“中國制造2025”發(fā)布后,，國內(nèi)外企業(yè),、智庫紛紛對此進行關注和研究。他們通過比較“中國制造2025”,、美國“再工業(yè)化構想”,、日本“工業(yè)智能化”和德國“工業(yè)4.0”之后認為,，全球先進制造業(yè)正在聚焦3D打印、大數(shù)據(jù),、機器人等前沿熱點,，中國在實施“中國制造2025”的進程中，需要緊密跟蹤借鑒全球制造業(yè)前沿熱點和發(fā)展路徑,，引導企業(yè)適時適度完善和調(diào)整發(fā)展重點,，使“中國制造2025”在全球同類規(guī)劃中具有競爭力和主動性,。
 |
|
新華社發(fā) 徐駿/作 |
3D打印應用到細分產(chǎn)業(yè)
“歸根結(jié)底,，先進制造技術使得新設計新材料得以應用,。”通用電氣公司研究開發(fā)中心中國總經(jīng)理魏斌評價3D打印技術稱,。
最近,，歐洲和美國等的制造業(yè)聯(lián)盟機構對發(fā)展3D打印細分行業(yè)進行了較為明確指向，他們把3D打印技術的市場需求主要定位在醫(yī)療和飛機關鍵小部件的制造上,。
對此,，中國工程院有關報告指出，3D技術將對智能生產(chǎn),、智能加工和智能設備帶來推動作用,。我國3D打印技術應該在可穿戴電子設備、可穿戴器件,、個性化手術導板以及一些醫(yī)療模型等方面有更大的作為,。
3D技術是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,，通過逐層打印的方式來構造物體的技術,。盡管最近幾年才走入公眾視野并引發(fā)普遍關注，但誕生于上世紀80年代的3D打印技術,，很早就在醫(yī)療行業(yè)嶄露頭角,。
比利時瑪瑞斯三維打印技術有限公司中國區(qū)總經(jīng)理凱艾姆·弗朗索瓦表示，僅2013年,，該公司就打印了15萬個醫(yī)療模型,，包括個性化手術導板以及一些醫(yī)療模型等，目前全球已有1000多萬人開始使用定制化的3D打印助聽器產(chǎn)品,。
上海交通大學數(shù)字醫(yī)學教育部工程研究中心教授王成燾認為,，個體化、精準化,、微創(chuàng)化,、遠程化是21世紀臨床醫(yī)學發(fā)展的四大方向，其中,，數(shù)字技術是主要支撐,，3D打印技術是重要內(nèi)容。
據(jù)王成燾介紹,，目前3D打印技術在臨床醫(yī)學的應用有三大領域——打模型,、助力精準手術、量體個性化種植,，接下來的研發(fā)方向是軟組織系統(tǒng)和組織工程支架的3D打印,，同時也對模型的物理性能提出更高需求,，如能否打印血管肌肉等。
據(jù)了解,，3D打印技術本質(zhì)上并不是印刷技術,，而是一種制造技術，業(yè)內(nèi)也稱其為“增材制造”,，與傳統(tǒng)制造業(yè)通過加工原料最終成型不同,，3D打印技術是“無中生有”的制作過程，不僅不受原料幾何形狀的約束,，還幾乎不產(chǎn)生廢料,，能有效節(jié)約成本。
“3D打印技術可以解決很多傳統(tǒng)工藝解決不了的問題,�,！蓖ㄓ秒姎夤狙芯块_發(fā)中心中國總經(jīng)理魏斌表示，先進制造業(yè)的根本在于先進產(chǎn)品,，而生產(chǎn)先進產(chǎn)品必須有先進可靠的加工手段,，能夠把新型材料加以應用，3D打印技術在制造復雜,、個性化產(chǎn)品方面要比傳統(tǒng)制造工藝有優(yōu)勢,。
魏斌舉例說，飛機發(fā)動機葉片前面的防鳥撞零件形狀復雜,，加工起來很有難度,，但3D打印技術可以實現(xiàn)“一次成型”，不僅提高了制造效率,，而且使產(chǎn)品具有機械特質(zhì)以滿足功能需求,。
