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1704014362 英国是全球最早进行工业革命的国家,曾经被称为“现代工业革命的摇篮”和“世界制造工厂”,它的现代化发展和财务绝大多数来源于制造业。然而,在出现第三产业和金融业后,英国制造业开始低迷,尤其是1980年中后期,英国当局开始实施去工业化的策略,即重新调整和布局产业结构来发展虚拟经济。随着时间的推进,英国已完成了去工业化的历程,20年前英国经济比重中生产制造业占22%,现在这个比例降到10%。现在英国的制造业从业人员数量为300万,而30年前却为500多万人。英国在2008年金融危机中损失惨重,国家当局认识到要想强大和富民必须靠制造业这一理念。因而,英国的官员、机构和学者等都呼吁重回制造业。以此为依托,英国开展“再工业化”。英国部门还发布了新的经济发展策略,其主要内容是增大工业在经济结构中的比重和打造高水平的制造业,在创造、升级上做足准备;减轻服务业、第三产业、金融业在经济中的比重,使国家的经济发展进入常态。
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1704014364 德国传统工业在世界上举足轻重,在核心竞争中占有优势,随着新一代物联网技术与工业的深度融合,物品、设备、工艺和服务的智能化逐渐发展,德国各界对能否跟上时代发展的步伐深感忧虑并产生深刻的危机意识。网络通信技术在全球新一轮工业变革中占有主导地位,作为世界的制造业强国,在新一轮技术变革中能否找到工业发展的道路并引领全球工业的发展是德国广泛关心的问题。针对世界新一轮网络技术与工业技术的不断融合,德国有巩固和加强技术优势的机会。主要优势表现在工业软件、工业电子和制造技术上。传统制造技术与工业软件、工业电子技术的组合,为德国在智能装备竞争上带来了机会。当全球都提出智能制造、工业互联网、能源互联网等新理念时,德国是传统工业的强者,它需要拥有传统制造业和未来制造业发展的新理念,抢占发展理念的优势,并继续使德国制造业处于世界领先地位。在这一背景下,德国工业4.0的概念出现了。
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1704014366 20世纪80年代以后,法国首先开始“去工业化”,这使得制造业从业职位从1980年的510万下降到2013年的290万,制造业增长值占GDP比重从20.6%下降到10%。尽管法国工业有着辉煌的历史,但必须指出的是,过去的十年是法国工业“失去的十年”,随着新兴国家的崛起和英美德等国“再工业化”的推进,法国一流工业强国的地位岌岌可危。2008年国际金融危机爆发后,法国制造业延续了下滑走势,2008~2012年,制造业就业率和增长值占比分别降低了1.3%和1.8%。同时,利润率加速下滑,劳动生产率增长持续减缓(2007年以来的增加率仅为0.9%,而2001~2007年的增加率为3.1%),德国、英国等其他欧洲地区的情况也与此相同。2010年9月,法国在“新工业政策”中明确将工业置于全国成长的中心位置,提出了法国一定要执行再工业化。
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1704014368 2.发展历程与支持政策
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1704014370 欧洲早在1982年制定的信息技术发展战略计划中就强调了面向未来制造核心技术的开发。由德国、法国和英国发起的主题为“未来的工厂”的尤里卡项目将相关制造方面的研究与开发作为重点。从1984年起,欧盟制定了七个研发框架计划(FP1~FP7)(1984~2013年)及“地平线2020”(2014~2020年)科技发展计划,重点在于先进/智能制造技术及其工业技术成长规划,如表1-2所示。
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1704014372 表1-2 历次欧盟研发框架计划及“地平线2020”
