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摘要:本文介紹了先進制造技術具有先進性、廣泛性、實用性、集成性、系統性和動態性的特點,并探討了先進制造技術的發展趨勢。
關鍵詞:制造技術 柔性 集成 智能
制造技術的水準在某種意義上決定了整個國民經濟發展的水平和國力。先進制造技術是傳統制造技術與機械、電子、信息、材料、能源、管理等多領域的先進成果融合而成的高新技術,它代表著當今制造技術中的最高水平,已成為世界經濟發展和滿足人類日益增長需要的重要支撐。
1、先進制造技術、內涵及特點
1.1 先進制造技術及內涵
先進制造技術AMT是制造業不斷吸收信息技術及現代管理技術等方面的成果,將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程,以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,提高對動態多變的產品市場的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱,也是取得理想技術經濟效益的制造技術的總稱。
AMT內涵是使原材料成為產品而采用的一系列先進技術,外延是一個不斷發展更新的技術體系,不是固定模式,它具有動態性和相對性,不能簡單地理解就是CAD、CAM、FMS、CIMS等具體技術。
1.2 先進制造技術的特點
(1)先進性:AMT的核心和基礎是經過優化的先進工藝(優質、高效、低耗、清潔工藝),它從傳統制造工藝發展起來,并與新技術實現了局部或系統集成。特別強調計算機技術、信息技術和現代管理技術在制造中的應用。
(2)廣泛性:AMT不是單獨分割在制造過程的某一環節,而是將其綜合運用于制造的全過程,它覆蓋了產品設計、生產設備、加工制造、銷售使用、維修服務,甚至回收再生的整個過程。
(3)實用性:AMT有明確的需求導向特征,不是以追求技術的高新度為目的,而是注重產生最好的實踐效果,以提高企業競爭力和促進國家經濟增長和綜合實力為目標。
(4)集成性:AMT由于專業、學科間的不斷滲透、交叉、融合,界限逐漸淡化甚至消失,技術趨于系統化、集成化,已發展成為集機械、電子、信息、材料和管理技術為一體的新興交叉學科,可稱為“制造工程”。
(5)系統性:隨著微電子、信息技術的引入,AMT能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調整的信息流動過程。AMT是可以駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
(6)動態性:它不斷地吸收各種高新技術成果,將其滲透到制造系統各個環節和制造活動的整個過程,實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。
2、先進制造技術的發展趨勢
2.1 傳統制造技術向高效化、敏捷化、清潔化方向發展
2.1.1 向高效化方向發展
機械加工、鑄造、鍛壓、焊接、熱處理與表面改性等傳統工藝技術在相當長的時間內仍將是量大面廣、經濟實用的制造技術,對其優化和革新具有重大技術經濟效益。隨著精度補償、應用軟件、自動控制、新材料和機電一體化等技術的發展,工藝裝備在數控化的基礎上進一步向生產自動化,作業柔性化、控制智能化方向發展。例如:多軸聯動加工中心,裝配作業集成機床、虛擬軸機床、快速成型等新型加工設備不斷涌現。
2.1.2 向敏捷化方向發展
目前,世界經濟表現為競爭全球化,需求多樣化,產品生產朝多品種、小批量方向發展,對制造企業快速響應市場和產品一次制造成功的要求日益提高。現代的產品設計正由手工繪圖方式向計算機繪圖方式方向發展,由滿足單個構件要求的設計向對整個制造系統功能的綜合設計、將設計與制造及相關因素進行系統綜合的并行設計、基于網絡的遠程設計方向發展。面向制造、裝配、檢測的設計將利用并行工程的原理和方法,從設計一開始就考慮到從產品概念設計到報廢處理的全生命周期的有關問題;在計算機建模仿真基礎上擴展的虛擬制造技術,在產品設計階段就適時地、并行地、協同地“虛擬”出產品未來的制造全過程及其產品性能、可制造性等相關因素,從而更經濟、更快捷、更柔性地組織生產和優化布局,以達到縮短產品開發周期,降低生產成本、提高生產效率、完善產品設計質量的目的。因此,面向并行工程、虛擬制造、全壽命周期的設計及CAD/CAM/CAPP一體化技術等敏捷設計制造技術與系統將在今后若干年內得到長足發展。
2.1.3 向清潔化方向發展
保護環境、節約能源已成為全球密切關注的焦點,發達國家積極倡導“綠色制造”及“清潔生產”。我國制定的《綠色制造科技發展“十二五”專項規劃》也明確了大力發展清潔綠色的精密成型與加工制造技術,實現少或無切削的塑性成型技術、“干凈”成型技術等將成為21世紀優先發展的制造技術。
2.2 先進制造技術向精密化、多樣化、復合化方向發展
2.2.1 向精密化方向發展
加工技術向高精度發展是制造技術的一個重要發展方向。精密加工和超精密加工、特種加工、微型機械的微細和超微細加工等精密工程是當今也是未來制造技術的基礎,其中納米級的超精密加工技術和微型機械技術被認為是21世紀的核心技術和關鍵技術。主要包括超精密切削加工、超精密磨削加工和研磨加工、超精密特種加工技術和超精密加工裝備制造技術四個領域。
2.2.2 向多樣化方向發展
為適應制造業對新型或特種材料以及精密、細小、大型、復雜零件的需要,發達國家正大力研究與開發各種原理不同、方法各異的加工與成型方法,如超塑性材料的等溫鍛造、復雜精密零件的電鑄加工以及特殊環境和極限條件下的真空焊接、水下切割等。據統計,目前在機械制造中采用的成型工藝已達500種以上,特種成型工藝也是有百余種。
2.2.3 向復合化方向發展
由于材料的加工難度越來越大,工件形狀越來越復雜,加工質量要求越來越高,國外正在研究多種能量的復合加工方法以及常規加工與特種加工的組合加工工藝。如在切削區引入聲、光、電、磁等能量后,可形成超聲振動切削、激光輔助切削、導電加熱切削、磁性切削等復合加工工藝。
利用特種加工易于實現自動化、自適應控制的特點,特種加工技術和信息技術相結合,不斷發展高精度、高效率的超大型、超微型、超精密特種加工機床和加工中心。如激光加工中心能將切割、打孔、焊接、表面處理等不同加工工序集成在一起,能加工多種材料和多種規格、形狀的零件,并能實現多維度的智能化控制。
2.3 制造系統向柔性化、集成化、智能化、全球化方向發展
【關鍵詞】先進制造技術;發展趨勢;關鍵技術
【中圖分類號】TH16 【文獻標識碼】A
【文章編號】1007―4309(2010)10―0086―2
先進制造技術AMT(Advanced Manufacturing Technology)是傳統制造技術在不斷吸收機械、材料、電子、信息、能源和現代化管理等領域的成果上產生的,它被綜合應用于產品的生產、設計、制造、檢測、管理和售后服務的全過程。它是由傳統的制造技術發展而來的,保留了過去制造技術中的有效要素,是制造技術與現代高新技術結合而產生的完整的技術群,先進制造技術的發展,大體經歷了四個階段:
第一階段(20世紀60―70年代):柔性制造單元(CAD/CAM),它是以數控機床、加工中心和工業機器人為代表的。
第二階段(20世紀70―80年代):柔性制造系統(FMS),它是以柔性制造單元加上自動或半自動物流輸送組合而成的,但特點仍然是分布式生產過程。
第三階段(20世紀80―90年代):集成階段(CIMS),是以信息、工藝、物流、計算機集成控制為特點的。
第四階段(20世紀90年代至今):智能集成制造系統階段,是以設計智能化、單元加工過程智能化和系統整體管理智能化為特征的。
一、先進制造技術的特點
目前,每一個國家都處于全球化市場中,先進制造技術的競爭是面向全球的。一個國家的先進制造技術對該國制造業在全球范圍市場的競爭力發揮著非常重要和不可替代的作用。先進制造技術的目標是要提高產品對動態多變的市場的適應能力以及競爭能力,同時實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。它不局限于制造工藝,而是覆蓋了市場分析、產品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務,以及回收再生的全過程,概括起來有以下特點:
(1)成形和加工技術日趨精密化。
(2)企業裝備將以制造工藝、設備和工廠的柔性與可重構性作為顯著特點。
(3)虛擬制造技術和網絡制造技術將被廣泛應用。
(4)機電產品和先進制造技術將把智能化、數字化作為發展方向。
(5)以提高對市場快速反應能力為目標的制造技術將超速發展。
(6)先進制造技術的發展越來越離不開信息技術,信息技術發揮著越來越重要的作用。
(7)21世紀的企業面臨著要在管理方面進行創新的新課題。
(8)現代設計技術將成為21世紀制造業的重要特征。(現代技術的內涵即為:綠色產品設計技術、優良性能設計基礎技術、競爭優勢創建技術、全壽命周期設計技術。)
二、當前先進制造技術的發展趨勢
市場需求的個性化與多樣化趨勢越來越明顯,精密化、綠色化、智能化、信息化、虛擬化將成為未來先進制造技術發展的總趨勢。其主要體現在以下幾個方面:
(一)信息化
近幾年,信息技術和制造技術的不斷融合,使得數字化成為制造業日益發展的趨勢。數字化制造技術具有較多的優點,如使市場多樣化和個性化的需求得到滿足;能夠對市場作出快速的響應,使生產成本得以降低;能夠提高產品精度和可靠性;等等。數字化產品既方便、直觀,又便于通過計算機控制產品,對信息進行處理和傳遞。隨著計算機技術的飛速發展,制造業應用系統越來越離不開Internet技術,Internet技術是實現各種制造系統自動化的基礎,是其重要的支撐平臺。基于Web技術的供應鏈管理系統、數據交換轉換系統等成為產品的主流。據專家預測,在未來生產中占主導地位的將是基于網絡制造的分布式網絡化生產系統。因此,先進制造技術將把以微電子技術、軟件技術為核心,以數字化、網絡化為特征的信息化制造技術作為重要的發展方向。
(二)智能化
智能化就是應用人工智能技術實現產品生命周期(包括產品設計、制造、發貨、支持等)各個環節的智能化,如生產設備的智能化,人與制造系統的融合及人在其中智能的充分發揮等。智能化能夠使制造系統的自動化和柔性化水平得到進一步的提高,使生產系統的適應與判斷能力更加完善。
(三)精密化
超高速切削、超精密加工技術以及發展新一代制造裝備成為了加工制造技術的發展方向。
1.超精密加工技術
目前已進入納米級加工時代,加工精度和表面粗糙度分別達到了0.025μm和0.0045μm。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近;超精加工機床向多功能模塊化方向發展;超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
