数字技术促进和提升制造技术水平,数字技术与制造技术相融合,将进一步给设计与制造技术带来深刻的、甚至是革命性的变化,可以更好、更快、更省、更可靠地制造出创新产品。波音777是数字化设计与制造的典范,研发周期缩短40%,工程返工减少50%,成本降低25%,实现100%整机数字化设计。波音从1991年开始决定用全三维的数字化设计工具和方法,来完成新一代的双通道飞机即波音777的研制。波音777是世界上第一个采用全数字化的设计手段完成的整机设计,该项目的硬件采用了8台大型计算机和3200台UNIX三维CAD工作站,另外还有两万台PC机。大型计算机联网,3200台三维CAD工作站联网,但是两万台PC机绝大部分没有联网。采用了800个相互不关联的设计分析仿真工艺软件,并形成了14个不同的物料明细表。没有基于计算机的大型项目研制就没有大数据。可以说,大数据是从波音777的研制开始的。由于设计效率提升,波音777成了波音历史上最挣钱的飞机。
三、实施制造强国战略的重大举措
深入实施制造强国战略,改造传统产业,推动制造业高质量发展的同时促进实体经济的繁荣发展,要全面实施数实融合战略,坚定地走绿色制造之路,积极推动制造业服务化,引领培育制造业全球创新体系。
(一)实行数实融合,推动制造业数字化
数实融合的关键在于将数字技术应用到实体产业中,提高实体产业的效率、质量和创新能力,从而推动产业数字化的发展。数实融合是实体产业数字化转型的关键环节,能够促进传统产业向数字化、智能化、可持续发展的转型,提高经济发展的质量和效益。
当前数字时代的产业融合,主要表现为以新技术框架为核心,围绕传统产业链的上下游进行整合和重组,以更好地匹配供需两端。例如,疫情下催生或壮大的互联网金融、远程教育、远程医疗等各类“互联网+传统产业”,通过将实体业务虚拟化、可视化,既促进整合业务条线,也丰富了开展业务的种类和形式;各类出行平台和物流平台的出现,重新整合各类运输设施设备,缩短了出行链和运输链的长度,最大程度消除交通供给与运输需求间的信息错配;传统家电通过智能化和组网化,提升家电功能的适用性和易用性,明显提升用户黏性。
同时,这种由数字技术推动的纵向一体化式的产业融合,与传统产业间边界模糊式的横向融合是并存的,只是借助数字化也加速了横向融合进程。这种横向融合大体可分为两类:一是通过产业间的延伸和互补,实现产业间的融合。主要表现为第三产业由独立发展转向延伸至第一、二产业内,如金融、法律、研发、培训、客服、广告、物流等环节在第二产业中所占的比重和作用日益提升。随着这些服务与第二产业融合程度逐步加深,围绕原先的主业形成新的产业体系和社会分工,如新旧融合的现代化基础设施体系等。二是产业内部也开始出现技术牵引的重组融合。第一产业内部以生物技术融合为基础,养殖业、种植业和畜牧业等产业通过生物链重组融合,产生了生态农业等新型产业形态。制造业以数字技术融合为基础,打通设计研发、生产制造、综合管理、运维服务等环节,产生智能制造等产业形态。
工业时代的市场主体属于垂直分工体系,经济活动主要是基于价格为核心的竞争机制,即从供应链上游购买材料,将制成品或中间产品出售给下游,在相对固定的领域中从竞争对手的比价及对上下游的低买高卖获取更多利润。数字时代的产业组织方式出现重要变化,由于数字化变革,传统的垂直分工演变为平台化分工,产业平台成为重组产业形态的基本组织,成为创造和聚集产业价值的核心。
一是产业平台重整产业生态系统。产业融合的一大特征在于范围经济超过规模经济在发挥主要作用。得益于数字化进程,产业平台通过整合产品和服务的供给,改变市场主体间的交易模式和竞争机制,有效降低交易成本,建立涵盖所有的产业层次和商业功能的生态化产业系统。
二是平台化催生新的生产模式。平台化使传统要素地位下降,要素关系发生变化,原先固有的产业链供应链开始解构,打破生产边界重新组合,大规模定制生产和个性化定制生产日益成为主流。网络化协同更加高效精准,制造业服务化进而延伸至全新的人机协同工具系统。在数字技术经济范式下,经济活动的增值部分逐步从产品的实体制造转向产品与服务的数字价值等活动。数据的规模、数据的基础设施,数据的采集、储存、加工、应用能力成为产业组织和企业竞争的关键。
当前我国数实融合发展已初见成效。2021年我国数字产业化规模为8.35万亿元,同比增长11.9%,占数字经济比重为18.3%,占GDP比重7.3%;产业数字化规模为37.18万亿元,同比增长17.2%,占数字经济比重为81.7%,占GDP比重32.5%,且呈现出基础设施持续完善、数实融合程度持续深入、数实融合广度拓宽的特点。同时,数实融合的支撑体系也初步形成,从而为我国数实融合的未来发展奠定了良好的基础。
ChatGPT的横空出世就是一个重大的分水岭。现在我们讲到AI机器人的应用,更多的还是生活场景、娱乐场景,未来大量的应用场景一定会出现在制造业、在实体经济中,这种大模型、大算力、大数据在制造业中的融合,会给我们带来巨大的产业红利。
制造业可能会成为第一个广泛采用元宇宙的行业。元宇宙实际上是三种:数字原生、数字孪生和虚实互动。制造业对元宇宙的需求旺盛:例如,为了应对劳动力短缺,高级技术人员可以通过数字方法将领域知识“传授”给计算机。另外,制造业可以根据元宇宙数据进行生产线优化模拟,并通过基于元宇宙的数字孪生技术对新员工进行维修培训以及支持远程协作。在这方面,数字孪生是通过人工智能模拟实物,将真实设备模拟成相同规格的虚拟设备,从而可以在建立新的生产线之前模拟设备的优化以及发现产品的缺陷。自2021年以来,苹果、微软、亚马逊、Google、Facebook、字节跳动、腾讯等众多巨头们开始布局元宇宙。随着5G、AR、人工智能、VR等技术的发展,虚拟与现实结合被认为是未来发展趋势,“元宇宙”被称为下一代互联网新形态,它的应用范围正在不断拓展。
智能制造是基于新一代信息技术,由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动,具有信息深度自感知、优化决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。智能制造本质是基于“信息物理系统”实现智能工厂,核心是动态配置的生产方式,关键是信息技术与制造技术的结合,愿景是解决能源环境消费等社会问题。
建立智能制造技术体系:一是模块化,通过通用化和标准化、个性化模块的整合创新,满足用户个性化需求;二是自动化,不是简单的机器换人,而是与用户互联的智能自动化,由用户个性化定单自动驱动自动化、柔性化生产;三是数字化,通过以iMES为核心的五大系统集成,实现物联网、互联网和务联网三网融合,最终让整个工厂变成一个类似人大脑一样智能的系统,自动跟人交互、满足用户需求,自动响应用户个性化定单;四是智能化,一方面是智能产品,如冰箱、空调等可以自动感知需求,实现用户最佳体验,另一方面,整个工厂越来越智能,通过信息互联、数据积累及大数据分析可实现针对不同的定单类型和数量,其生产方式可以自动优化调整。
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