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1704014377 为促进制造业回流,抢占制造业新的制高点,力保“全球工厂”和“当代工业革命的摇篮”的荣誉,英国试图将已经挪到其他地区的公司、生产线和交易搬回本国,推出了“高价格制造”策略,期望鼓舞英国公司在本国制造出更多全球级的高附加值产品,以加大制造业在促进本国经济发展中的作用。2012~2014年,英国帮助了14个创造企业、特殊兴趣小组等机构进行建设,涉及范围包含能源、智能制造和嵌入式系统、生物技术、原料化学等。英国启动了对未来制造业开展预知的策略研究项目,即英国制造2050。该项目是定位于2050年英国制造业成长的一项长久策略研究,通过分析制造业面对的问题,提出英国制造业发展与苏醒的政策。该项策略研究于2012年1月启动,2013年10月形成最后报告《未来制造业:一个新时代给英国带来的时机与质疑》(《The Future of Manufacturing:A New Era of Opportunity and Challenge for the UK》)。该报告认为制造业并不是传统含义上的“制造之后再售卖”,而是“服务再制造(以生产为核心的价值体系)”,主要致力于4个方面:更快速、更灵敏地回应客户的需求;把握新的市场机遇;可持续发展;加大力度培养高素养的劳动力。2014年,英国贸易、创造和技能部发布了《工业策略:国家与工业之间的合作关系》,旨在加强英国制造业的竞争性,促使其可持续成长,并减少未来的不确定性。
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1704014379 德国在20世纪90年代提出了面向制造业升级的“制造2000计划”等,在21世纪又提出以提升信息化水平为宗旨的《2006年德国信息社会行动纲领》《2006—2010信息化行动计划》等。2000年1月,德国发布了“微系统技术2000”规划,该规划为期4年,旨在开展微系统技术和物品的真实使用,扩大微系统技术在经济和社会中的普遍影响。2006年,德国初次从政府层面提出了《德国高科技策略》。《德国高科技策略》中多次提到应加强创新,在新一轮工业革命中与美国、日本、中国展开竞争,抢占市场先机和价值链高端。2008年,德国政府针对中小企业制定核心创造计划(Central Innovation Programme)。2010年12月,德国联邦经济和技术部发布了新的信息化策略——数字德国2015(Digital Germany 2015),提出通过数字化得到新的经济成长和就业机遇,具体内容包含:成长电子能源(E-energy)和智能电网;研究电动车,建设智能交通体系;将云计算技术应用于工业领域中。德国2010年还提出《思维·创造·生长——德国2020高科技策略》,讨论了德国和全球目前以及将来所面临的困难,提出了研究和创新措施,并确定了五个关键研究领域。在2011年的汉诺威工博会上,德国首次提出“工业4.0”概念,旨在利用物联网技术提高德国制造业水平,这一概念恰好符合了德国行业主管部门的宏观策略思想。2012年,德国将“工业4.0”正式纳入《德国高科技行动规划》中,“工业4.0”由此成为国家策略,由教育及研究部和经济及科技部共同主持,整合传统制造业、电信业,成立产官学共同平台,以西门子、SAP、博世等大公司带小公司的途径向前进行。在2013年的汉诺威工博会上,德国“工业4.0平台”发表了题为《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”策略的建议》的报告,指出要依靠物联网和制造业服务,并提出了一个明确的执行方向。2014年3月,德国工业4.0科学顾问委员会发布了《白皮书》,提出了关于人、技术及组织的17个重要问题,呈现了一个全新的工业蓝图。德国经过近十年的发展,为保证本土智能制造的竞争优势和市场地位,实施的工业4.0策略在各方面均处于世界前列。2014年8月,德国政府发布《数字化议程:2014—2017》。2014年9月3日,德国提出了新的高科技策略,指出科研结果要加快市场化和产品化,改良创造环境,所关注的领域主要有数字经济、可持续经济与能源、创造工作与医疗、移动智能设备和公民安全。2014年德国在此方面投资110亿欧元。
