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中国制造业战略与技术转型

发布时间:2015-11-29 作者:e-works整理  来源:e-works
2015年11月10日,由武汉东湖新技术开发区管委会主办,e-works数字化企业网、制造装备数字化国家工程中心承办,武汉•中国光谷制造业信息化技术创新产业联盟、光谷光电中小企业产业协会协办的主题为"全球制造业的智慧转型之道”的"2015智能制造国际论坛”在武汉华美达光谷大酒店成功召开。会上,原华中科技大学校长,e-works首任董事长,中国工程院院士李培根,发表了主题为《中国制造业战略与技术转型》的演讲。本文根据演讲内容整理而成,未经本人确认。

    现在,中国更多关注的是工业4.0,其实我们更应该关注与之类似的由美国提出的工业互联网,美国政府没有主导去推进这件事情,而是由GE公司领衔,其他如英特尔等大公司参与,来打造全球工业互联网网络。美国人在这方面有很多实践,我呼吁大家以后多关注美国的工业互联网。

    从奥巴马于2012年2月宣布实施“再工业化”战略开始,GE随即宣布“工业互联网”战略。2011年底GE在加州创立全球软件和分析中心,2012年推出Predix平台及Predictivity数据与分析解决方案,完成在主打产品和服务方面布局;2013年推出14项新型前瞻(Predictivity)技术,携手AT&T、思科及英特尔拓展工业互联网生态系统;2014年与软银、威瑞森和沃达丰等企业建立合作伙伴关系;2015年Predix向所有公司开放。

    2015年3月5日,政府工作报告中,李克强表示,推动产业结构迈向中高端。要实施“中国制造2025”,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。我有幸深度参与了这个战略的研究工作,中国制造2025就是我们做制造强国战略研究之后提出来的。简单地说制造强国战略主要针对的是四大问题,包括:创新能力不强、质量问题突出、资源消耗大、结构不合理。

    我们现在面临很大的挑战,一方面在创新能力方面不如欧美发达国家;另一方面,我们的劳动力成本优势在逐步丧失,印度、越南、印尼等发展中国家则以更低的劳动力成本承接劳动密集型产业的转移,抢占制造业的中低端。我国制造业正面临来自欧美发达国家和发展中国家“前后夹击”的双重挑战。

    在制造强国战略上,大体分为三步走,首先希望在2025年能够进入世界强国的行列;其次到2035年,也就是再过十年,到世界强国中间排名。最后到2045年,也就是我们建国一百周年的时候,希望在世界制造强国的前面,大体上就是这么一个步骤。

    中国制造2025,其核心是针对上面提到的四大问题,这四大问题我们希望有四大转变。那也就是说,我们希望由要素驱动向创新驱动转变,由低成本竞争向质量效益转变,由消耗大向绿色制造转变。在机构优化里要由生产型制造向服务型制造转变。要实现这个转变,主线是什么?是以体现信息技术与制造技术深度融合为主线,而这里面的关键是智能制造。当然,智能制造里面也包含了网络化、数字化、智能化。

    下面就说一下理念与战略转型,这对中国的企业来讲是非常重要的。企业从战略理念上来讲要深刻认识“人”的意义,这个“人”的意义指从人的存在、人的生存这个方面去认识我们企业的活动。

    马克思•韦伯就看出早期资本主义就是追求利润,贪得无厌,后来他希望建立一种新的,自由劳动的理性组织方式,有的人认为马克思•韦伯是现代化之父,可见他的地位很高。他对资本主义的发展起了很重要的作用,实际上后来资本主义的发展,按照马克思•韦伯讲的理性,没有走到列宁讲的资本主义的发展方式。

    所以我觉得,其实我国工业跟发达国家的差距,不仅仅是技术上的差距,还存在工业理性的不足,其实工业理性中间,最重要的还是“人”的意义的体现。我们从哲理上讲,人的存在是最关键的。比如说用户什么时候存在?我们做的产品如何让用户有更好的存在感,能够有更好的用户体验。我们的服务延伸到整个产品的生命周期,等于是用户的存在,在制造商里体现的更充分。

    过去企业是以生产为中心,现在企业已经转变为以市场为中心,但未来企业则是要以客户为中心。以客户为中心,就是在未来要开启大规模的定制化生产模式,而不是过去有什么产品客户买什么产品。

    所以说,实际上未来企业是以客户为中心的,这是一个很重要的观念上面的转变。其实,一个好的企业就是要在客户的存在中体现自身的价值。

    下面,讲一下技术转型。对任何一个企业来讲,技术转型都有三个层次:第一个层次是产品创新;第二个层次是过程创新,这个过程包括方方面面的过程,包括制造;第三个层次是产业模式创新,这个创新涉及到企业的生态环境。

    其实任何一个企业,都不是孤立的存在,一定会和其他很多企业发生关系,你的供应商、客户等等。比如说丰田,丰田是以丰田为核心形成的企业联盟,它包含两千多家企业,中国的企业也一样,比如说东风、神龙,以东风、神龙为核心形成的企业联盟。这个产业模式,或者是企业的生态环境,我们怎么让它不断的进化。在这三个层次上面,数字化、网络化、智能化都发挥了重要的作用。

