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    我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床行業(yè)困境與解決思路

    2021-07-07

    文/常劍(實(shí)習(xí)生)、欒曉曦

    清華大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院


    機(jī)床行業(yè)一直以來(lái)都是國(guó)家和領(lǐng)先企業(yè)重要的戰(zhàn)略布局點(diǎn),尤其在對(duì)于汽車制造、軌道交通、航空航天、航天衛(wèi)星等高端裝備制造的研發(fā)工作中,機(jī)床行業(yè)是重要的戰(zhàn)略支點(diǎn),對(duì)于未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力起到重要的影響作用。《“中國(guó)制造2025”》明確提出九項(xiàng)任務(wù)、十大重點(diǎn)領(lǐng)域、五項(xiàng)工程,大力推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè),其中智能化數(shù)控機(jī)床被作為十大重點(diǎn)戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域之一。
    沒(méi)有高端數(shù)控機(jī)床的智能化,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)高端裝備制造業(yè)的智能制造?!爸悄軝C(jī)床”將成為智能制造體系中的核心裝備,加快發(fā)展“智能機(jī)床”,是實(shí)施“中國(guó)制造2025”打造制造強(qiáng)國(guó)的首要任務(wù)。機(jī)床智能化是一種大勢(shì)所趨的發(fā)展方向,更是衡量機(jī)床行業(yè)進(jìn)步與否的標(biāo)準(zhǔn)。


    改革開(kāi)放 40 多年來(lái),中國(guó)完成了從“制造弱國(guó)”到“制造大國(guó)”的轉(zhuǎn)變,獲得了世界對(duì)中國(guó)制造業(yè)的認(rèn)可。以機(jī)床行業(yè)為例,十八家國(guó)有機(jī)床廠,堪稱十八羅漢,曾經(jīng)在世界機(jī)床業(yè)占據(jù)舉足輕重的地位。然而,我們?cè)谧呦颉爸圃鞆?qiáng)國(guó)”的路上卻又不得不面對(duì)我們高端制造工業(yè)薄弱之痛。在新的更深層次的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,中國(guó)機(jī)床行業(yè)整體衰落。近些年來(lái),國(guó)際機(jī)床行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局發(fā)生了重大變化,發(fā)展高端數(shù)控機(jī)床成為潮流和趨勢(shì)。沈陽(yáng)機(jī)床廠曾經(jīng)是國(guó)內(nèi)外機(jī)床領(lǐng)域的王者,然而 2019 年 8 月,沈陽(yáng)機(jī)床廠宣布負(fù)債 800 億并面臨破產(chǎn)重組,2020 年重組后還在繼續(xù)嚴(yán)重虧損。目前,除了濟(jì)南二機(jī)床,中國(guó)機(jī)床行業(yè)十八羅漢基本全軍覆沒(méi)。




     

     

    一、各國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀


     

     



    一個(gè)國(guó)家的機(jī)床行業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量是衡量其裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志,數(shù)控機(jī)床作為智能化“工業(yè)母機(jī)”是智能制造裝備的重要基礎(chǔ),高端數(shù)控機(jī)床更是高端裝備制造業(yè)智能制造的工作核心?,F(xiàn)代國(guó)防裝備中許多關(guān)鍵零部件的材料、結(jié)構(gòu)、加工工藝都有一定的特殊性和加工難度,用普通加工設(shè)備和傳統(tǒng)加工工藝無(wú)法達(dá)到要求,必須采用多軸聯(lián)動(dòng)、高速、高精度的高端數(shù)控機(jī)床才能滿足加工要求。航空、航天、航母、航船等這些高端裝備的關(guān)鍵零部件的制造也幾乎完全依賴機(jī)床的精度保證。

    日本的美德龍、精工、豐田、森精機(jī)制作所等企業(yè),美國(guó)的馬格、哈斯、格里森等制造企業(yè),都是超高精度機(jī)床先進(jìn)技術(shù)的持有者。日本與美國(guó)的機(jī)床產(chǎn)業(yè)每年出口值超過(guò) 100 億美元,不管是技術(shù)還是銷量都領(lǐng)先于世界其他國(guó)家。

    (一)日本

    日本是享譽(yù)盛名機(jī)床強(qiáng)國(guó),日本的機(jī)床技術(shù)在全世界幾乎難有敵手,馬扎克、發(fā)那科、大隈、天田等品牌都是機(jī)床行業(yè)的佼佼者。作為機(jī)床領(lǐng)域的一個(gè)強(qiáng)者,日本在機(jī)床上的成功具有一定的借鑒意義。日本借助本土汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,反向拉動(dòng)機(jī)床行業(yè)的內(nèi)生技術(shù)升級(jí)。在 1998 年后日本成為全球機(jī)床行業(yè)霸主。

