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先进装备制造业的突破之路有哪些

易电五金机电网 / 2019-02-28

●主持人语

高端装备制造业是战略性新兴产业的重要组成部分。大力培育和发展高端装备制造业,是提升我国产业核心竞争力的必然要求,是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,对于加快转变经济发展方式、实现由制造业大国向强国转变具有重要战略意义。

我国虽然已经是世界公认的制造大国,但还不是制造强国。与发达国家相比,我国装备制造业无论从技术水平还是从全球产业价值链中的地位来看,仍存在着明显差距。在全球制造业格局深刻调整、新一轮科技革命加速推进的背景下,如何加速培育和发展高端装备制造业,实现我国装备制造业升级,建设制造强国、质量强国,是当前需要回答的重大课题。

装备强则国强。中共中央、国务院近日发布的《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出,以珠海、佛山为龙头建设珠江西岸先进装备制造产业带。探索新时期下装备制造业升级的现实路径,是广东、佛山肩负的光荣使命。

■专家观点

 

提要

装备制造业被誉为“工业母机”,是制造业的基石。我国已经将装备制造业作为战略性产业写入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》,中央也出台了一系列振兴装备制造业的政策措施,形成了“基础研究-共性技术研究-产品开发-产业化”的完整技术创新体系。目前我国装备制造业规模已达2.3万亿美元,规模总量已居世界第一位。但中国装备制造业大而不强,基本上还处于全球产业链中低附加值的底部,特别是缺少自主知识产权的核心技术、研发创新能力较弱、依存度太高、基础薄弱等问题,亟待破解之道。

高端装备制造发展亟待解决的问题

从发达国家装备制造业发展经验来看,这是一个技术难度高、充满挑战的领域,具有投资多、周期长、风险大的特点,需要国家大量的投入和长期的经验积累。目前我国高端装备制造业发展中存在如下亟待解决的问题:

1。在国家层面整合资源、推动发展。我国已经将高端数控机床与基础制造装备、极大规模集成电路制造装备与成套工艺等确立为国家重大科技专项,为长期投入奠定了基础。目前亟待解决的问题是寻找高端装备制造业的技术突破口,并整合现有资源,实现核心技术的突破。

2。实现“产学研用”的结合,加快科技成果产业化。发达国家的经验证明,装备制造业发展中需要以“用”为导向,避免研发的盲目性,“用”是技术创新的出发点和落脚点并应贯穿技术创新整个过程,要将“产学研”紧密结合以突破核心技术,通过“用”,将科技创新成果转化为现实生产力。实质上,“产学研用”的结合与资源在国家层面的整合,都是胡锦涛在清华大学百年校庆讲话中提出的“协同创新”,应该说,这也是我国社会主义体制能集中力量办大事这一优越性的体现。

3。同步发展高端制造装备与高端技术服务。高端技术服务是高端装备制造发展的必要配套,也是发展国产高端装备制造的瓶颈,装备制造与技术服务是当今制造业不可分割的一个整体,目前亟须克服传统“重主机、轻配套”的观念,大力发展高端制造装备的配套技术。以高端五轴数控机床为例,需要高档主机、数控系统、编程系统和制造工艺的结合,才能发挥五轴高性能机床的优势。

装备制造业“由大到强”的突破口

我国要向制造强国转变,必须发展高端装备制造业,如超大型多轴复合机床、高速高精度制造装备、巨型重载制造装备、极大规模集成电路制造装备等,装备制造“由大到强”的突破口可以分为以下三个方面:

1.技术指标接近物理极限的制造装备。高端数控装备首先是指技术上的高端,表现为知识、技术密集,体现多学科和多领域高、精、尖技术的集成,而技术指标接近物理极限的制造装备往往是高端制造装备的典型代表,例如光刻机是极大规模集成电路制造的重要装备,需要实现大尺度运动和大惯量负载下多自由度的纳米定位精度,是对运动控制极限的挑战。