2.超高速切削
目前,鋁合金超高速切削的切削速度已超過1 600m/min,鑄鐵、超耐熱鎳合金、鈦合金的速度分別為1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的發展已轉移到一些難加工材料的切削加工上。
3.新一代制造裝備的發展
市場競爭和新的產品、技術和材料的發展對新型加工設備的研究與開發起著推動作用,如“并聯桁架式結構數控機床”的發展就是一個典型的例子。它采用六個軸長短的變化,以實現刀具相對于工件的加工位姿的變化,是對傳統機床結構方案的突破。
(四)綠色化
由于資源與環境的約束日益嚴格,21世紀的制造業要以綠色制造為重要特征。與此相適應的,綠色制造技術的發展也將是快速的。主要表現為:
1.綠色產品設計技術,既能夠保證產品在生命周期內環保和對人類健康無危害,又能保證低能耗和高資源利用率。
2.綠色制造技術,使整個制造的過程對環境所造成的不利影響最小,廢棄物和有害物質的排放量最少,資源利用效率最高。
3.產品的回收和循環再制造,它主要包括以設計產品和處理材料為主的生產系統工廠和以處理循環產品生命周期結束時的材料為主的恢復系統工廠。如汽車等產品的拆卸、回收技術和生態工廠的循環式制造技術。
(五)虛擬化
在制造業中,虛擬現實技術(Virtual Reality Technology)越來越被廣泛地應用,它主要包括兩部分,即虛擬企業和虛擬制造技術。虛擬制造技術是在產品真正制出之前,先在虛擬制造環境中生成軟產品原型進行試驗,并且預測和評價其性能和可制造性。
三、未來先進制造技術發展中的關鍵技術
(一)虛擬制造VM(virtual manufacturing)
VM技術的發展是以仿真技術和虛擬現實VR(virtual reality)技術為基礎的。VM技術是在虛擬條件下模擬產品的設計、制造、測試、營銷的全過程,并預測和評價有關技術數據和性能指標,從而使產品開發周期得以縮短,使制造過程得以優化。VM技術是工程設計的一次革命性的進步,它的應用范圍是非常廣泛的,如快速設計與快速原型、面向裝配或制造的設計、產品維護、產品設計進入市場的并行處理和人員培訓等領域。
(二)智能制造IM(intelligent manufacturing)
智能制造技術是一門綜合技術。之所以這么說,是因為它是通過自動化技術、制造技術、系統工程和人工智能等學科互相交織和滲透形成的一門技術。智能設計、智能裝配、智能加工、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能測量與診斷等都屬于智能制造技術的范疇。對于制造系統集成自動化和柔性自動化來說智能制造是其新發展,也是其重要組成部分,智能傳感與檢測是智能制造的重點。
(三)納米制造
20世紀出現了一種高新技術,即納米技術。它的加工精度或尺寸為0.1nm―100nm。而納米制造是納米技術與制造技術相融合而產生的,精密加工、超精加工、微細加工和超微細加工都屬于納米制造。常用的制造技術有聚焦離子束工藝等。
(四)綠色制造GM(green manufacturing)
綠色制造是一種現代制造模式,它綜合考慮資源消耗和環境影響,其目的是使產品在整個生命周期中(包括從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理)做到對資源利用率最高,對環境的不利影響最小,并優化協調企業經濟效益和社會效益。目前綠色制造受到了全球制造業的關注,因為未來制造業的可持續發展離不開綠色制造,綠色制造已成為先進制造技術的主要內容,也是各國支持和優先發展的研究項目。
四、結論
我國將先進制造技術列入“九五”科技規劃和15年科技發展規劃中。21世紀的今天,經濟全球化進程日益加快,隨之而來的日益加劇的制造業領域的競爭,實際上是以先進制造技術為競爭核心的。在這樣的大環境、大背景下,我國不僅要迎接挑戰,而且要抓住機遇,要不斷地對傳統產業進行改造,發展先進制造技術,要在技術、機制、管理以及人才等方面進行創新,只有這樣我國才能實現躋身世界制造強國的目標。
【參考文獻】
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關鍵詞:集成;系統;技術構成
一、現代集成制造系統的含義與定位
現代集成制造系統(Contemporary Integrated Manufacutring System)是計算機集成制造系統新的發展階段,在繼承計算機集成制造系統優秀成果的基礎上,它不斷吸收先進制造技術中相關思想的精華,從信息集成、過程集成向企業集成方向迅速發展,在先進制造技術中處于核心地位。具體地說,它將傳統的制造技術與現代信息技術、管理技術、自動化技術、系統工程技術進行有機地結合,通過計算機技術使企業產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優化運行。在企業產品全生命周期中實現信息化、智能化、集成優化,達到產品上市快、服務好、質量優、成本低的目的,進而提高企業的柔性、健壯性和敏捷性,使企業在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
二、現代集成制造系統的技術構成
先進制造技術(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞目前還沒有準確的定義。通過對其內涵和特征的研究,目前共同的認識是:先進制造技術是傳統制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果,并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程,以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產,并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。其具有如下一些特點:
1、從以技術為中心向以人為中心轉變,使技術的發展更加符合人類社會的需要;
2、從強調專業化分工向模糊分工、一專多能轉變,使勞動者的聰明才智能夠得到充分發揮;
3、從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變,減少層次和中間環節;
4、從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變,縮短工作周期,提高工作質量;
5、從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態的自主管理的小組工作方式轉變。
通過對先進制造技術的定義和特點的分析發現,現代集成制造系統擁有先進制造技術的絕大部分特點,只不過先進制造技術所涉及的范圍要比現代集成制造系統大,現代集成制造系統在吸收計算機集成制造系統的優秀成果的基礎上,繼續推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態聯盟的研究工作,并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想,將它們進行推廣應用,由此使現代集成制造系統成為先進制造技術的核心。
(1)并行工程(CE Concurrent Engineering)并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統方法。它要求產品開發人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素,包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的,必須建立高度集成的主模型,通過它來實現不同部門人員的協同工作;為了達到產品的一次設計成功,減少反復,它在許多部分應用了仿真技術;主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中,可以說并行工程的發展為虛擬制造技術的誕生創造了條件,虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的,并行工程的進一步發展就是虛擬制造技術。同時,并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下,將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭,充分利用了原有技術,并吸收了當前迅速發展的計算機技術、網絡技術的優秀成果,使其成為先進制造技術的基礎。
(2)虛擬制造(VM Virtual Manufacturing)虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真,以發現制造中可能出現的問題,在產品實際生產前就采取預防措施,從而使產品一次性制造成功,達到降低成本、縮短產品開發周期,增強產品競爭力的目的。
(3)敏捷制造(AM Agile Manufacturing)敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎的,選擇合作者組成虛擬公司,分工合作,為同一目標共同努力來增強整體競爭能力,對用戶需求作出快速反應,以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力,虛擬企業的建立是關鍵技術,其核心是虛擬制造技術,即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現代集成制造系統從信息集成發展到企業集成的必由之路,它的發展水平代表了現代集成制造系統的發展水平,是現代集成制造系統的發展方向。
(4)綠色制造(GM Green Manufacturing)綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中,對環境的影響(負作用)最小,資源的使用效率最高。綠色制造的提出是人們日益重視環境保護的必然選擇,發展不能以環境污染為代價。國際制造業的實踐表明,通過改進整個制造工藝來減少廢棄物,要比處理工廠處理已經排放的廢棄物大大節省開支。綠色制造的實現可以通過計算機仿真來達到目的,即它是虛擬制造的一部分。從可持續發展戰略的觀點看,綠色制造是必然選擇,它將成為現代集成制造系統的一個重要的組成部分。
從以上的分析中我們可以看到:各種先進制造技術是相互關聯、彼此交叉的,在先進制造技術的含義下,現代集成制造系統成為它的核心,并隨著先進制造技術的不斷發展而發展。
參考文獻
[1]李伯虎等.現代集成制造系統的發展與863/CIMS主題的實施策略.CIMS,1998,(10).