    在先進(jìn)技術(shù)發(fā)展方面,日本注重引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,學(xué)習(xí)和吸收別國(guó)成果;同時(shí)致力于研發(fā)新技術(shù),加快了本國(guó)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展速度,使日本機(jī)床技術(shù)長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先地位。

    在企業(yè)管理方面,日本學(xué)習(xí)了德國(guó)企業(yè)的管理方式,進(jìn)行嚴(yán)格的專業(yè)化管理,優(yōu)化管理程序,形成一體化發(fā)展。

    在對(duì)外貿(mào)易方面,日本不斷加大海外投資,有力地增強(qiáng)了在機(jī)床市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。日本大量的機(jī)床企業(yè)在海外建廠,進(jìn)行產(chǎn)品輸出。這種輸出使日本的機(jī)床品牌享譽(yù)世界,同時(shí)又獲取了大量利潤(rùn),為后續(xù)的企業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    在人才培養(yǎng)方面,重視人才的培養(yǎng)是日本機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其重要的隱形因素。日本以人才帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,大力實(shí)施人才盛則國(guó)興的戰(zhàn)略。

    (二)美國(guó)

    美國(guó)機(jī)床工業(yè)起步比英國(guó)要晚 50 年,但在制造技術(shù)方面很快就超過(guò)了英國(guó),躍居世界首位。美國(guó)政府十分重視機(jī)床工業(yè),國(guó)防部等部門(mén)因其軍事方面的需求而不斷向機(jī)床行業(yè)提出新的發(fā)展方向和科研要求。1952 年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,1934 年研制出世界上第一條組合機(jī)床自動(dòng)線,1948 年建立了世界上第一條年產(chǎn) 3000 萬(wàn)套軸承的自動(dòng)線,使本土汽車產(chǎn)量迅速提高;1958 年創(chuàng)制出加工中心,70 年代初研制成 FMS,1987 年首創(chuàng)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)等。在 20 世紀(jì) 80 年代中期,由于美國(guó)經(jīng)濟(jì)衰落,機(jī)床工業(yè)大量依賴進(jìn)口,于 1982 年被日本、德國(guó)先后趕超,但很快由政府采取措施扭轉(zhuǎn)了局面。

    從技術(shù)角度上來(lái)看:首先,美國(guó)結(jié)合汽車和軸承的生產(chǎn)需求,充分發(fā)展了自動(dòng)化生產(chǎn)所需的自動(dòng)線;同時(shí),由于其計(jì)算機(jī)及電子技術(shù)一直處于在世界領(lǐng)先地位,其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí);并且,美國(guó)一貫重視科研和創(chuàng)新,其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。

    從政策制度的角度來(lái)看,美國(guó)的機(jī)床技術(shù)之所以能夠在世界上保持長(zhǎng)期領(lǐng)先,政府在引導(dǎo)加強(qiáng)研發(fā)和不斷創(chuàng)新方面起到了至關(guān)重要的作用:

    1、對(duì)重大科研課題定出計(jì)劃、措施并提供充足經(jīng)費(fèi)。例如為 NC 機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)提供大量經(jīng)費(fèi),為新一代 NC 系統(tǒng)的研發(fā)提供1億美元經(jīng)費(fèi)等。

    2、組織引導(dǎo)有關(guān)科研單位和企業(yè)進(jìn)行科研合作。例如新一代 NC 系統(tǒng)的研發(fā),由全美制造科學(xué)中心與美國(guó)空軍協(xié)作開(kāi)發(fā);CIM 的研制,政府組織通用汽車公司、波音飛機(jī)公司以及有關(guān)機(jī)床工業(yè)公司共同研發(fā)。

    3、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)完成后,組織訂貨推廣使用,同時(shí)加速推進(jìn)科研進(jìn)一步深化。例如 1952 年麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái) NC 銑床后,馬上組織軍工部門(mén)訂貨 100 臺(tái)用于生產(chǎn),并不斷改進(jìn),從而加速 NC 機(jī)床技術(shù)不斷提高。1994 年美國(guó) G&L 公司研制出世界上第一臺(tái) VARLA4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床后,及時(shí)組織有關(guān)大學(xué)研究分析并在企業(yè)中使用,以便在技術(shù)上進(jìn)一步提高。


    還有非常重要的一點(diǎn),美國(guó)在全球進(jìn)行大規(guī)模并購(gòu),借助資本的力量來(lái)打造大型機(jī)床集團(tuán),將數(shù)控機(jī)床從技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嵱谩?/span>


     

     

    二、中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)困境


     

     



    中國(guó)是當(dāng)今世界第一制造大國(guó),機(jī)床行業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有,從小到大,從單一到復(fù)雜的轉(zhuǎn)變。應(yīng)用于航空、軍工等領(lǐng)域的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床和加工中心也取得了突破。但在總體上,我國(guó)機(jī)床行業(yè)在高端數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的基礎(chǔ)薄弱,尚有部分核心技術(shù)還未掌握,已成為嚴(yán)重制約我國(guó)向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)的“卡脖子”問(wèn)題。