2。高经济附加值的制造装备与配套技术。

高经济附加值也是高端制造装备的主要特征,2010年我国机床工具产品的进出口逆差高达86。8亿美元,高经济附加值的多轴复合数控机床主要依赖进口是主要原因之一,因此高端数控机床和配套技术是我国提升制造水平的重要突破口。需要特别指出的一点,高端制造装备的配套技术也是重要的突破口,传统的“重主机、轻配套”模式导致我国的配套技术严重落后,而高端制造装备的配套技术具有较高的经济附加值,多轴数控机床的数控系统和编程系统是高经济附加值配套技术的典型代表,例如国外向我国销售叶轮、叶片加工用的高性能五轴数控机床时,往往会绑定相应软件产品,价格接近主机装备。

3.我国航空、航天和国防等关键领域需要的关键专用制造装备。这类制造装备是维护国家安全的重要组成部分,但一直被西方所禁运,很难从发达国家直接引进,需要依靠自主研发。例如加工大型螺旋桨的五轴联动重型数控机床,是降低潜艇噪音的重要制造装备,这类装备也是提升我国制造业水平的重要突破口。中国科学院院士 杨叔子

 

提要

互联网、云计算、大数据、人工智能为主要内容的新一代信息技术的发展,深刻影响着高端装备智能制造,正在形成以资源全球化和制造过程协同化为主要特征的全新产业生态和制造模式。我国作为装备制造业大国,如何抓住新一代信息技术带来的发展机遇,铸就大国重器,在装备制造智能化的浪潮中取得国际话语权,事关国家经济安全和国防安全,必须有所作为。

习近平总书记在第19次院士大会上说到:世界正在进入以信息产业为主导的经济发展时期,我们要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机,以信息化、智能化为杠杆,培育新动能。

信息化浪潮下,工业互联网应运而生。工业互联网准确地说不是简单的互联网+工业,不是简单的互联网+,它有自身特定的核心技术。工业互联网是指通过相关的工业信息标准和互联网,把分布在各地的多层次制造资源和创新资源相互连接起来,再通过数据感知、数据分析和智能计算实现物理系统与虚拟系统的融合,从而形成机机互联、人机互联,且无缝对接的制造产业体系。工业互联网拓展了智能制造的深度和广度,为智能制造环境下的技术创新、制造模式创新和商业模式创新提供了坚实的技术基础。

在面向工业互联网的智能制造工程领域,有很多关键的科学技术问题。如果把这些科学技术问题研究透了,有成果了,再通过app加以推广,将是一条非常好的信息化、工业化的道路。

面向工业互联网的技术标准体系。面向工业互联网的智能制造,不仅需要单项技术或装备的突破与应用,更需要建立跨行业、跨领域的工业互联网平台架构与技术标准体系,解决智能制造的数据集成、互联互通等基础瓶颈问题,从而满足不同行业的智能制造需求,掌握智能制造的技术发展主动权和话语权。也就是工业互联网本身需要寻找适合工业领域应用的技术标准体系,这是现在的互联网经济没有的。

面向工业互联网的技术创新体系。工业互联网打通企业边界,主体企业、参与企业、数据资源和边界资源通过跨界协作实现协同研发、协同制造、用户参与设计,引发了产业价值链、产品系统构造、生产方式、制造资源组织方式、服务模式的重大变革,进而对工业企业的技术创新体系提出了重要挑战。有了工业互联网,企业本身的技术创新体系应该发生变革。

面向工业互联网的制造模式创新体系。制造模式也会发生变革,基于工业互联网平台,建立全程透明的信息服务,实现用户需求与制造全流程的无缝对接。通过精准高效的柔性生产、用户驱动的产品迭代,从以企业为中心的大规模制造向以用户为中心的大规模定制模式转变,实现整个制造价值链的升级。

面向工业互联网的商业模式创新体系。面向工业互联网,以众创、众包、众智、众筹、协同创新和服务创新等形式进行商业模式创新,构建以消费者为中心,以个性化营销、柔性化生产和精准化服务为主要特征的线上线下结合的产品服务体系,从而进一步拓展企业线上平台支撑和线下服务的商业链条,整个的商业模式需要重新构建。