關鍵詞機械制造特點發展現狀趨勢
機械制造技術是研究產品設計、生產、加工制造、銷售使用、維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科,是以提高質量、效益、競爭力為目標,包含物質流、信息流和能量流的完整的系統工程。隨著社會的發展,人們對產品的要求也發生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務要好、要滿足人們越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。
1先進制造技術的特點
1.1是面向21世紀的技術
先進制造技術是制造技術的最新發展階段,是由傳統的制造技術發展起來的,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程。先進制造技術與現代高新技術相結合而產生了一個完整的技術群,它是具有明確范疇的新的技術領域,是面向21世紀的技術。
1.2是面向工業應用的技術
先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體。先進制造技術的應用特別注意產生最好的實際效果,其目標是為了提高企業競爭和促進國家經濟和綜合實力的增長。目的是要提高制造業的綜合經濟效益和社會效益。
1.3是駕馭生產過程的系統工程
先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合,使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。
1.4是面向全球競爭的技術
20世紀80年代以來,市場的全球化有了進一步的發展,發達國家通過金融、經濟、科技手段爭奪市場,傾銷產品,輸出資本。隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此,一個國家的先進制造技術,它的主體應該具有世界先進水平,應能支持該國制造業在全球市場的競爭力。
1.5是市場競爭三要素的統一
在20世紀70年代以前,產品的技術相對比較簡單,一個新產品上市,很快就會有相同功能的產品跟著上市。因此,市場競爭的核心是如何提高生產率。到了20世紀80年代以后,制造業要贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的矛盾。先進制造技術把這三個矛盾有機結合起來,使三者達到了統一。
2先進機械制造技術的發展現狀
近年來,我國的制造業不斷采用先進制造技術,但與工業發達國家相比,仍然存在一個階段性的整體上的差距。
(1)管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理,重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理,多數小型企業仍處于經驗管理階段。
(2)設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則,采用新的設計方法,廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD/CAM),大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD/CAM技術的比例較低。(3)制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高,尚在開發、掌握之中。
(4)自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS),實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段,柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。
3我國先進機械制造技術的發展趨勢
(1)全球化。一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈,例如在機械制造業中,國內外已有不少企業,甚至是知名度很高的企業,在這種無情的競爭中紛紛落敗,有的倒閉,有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業,不得不擴展新的市場;另一方面,網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展,這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力,全球化制造的第一個技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。
(2)網絡化。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。
(3)虛擬化。制造過程中的虛擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性,以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標,進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計的建模和仿真。虛擬化的核心是計算機仿真,通過仿真軟件來模擬真實系統,以保證產品設計和產品工藝的合理性,保證產品制造的成功和生產周期,發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。
(4)自動化。自動化是一個動態概念,目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。
(5)綠色化。綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響,同時使原材料和能源的利用效率達到最高。
4結語
制造技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志,也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期,制造技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進制造技術的世界潮流,將其放在戰略優先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發達國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之,在我國研究和發展先進制造技術勢在必行。
參考文獻
1馬曉春.我國現代機械制造技術的發展趨勢[J].森林工程,2002(3)
一、“先進制造業基地”,應該突現的六個“高度集聚”
1、產業經濟與產業資本的“高度集聚”
作為“先進制造業基地”,應該著力營造與構建區域基地內,新興產業與先進制造業一流的投資環境與氛圍,廣泛邀盟與吸引海內外產業經濟業界與領域的戰略投資機構與各類“非銀行”特色金融服務機構,在基地內高度集聚,致使“先進制造業基地”,真正成為本區域,乃至周邊地區,產業經濟與產業資本高度集聚與融合發展的示范基地。
2、產業科技創新與產業高端人才的“高度集聚”
通過率先在“先進制造業基地”,構建“3+3”模式的“科技創新服務綜合體”,使“先進制造業基地”,真正成為吸引與集聚先進制造業高端人才的高地。其中的“3”之一,是指創業型創新團隊/孵化器、創新型“小巨人”企業加速器、“政產學研金商”科創服務生態聯盟;“3”之二,是指“產業科研成果交流交易中心”、“大型科研儀器公共技術服務中心”、“國家級行業檢驗檢測公共服務平臺”。通過構建“科創服務綜合體”,以吸引與邀盟海內前沿產業、新興產業的高端人才創新團隊,在基地內高度集聚,以驅動“先進制造業基地”,盡快形成區域內,乃至周邊地區最具“磁場”效應的先進制造業界人才集聚高地。
3、國家與上海市戰略層面的產業模塊“高度集聚”
作為區域性,具有指標意義的“先進制造業基地”,應該通過“接天線、取名分、占先機”,使國家與省市級戰略層面上冠名與認定的“國”字頭、“市”字頭產業載體(特質產業區塊、特色產業模塊),在“產業區塊內”高度集聚,以提高“先進制造業基地”的知名度與含金量,以期更多地獲取國家與省市,在產業導向業產業政策方面,對本基地及入駐企業,實施定向政策傾斜與支持。
4、先進制造業及與之相匹配的高端服務業“高度集聚”
全球工業發達國家與地區的成功實踐證明:新興產業與先進制造業的導入、培育與發展,得益于生產業與服務型制造業匹配、助力與支持,尤其是依賴和得助于現代制造的高端服務業。因此,加速“二產與三產的深度融合”,加快“研發設計、營銷策劃、要素配置、系統集成、市場渠道構筑、商業模式創新、供應鏈管理、先進制造的總集成總承包”等高端服務業態的高度集聚,特別是助力與推進先進制造業長波發展的各類高端服務業機構與服務組織的高度集聚,應該成為打造與構建區域“先進制造業基地”的一個重要標志。
5、先進制造研發機構與地區總部機構的“高度集聚”
檢驗與考察一個產業載體,或產業基地是否具有整體產業先進屬性與示范意義,除了檢驗這個產業載體,或產業基地內,入駐企業所處產業制造領域的先進性、產業制造所采用技術的先進性,以及產業制造管理過程的先進性之外,還應該考察與取決于這個產業載體,或產業基地內,與主體產業和主導產業關聯的海內外研發機構地區總部機構的集聚度、集聚率。打造與構建“先進制造業基地”亦然。“先進制造業基地”,應通過出臺各類鼓勵政策、借助各種聯絡管道,創造各個業態商機,邀盟與吸引“產業鏈”關聯的海內外研發機構、地區總部機構入駐“先進制造業基地”,共謀發展商機、共享商機“紅利”。
6、先進制造業發展與實施創新驅動的要素資源“高度集聚”
黨的“十”提出,要“實施創新驅動發展戰略”。創新,理所當然地應成為驅動與推進先進制造業發展與“先進制造業基地”建設的原動力。因此,盡快讓“科技、人才、知識、信息、資金、管理、政策”等各類創新要素資源與機制氛圍在“先進制造業基地”高度集聚,使基地真正成為本區域“四創”引領(創新、創造、創意、創智)的創新型產業載體與前沿制造業基地,這是旨在打造區域性“先進制造業基地”的又一重要目標訴求。
二、“先進制造業基地”,應該凸現的六個“高度融合”
1、國家與省市鼓勵先進制造業發展相關政策的“高度融合”