    (一)技術(shù)總體水平低

    早期機(jī)床是靠絲桿刻度,手工操作來(lái)進(jìn)行加工精度控制的,隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,國(guó)外機(jī)床廠開(kāi)始使用 PLC 工業(yè)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制,大大提高了機(jī)床的加工精度和自動(dòng)化水平,這個(gè)階段國(guó)內(nèi)就開(kāi)始落后于國(guó)外,我們沒(méi)有重視研發(fā)數(shù)控系統(tǒng),導(dǎo)致被國(guó)外壟斷,技術(shù)斷代?,F(xiàn)在工業(yè)機(jī)床已經(jīng)開(kāi)始從數(shù)控自動(dòng)化向數(shù)字智能化方向發(fā)展,設(shè)備聯(lián)網(wǎng),芯片融入AI控制技術(shù)已經(jīng)不是什么不可想象的技術(shù)了,從 2016 年開(kāi)始國(guó)內(nèi)就陸續(xù)出現(xiàn)黑燈工廠(工業(yè)4.0)項(xiàng)目,但這些技術(shù)都是被國(guó)外壟斷的,導(dǎo)致我國(guó)與國(guó)外的差距越來(lái)越大。

    (二)成本上升

    制造業(yè)勞動(dòng)力成本上升:以美、德為代表的發(fā)達(dá)工業(yè)強(qiáng)國(guó)勞動(dòng)力成本長(zhǎng)期居高不下,并逐年上升,附加值較低的產(chǎn)品生產(chǎn)及組裝環(huán)節(jié),通過(guò)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移至勞動(dòng)力成本更低的國(guó)家與地區(qū);制造大國(guó)中國(guó)的勞動(dòng)力成本也在上升,使得原本利潤(rùn)有限的低端制造利潤(rùn)率更低。上游原材料價(jià)格上漲:石油、鋼材等原材料價(jià)格上漲,使得生產(chǎn)成本逐年上升。

    (三)中國(guó)市場(chǎng)對(duì)機(jī)床的需求量不足

    受數(shù)控機(jī)床行業(yè)整體需求結(jié)構(gòu)調(diào)整及升級(jí)、下游領(lǐng)域不景氣影響,2019 年我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)規(guī)模為 3270 億元,同比下降 2.30%。目前中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)容量急劇萎縮。例如,一個(gè)企業(yè)需要加工 10 萬(wàn)個(gè)汽車配件,購(gòu)買(mǎi) 5 臺(tái)數(shù)控機(jī)床可能就夠了,且機(jī)床從使用到報(bào)廢有一個(gè)周期。需求的急劇減少,使得機(jī)床企業(yè)難以積累足夠的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和資金進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品升級(jí)工作,導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性、穩(wěn)定性不足,集成技術(shù)欠缺,更缺乏將工藝系統(tǒng)、物流系統(tǒng)集成為柔性制造單元或流水生產(chǎn)線的技術(shù)。

    (四)行業(yè)整體分散無(wú)法集中

    機(jī)床行業(yè)的下游是零件加工企業(yè),這些企業(yè)的需求千差萬(wàn)別。有的加工螺絲螺母,有的加工錘子鏟子。即使是同類型機(jī)床需要加工的產(chǎn)品也完全不同,例如,A 企業(yè)需要加工平頭型螺絲刀,B 企業(yè)需要加工十字型螺絲刀。加工需求的不同,出廠前的機(jī)床定制需求也就千差萬(wàn)別,所以整個(gè)機(jī)床行業(yè)無(wú)法像蘋(píng)果公司一樣形成一個(gè)大型統(tǒng)一的公司,來(lái)生產(chǎn)一件單一的產(chǎn)品既能賣給企業(yè) A 也能賣給企業(yè) B。我國(guó)機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀是既要生產(chǎn)不同型號(hào)的數(shù)控機(jī)床給企業(yè) A 也要生產(chǎn)不同型號(hào)的數(shù)控機(jī)床給企業(yè) B,整個(gè)機(jī)床行業(yè)較為分散、沒(méi)有統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)模式。