面向工业互联网的制造服务创新体系。以实现产品服务化和制造过程服务化为目标的制造服务价值网络具有制造与服务跨界融合关联、增值机理复杂多样、业务协同动态多边等特征。围绕制造企业主导的制造服务价值网络,有很多科学技术问题需要解决。例如制造与服务融合的价值网络重构技术、制造服务价值网络运行控制技术、基于故障诊断与质量改进的服务全生命周期闭环质量控制技术。中国工程院院士 杨善林

■他山之石

 

德国装备制造业高度发达,既与德国政府、商会等各类组织的大力推动密切相关,也与德国人精益求精的工匠精神、严谨认真的作风、优秀的服务品质、可持续发展的理念等密不可分。

一是从国家战略高度推动“工业4.0”,装备制造业的支撑作用更加突出。为进一步增强国际竞争力,德国在2011年举行的汉诺威工业博览会上提出了“工业4.0”概念,随后上升为国家战略。在2015年的汉诺威工业博览会上,由德国政治、经济、行业、科学和工会等各界共同参与建设的“工业4.0共同平台”正式启动,该平台是德国推动工业数字化转型的核心网络。“工业4.0”是以信息物理系统为基础的智能化生产,其主要特征就是综合利用第一次和第二次工业革命创造的“物理系统”和第三次工业革命带来的日益完备的“信息系统”,通过两者之间的融合实现智能化生产。

二是大型骨干企业领跑,智能工厂发展领先一步。博世、西门子、大众汽车、宝马等大型企业是“工业4。0”的坚定倡导者和主要推动者,在这些大型企业的领跑下,德国很多企业在智能工厂建设方面已经领先于其他国家同行业企业。

三是以隐形冠军为代表的中小企业发达,大中小企业间建立起紧密的分工合作体系。德国制造除了如西门子、奔驰、宝马、大众、巴斯夫等大企业外,还有大量品质优异的中小企业,尤其是一些在国际市场上处于领先地位的“隐形冠军”。这些“隐形冠军”专注于本行业,专注于持续改进产品和研发新技术,逐步形成了行业霸主地位。德国深知产业升级需要产业链上、中、下游的紧密合作,采取各种措施鼓励工业企业之间的合作,并设立专门的法律法规促进中小企业发展壮大。

四是多元创新体系支持实体经济,助力提升德国制造品质。德国科研创新体系主要包括联邦和州政府、大学、公共研究机构、企业研究机构和基金会等。德国政府大力支持产学研相结合,全国应用科学大学占高等院校一半以上,政府为高校和科研机构提供资助,建立大量科技园和技术孵化中心,鼓励人才到企业发展。德国企业高度重视研发投入,研发经费约占国民生产总值3%,位居世界前列。

五是“双元制”职业教育体系得到高度认同和广泛应用。德国高度重视专业技术人才培养,规定企业有义务为青年员工提供技术培训,年轻人必须参加相关技术培训,其独具特色的“双元制”职业教育被誉为“德国制造”的基石、德国经济腾飞的“秘密武器”。“双元制”职业教育学制2~3.5年,教育对象主要是中学毕业生,分别在企业和职校交替进行。同时,充分发挥经济界自治组织作用,将商会纳入职业教育全过程。职校、企业、商会和政府机构等各类行为主体分工协作,不仅能培养企业实际需要的技能型人才,而且能够及时对工业和职业变化做出敏锐反应和调适。

六是行业协会充分发挥了桥梁纽带作用。德国约有30万个商会、协会等行业组织,分为公法性质和私法性质两种。其中,具有公法性质的是商会,目前全国有82家,企业必须依法参加;私法性质的协会是私人经济组织自愿联合形成的,其主要职能是在协会自治的框架内代表其经济利益。无论商会和协会为政府提供的大都是有偿服务,政府对他们的调控手段主要是相关法律,他们代表的是所有会员的利益,在经济生活中发挥着重要作用。

