系统代替人类决策。
◆服务型创造
制造与服务是一个新形态。当前我国总是在制造但服务远远不够。国外尤其是一些品牌非常注重服务。它们选择由质量信誉好的下游代加工,自己则做研发、做市场、做销售、做服务从而获得最高利润。
◆模式创新
定制化的生产模式属于模式创新的一种。通过产品结构和制造流程的重构,定制生产全部或部分转为批量生产。定制化是可以批量的。大规模的生产成本和投入来提供需要的定制化产品才是最重要的。
未来产业发展中国必须以产品创新、装备创新、模式创新推进产品制造产业链的创新发展和机智开发。以基础工业前提为基础,放开思路,大胆创新,大胆创造,实现创新驱动、智能转型和绿色发展,走中国特色的产品智能制造发展道路。 (本文根据作者在机械学院的报告整理)

瞿金平,中国工程院院士,华南理工大学教授,聚合物新型成型装备国家工程研究中心主任,聚合物成型加工工程教育部重点实验室主任。长期从事高分子材料新型成型加工技术与装备研究。在国际上率先提出了振动剪切形变和体积拉伸形变动态塑化输运方法及原理,系统发展了高分子材料动态加工成型理论,发明了一系列高分子材料及其复合体系加工成型新装备。承担了国家科技支撑计划项目、863项目、国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金重点项目等国家级项目18项,极大地推动了我国高分子材料成型加工技术与装备的发展。作为第一完成人获得了1997年度国家技术发明奖二等奖、2006年度国家科学技术进步奖二等奖,两次获得中国专利金奖。

瞿金平 瞿金平
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