    (五)投資融資困難

    在國(guó)內(nèi)金融嚴(yán)格監(jiān)管的背景下,制造業(yè)融資渠道變窄,融資成本逐漸上升,作為資金密集型、技術(shù)密集型的機(jī)床工業(yè),一旦資金鏈斷裂,會(huì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和后續(xù)研發(fā)造成嚴(yán)重影響。《產(chǎn)業(yè)升級(jí)——資產(chǎn)融資助力機(jī)床市場(chǎng)發(fā)展白皮書(shū)》披露:通過(guò)融資方式采購(gòu)新設(shè)備是整個(gè)機(jī)床行業(yè)的普遍需求。由于許多機(jī)床用戶都是中小企業(yè),難以獲得銀行貸款支持來(lái)購(gòu)買(mǎi)設(shè)備,因此對(duì)融資的需求日益增長(zhǎng)。機(jī)床制造利潤(rùn)偏低,且從投資到獲得回報(bào)又需要開(kāi)發(fā)和升級(jí),這一系列漫長(zhǎng)的過(guò)程在短期內(nèi)無(wú)法獲得高利潤(rùn)回報(bào),使得投資方轉(zhuǎn)而投向其他市場(chǎng),機(jī)床行業(yè)整體融資更加艱難。

    (六)技術(shù)人才稀缺


    機(jī)床行業(yè)是個(gè)專業(yè)度極高的行業(yè),越是高端的數(shù)控機(jī)床,越是需要能夠熟練掌握機(jī)床調(diào)試的技術(shù)人才,但是這樣的人才在我國(guó)十分稀缺,培養(yǎng)一個(gè)成熟的機(jī)床技術(shù)工程師起碼要三至五年的時(shí)間,這也導(dǎo)致了我國(guó)高端機(jī)床產(chǎn)量的嚴(yán)重不足。無(wú)法生產(chǎn)高端機(jī)床就無(wú)法培養(yǎng)能夠掌握高端機(jī)床的新技術(shù)人才,導(dǎo)致機(jī)床行業(yè)陷入了死循環(huán)。機(jī)床專家陳循介曾憂慮地表示,機(jī)床行業(yè)在人才上出現(xiàn)了斷代,建立一個(gè)有利于機(jī)床工程師進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的環(huán)境很重要。雖然中國(guó)的教育基礎(chǔ)很強(qiáng)大,但在技術(shù)人才培養(yǎng)上卻比較輕視。像日本,美國(guó),德國(guó)很大一部分年輕人會(huì)選擇去技術(shù)學(xué)校學(xué)習(xí)。而中國(guó)的年輕人但凡能考入大學(xué),都不會(huì)選擇去技術(shù)學(xué)校,這直接導(dǎo)致了我國(guó)技術(shù)人才的短缺。


     

     

    三、不平坦的學(xué)習(xí)之路


     

     



    (一)以行業(yè)需求拉動(dòng)生產(chǎn)的發(fā)展模式

    日本是依靠本土汽車產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求來(lái)反向拉動(dòng)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的整體水平,但中國(guó)本土汽車行業(yè)技術(shù)相對(duì)落后,市場(chǎng)需求量少、整體生產(chǎn)規(guī)模不足,無(wú)法實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)機(jī)床行業(yè)的整體發(fā)展能力。中國(guó)大部分汽車市場(chǎng)實(shí)行的是用市場(chǎng)換技術(shù)、依靠引進(jìn)外資,汽車核心產(chǎn)業(yè)技術(shù)仍然在外資集團(tuán)手里,所以中國(guó)目前無(wú)法學(xué)習(xí)日本借助本土汽車產(chǎn)業(yè)來(lái)帶動(dòng)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式。

    (二)以并購(gòu)提升技術(shù)能力的發(fā)展模式

    2004 年至 2010 年期間中國(guó)開(kāi)始學(xué)習(xí)美國(guó)啟動(dòng)了海外并購(gòu)策略,中國(guó)機(jī)床企業(yè)的并購(gòu)目的地主要是德國(guó)。例如,北京第一機(jī)床收購(gòu)了德國(guó)頂級(jí)品牌瓦德里希科堡,杭州機(jī)床廠收購(gòu)了德國(guó)磨床 aba,大連機(jī)床廠控股了專注航天航空領(lǐng)域的茲默曼,哈爾濱量具集團(tuán)收購(gòu)了德國(guó)測(cè)刀儀專家凱獅。但這些并購(gòu)后來(lái)都發(fā)生了大量的消化不良,我國(guó)的機(jī)床行業(yè)整體水平與并購(gòu)后的機(jī)床企業(yè)無(wú)法匹配。杭州機(jī)床廠收來(lái)了的 aba,在 2010 年申請(qǐng)破產(chǎn),被德國(guó)同行接收;哈爾濱量具集團(tuán)收購(gòu)的凱獅,也在 2010 年申請(qǐng)破產(chǎn);北京第一機(jī)床收購(gòu)的瓦德里希科堡,2011 年后連年虧損;大連機(jī)床收購(gòu)的茲默曼,又被原股東收購(gòu)了回去。海外并購(gòu)大多都以失敗告終。中國(guó)機(jī)床企業(yè)在處理跨國(guó)并購(gòu)的管理、技術(shù)和文化融合能力明顯不足,這給中國(guó)機(jī)床行業(yè)一個(gè)深刻的教訓(xùn)。

