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制造业数字化引领第三次工业革命

    来源:本站原创   时间:2017-05-08   浏览量:537

 ●在一个加速全球化的世界里,制造业走向数字化的趋势下,一些重大变化其实已经发生。

 ●智能软件、新材料、灵敏机器人、新的制造方法将形成合力,产生足以改变经济社会进程的巨大力量。

 ●新工业革命将是颠覆性的,如同纺织厂消灭了手工织布技术,福特“T”轿车让传统手工铁匠下岗。

 ●第三次工业革命不仅影响到产品的生产方式,还将影响到产品的生产地点。

    英国《经济学家》杂志负责创新与科技报道的编辑、《第三次工业革命》系列报道撰稿人保罗·麦基里(PaulMarkillie)日前接受了《经济参考报》记者的邮件采访。麦基里在回信中指出,制造业数字化将引领第三次工业革命,智能软件、新材料、灵敏机器人、新的制造方法及一系列基于网络的商业服务将形成合力,产生足以改变经济社会进程的巨大力量。

    五大进展推动制造业数字化

    在其主笔的《第三次工业革命》系列文章中,麦基里开宗明义地提到,“我们正面临着第三次工业革命”。在回答《经济参考报》记者提出的“什么是第三次工业革命的确切定义”以及“其主要特征是什么”的问题时,麦基里说,人们用不同的方式去定义制造业的发展过程,“一些人认为我们正处在第四次或第五次工业革命当中,也有一些人认为,目前所发生一切,不过是第一次工业革命的延续”。

    按照麦基里的理解,历史上的三次工业革命是这么划分的:

    第一次工业革命始于18世纪晚期的英国,纺织业迈向了机械化。诸如清洗羊毛、纺纱成线以及轧机织布等工序,之前都是由手工业者在自己家里完成。第一次工业革命将这些工序集中到一处完成,那就是纺织厂。“这使织布变得更有效率,并促使其他手工业也效仿起来,集中在一个地方完成所有工序。工厂就是这么产生的。”麦基里表示。

    第二次工业革命始于20世纪初,当时在底特律,亨利·福特改变了生产工序,创建了流水作业的生产线。与过去在工厂中分批建造的模式不同,流水作业将每个岗位的任务简单化,工人们也易于培训。这种变革将人类带入了大规模生产的新时代。他认为,前两次工业革命不仅使人们变得更加富裕,而且推动了城市化进程。

    麦基里认为,第三次工业革命将迎来制造业的数字化发展,而且会扩散到其他领域。第三次工业革命的推进,同样要经年累月才能完成,单单是将新的制造观念在全球范围内推广,估计要数十年之久。不过,麦基里在邮件中指出,第三次工业革命不会像过去两次工业革命那样缓慢,“毕竟,我们生活在一个加速全球化的世界里”,麦基里说,“在制造业走向数字化的趋势下,我们应该注意到一些重大变化其实已经发生了”。

    麦基里在回信中解释说,制造业的数字化将是一场波及全球的革命,其星星之火来自美洲、欧洲和亚洲。“目前,我们已经看到了工业机器人、自动化工程器械以及由计算机辅助完成的各种设计,而制造业的数字化进程正从5个方面向前推进。”

    一是更聪明的计算机软件。

    现在,大多数物品都能通过软件在电脑上转化为一个三维模型。在电脑屏幕上,你可以从各个角度来检测一件产品,还可以把产品的内部瞧个清楚。通过虚拟技术,你可以在电脑上对产品进行检测并开发新功能。比如一辆新汽车,你可以通过模拟器驾驶它上路。类似的软件同样可以应用于规划厂房的布局和为生产机器编程。总之,数字化的模型大大提高了生产速度并降低了成本。

    二是新材料的出现。

    目前,已经有很多新材料出现。碳纤维是一个很好的例子,它已经被广泛应用于山地自行车、钓鱼竿、航空器和越来越多的汽车之上。碳纤维和钢材一样结实,但比后者轻一半。如果你用这种材料制造一架飞机,可以飞得更远,若是一辆汽车,可以跑得更快。你还可以利用碳纤维一气呵成地制造某种产品的大型零部件,省去了很多铆钉和焊接时间。这会帮你降低劳动力成本。其他新材料包括纳米颗粒,它会赋予产品一些新的特性。现在已经有了一种利用纳米颗粒制造而成的玻璃,可以实现自动除尘。麦基里在文章中指出,新材料比旧材料更轻、更坚固、更耐用。