當然，3D打印技術的應用與管理也絕不僅僅局限于一臺3D打印機,，也不是說只要有了機器,、模型、好的材料就一定能夠生產(chǎn)出好的產(chǎn)品,，3D打印行業(yè)跟傳統(tǒng)制造業(yè)一樣,，也需要工藝流程來進行管理操作，機器只是其中一個環(huán)節(jié),。
盡管3D打印技術日益受到重視,，3D打印產(chǎn)業(yè)也成為“十大增長最快的工業(yè)”之一，但與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)模相比,，仍然是滄海之一粟,。據(jù)世界3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計，直到2013年，全球3D打印市場規(guī)模才近40億美元,，還不及一家大型企業(yè)一年的產(chǎn)值,。
業(yè)內(nèi)人士認為，3D打印技術更適合“制造和銷售高利潤的產(chǎn)品和服務,，為消費者提供個性化和革命化的體驗”,，它發(fā)展的出路不在于與傳統(tǒng)制造業(yè)一較高下，而是通過其高度的加工制造柔性與廣泛的材料適用性來與傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)勢進行互補,，以其“精,、準,、快”的制造特點,，促進傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
3D打印技術正成為一場世界性的科技角逐,，既為先進制造業(yè)發(fā)展指明了一條路徑,，也為傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級指出一個方向。
大數(shù)據(jù)+云計算：嵌入生產(chǎn)全過程
美國的“再工業(yè)化構想”,、日本的“工業(yè)智能化”和德國的“工業(yè)4.0”都把大數(shù)據(jù)和云計算等新一代信息技術嵌入到制造業(yè)的生產(chǎn)和服務全過程,，其實施的進程和效果已被廣泛關注。
“多數(shù)制造企業(yè)所理解的競爭,，主要著眼于遇到問題解決問題,，這只是看得見的競爭，更聰明的企業(yè)已經(jīng)在努力避免問題上下功夫,，這就是看不見的競爭,，未來的競爭主要是這個�,！泵绹鴩铱茖W基金會（NSF）智能維護系統(tǒng)產(chǎn)學合作中心主任李杰說,，互聯(lián)網(wǎng)時代全球制造業(yè)格局正在發(fā)生改變，大數(shù)據(jù)技術將扮演重要角色,。
大數(shù)據(jù)是指所涉資料數(shù)量巨大,，無法通過目前的主流軟件在合理時間內(nèi)擷取、管理,、處理,，使其成為能夠幫助企業(yè)經(jīng)營決策、達成更積極目的的資訊,，又稱巨量資料,。
李杰說，信息時代制造業(yè)的大數(shù)據(jù)來源,，就是6C：連接（Connection,，傳感器和網(wǎng)絡）、云（Cloud，任何時間及需求的數(shù)據(jù)）,、虛擬網(wǎng)絡（Cyber,，模式與記憶）、內(nèi)容（Content,，相關性和含義）,、社群（Community，分享和交際）與客制化（customization,，個性化服務與價值）,。
“大數(shù)據(jù)技術的最大價值，就是利用上述大數(shù)據(jù)找出隱性的,、還沒有發(fā)生的問題,，然后避免問題發(fā)生�,！崩罱苷f,。
據(jù)介紹，為防止出現(xiàn)尿布滲漏等質(zhì)量問題,，寶潔公司過去要用相機逐一篩查,，找到問題后必須停機，挑出不合格尿布,，再重新開機生產(chǎn),。如何讓生產(chǎn)線不停機也可以挑出不合格產(chǎn)品？