    現(xiàn)在中國(guó)機(jī)床行業(yè)面臨多方位困境、市場(chǎng)極度萎縮,這說(shuō)明中國(guó)機(jī)床體系,已經(jīng)進(jìn)入了僵局,唯有重構(gòu)一套全新的體系才能獲得重生。

    (三)新的發(fā)展方向

    目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)尚處于起步階段,“數(shù)控機(jī)床—數(shù)控機(jī)床智能化—智能機(jī)床—智能制造車間—智能制造工廠—智能制造大系統(tǒng)”的技術(shù)發(fā)展進(jìn)程,是機(jī)床行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。


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    △ 圖-1智能機(jī)床發(fā)展進(jìn)程圖


    智能化機(jī)床是對(duì)制造過(guò)程能夠做出判斷和決定的機(jī)床,是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的高級(jí)形態(tài)。隨著科技不斷創(chuàng)新,智能化機(jī)床作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)智能終端,將成為智能生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)關(guān)注數(shù)控加工,發(fā)揮技術(shù)輔助作用,減少繁瑣和重復(fù)的任務(wù),以及機(jī)床機(jī)械設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)智能化協(xié)同創(chuàng)新、機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和數(shù)控系統(tǒng)智能化功能的提升。在互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的應(yīng)用下,數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)得到了良好的發(fā)展,其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)控機(jī)床智能化發(fā)展中起到了重要作用,推動(dòng)機(jī)床行業(yè)的互聯(lián)、集成,實(shí)現(xiàn)真正的機(jī)床行業(yè)智能化升級(jí)。


     

     

    四、借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決機(jī)床困境思路


     

     



    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè) 4.0 時(shí)代下實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要助力。以新一代信息技術(shù)革命為標(biāo)志的工業(yè) 4.0 時(shí)代,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)成為新的生產(chǎn)力,這為機(jī)床行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了重要助力。

    1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,通過(guò)人、機(jī)、物的全面互聯(lián),全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面鏈接,推動(dòng)形成全新的工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系,成為工業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵依托、重要途徑、全新生態(tài)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)是工業(yè)領(lǐng)域各類信息的核心載體,通過(guò)匯聚、處理、分析、共享和應(yīng)用各類數(shù)據(jù)資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)領(lǐng)域各類資源的統(tǒng)籌管理和調(diào)配,發(fā)揮數(shù)據(jù)作為核心生產(chǎn)要素參與價(jià)值創(chuàng)造和分配的能力。

    2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全三大體系構(gòu)成。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)匯聚、整合、分析和處理。其中網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎(chǔ),平臺(tái)是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心,安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的保障,三大體系各自包含了與之相應(yīng)的架構(gòu)與技術(shù)構(gòu)成,融合發(fā)展構(gòu)建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是推動(dòng)中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵助推器。

    中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模增加值從 2017 年的 2.35 萬(wàn)億元增長(zhǎng)至 2019 年的 3.41 萬(wàn)億元,CAGR 達(dá)到 20.46%,整體產(chǎn)業(yè)邁向發(fā)展快車道,而這一切得益于中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)制定了完善且明確的頂層設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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    △ 圖-2 2019年各省市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)增速顯著高于GDP增速

    (一)技術(shù)支持

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)幫助企業(yè)整體優(yōu)化帶動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)數(shù)據(jù)智能分析支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘,打造工業(yè)數(shù)據(jù)分析與可視化平臺(tái)是眾多主體布局的關(guān)鍵切入點(diǎn),與行業(yè)場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求深度結(jié)合成為工業(yè)數(shù)據(jù)分析與可視化平臺(tái)未來(lái)發(fā)展必然趨勢(shì)。不同主體布局過(guò)程中,呈現(xiàn)出“兩大路徑四種方式”:

    一是工業(yè)企業(yè)推動(dòng)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的數(shù)字化、軟件化。一方面將原有數(shù)字模型與分析工具轉(zhuǎn)化為平臺(tái)服務(wù),霍尼韋爾 Sentience 平臺(tái)中集成工藝計(jì)算包以幫助用戶實(shí)現(xiàn)石化工藝優(yōu)化,東芝 Meister 分析平臺(tái)基于工程積累的專業(yè)知識(shí)來(lái)分析制造過(guò)程中各類事件之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián),中聯(lián)重科依托工程機(jī)械設(shè)備故障行為模式的經(jīng)驗(yàn)積累幫助客戶及時(shí)進(jìn)行故障預(yù)警并提出最優(yōu)維護(hù)計(jì)劃;另一方面在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上引入先進(jìn)智能分析技術(shù),形成新的平臺(tái)分析服務(wù),羅克韋爾 Factory Talk Analytics 平臺(tái)可以利用自然語(yǔ)言和生產(chǎn)人員進(jìn)行互動(dòng),幫助后者發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備難題;日立 Lumada Analytics 平臺(tái)使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)中的故障模式,寄云 NeuSeer 平臺(tái)引入大數(shù)據(jù)分析工具對(duì)特種玻璃生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和翹曲問(wèn)題檢測(cè)記錄進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,快速定位關(guān)鍵參數(shù)工作范圍。