近年來,國家與各省市,為鼓勵及扶持新興產業與先進制造業發展,相繼出臺了一大批支持政策,林林總總,比比皆是,但由于“政”出多門,且涉及到各個部委、各個“口子”,因此真正聚集企業,或助益企業的,比例與比重都相對有限;據悉,有相當部分的涉“政”企業,對名目繁多的政策信息,或獲“政”路徑,往往知之甚少,甚至根本不知。因此,作為“先進制造業基地”來說,首先應該整合與集聚國家/省市各個層面,鼓勵與扶持發展先進制造業各類(項)政策,盡可能做到高度融合,且盡快形成“政策池”;同時,要幫助入駐企業通過“接天線、取名分、占先機”,用實政策、用巧政策、用活政策,用足政策,真正使旨在“先進制造業基地”,優先成為本區域先進制造企業對接、落實、享用政策的“示范基地”
2、以提升制造業能級為目標訴求,推進工業化與信息化 “高度融合”
深化落實國家“兩化融合”戰略,推動信息化率先在“先進制造業基地”的重點產業集群中的全面滲透與高效應用;以信息技術應用,促進先進制造業“產業鏈”整合和產業能級提升發展,應該成為“先進制造業基地”的又一個標志性特征與產業載體新的示范特質。作為“先進制造業基地”的“兩化融合”,應該充分體現在發展先進制造業的三個層面上:一是深化“產業鏈”各環節信息技術的應用,以推動系統集成、柔性生產、精密制造等先進技術融入先進制造的全過程;二是深入推進制造業企業信息化,以加快推進集團管控、系統集成、業務協同和流程再造;三是深度實施“兩化融合”的重點工程,其中包括:實施制造業軟件振興、電子商務扶持引導、“產業鏈”協同促進、物聯網應用推廣、數字化園區建設、公共服務平臺支撐、“兩化整合”人才培訓等重點工程。
3、新興產業培育發展與傳統產業優化升級的“高度融合”
各地旨在打造的“先進制造業基地”,承載與擔綱著本區域戰略性新興產業培育發展與傳統特色產業優化升級的“雙重”任務;因此,加快新興產業與傳統產業的高度融合與互動發展,正是彰顯“先進制造基地”/“示范”效應的又一個指標特征。
4、企業創新及與之對應的權益機構“高度融合”
在現代產業經濟領域,無論是產品、企業,還是行業、產業,往往產業形態、屬性與功能,越是前沿、先進,其“科技含量”、“知識含量”與“原創含量”就越高,顯見各地旨在打造的區域“先進制造業基地”,其目標理所當然應是“三高含量”企業的富集區。那么,與此相對應的各類企業權益資質、評級評估、論證評定機構,特別是知識產權機構維護機構,理應在“先進制造業基地”高度集聚與高度融合;因為,此舉,不僅是對高新技術與先進制造企業綜合權益的“保駕護航”,同時也是彰顯“先進制造業基地”特質功能與示范意義的一個重要指標,而更是“先進制造業基地”,對外招商邀盟的一個矚目“亮點”。各地必須明白的是,時下知識產權能否得到充分的肯定、尊重與維護,已成為許多境內外高新技術與前沿先進制造企業,進入高新產業載體之首選,且成為入駐前沿產業“基地”之要件。
(特別提示:國際著名智庫/美國埃森哲公司大中華區專家,曾對外資外企進入中國選擇城市(地區)首選與優選標準作過調研,其結果是絕大多數外資外企,特別是高新技術外企業,他們的首選與優選標準,是考察進入城市“或區域”怎么保護知識產權與維護入駐企業權益)
5、產業集群集聚與城市化功能要素“高度融合”
“產城融合”發展,是大型“產業載體”、“產業區塊”,以及“產業集中區”轉型發展的重要方向;同時,也是“城市新區”發展訴求的重要目標。大凡國外發達國家的標志性“產業載體”,其發展方向與發展模式都是“產業形態”與“城市功能”的高度融合,且全息導入“產城融合/循環經濟”發展模式,即:社區微循環、企業小循環、園區中循環、產城載體大循環、整個區域全循環,真正成為雙重意義的“都市里園區”與“園區里的都市”。目前,國內各地國家級與省市級的“高新區”、“經濟開發區”發展目標,都是向“城市新區”形態轉型發展,或優化發展,而“產城融合”,則是“城市新區”發展的重要目標訴求。各地旨在打造的“先進制造業示范基地”,同樣應在“產城融合”的發展上,彰顯示范效應與指標意義。(國際上“產城融合”示范城市有日本的筑波科學城、新加波的裕廊島、美國的爾灣科技城、日本的川畸重工城、芬蘭的埃斯波,國內武漢的邏陽港、上海市試點的松江新城、奉賢南橋新城等)。
6、凸現先進制造業的各類“軟實力”要素資源與機制氛圍的“高度融合”
傳統裝備制造業仍存在著許多不足,具體介紹如下。①產量低、質量差:傳統裝備制造業在產品的產量與質量方面都比較欠缺。②生產時間長:“時間就是金錢”,在“知識經濟”時代,機遇稍縱即逝。產品設計、生產、投放市場以及產品更新換代的時間都需要加快。③生產效率低:隨著工業經濟效益的持續增長,企業致力于擴大生產規模,制造產品的數量比之前有大幅度增加。面對這種狀況,若依舊采用傳統的生產制造模式,難以滿足生產效率指標的要求。④節能降耗差:一些傳統裝備制造業企業是在大量消耗能源與材料的基礎上進行生產的,很少注意節能降耗的問題。⑤競爭能力弱:由于產品更新換代慢、生產工藝差、生產效益低,難以更好地滿足用戶的個性化需求,因此,企業競爭能力弱。促進中國裝備制造業由大變強已成為新時期我國一項重大而緊迫的戰略任務。
2.智能制造裝備的優點
自20世紀70年代以來,以計算機、信息技術為基礎的高新技術得到迅猛發展。這給傳統的制造業帶來了新的發展機遇。計算機技術、信息技術、自動化技術與傳統制造技術相結合,形成了先進制造技術。2012年,勞動力成本提升、產業升級以及政策扶持等使得先進制造裝備技術具有較強的發展潛力。自計算機技術問世以來,裝備制造大體沿著兩條線路發展:傳統制造技術的發展和借助計算機與自動化科學的先進制造技術的發展。自20世紀80年代以來,傳統制造技術雖然得到了不同程度的發展,但仍存在著很多問題。先進的計算機技術和制造技術對產品、工藝和系統等設計師和管理人員提出了新的挑戰,傳統的設計和管理方法不能有效地解決現代制造系統中存在的問題。要解決這些問題,需要采用現代的工具和方法。通過集成傳統制造技術、計算機技術與科學及人工智能(artificialintelligent,AI)等發展起來的一種新型智能制造技術(intelligentmanufacturingtechnology,IMT)和智能制造系統(intelligentmanufacturingsystem,IMS),則有可能使企業走出困境,度過危機。傳統的制造技術與人工智能、自動化等技術相結合,形成了智能化的先進制造技術(advancedmanufacturingtechnology,AMT)。先進制造技術是在市場需求及科學技術帶動下逐步發展形成的。在市場需求不斷變化的驅動下,制造業的生產規模已向多品種、變批量、柔性化的方向發展;在信息科學技術發展的推動下,制造業的資源配置已向信息(知識)密集型的方向發展。發展先進制造技術的目的,不僅是要高效制造出滿足用戶需求的優質產品,而且還要清潔、靈活地進行生產,以提高產品對動態多變的市場的適應能力和競爭能力。作為近兩年國家新確定的高端裝備制造業的重點發展方向之一,智能裝備制造始終與生產制造息息相關,幾乎可以在每一個生產環節中加以運用和體現。智能裝備制造提高了生產效率,降低了成本。
21世紀,先進制造技術的優點主要體現在以下幾個方面。
①精密化:速度、精度和效率是裝備制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率檢測元件的交流數字伺服系統,同時采取了改善機床動、靜態特性等有效措施,大大提高了機械裝備的速度、精度、效率。
②自動化:先進制造技術的發展是和自動化技術的發展緊密聯系在一起的。自動化技術,特別是智能控制技術,大多首先應用于先進制造技術的發展領域。
③信息化:信息技術,特別是計算機技術,大大改變了制造的面貌,它是先進制造技術發展與制造科學形成的主要條件。但信息技術的發展離不開制造技術的發展,制造業依然是發展信息產業乃至整個知識經濟的基礎工業。當然,制造技術的發展也離不開信息技術的發展。
④柔性化:柔性化包含數控系統本身的柔性和群控系統的柔性兩方面。數控系統本身的柔性是指數控系統采用模塊化設計,功能覆蓋面廣;系統可裁剪性強,便于滿足不同用戶的需求。群控系統的柔性是指同一群控系統能依據不同生產流程的要求,使物料流和信息流自動進行動態調整,從而最大限度地發揮群控系統的效能。
⑤圖形化:用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同,因此開發用戶界面的工作量極大。當前,Internet、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進行操作,實現藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能。
⑥智能化:早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境,其作用是調度任務,以確保任務在規定期限內完成;而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。在科學技術不斷發展的今天,人工智能正朝著具有實時響應、更現實的領域發展,而實時系統也朝著具有智能行為、更加復雜的應用發展,人工智能和實時系統相互結合,由此產生了實時智能控制這一新的領域。
⑦可視化:科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據,使信息交流不再局限于用文字表達,而是可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合,進一步拓寬了應用領域。這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域,可視化技術可用于CAD/CAM,如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
⑧多媒體化:多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體,使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在先進制造技術領域,應用多媒體技術可以實現信息處理綜合化、智能化,在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
