先进制造成全球必争的智造
自“中国制造2025”启动以来,中国正快速迈向制造业强国之列。与此全球制造业领先国家近年来纷纷提出“重振制造业”战略,这一现象并非偶然。专家认为,这反映了制造业正在经历深刻变革,传统制造业正在逐步被数字化、网络化、智能化的先进制造业所取代。这种转变标志着全球制造业未来的发展方向。
制造正在转变为“智造”。工匠精神成就了传统制造业的辉煌,而先进制造业的崛起则依赖创新驱动。数字化、网络化、智能化成为制造业的显著趋势,其中智能化尤为突出。德国率先将这种发展趋势总结为“工业4.0”,代表第四次工业革命的到来。在这一浪潮中,人、物品和系统相互连接,形成了一个充满活力、实时优化、具备自我组织功能的价值网络。这一网络能够根据成本和资源消耗等标准进行优化。
英国设菲尔德大学的博内特指出,“工业4.0”为工厂生产带来了更为“智能”的空间。高精度的机械和机器人设备重新定义了生产区域。数据的驱动、自动化以及数字技术辅助的组装线都可以实时监控,并根据工厂需求调整设置。例如,在智能化“工业4.0”生产线上,人工工位虽然依旧存在,但在辅助机器人的帮助下,工人们可以更加高效地完成重复性任务。瑞士ABB公司的双臂工业机器人Yumi和德国博世公司的灵活编程机器人APAS等都是这一转变的有力证明。这些机器人能够替代工人完成繁琐、重复的工作,从而减轻人的负担,降低出错率,并提高人机互动的安全性。
这场制造业的变革已成为各国必争之地。发达国家重回制造业的原因主要有两方面:一是新一轮制造业革命的来临,各国争相在其中占据一席之地,以争夺未来的产业布局和核心竞争力;二是自2008年金融危机以来,经济持续低迷,产业空心化的危害让各国认识到重振制造业的重要性。在此背景下,发达国家纷纷出台先进制造业发展相关战略。
美国奥巴马积极推动建立全国先进制造业网络,希望通过资金支持、企业主导、高校及研究机构共同参与的方式打造产学研结合的制造业创新中心。俄罗斯、德国等国家也相继成立类似机构或项目以支持先进制造业的发展。这些举措表明各国对制造业未来的发展和竞争态势的高度重视。
那么,哪些产业将在这次变革中脱颖而出呢?从各国产业布局来看,物联网、大数据、人工智能、3D打印、清洁能源、纳米技术、虚拟现实等产业是各国扶植的重点。这些产业未来的发展潜力已经初露端倪。例如,“能源美国”是奥巴马指定的制造业创新研究中心之一,主攻下一代电力电子产品制造过程中的成本难题,以推动清洁能源的发展。
全球制造业正在经历一场深刻的变革。中国作为世界制造业大国,正积极抓住这一机遇,加快从制造业大国向制造业强国的转型。而全球其他制造业国家也在竞相发力,希望通过重振制造业来提振经济,争夺未来的产业领先地位。该研究中心执行主任贾斯蒂斯强调,他们的核心项目致力于改进宽禁带半导体产品的生产技术,以降低生产成本,并推动这一领域的基础研究成果在制造业中的广泛应用。
在2016年2月,俄罗斯的“战略创意机构”通过了新的市场开发路线图,其中涵盖了四个关键领域。其中,“未来工厂”项目的一个核心发展方向便是以3D打印为主的增材制造。值得一提的是,俄罗斯的“异形打印”公司为首颗小型商业卫星“平板—极光”号提供了3D打印机,用于制造太阳能电池板。该公司的总经理安东诺夫指出,他们采用的创新工艺将强化纤维融入热塑性聚合物进行打印,所生产的碳纤维复合材料制品的坚固性是普通塑料制品的15至20倍,同时也是铝制品的两倍,且重量更轻。目前,该公司还为欧洲空中客车和俄罗斯联合航空制造公司提供打印机舱内部件,并为俄罗斯私营航天企业制造小卫星的外壳部件和太阳能电池板。
在芬兰,一个名为“SISU 2010”的计划中,有一个引人注目的项目——“增强现实装配”。该项目是增强现实技术在设计制造领域的一个应用实例。通过“增强现实装配”,用户在虚拟环境下可以进行产品装配,模拟实际装配操作,从而建立产品装配序列和路径,经过可视化及可感知的评价分析,最终得到合理的装配工艺。
以色列,这个以创新闻名的国家,在多个先进制造领域都处于世界领先地位,尤其是机器人行业。尽管规模不大,但以色列生产的服务型机器人已经在全球市场占据相当大的份额。特别是在五个领域,服务型机器人的销售排名全球前三,包括除草机器人、游泳池清洗机器人、外科手术机器人、CAD设计机器人以及残疾人辅助机器人。其中,残疾人辅助机器人是唯一一个获得美国食品和药物管理局认证的型号。