    比如说智能技术,就是未来体现在产品创新方面的,最重要的是什么?就是网络化、数字化,尤其是智能技术在产品中的应用,这个非常重要。比如人机交互、自主决策、感知等等,这在产品中的用途会越来越多。比如我们最熟悉的手机,它也是数字化技术、智能化不断的应用。比如数码相机,柯达的悲剧大家都比较清楚,实际上它就是比数码相机慢了一步。

    智能技术在产品中间的体现就是数字化、网络化技术,也是现在涉及到人能力的扩展,它本身也是增强人的存在感的一种方式。比如说穿戴设备,这个设备戴上去以后,我可以看见更远的东西,或者是可以感知到其他的东西,这也是一种表现方式。能够增强用户的存在,这种产品多半是受欢迎的。

    我请大家特别关注一下,我们现在和产品创新有关系的是什么?互联网开发模式。小米手机引领了“创客”新的设计潮流,它就是利用互联网的研发,在微信、微博、论坛上收集一些信息,知道用户或者是潜在的用户在想什么,把他们好的建议收集起来。所以在小米手机里面,它系统的更新有五分之四是根据网友的建议而产生。

    智能应用在装备上的应用也很多,我们学校的教授做的智能化注塑机,可以实现能量按需供给。节能是未来装备面临的重大挑战,节能超过50%就是不得了的事情,我们做到了。这是原来靠工艺人员凭经验判断,反复的调试才可以实现,而现在他们可以通过实际推理和快速模拟来完成,并且机器还有自动学习的功能。

    智能装备、机器人现在很热,尤其习近平同志重视机器人产业发展以后,整个中国就更重视了。其实我们在很多企业里面看到的机器人,严格的讲不是智能机器人,比如在汽车流水线的机器人,它就是在固定的环境做固定程序的工作,严格讲这个 不能算是机器人。未来机器人是什么样?真正的智能,能够在变化的环境,自己去识别变化的环境,决策做一些事,然后就是跟人一起协同工作。

    我们讲产品创新、过程创新,其中增材制造这种技术可以在很多制造过程中发挥作用。例如把增材技术和传统的铸造工艺结合起来发挥作用,我们学校跟玉柴做了一个实验,原来发动机缸盖一种新的型号从设计、开模等流程下来需要五个月的时间。结果他们采用3D打印技术,在做模型的时候节省了很多时间,一个星期就完成了。

    我刚才讲用户的存在,不仅仅是在产品中体现,实际上用户的存在甚至可以在制造、生产过程中体现。比如说加工过程的可视化,企业以后与客户进行交流的时候,可以使客户在加工制造过程中随时了解情况,可以通过网络看到,从而获得客户更多的信任。下图是在网上的虚拟车间,它和实际的物理车间是同步的,客户可以看到车间里面加工的实际情况,可以通过漫游查看生产的实况和进展等等,在生产过程中可以让客户了解任何情况。

图1

    车间的时间优化是很重要的,下图是我们学校给汽车行业做的制造执行系统,包括数据的采集识别、涂装路由控制、中央控制等等。

图2

    下图是我们和三一重工做的一个数字化车间,由一些加工中心等设备组成的智能加工中心和生产线,下面是仓库系统,包括小车、公共资源定位、调度等等。实际上他们现在要搞一个智能化车间,三一车间18号建成了,据说是亚洲最大的仓库。

图3

    还有供应链智能化,我们跟江淮合作,江淮这里有一个零部件供应巢,这里现在已经有260家企业入驻,实际上也是降低企业的库存。这里也要用数据化、网络化、智能化技术。

    产业模式包括网络改变生产、服务。我刚才说到一个重要的观念上的转变,未来是以客户为中心,以客户为中心这个理念,在技术上的实现,我举若干例子,这里以客户为中心,我们未来主要是两个方面,在中国制造2025我们也强调了,一个是以传统的企业大规模流水线生产模式专项定制化的生产,比如说汽车、家电这些是典型的传统大批量流水线生产。未来可能就说要向定制化发展,现在德国的一个生产洗发水的化工厂,它在一个生产线上有电子标签。再一个是什么?就是生产传统的,尤其是生产装备生产型企业向生产服务型转型,总而言之都是以客户为中心。

    宝马汽车,现在用户可以通过网络,客户可通过菜单,根据自己需求选择定制,从外观到内饰,从驾驶动态到舒适功能。宝马根据客户的订单进行生产,客户即可以拥有一款纯正的,体现个人风格的专属BMW座驾,宝马还为客户提供全生命周期的精致服务。

    前一段时间我到无锡参观一个企业,这个企业的规模并不是很大,叫天启。他们为汽车生产装备,他们安装了很多传感器,这些传感器可以监控设备的运行,然后设备的运行到它采集的那些数据,会传到一个云中心,通过分析数据可以知道装备的状况是否正常,知道什么时候需要维护,这时候天启就可以帮他维护。这是典型的生产型企业向生产服务型转化。