⑨集成化:采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程序集成電路FPGA、專用集成電路ASIC芯片等,可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度;應用LED平板顯示技術,可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、質量輕、體積小、功耗低、攜帶方便等優點,可實現超大尺寸顯示。應用先進封裝和互聯技術,將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度等方式,降低產品價格、改進產品性能、減小組件尺寸,并提高系統的可靠性。
⑩網絡化:制造裝備聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過制造裝備聯網,可在任何一臺制造裝備上對其他裝備進行編程、設定、操作、運行。不同裝備的畫面可同時顯示在每一臺裝備的屏幕上。智能化是人類利用技術改造自然的極致,而綠色化是人類與自然和諧相處的見證。在綠色化、智能化裝備的生產過程中,能量的消耗更低、材料更少、質量更輕,使用時所需的驅動能量更小、效率更高。
3.智能裝備制造的發展重點
當前,制造業正著朝全球化、信息化、專業化、綠色化、服務化的方向發展;而制造技術則向高精度、自動智能、綠色低碳、高附加值、增值服務、物流聯動等方向發展。在智能裝備制造的發展趨勢中,制造業的發展重點將主要圍繞“綠色化”與“智能化”展開。作為我國高端裝備制造領域重點發展的五大行業之一,智能裝備制造產業是目前唯一未被國內資本市場充分挖掘的“金礦”,智能裝備將成為推進我國裝備制造業邁向“高精尖”的最主要力量。
3.1“綠色化與智能化”
引領世界發展的潮流綠色化與智能化,一直是近年來國際工業領域的主要潮流。這兩大主題,無一不是對當前實際工業需求的高度概括和響應。國際許多知名企業,如西門子、ABB、菲尼克斯電氣、日本三菱集團等,都在各自企業的發展過程中,強調“綠色化與智能化”,而“智能化”則是許多外國企業產品與技術的發展方向。2012年,漢諾威工業博覽會就是以“綠色、智能”為主題,中國是本屆工博會伙伴國。中國展團推出了主題為“綠色、智能”的1500m2中心展區,主要展示新能源、新能源汽車和智能制造的最新產品和技術。2012年11月5日,第14屆中國國際工業博覽會在上海開幕。該展覽會以“創新轉型與戰略性新興產業”為主題,來自全球1600余家中外企業集中展示高端制造、綠色制造的各類新品。
3.2綠色化
目前,綠色經濟受到國際社會的廣泛關注。以里約全球峰會20周年為契機,2012年,里約召開的聯合國可持續發展大會(UNCSD)的主題之一就是“可持續發展和消除貧困背景下的綠色經濟”。聯合國環境規劃署(UNEP)從2008年開始實施綠色經濟倡議,2011年2月發表了綠色經濟報告書(UNEP2011)。經濟合作與發展組織(OECD)從2008年開始制定綠色增長戰略,并將綠色增長作為其成立50周年的紀念主題。隨著世界經濟的發展,一場綠色變革浪潮正在席卷全球。縱觀世界綠色文明的發展趨勢,21世紀必將成為“綠色世紀”。綠色制造是一種綜合考慮環境問題和資源效率的現代制造模式,其目標是使產品在設計、制造、包裝、運輸、使用、報廢處理的整個產品生命周期對環境影響最小、資源利用率最高。隨著人類社會的進步和發展,綠色化是提高可持續發展水平的關鍵。中國政府高度重視發展綠色產業和綠色經濟,把可持續發展作為國家戰略,把建設資源節約型、環境友好型社會作為重點任務。為了適應裝備制造業領域對“綠色化”的迫切需求,必須確立管理、設計、材料、工藝、生產、物流、報廢、回收、循環使用等全生命周期理念。綠色制造是通過改進傳統的制造技術、設計理念和生產方式,實現資源能源的高效清潔利用和環境影響的最小化。制造過程的綠色化是指從環境保護角度出發,在制造的各個階段都要充分考慮環境保護,做到可持續發展,實現人類社會和自然界的統一與和諧。這里的環境不僅指自然環境,還包括社會環境和生產環境。
3.3智能化
3.3.1智能化的概念
通常人們所指的“智能”,是指人的思維能力,從其外延來看,“智能”就是發現規律、運用規律的能力和分析問題、解決問題的能力。通常“智能”包括四個方面的能力,即感知能力、記憶與思維能力、學習能力和自適應能力。而對于智能化,目前尚無明確的、公認的、科學的定義,但通常認為其應當包括兩方面的含義:一是采用“人工智能”的理論、方法和技術來處理各種問題;二是具有“擬人智能”的特性,具備自適應、自學習、自校正、自協調、自組織、自診斷和自修復等功能。“擬人智能”特性可以作為衡量是否為智能化裝置、設備、系統的基本標準。
3.3.2智能化的需求
世界技術進步與經濟發展表明,發展智能制造是提升制造業效能、促進經濟發展的大趨勢。因此,裝備制造業對于智能化的需求十分迫切。產業轉型升級智能制造或將成為新的突破口。智能化是自動化的高級階段,是柔性化和集成化的延伸和發展。專家指出:今后,傳統的制造業仍將朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”方向發展。新型的先進制造技術將朝著小型化(微型化)、集成化、成套化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化、綜合自動化、光機電一體化方向發展;在服務上,將朝著專業化、簡捷化、無維護化以及組裝生產自動化、無塵(或超凈)化等方向發展。在這些“化”中,占主導地位、起關鍵作用的是智能化和網絡化。智能控制是當今多學科交叉的前沿領域之一,其研究重心是解決傳統控制理論與方法所難以解決的不確定性問題。智能控制是自動控制的最新發展階段,它的本質是在宏觀結構和行為能力上對機器人控制器進行模擬。
3.3.3智能制造
在高端制造業發展過程中,智能化是其中一個方向。現在倡導的高端制造業是全方位的發展,智能化只是技術上的要求。隨著原材料價格和人工成本的持續上漲,更多企業寄望于通過制造業與高新技術“聯姻”,孕育出新的產業擴張模式。業內人士表示,我國智能制造產業應通過融合集成先進制造、信息和智能等技術,實現制造業的綠色化、自動化和智能化。智能制造這個概念是面向產品全生命周期的,用來實現泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上,通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術,實現設計過程、制造過程和制造裝備智能化。它是信息技術、智能技術與裝備制造過程技術的深度融合與集成。分析人士普遍認為,制造企業引入機器人折射出三層信息:企業成本再造加速、制造業產業轉型時代到來、議價能力提高。這些趨勢表明,“注入人類知識”的智能制造正不斷地從根本上改變著傳統生產方式。我國高端智能裝備尚處于初級階段,汽車行業萬人工業機器人保有量仍不及發達國家的1/10。雖然2011年,中國汽車工業的增速大幅下降,但是1800萬輛的龐大市場規模仍然預示著以自動化裝備代替高漲的人工成本所帶來的巨大市場空間。“十二五”高端裝備制造發展將選擇五大方向重點突破,它們分別是航空裝備、衛星及應用、軌道交通裝備、海洋工程裝備和智能制造裝備。在智能制造裝備方面,將重點發展智能儀器儀表與控制系統、關鍵基礎零部件、高檔數控機床與基礎制造裝備、重大智能制造成套裝備等四大類產品。
4.智能制造技術走向
2010年10月,《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》明確提出要加大培育和發展高端裝備制造產業等七大戰略性新興產業,并將智能制造裝備列為高端裝備制造產業的重點方向之一。太原科技大學機電工程學院院長孟文俊表示,《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》的出臺給整個制造業的轉型升級帶來了前所未有的機遇,這將會進一步加快我國智能制造裝備產業的發展。相關專家認為,近20年來,我國微電子、通信、計算機、人工智能控制和圖像處理等多學科飛速發展,這為智能制造的發展奠定了堅實的基礎。未來10年,我國智能制造裝備(包括儀器儀表行業)產業,應牢牢抓住發展的戰略機遇期,本著“創新優先、重點突破、技術融合、夯實基礎、多元投入”的原則,面向傳統產業改造提升和戰略性新興產業發展的需求,針對制造過程中的感知、分析、決策、控制和執行等環節,融合集成先進制造、信息和智能等技術,實現制造業的自動化、智能化、精益化和綠色化。
5.加快綠色化、智能化步伐的原因
加快綠色化、智能化步伐的原因分析如下。第一,我國有限的資源和嚴重的環境污染決定了必須走裝備工業綠色制造的發展道路。裝備工業可持續發展的概念可歸納為研發極少產生廢料和污染物的工藝或技術系統,在環境資源不減少的前提下,加強環境系統的生產和更新能力,實現經濟的持續發展,提高人們的生活質量。目前,我國正大力提倡科學發展觀和綠色GDP概念,推進可持續發展戰略。加快發展裝備制造業,尤其是開展綠色先進制造技術的開發和應用,對環境保護和資源的合理利用提出了更高的要求。第二,提高我國裝備制造業國際競爭力的需要。我國加入WTO后,國內企業的環保、技術、法制、經濟理念需要及時更新。WTO體制及其規則允許各成員采取保護人體健康、動植物健康、環境和自然資源等措施,提倡消耗適度、無污染、有利于環保的產品和服務。第三,先進工業國家的智能化水平正在加速提升,這給我國裝備制造業帶來更大挑戰。現在世界先進國家正在展開對工業智能化制高點的爭奪,特別是日本,對于工業機器人和家庭機器人的研究已經開展了十多年,而且開發得非常成功。“十二五”期間,國家將在制造領域成立綠色化、智能化制造聯盟,積極推進業界的發展,加快中國裝備制造業的綠色化、智能化步伐。第四,先進制造技術以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活生產,提高產品對動態多變市場的適應能力和競爭力為目標。它不局限于制造工藝,而是覆蓋了市場分析、產品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務以及回收再生的全過程。技術、人員、管理和信息的四維集成不僅涉及到物質流和能量流,而且還涉及到信息流和知識流,即四維集成和四流交匯是先進制造技術的重要特點。第五,積極承擔國家科技項目,加強與國內外大型裝備制造商之間的合作。如與石油、化工公司開展從石油煉制到合成加工的各個方面的橫向合作研究;開發系列化綠色機械工藝用油,包括綠色極壓切削油、高速合成型電火花加工油、環保型多功能合成切削液、環保長效防銹油等產品。在“十二五”期間,國家裝備制造業將投入大量精力開發工業機器人和智能控制系統。作為裝備制造業企業,應當抓住這種發展機遇,在“產學研”的合作項目中,吸取豐富的營養。
6.結束語