    二是 IT 企業(yè)在大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)上疊加工業(yè)知識(shí)。一方面,在實(shí)現(xiàn)方式上,IT 巨頭多立足自身基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)提供通用化算法和工具,微軟 Azure 平臺(tái)提供從云端到邊緣的豐富 AI 工具組合,豐田物料搬運(yùn)歐洲公司則利用其 AI 服務(wù)實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)優(yōu)化。另一方面,技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)面向客戶需求提供一站式工業(yè) AI 解決方案。

    業(yè)務(wù) PaaS 平臺(tái)將形成整體百花齊放、特定專業(yè)領(lǐng)域相對(duì)集聚的發(fā)展局面。作為支撐前端靈活構(gòu)建各類工業(yè)應(yīng)用和解決方案的后臺(tái)中樞,業(yè)務(wù) PaaS 平臺(tái)需要深厚的專業(yè)知識(shí)和領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)積累沉淀,不同領(lǐng)域龍頭企業(yè)依托傳統(tǒng)業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)布局業(yè)務(wù) PaaS 平臺(tái),加快積累深度融入領(lǐng)域知識(shí)的業(yè)務(wù)組件成為贏取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心。專業(yè)服務(wù)能力和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累共同支撐業(yè)務(wù) PaaS 平臺(tái)構(gòu)建。一是對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、運(yùn)維等領(lǐng)域服務(wù)能力改造升級(jí)形成開(kāi)放 PaaS 服務(wù)。如工業(yè)軟件廠商 PTC、達(dá)索、索為、用友等將設(shè)計(jì)仿真、運(yùn)營(yíng)管理、采購(gòu)銷售領(lǐng)域軟件轉(zhuǎn)化成平臺(tái)中獨(dú)立的服務(wù)模塊,快速滿足用戶個(gè)性化應(yīng)用軟件定制需求;GE、西門(mén)子、ABB、日立、三一、徐工、擎天科技等自動(dòng)化、裝備和制造企業(yè)則憑借生產(chǎn)優(yōu)化、資產(chǎn)運(yùn)維、能耗優(yōu)化等方面的優(yōu)勢(shì),在平臺(tái)里提供專業(yè)化的預(yù)置解決方案。二是將特定行業(yè)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)以數(shù)字化模型或?qū)I(yè)化軟件工具形式積累沉淀到平臺(tái)中。如數(shù)控機(jī)床行業(yè)龍頭企業(yè)德瑪吉森將其長(zhǎng)期積累的參數(shù)優(yōu)化、故障運(yùn)維、產(chǎn)線管理經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成 ADAMOS 平臺(tái)中的開(kāi)放式 API,賦能給其他裝備制造商和客戶。

    圍繞產(chǎn)品全生命周期優(yōu)化,為加速產(chǎn)品的創(chuàng)新迭代、提升用戶體驗(yàn),本田公司利用 IBM 大數(shù)據(jù)分析技術(shù),使自身 100 人的工程師團(tuán)隊(duì)能夠以更高的效率分析上百萬(wàn)份司機(jī)行為數(shù)據(jù),并結(jié)合產(chǎn)品材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等數(shù)據(jù),初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期優(yōu)化。再如海爾基于 COSMO Plat 平臺(tái)對(duì)用戶需求、反饋與制造能力數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與分析,某新產(chǎn)品上市周期由 6 個(gè)月降低至 45 天,一年時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn) 3 次迭代升級(jí),價(jià)格提升 10% 以上。

    (二)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)降低成本

    企業(yè)通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)獲取經(jīng)營(yíng)與生產(chǎn)的信息化管理能力,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)降低成本是企業(yè)使用平臺(tái)的重要目的。以進(jìn)銷存為代表的經(jīng)營(yíng)管理類云化應(yīng)用,在此基礎(chǔ)上疊加簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)分析。例如,南康家具加工中小企業(yè)通過(guò)租用江西工業(yè)云平臺(tái)的云化 SaaS 服務(wù),提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理與產(chǎn)業(yè)協(xié)作水平,平均每家企業(yè)可節(jié)約 10 萬(wàn)元/年的成本。再如中型企業(yè) BlueMicrophones 選擇甲骨文 NetSuite 云化 ERP 服務(wù)代替了原有的財(cái)務(wù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)可視化的財(cái)務(wù)、庫(kù)存與人力資源管理,每年節(jié)約成本 8 萬(wàn)美元。

