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在人类发展的历史上,经济增长一直以来受到两大因素的驱动:劳动力的增长和生产力的提高,但是归根结底,生产力才是一切的关键。
从18世纪末以来人类经历了三次工业革命,无论是蒸汽机、电力还是电子信息技术,每一次革命都给人类的生产力带来了几倍或是几十倍的巨大提升。然而最近十年,尤其是在全球金融危机之后,全球生产力增长急剧减速,这意味着非常缓慢的经济增长将成为一种新常态,特别是对于发达经济体而言。世纪之交的全球乐观主义早已被对于长期停滞的恐惧所取代,甚至有学者认为,在全球金融危机之前美国和欧洲的生产力增长就出现了明显的下降。如何提高生产力,摆脱经济增长的长期停滞甚至是倒退,是摆在许多国家面前迫在眉睫的问题。
与此同时,在人类正在经历的第四次工业革命历史潮流中制造业再次成为了全球竞争中的优先级。在过去几十年里,几乎所有国家都看到了工业化对国家经济实力提升所带来的实实在在的帮助。国际金融危机和欧债危机使得西方国家重新认识到实体经济的重要性,纷纷检讨过去“去工业化”战略所导致的实体经济空心化的后果。以美国为例,无论是奥巴马政府的“高端制造合作伙伴”计划还是特朗普政府主导的制造业回归,“再工业化”已经成为了发达经济体引导实体经济复苏的重要手段。
但今天发达国家以拉动经济增长为主要目的的“再工业化”并不是简单地让制造业回归本国,事实上由于世界各国都看好和发展制造业,在中低端制造领域已经出现了不少产能过剩的情况,而产业升级和产业链重构则是发达国家试图重新振兴制造业的主要抓手。换而言之,以新一代技术推动、通过提高生产力和经济增长的“新制造”才是各国制造业在全球竞争中所面临的新格局。
在这样的时代背景下,近年来德国、美国、日本等制造强国纷纷提出新的国家战略。无论是德国的“工业4.0”,美国的“工业互联网”,还是日本的“智能制造系统”都是根据自身情况为本国制造业制定的战略规划。
作为世界第一的制造大国,中国也提出了《中国制造2025》的国家战略,计划在未来30年的时间里将中国从制造从大国转变为制造强国,其中将“智能制造”定位成中国制造业转型的主攻方向,也是实现《中国制造2025》国家战略的重要抓手。
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即使是从全球的角度来看,智能制造目前依然处于起步阶段。和所有的新生事物一样,在发展初期总是伴随着各种新概念和新名词,例如数字孪生体(Digital Twin)和数字线程(Digital Thread)等,学界和业界也对其内涵有着不同的解读。为了便于理解,我们可以用一个场景来描述智能制造所能达到的具象化效果,毕竟只有结合了应用场景的概念和技术才有商业化的意义。
以汽车行业为例,我们现在买车往往要去专门的品牌4S店,一辆10万元级别的普通家用轿车通常会有高中低三个配置,每个配置大约有5种不同的颜色,这样的话一辆家用轿车最多只有15个可选项供顾客选择。而汽车制造厂商也只要根据这些预设的选项排定制造计划、采购原材料并进行生产。
而在智能制造时代,顾客将通过互联网直接给汽车制造商下单,并且按照自己的需求对发动机、内饰、音响、安全配置、轮胎、外观颜色等几乎所有的配置进行最大限度的个性化选择。不仅如此,智能制造时代还可以让客户在按需定制的同时通过AR、VR等技术在数字世界中“试驾”还没被制造出来的汽车,并可以实时了解定制汽车的制造进度。不仅如此,整个制造过程并非由一家厂商集中完成,而是由产业链上下游组成的“制造联盟”共同协作达成。
显然,这样的实现对于目前基于资源计划的传统制造来说是无法想象的,智能制造中涉及到的“按需定制”和“实时制造”对于灵活性和可伸缩性的挑战是全方位的,甚至将完全改变制造业的流程、技术和产业链。
基于以上的描述和对智能制造共性的理解,我们大致可以归纳出智能制造的一些关键特性:其一,由大规模批量生产向大规模个性化定制生产转变(柔性制造);其二,由集中生产向网络化异地协同生产转变(去中心化);其三,信息化和工业化深度融合(物理工厂+虚拟工厂)。
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