    三是更灵巧的机器人。

    麦基里说,今天的工业机器人,就是像曾经的大型计算机,价格昂贵,安装费钱,而且移动不便,下一代机器人就如同现在的个人电脑,将非常适用于中小型企业。

    麦基里在系列文章中举了日本大型工业机器制造商Fanuc公司的例子。该公司对一些生产线进行了自动化改造,机器能在无人监督的情况下工作长达数周。其他很多诸如使用激光切割及喷射铸造的工厂,也实现了这种无人干预的生产方法。

    麦基里预计,下一代制造业机械设备将会完全不同,不仅仅是相对便宜且易于上手,而且会和人们一道工作而不仅仅是取代人们的工作。它们会抓取、装运、暂存、拾取零部件以及进行清理打扫等,这些技能让它们可以应用于更广泛的领域。

    四是基于网络的制造业服务商。

    在互联网上,这些服务商促成了完成的产业链。通过互联网,一家欧洲公司可以从另一家位于美国的公司那里获得设计图纸和样品,并在中国找到一家加工企业。在线制造业服务商,就像MFG.com一样,撮合全球大大小小的企业展开合作并相互购买产品和服务。其他的网站,比如shapeways.com,可以说是在向任何一个可以拿着笔记本上网的人,提供加入制造业及使用3D打印技术的一条有效路径。

    五是新的制造方法。

    麦基里举例说,最有名的是3D打印技术(也称立体印刷),通过这种技术,可以一层一层地“堆砌”出与样品完全相同的产品。这就是为什么它也被称为“添加式制造”。“3D打印机除了具有无人值守的特点之外,还能制作许多对传统工厂来说太复杂而做不了的东西。假以时日,这些神奇的机器将可能在任何地方制造出你想要的任何东西,无论是在自家的车库,还是非洲的某个村子。”麦基里在文章中说。

    这种技术还能走多远?麦基里在系列文章中援引通用全球研究中心Idelchik的话说:“有一天,我们将用它生产发动机。”而其他一些公司相信,会出现一种混合型的3D打印系统,将能直接制造出整条组装线的大部分部件,不仅节省了大量材料和工时,而且可以准确地安装在其他装置上。

    新工业革命将带来什么

    麦基里在《第三次工业革命》系列文章中强调了新科技、新材料和高端自动化机械及机器人在第三次工业革命中的重要性,而且这些元素将形成合力,产生改变人类社会的巨大力量。

    “大量非凡的技术正聚合在一起,智能软件、新的材料、灵敏的机器人、新的制造方法以及一系列基于网络的商业服务”,麦基里称,“过去的工厂是以制造无数相同产品为基础的,但未来的工厂将致力于定制生产———可能看上去更像织布工的小屋,而非福特的装配线”。麦基里在文章中说,“(第三次工业革命)的车轮已经完全转了起来,它来自‘大规模生产’,却向‘个性化生产’的方向驶去”,“它还将简化生产流程并推动人们学会利用互联网来分享创意”。

    麦基里举例说,旧的生产方式需要很多部件,然后将它们拧或者焊接在一起,现在,产品可以在电脑上设计,然后用3D打印机把它们制作出来。而且,制造一种新产品或对旧有产品进行改造,在软件上改变一些程序,要比重新改造厂房更容易也更经济,3D打印技术为我们带来了大规模定制化的生产方式,其中的每一件产品有可能都会遵循客户的需求而与众不同。可以拿“隐形牙齿矫正器”来说明,它是由透明塑料做成的。过去,你在牙齿整形时需要用金属丝固定位置,现在通过3D打印技术,你可以获得针对每一颗牙齿的“牙齿矫正器”。许多医疗植入工作同样可由3D打印技术协助完成。总之,随着机器性能的提高和使用材料的增加,3D打印技术会带来更多定制化的产品,比如助听器和军用喷气机的高科技部件已经可以以定制的形状打印出来。

    此外,对于那些想加入制造业的人来说,这些新技术从成本上降低了“门槛”。当年,福特为了建设规模巨大的RiverRouge工厂先要筹得一大笔资金,与之相对的是,未来的制造商要想起步,会简单许多。

    麦基里在给《经济参考报》记者的回信中说,你所需的就是一台笔记本电脑。他指出,一些设计软件是免费的,设计图纸可以通过互联网上传到制造商或者3D打印基地,一些最便宜的家用3D打印设备现在甚至已经降到2000美元以下。“而且,利用互联网,使用这些技术,你坐在家中就可以触及全球市场。”

    与此同时,运用新技术还能降低投资风险,你可以生产出少量的产品在市场上投石问路,视销售情况以最快的速度调整设计,还可以很迅速地为客户提供定制服务,这样你的生意就会慢慢做大。对于一家传统工厂来说,只有你先向其提供1000件或1万件以上的订单,它才会考虑投产。有了3D打印技术,你或许只需做出少量产品就可检验市场的接受度了。