在大數(shù)據(jù)技術支持下,，寶潔公司改變以前發(fā)現(xiàn)問題再處理的傳統(tǒng)方式,，而是通過實時監(jiān)控尿布生產(chǎn)情況，預先發(fā)現(xiàn)不健康狀態(tài),，并將處于這一狀態(tài)下的尿布統(tǒng)統(tǒng)去除,，保證了生產(chǎn)線連續(xù)工作，僅此一項,，每年就為寶潔節(jié)省4.5億美元生產(chǎn)成本,。
“中國有最大的應用市場，有很多數(shù)據(jù),，高鐵數(shù)據(jù),，機床數(shù)據(jù)，生產(chǎn)線數(shù)據(jù),，如果不能分析,，我們就損失掉最大的市場。美國缺乏19萬大數(shù)據(jù)分析工程師,，中國缺乏190萬,�,！崩罱苷f。
高德納咨詢公司認為,，大數(shù)據(jù)成為海量,、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)的前提，需要有新的處理模式,，這就是云計算（Cloud Computing）,。
“云計算，用一個簡單的詞來說,，就是網(wǎng)絡計算,，即計算不需要再圍繞CPU轉(zhuǎn)，而是圍繞網(wǎng)絡轉(zhuǎn),，就像附著在網(wǎng)絡上的一層能力,，網(wǎng)絡延伸哪個地方，你的計算能力就延伸到哪個地方,，無處不在,。”思科（CISCO）大中華區(qū)高級副總裁殷康說,。
云計算是傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡技術融合發(fā)展的典型產(chǎn)物，它使零碎數(shù)據(jù)可以變成相關數(shù)據(jù),，使衰敗數(shù)據(jù)可以變成鮮活數(shù)據(jù),，通過云計算，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機和其他設備,。
殷康說,，云計算使得大數(shù)據(jù)有了生存空間和價值，有了“從智能走向智慧”的可能性,。專家表示,，信息化和工業(yè)化的融合非常重要，驅(qū)動這個融合過程的是兩個引擎——縱向上的云計算性能的提高和橫向上的產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間的開放,。
IBM軟件集團智慧城市事業(yè)部首席架構師朱華宇認為,，制造過程中的洞察力有賴于大數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和有效預測，而產(chǎn)品優(yōu)化上的洞察力則還要依靠客戶的反饋,，所以,，對非結(jié)構化數(shù)據(jù)的處理能力，是大數(shù)據(jù)技術應用于制造業(yè)需要突破的一個瓶頸,。
大數(shù)據(jù)與云計算的結(jié)合,，具體到一個企業(yè)上，就是促進企業(yè)從生產(chǎn)型制造向服務型制造轉(zhuǎn)變,，通過互聯(lián)網(wǎng)技術消除不對稱的商業(yè)模式,，并且培養(yǎng)制造過程中的洞察力和產(chǎn)品優(yōu)化上的洞察力。
上升到整個制造業(yè)層面，大數(shù)據(jù)與云計算可以為產(chǎn)業(yè)帶來更高的效益,、生產(chǎn)的靈活性與安全性,，以及新的創(chuàng)新平臺，促進制造業(yè)從生產(chǎn)型制造向服務型制造轉(zhuǎn)變,，最終朝著智能制造和云制造方向跨進,。
人機共融成新一代機器人發(fā)力點
未來機器人不僅能跟人融合，而且還會變得比較便宜,。讓中小企業(yè)用得起機器人,，既要靈活，又要便宜,，這是目前很難實現(xiàn)的目標,，但卻是下一步努力的方向。