“十二五”期間裝備制造業的發展思路可總體概括為一個戰略、一個目標。一個戰略指的是調整轉型、創新升級;一個目標指的是推進裝備制造業由大變強。“十二五”期間,我國裝備制造業的戰略思想是:深入貫徹落實科學發展觀,堅持走新型工業化道路;以科學發展為主題,以加快發展方式轉變和推進經濟結構為主線,實施“調整轉型、創新升級”戰略,圍繞建設裝備制造業強國目標,著力調整產業技術結構和企業的組織結構,帶動產業轉型和技術升級;著力加強自主創新,加快形成自主技術、產品和品牌;著力培育戰略性新興產業,大力發展高端制造業,促進形成新的競爭優勢和經濟增長點;著力推進信息化和工業化融合,提升裝備制造業整體素質。不斷發展的自動化技術,也正在這個方興未艾的“智能時代”中尋找著自己的廣闊天地。事實上,智能化在各領域的迅速普及,也許正是自動化技術在未來的一片廣闊藍海,而自動化也將助推智能應用的發展。總之,我國要由“傳統”向“先進”、“制造”向“創造”跨越,實現裝備制造業高端突破,必須要實現“六大轉變”,即由粗放加工向精密制造和工藝創新轉變、由簡單模仿制造向掌握核心技術轉變、由低附加值產品向高附加值產品轉變、由重生產規模向重質量控制和標準化轉變、由設備制造向系統集成轉變、由單純制造向制造服務化轉變。在2012年“第八屆中國國際工業博覽會.新自動化論壇”上[5],一些企業的領導和專家認識到轉型的重要性。這充分體現了這些企業對市場環境的敏銳性。
制造業作為全球經濟競爭的制高點,一直以來都受到各國廣泛重視。面對各國的戰略舉措和全球制造業競爭格局的重大調整,中國也于2015年5月19日出臺了《中國制造2025》規劃,明確提出把“智能制造”作為兩化深度融合的主攻方向:主要圍繞創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本五大方針,以“三步走”為發展的戰略目標,大力推進由“制造大國”向“制造強國”的轉變。
根據戰略規劃,可知我國將用3個10年左右時間,最終躋身世界制造強國前列。在此過程中,必須依靠創新驅動,推廣“智能制造”,做大“互聯網+”模式,實現從“制造”向“智造”的新突破。其中,“智能制造”成為《中國制造2025》中頗為重要的關鍵詞,而作為發展經濟重要支點的制造產業,其作用更不可忽視。
究竟如何真正實現從“中國制造”到“中國智造”的轉型升級,國務院發展研究中心產業經濟研究部第一研究室主任王曉明在接受《中國經濟信息》記者采訪時指出,制造業正重新成為國家競爭力的重要體現,“我們需要從戰略上深化認識新一輪科技革命和產業變革,從實踐中探索出一條‘智能制造+知識創造’的中國之路”。
轉型升級
隨著我國工業增加值增速加快,降準降息在一定程度上引導資金流入實體經濟,加上各種密集出臺的穩增長政策,讓經濟下行壓力略有緩解,這也讓企業獲得了更多的發展機遇。而就“中國制造2025”本身而言,強化工業基礎能力,提高工藝水平和產品質量,推進智能制造、綠色制造,更成為工業4.0的要求。
不難發現,在《中國制造2025》規劃出的工業4.0道路上,“互聯網+”成為了重要的平臺工具,而在國內制造業中占絕大多數的民營企業,隨即成為“中國制造2025”的重要參與主體。
“市場發展過程中的優勝劣汰將不斷洗牌民營企業。”賽迪顧問總裁、北京信息產業協會副理事長李樹告訴《中國經濟信息》記者,民營企業首先要充分了解“中國制造2025”的意義和目標,從中把握科技創新與產業創新的發展方向和廣闊空間,著力突破制造裝備提升、自動化技術、工業機器人應用等重點領域。
其次,民營企業更需要轉變思維,通過建立自己的知識產權、強化自主創新能力,在自主研發、設計、投產方面,努力做到覆蓋整體供應鏈的上、中、下游,創造出優質的生產設備、質量優質的產品以及高效的生產力。
除此之外,政府還需要在其中給予各方面支持,如向民營企業提供更為豐富的金融服務,緩解民營企業生產過程中融資難的問題;簡政放權優化服務,為法律意識薄弱的民營企業提供法律服務等。
正確認知
當然,“中國制造2025”中的“智能制造”概念并非橫空出世,而是一直以來提倡的先進制造得以發展的最新形態。特別是在王曉明看來,“智能制造”作為先進制造的最新形態一經提出,正在成為中國制造業轉型升級的新方向、新趨勢。
王曉明說,“‘智能制造’是制造業依據其內在發展邏輯,經過長時間的演變和整合逐步形成的。”換句話說,“智能制造”是隨著市場需求的變化,集成了技術創新、模式創新和組織方式創新的先進制造系統,是集成制造、精益生產、敏捷制造、虛擬制造、網絡化制造等多種先進制造系統和模式的綜合。
正因如此,市場需求不僅成為先進制造發展的根本動力,也對制造系統提出了更高的要求。為了更好地服務消費者,制造業才出現了由單純制造向服務型制造模式轉變的新趨勢。王曉明指出,“技術進步加之相應的組織創新,終將帶來先進制造的模式創新。”
在服務型制造模式下,制造企業會以“產品+服務”的形式為客戶提供全面解決方案。王曉明告訴《中國經濟信息》記者,“總之,先進制造業是以顧客為中心,不斷響應市場需求變化,綜合了技術創新、組織方式創新和模式創新,以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產,從而取得理想的經濟社會效益的制造系統的總稱。”
只有從技術創新、組織創新和模式創新三個維度認識“智能制造”,才更利于把握中國制造業當前所處的位置以及未來努力的方向,避免盲目求新和急于求成的傾向。
融合創新
毫無疑問,“智能制造”是先進制造業發展到當前階段,整合了物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術,由集中式控制轉向分散式增強型控制,并通過物聯網與互聯網的融合,實現智能化、社會化生產的最新形態。但王曉明認為,無論是頂層設計還是產業鏈相關環節,都不能一味地強調智能化,還要根據企業所處的發展階段尋找最適合的創新技術并借鑒多方面經驗發展。
首先,中國還是要秉承“扎扎實實的工匠精神”來發展制造業。即便是處于工業1.0和工業2.0這樣階段的企業,也不能妄圖直接跳到信息化、知識化階段。王曉明認為,“信息化的確可以提高效率,但也需要有傳統的制造技能支撐,才能有助于優化和提高效率,若缺失了基本技術,也就沒有了效率提升的基礎和源泉。”
李樹也對此加以強調,特別是《中國制造2025》規劃中專門有強調基礎原材料、基礎技術和基礎工業的內容,“就是要求中國制造業必須把基礎打扎實”。
另外,“未來的中國制造更應該是‘智能制造+知識創造’。”王曉明強調,當前中國制造的主體雖然還處在工業2.0時期,但仍要看到未來信息化和知識創造的趨勢。唯有這樣,“我們才能站在物聯網、云計算、大數據等戰略的制高點來看待中國制造業的發展”。
特別是在新一輪變革還處于相對初級階段,無論是國家頂層設計還是相關制造企業,都需要從戰略上對這一輪的科技革命和產業變革加深認識,還需要在理論上深化研究工業4.0的內涵和發展規律,更需要在組織上探索產、學、研、用協同創新的組織形態,從而在實踐中探索出一條“智能制造+知識創造”的中國之路。
關鍵詞 機械制造;課程體系;教學內容
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2017)04-0049-03
Construction and Arrangement of Curriculum System for Me-chanical Manufacturing Major//YANG Haifeng
Abstract Construction of curriculum system is related to the culti-vation of high-quality graduates. Based on the experience of the other schools, this paper analyzed the present situation of our curri-culum system and teaching content and presented the scheme for con-
structing curriculum system of the mechanical manufacturing major.
Key words mechanical manufacturing; curriculum system; teaching content
1 前言
課程體系和教學內容代表的不僅僅是學生知識的全面與否,更是代表了一個學校在該專業上的發展方向和水平,進而決定了一個學校該專業在今后一段時間內的國內和國際地位。不管是本科院校還是專科院校,機械制造及其自動化專業的目標都是培養具有合理機械制造專業知識結構、具有基本的機械制造研究開發能力、熟練掌握機械制造生產工藝、熟悉機械制造設備與管理的大學畢業生,滿足企業生產一線對大學生的基本要求,因此,機械制造及其自動化專業的課堂教學應該以企業的需求為前提,合理構建課程體系,配置教學內容。
在知識大爆炸的時代背景下,新知識、新技術的發展速度遠遠超出人們的想象,產業升級、科技進步等都對本科生培養提出越來越高的要求。隨著我國從制造大國向制造強國的轉變,隨著我國智能制造2025的提出,可以看出這不會僅是國家政策的變化,而是市場對于我國制造行業升級、換代的需求,從而引發企業制造技術的升級,最終要求高等學校必須培養新世紀、復合型的人才,從而滿足市場的需求。這就要求高等學校必須調整落后的課程體系、教學內容,緊跟社會發展需求,這樣才能培養出對社會有用的制造專業技術人才[1]。
2 國內高校課程體系建設現狀
就機械制造及自動化專業來說,培養應用型人才對課堂知識結構的需求以及學校對于學生的培養目標定位決定了課程體系的構建;同時應兼顧基礎知識、寬的知識面、多的方向選擇性、強的應用背景,這都決定了本科生從基礎理論到實踐技能方面教學課程的選擇和教學內容的配置。國內各名牌高校的課程體系建設情況如下[2]。
對于清華大學2013―2014學年度本科教學課程而言,在課程體系設置方面主要由4大類專業課程構成:傳統機械制造類課程、先進制造技術類課程、制造自動化類課程、管理及信息化類課程。其中,傳統機械制造類課程包括機械制造工藝學、互換性與技術測量、制造裝備設計、材料加工原理、機械制造專業的基本知識;先進制造技術類課程包括激光加工概論、精密與特種加工、微納制造導論;制造自動化類課程包括機器人學,以講解數控技術、自動化控制、機器人原理與應用為主;管理及信息化類課程包括制造過程信息管理系統。可見,清華大學從傳統機械制造專業的基本知識到先進制造、自動化、信息化課程的設置,基本上滿足了現在制造技術發展及企業對本科生知識體系的要求。