■城市观察

 

珠海目前已形成“海陆空+智能制造”的特色产业体系,格力智能装备、中航通飞、云洲无人船、中兴智能汽车等一批掌握核心科技的装备企业迅速崛起。数据显示,2018年1月~10月,珠海实现装备制造业增加值328.52亿元,工作母机类装备制造业增加值47.26亿元,装备制造业投资94.57亿元。

以中航通飞、云洲智能等为代表的企业,是珠海装备制造创新发展的缩影。近几年,珠海以高栏港经济区、航空产业园富山工业园为主要载体,以“海陆空”和智能制造产业为主攻方向,先进装备制造产业发展势头迅猛、成效明显,推动了珠海实体经济的加快发展和经济向中高端水平跃升。

从自主研发推出世界第一艘环境测量无人艇、中国第一艘海洋调查无人艇,到相关产品先后参与第34次南极科考、青藏高原冰川湖泊科考以及西沙南沙岛礁调查等重大任务,云洲无人船应用链条正从环保向测绘、安防、军用乃至货运横向拓展,驶向无人船的蓝海。

在智能制造领域,格力智能装备已成功实现减速机、控制器和电机三大核心部件的自主研发,成为国内第一家同时掌握机器人三大核心部件生产技术的企业。

以abb和格力智能装备为龙头,云洲智能、运泰利自动化、广浩捷等一大批本地培育的智能制造企业茁壮成长,珠海初步形成机器人本体制造、核心零部件生产、系统集成、自动化解决方案的产业链条。

在科技创新的引领下,珠海多家装备制造企业瞄准行业内的关键核心技术持续发力,部分产品已取得突破性的成果,其技术水平、市场占有率走在行业前列,逐步抢占行业制高点,掌握发展的主导权。欧比特公司成功发射“珠海一号”遥感微纳卫星星座02组卫星,完成7颗卫星组网布局;珠海纳睿达研发的智能化相控阵雷达填补了国内空白;台金科技攻克了工业机器人伺服电机自主核心技术;飞马传动自主研发生产rv减速器,打破了国外企业垄断。

深圳:智能装备制造异军突起

海洋工程装备产业链基本成型,工业机器人和交通装备制造企业扎堆,在无人飞行器领域被业界称作“无人机之都”……深圳经过近年来的政策引导和培育,高端智能装备制造业异军突起,目前正补齐产业结构领域的装备“短板”,并呈现“海陆空”齐头并进的良好势头。

深圳近年来不断完善政策支撑体系,加大战略性新兴产业和未来产业扶持力度,推动装备制造业向精密制造、高端智能制造方面转型升级,以“互联网+先进制造”为重点深化制造业与互联网融合发展等举措,大力发展装备制造业。深圳的高端制造政策导向明显,主攻智能制造,即主要围绕机器人、可穿戴设备和智能装备产业,兼顾航空航天和海洋装备工程等领域。据统计,深圳高端装备制造业已步入发展提升阶段,目前企业总量逾4300家,近3年年均增长600家。

在海洋工程装备方面,深圳的产业链已基本成型,包含设计、制造、修理等细分行业,相关企业近300家。其中,专用设备制造及修理行业的企业占比均近五成,典型产业代表企业有中集集团、海油工程、友联船厂、招商重工等。

截至2018年6月,深圳智能制造装备产业领域相关企业中,涉及工业机器人制造的企业占比超过60%。据市标准院专家介绍,深圳拥有激光加工设备生产的“领头羊”大族激光,机器人领域的安科、中智科创、创世纪机械和领益科技等资本规模较大的企业。智能制造装备产业中约35%的企业涉足智能测控设备制造,其中以工业自动控制系统装置制造企业居多。

深圳被全球无人机爱好者称作“无人机之都”。统计显示,目前全市无人机行业企业达2000余家,其中涉足无人机制造的有600多家。数据显示,深圳无人机年产值达300亿元,占全球民用无人机市场70%以上。

 

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