    陕鼓动力创新管理模式和商务模式,2005年提出从出售单一产品向出售解决方案和系统服务转变、从产品经营向品牌经营转变。2013年动力服务和运营业务订货占总量的49.28%;人均运营利润达到28.8万元,分别是MAN透平集团和西门子油气集团的1.41倍和1.23倍。

    这些例子告诉我们,在工业互联网、物联网、云计算、大数据技术迅猛发展的大态势下,工业互联网将包括机器、设备和设施群在内的工业网络与先进的传感器、控制装备和应用软件相连,将服务整合在内延展到了产品的全生命周期,延展产业链的同时,服务带来了新的产业价值。

    “以客户为中心”——毛衣的定制生产,东莞大朗镇的毛衣数控编织机,在与毛衣设计CAD/CAM系统集成之后,可通过电子商务直接承接来自客户的定制要求进行生产。这样的生产模式一方面因为可实现零库存而大大降低了运营成本,同时因为能够快速适应市场需求变化而提高了竞争力。

    红领集团建立的个性化服装数据系统能满足超过百万万亿种设计组合,个性化设计需求覆盖率达到了99.9%。顾客只需按红领量体法采集身体18个部位的22个数据,形成专属于该顾客的版型,客户自主决定工艺、价格、服务方式。成衣数据自动分解到各工序,跟随电子标签流转到车间每个工位。可在七个工作日交付成品。用工业化的流程生产个性化产品,成本只比批量制造高10%,但回报至少两倍以上。年均销售收入、利润增长均超150%。平均一分钟已达到定制服装几十单,仅纽约市场每天定制产品已达400套件。 

    可以预见,“互联网+先进制造业+现代服务业”将成为中国经济发展的新引擎,推动新技术、新产业、新模式、新业态的不断产生,引发产业、经济与社会的变革,为中国乃至世界带来巨大的商机和历史性的发展机遇。   

    最后说几个值得注意的问题:

    首先,我们现在讲工业4.0,但实际上参照工业4.0的状况来说,目前我们国家的现实状况是很多企业还处于工业2.0的后期,这是很多专家都认同的结论。所以在“十三五”期间,我们的企业在工业2.0要补课,工业3.0要普及,当然对于有条件的企业在工业4.0方面要做一些示范。

    其次,中国的企业要注意的一个问题是要有“至善”精神,什么意思?美国人非常注重改善一点点,而中国人觉得没有两位数的增长或降低就不起眼,其实改善一点点也是很重要的。

    在GE 2012年11月发布报告《工业互联网:突破智慧和机器的有限》中提到,各行业10%的效率提升将带来显著的经济效益,航空业减少1%燃料,将节约超300亿美元;电力效率提升1%,将节约660亿美元;石油天然气支出降低1%,节约900亿美元;未来20年将为全球GDP增加10万亿-15万亿美元,相当于再造一个美国经济。你在方方面面怎么去改善一点点很重要,不要小看这“一点点”。

    再次,对传感和数据要敏感。我举一个例子,美国南卡格林维尔有一个生产燃气轮机的工厂,他们在一台涡轮机上的传感器数量达到5000个,测试收集的数据量达到5万亿字节,相当于世界最大规模的美国国会图书馆印刷物的约一半信息量。那么多数据,都有用吗?我估计设计装那些传感器的人,也不能清晰地说出每一个传感器收集的数据能够起什么作用。但实际上这是大数据,通过大数据分析,我们完全有可能发现潜藏在这些数据后面,平常我们根本不可能意识到的规律。

    以前的例子,这还是大数据这个概念出现很多年前,人家讲数据挖掘的案例,沃尔玛的啤酒和尿布的关系,好像啤酒的销售和尿布的销售呈现某种一致性,要升都升要降都降,那你说啤酒和尿布有什么关系?这是平常大家很少意识到的,通过大数据就可以发现,原来是年轻的少妇要老公带一点尿布回来,老公就顺手买了啤酒。

    所以企业的技术人员也好,企业家们也好,大家对数据和传感要敏感,可能未来你们也要考虑是否在装备上多装一些传感器,当然不是装了好看,也是要分析数据。

    给大家参考一个观点,中国很重视互联网+,很多互联网公司都重视硬件。

    说一下机器和人的问题,我觉得要慎提“机器换人”,我希望企业家不要忘了提高产业工人的素质。我看到一个资料,说一个日本人来看了中国的企业之后,他不担心在不久的将来中国可以超越日本,为什么?中国的设备很好,但是中国产业工人的素质差,他说你没有优秀的产业工人,你是很难真正成为世界工厂的。

    最后是去中心化,凯文•凯利有一个观念就是去中心化,我们细想是有道理的。企业未来要建智能化工厂的话,这里面很重要的就是去中心化,因为层次很多的智能系统也存在很多风险。人这个系统很复杂,但是人的很多部位是不由大脑控制的,比如说心脏、肝脏的工作就不由大脑控制。所以我们想一想,如果它所有的活动都是由一个中心控制的话,那是很危险的。

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