    在高速互联网的帮助下,基于新技术和新材料的产业供应链布局也将发生改变。麦基里认为,未来,在沙漠中工作、缺少某种工具的工程师将不再需要找人从最近的城市送来工具,他只需下载设计文件并打印出来。“终将有一天,工程因为缺少一个部件而停工或是客户抱怨找不到所购买产品备件的情况,会让人觉得不可思议。”

    麦基里同时强调,如同所有的革命一样,第三次工业革命也是颠覆性的。

    数字技术已经撼动了媒体和零售业,正如纺织厂消灭了手工织布技术,福特的“T”型轿车让传统的手工铁匠下岗一样。

    麦基里在文章中指出,很难说,许多人在看到未来工厂的模样时不会心中打颤。在这些工厂中,再也没有身着油污工服的产业工人,操作着肮脏的机器设备。它们将一尘不染,里面只有为数不多的工人。并且十几年之后,很多汽车生产企业的人均生产率将是现在的两倍。大多数工作将不在工厂中进行,而是在附近的办公室里,那里聚集着设计师、工程师、IT专家、物流专家、营销人员等。未来的制造业岗位将要求员工掌握更多的技术,那些枯燥的、重复性的工作将一去不复返:如果一件产品根本不需要铆钉,那么铆钉工也就失去了存在的意义。麦基里还认为,制造业和服务业的界线逐渐变得模糊。劳斯莱斯公司将不再是卖喷气式发动机的,而是根据每台发动机的使用时间来收费。

    麦基里指出,政府一直不擅长挑选赢家,并且当一大批企业家和各种类型的DIY者在网上交换点子,之后在家里将之转化为实物产品、从车库发货到全球之时,政府的预测能力将变得更为有限。在第三次工业革命向前推进的时候,政策制定者应坚持如下原则:为技术工人提供更好的训练,为各类企业提供更为明晰的规则,为各种形式的商业团队创造稳定的竞争环境,除此之外,都应交给“革命者”。

    中国不能再拼劳动力价格

    麦基里认为,第三次工业革命不仅影响到产品的生产方式,还将影响到它们的生产地点。对中国来说,现在应该为迎接第三次工业革命做好准备。

    他在系列文章中指出,以往,制造企业总是将工厂建在劳动力便宜的国家,以此控制成本。但劳动力成本正变得越来越不重要:一部499美元的苹果iPad仅仅包括33美元的制造成本,最后在中国的装配成本只有8美元之多。一些公司正将海外生产线逐步迁回发达国家———这并非中国的工资水平走高,而是这些公司希望更加贴近市场,这样它们可以更快地对需求的改变作出反应。如今,很多产品变得越来越复杂,最好的解决之道就是让设计人员和制造人员在同一个地方工作。波士顿咨询公司估算,在运输、电脑、金属制品及机械领域等,从中国进口商品中的10%30%均可在2020年之前实现本土化生产,此举将为美国经济每年贡献200亿到550亿美元。

    此外,麦基里还在《第三次工业革命》系列报道中指出,本轮国际金融危机提升了制造业在发达国家领导人心中的地位。“西方一些政策制定者认为,为了增加就业岗位并防止更多工业技能向海外流失,现在是时候重振制造业了”,麦基里指出,“这说明了两点,一是制造业对一个国家及其经济来说都是至关重要的,二是新型制造业将创造出新的工作岗位”。

    麦基里认为,上述种种原因,促使一些制造业回流到发达经济体,但对中国来说,这并非完全是件坏事。“作为一个制造业国家,中国的远期目标不能建立在劳动力价格优势之上,不仅因为其他发展中国家也在打这张牌,而且中国的生产成本也会逐渐上升”,麦基里说,“更重要的是,新兴的数字化制造业不需要大量劳动力在车间进行密集型生产,意味着廉价劳动力算不上一个特别显著的优势”,因此,对中国来说,要做的是转移到产业链的上游去。

    “与此同时,中国也可以利用这些新技术来增强自身的竞争力”,麦基里在回信中说,“在未来的制造业领域,最重要的是生产者可以提供哪些技术,帮助客户完成的其定制化需求。或许,在工厂的厂房内,工人的数量会减少,但他们的技能却大为提高,可以为自动化的生产设备提供相应的配套服务”。此外,与制造业相关的工作,比如产品设计等,更多地出自工厂之外,而制造业本身的工作将升级类似提供服务与支持的二线岗位,“因此,中国或是其他国家,在迎接第三次工业革命时,最重要的一项准备就是提高工人的技能水平”。他还说,对中国企业而言,同样要将触角伸向每一个市场,“在海外市场中建立分厂并不是什么难事,这种做法会让你离客户更近一些,以便更快地满足他们可能随时更改的需求”。