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1704014381 2010年9月,法国政府在“新产业政策”中明确将工业置于国家发展的核心位置,提出了法国必须进行再工业化。2012年5月16日,法国总理让·马克·艾罗完成组阁,原“超级大部”经济、财政和工业部一分为二,其职责由新成立的生产振兴部和经济、财政与对外贸易部取代。生产振兴部的设立意在重振法国工业。法国政府于2013年9月推出了《新工业法国》战略,旨在通过创新重塑工业实力,使法国处于全球工业竞争力第一梯队。该战略为期十年,主要解决三大问题(能源、数字革命和经济生活),共包含34项具体计划,展现了法国在第三次工业革命中实现工业转型的决心和实力。2015年5月,法国推出“未来工业”战略,覆盖了新型物流、新型能源、可持续发展城市、生态出行/未来交通、未来医疗、数据经济、智慧物体、数字安全和智慧饮食9个信息化项目,旨在通过信息化改造产业模式,实现再工业化的目标。根据计划,2015年秋,法国“未来工业”项目正式和德国工业4.0项目建立合作关系;2016年2月,法国公布“未来工业”标准化战略。对于“未来工业”的宣传推广,法国也将仿照德国汉诺威工业博览会模式,举办类似的大型活动。欧盟及欧洲各国相继出台相关智能制造行动计划,汇总如表1-3所示。
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1704014383 表1-3 欧洲各国智能制造行动计划汇总
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1704014388 3.总体情况
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1704014390 欧洲作为第一次工业革命的发源地,其工业一直朝着高精尖的先进制造业方向发展。欧洲国家在智能制造领域较早进行战略布局,其智能制造各环节均处于全球领先地位。
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1704014392 欧盟侧重于民用机器人研发计划,积极推广应用机器人。2014年6月,欧委会和欧洲机器人协会联合180家企业及研发机构启动了“星火”计划,重点研发制造、护理、交通、农业、医疗等领域的机器人。目前包括减速机、控制器、电动机伺服系统在内的关键零部件的核心技术主要掌握在瑞士ABB、德国KUKA等几家国际巨头手中。德国在大型、重型、精密数控机床上的技术领先,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统及各种功能零部件在质量、性能上均居世界前列。如西门子公司的数控系统世界闻名,是用户的不二选择。目前3D打印技术最强的国家是以色列、美国和德国。欧洲十分重视3D打印技术的研发应用,已实现数字化规模生产,法国、德国、比利时都拥有技术较强的3D打印企业。工业软件是智能装备的核心和基础,德国企业资源管理(ERP)、制造执行系统(MES)、产品生命周期管理(PLM)、可编程控制器(PLC)等核心工业软件、硬件在全球都处于领导地位。工业电子的优势表现为集成了传感、计算、通信的工业电子是智能装备的核心,这也是欧洲特别是德国的优势领域所在。一批欧洲、德国企业在汽车电子、机械电子、机床电子、医疗电子等领域引领着全球相关领域的发展。
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1704014394 1.1.3 亚太智能制造的发展与应用
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1704014396 1.背景
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1704014398 亚太地区的制造业相对欧美等发达国家发展缓慢,除了日本、韩国的制造业相对较强以外,中国及其他国家的制造业相对落后。为了获得生存和利润,欧美国家的制造业将加速转移到亚太新兴市场。在世界经济的格局调整过程中,将按照国际分工价值链引起产业布局的重新分布优化。从制造业的角度看,目前亚太地区的制造业主要以中、日、韩为主。近年来,印度制造业发展迅速,取得了不错的成绩。目前,尽管亚太市场对制造商有很强的吸引力,但由于亚太地区发展不平衡,要在亚太地区真正实现智能制造还需要很长时间。工业价值链中的大部分资源被智能制造整合,所以实行智能制造会影响整个产业。IT基础设施是实现智能制造的关键之一,但是亚太地区大部分国家的IT基础设施较弱。虽然很多亚太国家在IT系统的部分领域比较突出,但是其整体水平还无法有效地运用于智能制造。