對于華中科技大學2014年本科教學課程設置來說,在課程體系設置方面主要由4大類專業課程構成:傳統機械制造類課程、先進制造技術類課程、制造自踴類課程、特殊行業制造類課程。其中,傳統機械制造類課程同清華大學一樣包括4門基礎課程;先進制造技術類課程包括精密與特種加工、先進制造技術;制造自動化類課程包括數控技術、計算機輔助制造;特殊行業制造類課程講解特定行業的制造工藝和裝備,如柔性電子制造技術基礎。
另外,通過對浙江大學(2014版)、上海交通大學(2015版)和中南大學(2012版)機械制造方向本科生培養計劃的調研,各大高校都把課程分成4~5個板塊。所有院校都開設傳統機械制造類課程,包括機械制造工藝學或機械制造基礎、互換性與技術測量、制造裝備設計、材料加工原理等機械制造專業的基本知識。對于先進制造技術類課程、制造自動化類課程、管理及信息化類課程、特殊行業制造類課程,各高校根據其特長和優勢以及學生主要的就業方向,開展設相關課程,但基本上涵蓋了先進制造、制造自動化等方向。
做強制造業的基礎和關鍵在人才。我國結合國情建立中國版“工業4.0”戰略計劃――“中國制造2025”[2]。為配合國家層面的發展戰略,迎接制造全球化競爭的挑戰,培養符合工業4.0需求的機械制造行業人才,是“中國制造2025”順利推進的重要保障,也是擺在高等院校面前的急迫任務[3]。
3 中國礦業大學課程體系構建方法
課程體系現狀 目前,中國礦業大學執行的是2012版教學大綱,在該大綱中,機械制造及其自動化的專業課主要包括專業主干課和專業選修課兩大類。其中,專業主干課有3門,為機械制造工程學、幾何精度設計與檢測、工程材料及成型技術;專業選修課有4門,為精密與特種加工、先進制造技術、數控技術、機電裝備綠色設計與制造。如果按照國內知名高校的課程設置原則,主干課中還少一門制造裝備設計。先進制造技術類課程包括精密與特種加工、先進制造技術,應該說體現了目前企業和高新制造技術的發展需求;而制造自動化類課程只有一門數控技術,管理及信息化類課程和特殊行業制造類課程缺失。
從上述本專業課程設置和國內名校的課程設置原則相比較可以發現,專業主干課基本同各名牌高校保持一致,在后續的w現特色和制造技術發展需求方面還有非常大的不同;隨著“中國制造2025”的提出和推進,相關課程設置上還需進一步研究和探討。另外,對于教學內容的重復性問題,以2016版大綱為例,機械制造工程學、制造裝備及自動化和數控技術三門課的重復性非常突出,其中關于制造設備方面,機械制造工程學和制造裝備及自動化都有相關章節,而對于數控編程技術在制造裝備和自動化與數控技術兩門課程中又都有涉及,相當于3門課主要講了兩個大方面的內容。2016版大綱壓縮了課時量,重復性問題亟待解決。對于內容更新問題,新技術新方法日新月異,制造技術也朝著精密化、微型化和智能化的方向發展,同時隨著“中國制造2025”的提出和推進,教學內容的更新顯得尤為重要。
課程體系構建思路 中國礦業大學在進行課程系統構建過程中的思路如圖1所示。
1)對比分析、查找問題。結合中國礦業大學2012版教學大綱和2016版教學大綱,進行機械制造專業課程先后順序的整理,根據每門課程任課教師的教學內容,確定現行機械制造專業模塊化知識點;對比各名牌高校機械制造專業課程體系設置和“中國制造2025”的發展需求,提煉出目前機械制造行業對模塊化知識點的覆蓋程度,最終發現本校制造專業模塊化知識點的不足之處。
2)確定適合中國礦業大學的模塊化知識點。中國礦業大學是行業背景高校,肩負著服務行業的重任,因此,對于模塊化知識點具有特殊的需求;另外,根據學校對機械制造專業的定位和專業內任課教師的科研情況確定適合本校的模塊化知識點體系。
3)進行中國礦業大學機械制造專業課程體系構建和教學內容改革。在第二步的基礎之上,構建課程體系,包括對模塊化知識點的覆蓋程度、優秀教材的選取、開課的次序,最后進行教學內容的優化,主要包括模塊化知識點的設置和增補必要的新技術、新方法。
4 結論
機械制造專業課程體系構建及教學內容優化配置要根據學校的實際情況、行業特色,并結合制造行業技術發展方向。高校專業的設置和創辦,既要滿足社會的需求,又要符合學校自身的基礎和條件,遵循不同專業發展的特點和內在規律。機械制造及其自動化是一個傳統的工科專業,旨在培養高素質人才,如果不能科學地把握專業辦學定位,明確培養目標,制訂合理的培養方案,將可能導致培養模式落后,缺乏專業特色,教育和市場需求聯系不夠緊密,無法適應不斷更新的現代制造技術的發展需求等問題。因此,筆者結合“中國制造2025”,提出中國礦業大學機械制造專業課程體系構建總體思路。
參考文獻
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關鍵詞:產業融合;先進制造業;現代服務業
中圖分類號:F4245 文獻標識碼:A 文章編號:1003-4161(2010)06-0118-04
20世紀80年代以來,先進制造業和現代服務業因經濟全球化和信息技術的廣泛應用,得到快速發展,二者相互依存、相互融合,已經成為現代產業發展的必然趨勢。了解先進制造業和現代服務業融合發展的特點和趨勢,有助于把握產業發展的規律,調整修訂現有產業政策,促進我國先進制造業和現代服務業的健康發展。
一、先進制造業的內涵及發展特點
隨著社會的發展,為了滿足人們日益多元化的需求,世界各國紛紛采用先進的制造技術,發展凝聚現代科技的先進制造產業。早在20世紀,美國鑒于其制造業國際競爭力被嚴重削弱的現實,就推出了一系列促進先進制造業發展的計劃。1990年、1993年、1997年和1998年美國分別實施了“先進技術計劃”、“先進制造技術計劃”、“‘下一代制造’行動框架”以及“集成制造技術路線圖計劃”,提出未來制造業發展的六大時代特征,即全球化市場競爭、環境保護和資源有限、科學技術發展加速、信息大量廣泛分布、用戶需求高及個性化、產品與技術的知識含量高。進入21世紀以后,美國更是采取了一系列強有力的措施推動先進制造業的發展,美國國會于2004年5月通過了《2004年制造技術競爭能力法》,強調要通過財政手段支持發展新的制造技術,提高美國的制造能力。同樣,日本、德國等發達國家也極為重視各自的先進制造產業,均出臺了多項優惠政策加以扶持。
發達國家之所以關注先進制造業的發展,是由于20世紀90年代以來,伴隨著全球市場的形成,市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。尤其在進入21世紀后,隨著科技的迅猛發展,制造業為了贏得市場,其競爭核心已經從提高勞動生產率轉變為時間、成本和質量三要素矛盾的統一。為了實現這三大要素的有機結合,先進制造業的發展呈現出以下特點:
(一)全球化和網絡化
由于國際和國內市場上越來越激烈地競爭以及網絡通訊技術的快速發展,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。全球化制造的首要技術基礎是網絡化,網絡通訊技術使制造的全球化得以實現。這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用,已成為全球化制造業發展的動力。
(二)自動化和虛擬化
當前自動化主要表現在制造系統中的集成技術和系統技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、制造過程的計劃和調度、柔性制造技術和適應現代化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造的虛擬化和智能化。其中,制造過程中的虛擬化是其核心之一。
(三)綠色化綠色制造通過綠色生產過程 、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品,產品使用完后再通過綠色處理加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響,同時使原材料和能源的利用效率達到最高。
二、現代服務業的內涵及其發展特點
現代服務業產生在工業化比較發達的階段,是伴隨著信息技術的應用和信息產業的發展,依托現代管理理念而發展起來的。相比傳統的勞動密集型服務業,現代服務業是信息和知識相對密集的服務業,具有“三高三低”的優勢,即高技術密集度、高知識含量、高附加值、低能耗、低物耗、低污染。簡單來講,現代服務業就是包括建立在信息基礎上的新興服務業和一部分經過改造“再現活力”的傳統服務業所組成,它的核心是為生產者提供服務的產業,即生產服務業。自后工業化社會以來,伴隨著制造業的“服務化”,生產服務得以迅速發展,成為經濟發展中一支不容忽視的重要力量,呈現出一些新的發展特點。
(一)現代服務業發展規模不斷壯大,在世界各國經濟結構中的比重正在不斷提升
自上世紀80年代以來,全球產業結構呈現出由“工業經濟”向“服務經濟”轉型的趨勢。許多跨國公司的主要業務由單純的制造業向服務業延伸和轉移,讓為生產者提供中間投入的知識、技術、信息密集型的生產服務業發展速度不斷加快。如今,現代服務業不僅成為發達國家的主導產業,服務業在世界各國經濟結構中的比重也在不斷提升,多數國家的服務業產值在整個國家的經濟活動中逐漸取得了主導地位。據統計,早在上世紀90年代,經濟合作發展組織(OECD)國家的30個成員國就基本確立了服務經濟的產業結構。近十幾年來,OECD各國的金融、保險、房地產和商業服務業創造的增加值在GDP所占比重均有大幅度提升。2004年,美、英、法、德等發達國家服務業增加值占GDP的比重幾乎都達到了70%或以上。同時,生產服務業不僅是發達國家的支柱產業,若干中等收入國家和某些發展中國家也開始逐步向服務經濟轉型, 如表1所示。其中,烏克蘭服務業占GDP的比重已由1980年的31.3%提高到2007年的52.79%;同期,印度因積極承接國外軟件服務外包業務,服務業比重由1980年的36.64%迅速提高到2007年的53.21%。
此外,全球服務業就業比重也一直呈現穩步上升態勢。例如,以21世紀初各國服務業就業比重的平均值和1997年的比重相比,低收入和中等收入國家的比重增加了3~4個百分點,高收入國家的比重增加了近10個百分點。截止2007年,服務業吸納就業人口的比重,發達國家達到了60%~78%,中等收入發展中國家為45%~62%,低收入發展中國家為30%~45%。(二)經濟全球化和生產服務外包帶動了現代服務業的發展