    以生產(chǎn)過(guò)程可視化、設(shè)備 OEE 和物料管理為代表的簡(jiǎn)單生產(chǎn)管理系統(tǒng)。例如,東莞愛(ài)電電子通過(guò)部署盤(pán)古信息的智能管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了物料、工單信息的可視化與生產(chǎn)異常的實(shí)時(shí)報(bào)警,錯(cuò)料事故由每月 4 降為 0,工單完工清尾時(shí)間較少 45 分鐘。再如杭州蕙勒借助根云平臺(tái)實(shí)時(shí)采集機(jī)床工況、加工產(chǎn)量、運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù),提升車間可視化水平,日計(jì)劃完成率增長(zhǎng) 10% 以上,廢品率下降 2% 左右。

    在設(shè)備運(yùn)維環(huán)節(jié),重點(diǎn)關(guān)注高價(jià)值設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)。例如,泰隆減速機(jī)公司基于徐工集團(tuán)信息漢云平臺(tái)對(duì)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù),結(jié)合機(jī)床機(jī)理模型,通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)性維護(hù),設(shè)備利用率提高了 7.65%,設(shè)備運(yùn)維成本降低 20%。再如,中聯(lián)重科通過(guò)中科云谷平臺(tái)建立基于機(jī)理和機(jī)器學(xué)習(xí)的模型,對(duì)主油泵等核心關(guān)鍵部件進(jìn)行健康評(píng)估與壽命預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵件的預(yù)測(cè)性維護(hù),從而降低計(jì)劃外停機(jī)概率和安全風(fēng)險(xiǎn),提高設(shè)備可用性和經(jīng)濟(jì)效益。

    (三)適應(yīng)市場(chǎng)加固競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)幫助工業(yè)企業(yè)尋找更多合作伙伴,降低供應(yīng)鏈斷裂風(fēng)險(xiǎn),優(yōu)化市場(chǎng)供需關(guān)系。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入企業(yè)數(shù)的增加,傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈逐漸形成一張“供應(yīng)網(wǎng)”,通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),工業(yè)企業(yè)可以找到更多的原材料來(lái)源和銷售對(duì)象。在突發(fā)事件出現(xiàn)時(shí),借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),工業(yè)企業(yè)一方面作為下游企業(yè),可以快速尋找原供應(yīng)鏈合作伙伴替代者,降低供應(yīng)鏈斷裂風(fēng)險(xiǎn),保障供應(yīng)鏈安全;另一方面作為上游企業(yè),可以實(shí)時(shí)響應(yīng)市場(chǎng)需求、動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)規(guī)劃、高效擊中市場(chǎng)痛點(diǎn),為市場(chǎng)優(yōu)化供需關(guān)系,為企業(yè)拓展盈利空間。

    企業(yè)借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)保護(hù)原有業(yè)務(wù)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。裝備制造企業(yè)立足產(chǎn)品優(yōu)勢(shì),疊加以數(shù)據(jù)分析為核心的服務(wù)能力,進(jìn)一步鞏固市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)地位。例如安川電機(jī)的 MMcloud 平臺(tái),能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人、機(jī)床等設(shè)備數(shù)據(jù)的深層次采集,并且依托平臺(tái)的智能分析幫助客戶減少核心設(shè)備的停機(jī)時(shí)間。庫(kù)卡推出 KUKAConnect 平臺(tái),主要為機(jī)器人添加狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)提醒、實(shí)時(shí)故障診斷等服務(wù)。亞威機(jī)床推出智云工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),主要為機(jī)床添加狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)提醒、實(shí)時(shí)故障診斷等服務(wù)。部分領(lǐng)先的裝備制造企業(yè)以這一方式重構(gòu)自身的業(yè)務(wù)體系,實(shí)現(xiàn)向數(shù)字化服務(wù)企業(yè)的轉(zhuǎn)型。例如 GE 將軟件與數(shù)據(jù)分析作為企業(yè)的戰(zhàn)略核心,基于 Predix 平臺(tái)整合 Proficy、APM、OPM、iFIX、Historian 等軟件服務(wù),并以此為各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供驅(qū)動(dòng)力量。