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1704014400 中国是仅次于美国的全球第二大工业制造国,其2010年的产出占全球的19.8%。不过中国目前还没有完成工业化,在信息技术日新月异的今天,中国需要走新型工业化道路(即两化深度融合道路)。我国制造业在取得巨大成绩的同时,也面临着诸多急待解决的问题,如核心技术受限、技术含量较低、能源消耗较多、产品结构不合理及企业自主创新能力薄弱等,急切需要实现由“制造业大国”向“制造业强国”的转变,实现制造业产业升级。同时,在全球价值链中,我国制造业处于低附加值的生产环节,资源的高强度消耗给环境造成了巨大的压力。因此,我国应该以制造业为切入点,尽快优化产品结构,使产品附加值提升,推动研发创新,逐步向技术、服务等环节过渡。中国也需要在国外智能制造的大背景下,开展相关智能制造项目,借此良机进行转型,克服劣势,最终达到技术突破和经济超越,不断向前沿高端环节迈进。
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1704014402 日本制造业在二战后发展迅猛,20世纪60年代的工业年均增长率高达13%,在70年代基本实现了工业现代化,到80年代,日本在汽车、半导体等领域超过欧美几个工业大国,成为世界第二大制造国。随后日本经济进入了长达十多年的停滞衰退期,但这并不影响其先进制造业的发展。日本政府通过政府干预、产业政策来引导和鼓励高新技术产业发展。进入21世纪后,日本制造业的成本增加,国际竞争力减弱。2000年后全球制造业结构调整,日本制造业面临巨大挑战。随着半导体性能的提升和软件业的迅速发展,亚洲等新兴经济体缩小了和日本的差距,从而加剧了与发达国家在制造业上的竞争。
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1704014404 韩国产业的门类齐全、技术先进,尤其是造船、汽车、电子、化工、钢铁等领域在全球具有重要地位,是全球制造业较为发达的国家之一,但是随着国际分工体系的变化和来自中国制造业的双重“夹击”,当前韩国制造业增长缓慢且面临巨大挑战,急需新的发展战略,而“工业4.0”概念的提出为韩国制造业的转型升级提供了机遇。
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1704014406 印度2005~2010年的制造业GDP复合年增长率达到了8.5%,远高于平均值的2.9%。2011年,印度的实际GDP增长为6.9%,五年复合年增长率为78%,在新兴国家中处于领先地位。同时印度的制造业出口量的复合年增长率为17.1%,2011年制造业的出口量占总出口量的50.3%。2013年,印度制造业陷入衰退状态,受矿业和制造业的影响,其第二季度的GDP同比增长为4.4%,为近三年半来的新低。《2013全球制造业竞争力指标》报告显示,印度在全球制造业竞争力指标排名中下降了两位,由2010年的第二位降至第四位,但德勤认为排名的下滑可能只是暂时的,并预测五年后印度将重新成为全球第二大最具竞争力的制造业国家。印度储备有丰富的科学技术人才,同时还是全球劳工费用最低的国家之一,印度政府也积极制定促进制造业发展的各项政策,这些将进一步提升其制造业的竞争力。
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1704014408 2.发展历程与支持政策
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1704014410 1991年我国国家自然科学基金委员会组织多个高校与新加坡、美国、韩国等国家和地区就智能制造的国际合作进行了研讨,并签订了合作意向书,在智能系统与建模、智能调度、智能机器人、智能控制、智能故障诊断5个领域进行为期5年的合作研究。我国国家自然科学基金委员会从1993年起每年适度资助智能制造方面的有关研究项目。我国制定的“九五”计划也将先进制造技术(包括IMT和IMS)作为重点发展领域之一。1993年,我国国家自然科学基金重大项目就研究了“智能制造系统关键技术”,而到1999年,又开展了“支持产品创新先进制造技术若干基础性研究”。在“高技术研究发展计划(863计划)”中,先进智能制造相关技术被纳入计划中,具体包含:信息技术——智能计算机系统主题,光电子器件和光电子、微电子系统集成技术主题,信息获取与处理技术主题,通信技术主题,自动化技术——计算机集成制造系统(CIMS)主题,智能机器人主题。在德国提出工业4.0以后,中国相继提出两化深度融合、互联网+、中国制造2025等一系列指导思想,用以指导中国智能制造的发展。中国制定的智能制造支持政策如表1-4所示。
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