在經濟全球化過程中,工業生產的國際化促進了現代服務業的出口和國際間的服務外包。一方面,當跨國企業在國外發現新的市場后,需要高級專業服務為之甄別開發潛在的商機,管理控制復雜分散的生產和分配網絡,并與國外分支機構和貿易伙伴時刻保持密切的合作關系。所以,很多現代服務業的擴張都是伴隨著跨國企業的海外投資活動,為了更好的滿足顧客的需求,追隨其顧客而進行的全球化擴張;另一方面,在經濟全球化過程中,服務外包逐漸成為了生產服務業國際轉移的重要途徑。近年來,越來越多的制造企業特別是跨國公司,紛紛將商務業務、研究開發、咨詢分析、顧客服務等生產服務業務外包給專業化的服務供應商來完成,以降低企業獲取生產服務的成本,促進企業生產質量和效率的提升。
發達國家生產服務業的強勁發展,推動著全球服務外包業務的發展更多地轉向生產服務外包。生產服務外包成為外包業務的核心。從外包涉及的服務來看,主要包括金融、商務流程、計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)、軟件設計、研發設計、財務管理、數據管理、呼叫中心、后臺服務、客戶交易以及專業服務等。從外包涉及的行業看,軟件、金融等行業的外包發展突出。比如,2007年全球軟件外包市場規模達560億美元,并每年保持20%以上的增長率快速發展。
(三)創新是現代服務業發展的核心動力
現代服務業的發展離不開各種技術創新活動及創新成果的應用,創新對現代服務業的推動作用日益顯現。隨著技術創新速度的加快,創新能力以及對市場變化的快速反應成為決定現代服務業競爭力的主要因素。新興科技開發所衍生出的新興服務產業,大幅度拓寬了傳統服務業的服務種類和服務途徑,并且促進了現代服務業的成長。例如,信息產業就是隨著信息技術的迅猛發展而出現的,這些企業主要為顧客提供計算機軟硬件、網絡和通訊服務以及IT咨詢,其在整個現代服務業收入中占相當大的比重;同時,信息技術還為現代服務業提供了新的服務途徑和互動方式,降低了現代服務業的溝通成本。因此,無論在國內還是國外,創新始終都是推動服務業發展的核心動力。
近年來,隨著企業對于服務需求的迅速增加,以及服務業在經濟中的作用的提升,世界各國為了推動服務業創新,對服務業的研發投資在整個研發支出中所占的比例也越來越大。比如,2007年,加拿大投入研發的經費占服務業總支出的比重為37%,挪威和丹麥達到32%,法國11%,OECD國家平均值達15%。
三、先進制造業和現代服務業的融合發展趨勢
國外關于制造業和服務業關系的研究始于20世紀中期,代表性的理論觀點主要有:“需求論”、“供給論”和“融合論”。
“需求論”認為制造業是服務業(包括生產業)發展的前提和基礎,服務業發展處于從屬地位,經濟增長尤其是制造業的擴張將引致對服務業需求的增長。它是前工業化階段向后工業化階段過渡時期的產物。“供給論”與需求論的觀點完全相反,認為服務業尤其是生產業是制造業生產率得以提高的前提和基礎。沒有發達的生產業,就不可能形成具有競爭力強的制造業。換言之,是服務業的發展促進了制造業的升級換代,而不是制造業孕育了服務業。“融合論”認為生產服務業和制造業部門表現為相互作用、相互依賴、共同發展的互補性關系。一方面,隨著制造業部門的擴大,對生產業的需求,如貿易、金融、交通、社會服務等,會迅速增加,這將提高制造業部門的生產率;另一方面,生產業部門的增長也要依靠制造業部門中間投入的增加。經濟發展水平尤其是工業化達到一定階段后,服務業與制造業之間相互依賴程度將加深,二者高度相關,互為補充。尤其是在信息通訊技術得到發展和廣泛應用以來,生產服務業與制造業之間的邊界越來越模糊,企業之間原本明顯的界限被密切的依存關系所打破,出現“你中有我,我中有你”的融合趨勢。
以上理論觀點中,融合論代表的是產業的未來演變趨勢。隨著知識經濟、網絡經濟的出現,需求論和供給論無法解釋服務業和制造業之間互依互存的關系。科技和現代服務經濟的發展讓服務業與制造業之間已經不是簡單的因果關系,而是一種唇齒相依的雙向融合互動關系,二者的融合才是未來產業政策的方向和核心,并且已成為全球產業發展的趨勢。
產業融合讓制造業和服務業兩大產業及其支撐體系形成彼此相互依賴、相互滲透、相互促進、協同發展的關系。即制造業整體水平和產品品質的提升,依賴于服務業的產業附加值的增加和服務業的整合;服務業整體水平的上升,又會提升制造產品的價值并促進先進制造業的發展。在二者的融合發展過程中,參與企業雖然是各自獨立的,但它們又完全受利益機制驅動,所有合作都是在雙方協商合作的基礎上達成的,通過市場交易,相互獲得收益。
首先,產業融合有利于提高制造業的生產附加值和生產效率。現代生產服務業所體現的各種具有核心競爭能力的隱含性知識,作為制造業的高級要素投入,高質量的技術服務嵌入制造業的生產環節,特別是嵌入機器設備這類工作母機,通過技能的提升降低了制造業的生產成本,提高了裝備制造業以及用其所制造的輕重工業產品的市場競爭力。在知識經濟時代,先進制造業與現代服務業融合的特點是報酬遞增。國際經驗也表明,制造業發展到一定階段后,其附加值和市場競爭力的提升更多的靠生產服務業的支撐,現代經濟增長其實就是由服務業主導下的制造業不斷增值的過程。
其次,產業融合降低了制造業的交易成本、擴大了現代服務業的范圍。一方面,生產服務業融入產品制造過程有利于制造業降低各種交易成本。制造企業在生產經營和資本經營中所接受的各類生產服務,如金融服務、企業管理咨詢服務、法律和知識產權服務等,對于降低制造企業的成本、提高企業的戰略清晰度、增加市場份額、收購兼并等,往往具有決定性的作用;另一方面,制造業反過來也為生產服務業提供巨大的市場空間,擴大了生產服務業的服務范圍。制造業生產網絡和國際營銷網絡的形成,就是聚集專業人才進行產品研發、廣告、保險、會計、法律服務和運輸儲存等活動的過程,在這一過程中每個環節都伴隨著對服務的需求。實踐表明,制造業越發達,生產服務業就越發達;反之,制造業越落后,生產服務業也越落后。
最后,產業融合有利于現代服務業與先進制造業優勢互補、共生發展。生產服務業的創新活動可以增加制造業的知識水平,擴大制造業的贏利能力,為制造業帶來較高的外部性知識收益;同時,制造業自身溢出的行業經驗和產業知識,也源源不斷地為生產服務業創新提供著動力。在產業融合過程中,現代服務業所提供的創新服務有助于制造業的發展。先進制造業的發展,需要有專業化、高級生產要素的投入,而現代生產服務業中的大多數行業屬于知識密集型商務服務業,具有較強的產業創新能力。現代生產服務業所提供的各種產品研究與開發服務,如生產前的市場和定位調研服務等,研發中的設計服務、創意服務、模具服務等,生產中的工程技術服務、設備租賃服務等,營銷中的物流服務、網絡品牌服務、出口服務等,都具有增強產品差別化和區分競爭對手的作用,可以強化企業的定價能力和控制市場能力。制造業在發展過程中,通過與各類生產服務業進行產業鏈合作,共同進行研發、產品開發、市場開拓,利用各自的優勢,實現產業知識的交流與互動,提升創新機會。因此,隨著市場競爭的加劇,制造業企業為了求生存、求發展日益重視生產服務的投入。
隨著全球制造業中間投入中的服務投入不斷增加,企業從外部獲取服務資源的規模和深度不斷擴大,制造業對服務業的依賴度越來越大。表2所示,自20世紀70年代以來,OECD中9個成員國制造業對服務業的依賴度基本上呈上升趨勢,制造業中間投入出現服務化趨勢,并且這種趨勢很大程度上是由于制造業對生產服務業依賴度的大幅上升所致。從表2中還可以發現,除美國以外,其他國家20世紀90年代中期對生產服務業的依賴度較上一時期的數據均有較大增長,尤其是英國,從20世紀70年代早期的1.67%增長到90年代早期的11.02%,到90年代中期則為16.71%,增長了9倍。其他國家,包括澳大利亞、德國、日本、加拿大、法國等,90年代中期的依賴度比70年代早期都增長了1~4倍。
四、先進制造業與現代服務業融合發展對我國產業政策的啟示
我國作為發展中國家,發展先進制造產業尤為迫切。我國是制造業大國,不是制造業強國,在不斷吸收國內外高新技術成果,并將先進制造技術、制造模式及管理方式綜合應用于研發、設計、制造、檢測和服務等全過程方面還存在著諸多不足,尤其是在重大裝備制造與高性能機床制造方面,與發達國家相比還有很大差距。2009年9月,總理提出,未來中國要搶占經濟科技制高點,走上創新驅動和內生增長的軌道,確立把新能源、新材料、生物醫藥、第三代移動通信、三網融合產業化、低碳經濟、綠色經濟作為新興戰略性產業。在這些產業中,例如第三代移動通信以及物聯網、互聯網與移動網的三網融合,都是先進制造業與現代服務業的結合。2008年底國家推出的《十大產業調整振興規劃》,也包括了現代物流業。可見,未來我國產業發展需要走產業融合之路,先進制造業和現代服務業的融合理應成為我國未來產業發展的主要戰略路徑之一。
由于產業融合不僅會讓制造產業和服務產業的邊界趨于模糊,而且產業演進的規則也將隨之變化。所以,我國的產業政策的重心理應從促進產業結構由第一產業向第二產業、進而向第三產業轉移,轉向促進產業結構由低水平、低效率狀態向高水平、高效率狀態的動態發展。從具體內容看,產業政策應向以市場為主導,通過技術進步來促進產業結構優化的方向調整,推動傳統制造業與新型服務產業的融合發展。為此,政府應該致力于以下兩點:
一是要加強基礎研究的投入和高新技術人才的培養,大力發展高新技術及其產業。技術創新是技術與產業融合的先決條件和根本保障,政府應重視和鼓勵關聯度高的產業技術創新,為產業融合創造良好的技術和產業平臺。同時,要鼓勵企業采用信息技術,優化業務流程,實現服務手段多樣化、服務產品個性化,以及服務范圍和服務效率提升。通過加快現代服務行業公共技術及信息交流平臺建設,重點建設金融服務平臺、物流信息平臺,加快建設國際科技商務、科技信息、技術產權交易服務等專業平臺,實現各專業公共信息平臺的互聯互通。二是應采取有關措施促進相關行業基礎研究與開發的合作,加速制造產業和服務產業融合的進程。要通過高新技術的技術滲透、產業間的延伸分工、全新產業取代傳統舊產業、產品和服務融合等各種方式促進產業融合,發展資本密集、技術密集、清潔環保的裝備制造業和基礎工業,尤其應注重采用高新技術和先進適用技術改造提升傳統產業,積極引導制造業向加工與設計相結合轉變,不斷提高設計、工藝水平,提高產品的科技含量、附加值,從而推進產業升級發展。
基金項目:本文系國家發改委產業協調司09財政年度項目《促進先進制造業和現代服務業融合發展的思路和對策》的部分研究成果,同時,獲得北京市教委人文社科面上項目(批準號SM200910038008)和北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目的資助。
注 釋:
①OECD, Historical Statistics, 2008, Paris.
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