    (四)平臺(tái)化集成

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)信息模型規(guī)范的統(tǒng)一成為提升工業(yè)要素管理水平的關(guān)鍵。為對(duì)各類工業(yè)設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行更加有效的識(shí)別和交互,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)正將信息模型的集成與統(tǒng)一構(gòu)建作為支撐自身應(yīng)用拓展的一項(xiàng)關(guān)鍵能力,并遵循兩類思路推進(jìn)。一是自上而下:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供開(kāi)放的信息模型構(gòu)建工具,統(tǒng)一工業(yè)資產(chǎn)的語(yǔ)義描述。二是自下而上:設(shè)備企業(yè)基于統(tǒng)一協(xié)議構(gòu)建信息模型,與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行集成,將特定行業(yè)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)以數(shù)字化模型或?qū)I(yè)化軟件工具形式積累沉淀到平臺(tái)中。列如,數(shù)控機(jī)床行業(yè)龍頭企業(yè)德瑪吉森將其長(zhǎng)期積累的參數(shù)優(yōu)化、故障運(yùn)維、產(chǎn)線管理經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成 ADAMOS 平臺(tái)中的開(kāi)放式 API,賦能給其他裝備制造商和客戶。海爾基于自身大規(guī)模定制成功經(jīng)驗(yàn)在 COSMO Plat 平臺(tái)打造交互定制、精準(zhǔn)營(yíng)銷、模塊采購(gòu)、智能生產(chǎn)、智慧服務(wù)等解決方案套件,快速賦能其他行業(yè)用戶。富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) BEACON 通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)不同領(lǐng)域、不同行業(yè)的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),通過(guò)提供相應(yīng)工業(yè)機(jī)理模組幫助用戶快速匹配供應(yīng)商并指導(dǎo)產(chǎn)線高質(zhì)量生產(chǎn)。

    (五)企業(yè)融資新模式

    金融服務(wù)模式顯現(xiàn)巨大的價(jià)值潛力,是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)探索商業(yè)模式的新熱點(diǎn)。推動(dòng)產(chǎn)融結(jié)合是增強(qiáng)金融服務(wù)實(shí)體功能重要措施。工業(yè)企業(yè)及金融機(jī)構(gòu)均可基于平臺(tái)開(kāi)展產(chǎn)融結(jié)合。目前從三條路徑實(shí)現(xiàn)產(chǎn)融結(jié)合:一是數(shù)據(jù)+保險(xiǎn)模式。如平安銀行基于平臺(tái)獲取和集成工業(yè)排污企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、排污、信用等數(shù)據(jù),利用 AI 與大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)分析,實(shí)現(xiàn)環(huán)責(zé)險(xiǎn)有效投放。二是數(shù)據(jù)+信貸模式。如海爾金控利用 COSMO Plat 平臺(tái)將單個(gè)企業(yè)的不可控風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣?yīng)鏈企業(yè)整體的可控風(fēng)險(xiǎn),為中小企業(yè)提供融資借貸、供應(yīng)鏈金融服務(wù)。三是數(shù)據(jù)+租賃模式。徐工集團(tuán)基于漢云平臺(tái)的大量設(shè)備管理能力,探索經(jīng)營(yíng)租賃模式,融資租賃率超過(guò) 80%。中科云谷基于平臺(tái)對(duì)設(shè)備租賃進(jìn)行全過(guò)程管理,實(shí)現(xiàn)租賃回款管理等功能。

    (六)人才培養(yǎng)

    從 2016 年至今,國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了人才培養(yǎng)相關(guān)政策,明確提出要壯大人才隊(duì)伍,加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè),持續(xù)提升我國(guó)制造業(yè)發(fā)展水平。

    表1:國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才相關(guān)政策

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    搭建培養(yǎng)體系,建設(shè)培訓(xùn)基地。各省市地區(qū)高度重視技術(shù)人才培養(yǎng),積極響應(yīng)國(guó)家政策,鼓勵(lì)產(chǎn)教融合建設(shè)、供需雙向?qū)?構(gòu)建校企結(jié)合的人才培養(yǎng)體系。北京市、天津市、上海市、江蘇省、廣東省、福建省、湖南省、河南省、黑龍江省、遼寧省、江西省、陜西省、青海省等地方政府均出臺(tái)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)人才培養(yǎng)政策,建立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才實(shí)訓(xùn)基地以滿足高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)人才的培養(yǎng)需求。深化產(chǎn)教融合,加強(qiáng)人才培育,對(duì)機(jī)床行業(yè)的智能化發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。


     

     

    總 結(jié)


     

     



    后疫情時(shí)代,全球工業(yè)市場(chǎng)正面臨一場(chǎng)艱難的恢復(fù)之路。這對(duì)我國(guó)機(jī)床行業(yè)的崛起來(lái)說(shuō)是一次難得的機(jī)遇。我們應(yīng)緊緊抓住這次機(jī)遇,重視高端技術(shù)人才培養(yǎng),集中優(yōu)勢(shì)資源,推動(dòng)技術(shù)發(fā)展,推動(dòng)先進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和示范應(yīng)用,滿足國(guó)家戰(zhàn)略新需求。我們可借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)重塑中國(guó)機(jī)床體系,打造完整的機(jī)床配套產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)機(jī)床行業(yè)“浴火重生”,為中國(guó)制造業(yè)復(fù)蘇注入強(qiáng)勁動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)夢(mèng)想。



    編輯|段文秀      
     
    審核、責(zé)編|楊帆  



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