根據(jù)國家部署,，我國機器人產(chǎn)業(yè)未來十年的發(fā)展,，將圍繞汽車、機械,、電子,、危險品制造、國防軍工,、化工,、輕工等工業(yè)機器人、特種機器人,，以及醫(yī)療健康,、家庭服務、教育娛樂等服務機器人應用需求,，積極研發(fā)新產(chǎn)品,，促進機器人標準化、模塊化發(fā)展,，擴大市場應用,。突破機器人本體、減速器,、伺服電機,、控制器、傳感器與驅(qū)動器等關鍵零部件及系統(tǒng)集成設計制造等技術瓶頸,。
工業(yè)機器人作為自動化技術的集大成者,，一直被譽為自動化領域“皇冠上的明珠”。據(jù)中國工程院院士王天然介紹,，工業(yè)機器人自誕生以來實現(xiàn)廣泛發(fā)展,，而且還在向其他領域進行技術轉(zhuǎn)移,，派生出新的領域，如服務機器人等,。
據(jù)權威機構預測,，機器人是未來影響人類工作與生活的關鍵技術之一，其中,，用于增加人的生產(chǎn)能力的工業(yè)機器人和用于醫(yī)療方面的機器人將會產(chǎn)生很大的影響,。
特別是在緩解勞動力不足等問題上，工業(yè)機器人所發(fā)揮的作用越來越大,。以日本為例,，王天然說，20世紀70年代至90年代,，日本經(jīng)濟高速增長,，勞動力嚴重短缺，用了20年時間變成機器人第一大國,，而且變成制造強國,。進入90年代，亞洲經(jīng)濟快速發(fā)展,，該區(qū)域工業(yè)機器人需求量增幅全球最高,。目前全球?qū)I(yè)機器人的需求仍然很廣泛，按照工作崗位算,，工業(yè)機器人只占5.63％,。
王天然說，目前,，工業(yè)機器人已經(jīng)在汽車整車及零部件、工程機械,、軌道交通,、低壓電器、電力等領域有了較好的應用,，而且機器人技術仍在不斷提升發(fā)展,，主要是兩個方向：一是在機器人操作能力上追求完美，提升其速度,、精度,、適應性，擴大應用領域,；二是在機器人智能化,、網(wǎng)絡化上不斷努力，提高機器與人的交互能力,。
有統(tǒng)計顯示,，從1990年到2000年,，工業(yè)機器人定位精度提高了61％，平均無故障時間增加了137％,，價格差不多降了一半,。據(jù)日本預測，到2030年,，機器人重復定位精度將會翻一番,，絕對定位精度將提高一個數(shù)量級。
“現(xiàn)在教機器人怎么干活的辦法很笨,，人要拿著示教器,，一步一步教機器人怎么操作，機器人跟著周而復始重復操作,，不能挪地方換產(chǎn)品,，否則還要再教一遍�,！蓖跆烊徽f,，現(xiàn)在的努力方向是把機器人變成生產(chǎn)過程當中的一個部件，即插即用,。
目前,，機器人應用領域正在擴大。據(jù)了解,，日本在人形機器人研發(fā)方面正在取得一些突破,。日本大阪大學國際電信基礎技術研究所高級研究員西尾修一說，這種機器人看起來和人形差不多,，可由操作員進行遠程控制,，實現(xiàn)機器人與用戶之間的自如交流。
“人機共融是新一代機器人的本質(zhì)特征,，是國際機器人界努力的主要方向,。”王天然說,，以工業(yè)機器人為例,，就是機器人今后跟人在同一自然空間工作，可以配合人的需求,，學習人的技能,，“將來機器人能夠像徒弟一樣跟著師傅干活，向師傅學習,，人與機器人的關系,，也將從主仆關系變成合作關系”。
近年來,，隨著我國有效勞動力逐年減少,、人力成本不斷上升,，對機器人的需求快速增長。據(jù)統(tǒng)計,，2013年中國機器人銷量3.6萬臺,，比2012年增長41%，超過日本,，成為世界機器人的第一大市場,。國際機器人聯(lián)合會預測，中國將在2017年擁有40萬臺工業(yè)機器人,，達到歷史最高值,。
“按每臺機器人售價25萬元，年銷量3.6萬臺,，每臺完成4倍于售價的應用工程,，國內(nèi)市場每年就是幾百個億的規(guī)模�,！蓖跆烊徽f,，開放的市場將吸引全球機器人制造商，市場競爭將不斷加劇,。
