屈贤明:从机电一体化到智能制造 传统产业并不“传统”

30年前,机电一体化开始在中国制造业生根发芽,30年后,智能制造、智能化成为制造业新的发展动力。12月14日,中国机电一体化技术应用协会成立30周年庆祝大会在北京举行,国家制造强国建设战略咨询委员会委员,中国工程院制造业研究室主任屈贤明教授回顾并展望了从机电一体化到智能制造的发展历程,他表示,技术的融化和产业的融合是技术和产业进步的重要途径,并呼吁要高度重视民生产业的智能化改造。

《屈贤明:从机电一体化到智能制造 传统产业并不“传统”》

上世纪70年代,机电一体化的概念引入中国,到90年代,我国提出“信息化带动工业化,工业化促进信息化”,开始推进CAD、CMA、MRP2(ERP)的应用,可以说开始了数字化制造的阶段。本世纪互联网在中国得到了广泛应用,数字化制造+互联网也就是数字化网络化制造应运而生。近年来,随着人工智能技术的突破,数字化网络化制造加上人工智能,真正的智能制造已经到来。

机电一体化、智能化对制造业的效能非常显著,一个很传统的产品,通过机电一体化、智能改造会变成一个高技术产品。传统的制造业经过机电一体化、智能化的改造,会变成一个先进的制造业。机械技术与计算机技术、微电子技术、信息技术紧密结合,从硬件到软件两方面,把机械产品的功能和性能及制造过程提高到一个新的水平,使机械产品的构成发生了变化,带来的经济效应和社会效益是巨大的。这种变革的典型产品就是数控机床。

“从四次工业革命演进过程里看,工业革命史实际上是技术融合和产业融合的产物。而第三次工业革命(数字化时代)也可以说是机电一体化结出的硕果。”屈贤明表示。

当前,与人民生活密切相关的纺织、服装、食品、饮料、家具、家电、玩具等等产业,以及钢铁、石化、建材等产业,许多专家称之为传统产业,也是民生产业,有些人认为这是夕阳产业,看不到未来,但实际上并不是。屈贤明认为,传统产业是相对于新兴产业而言的,一般是劳动密集型产业,以制造加工为主,他们更迫切要求用新的技术,新的生产工具和生产方式来取代传统的技术和生产工具。

“以互联网为代表的新一代信息技术将改变人类的生活方式,也将给传统产业带来革命性的变化,传统制造+互联网将走向数字化、网络化,再加上人工智能,最终走向智能制造。传统产业经过改造提升,将成为先进制造业,夕阳产业也将成为朝阳产业。”屈贤明说。

福建泉州是一个以纺织服装制鞋、建材家具、食品饮料等传统产业为重点的地区。2015年到2018年四年,泉州的产业发生了巨大的变化:第一,推动自动化、数字化、网络化、智能化改造已经成为普遍需求,已经有2200多家企业参与了。第二,个性化定制生产已经被越来越多的企业所认识,并且在身体力行的推进。第三,电子商务已经由抵触、恐惧转向接受、拥抱。

数据显示,经过四年的发展,2018年泉州完成地区生产总之8467.98亿元,同比增长8.9%,总量及增速继续保持福建省领头羊地位。今年前9个月,泉州出口逆势上升,增长17.9%。泉州的经验表明,传统制造业不是夕阳产业,只要抓好了转型升级,就能成为朝阳产业,太阳产业。

而事实上,最近中国工程院对我国制造业与国外做了对比,其中一个出人意料,又在情理之中的结果,这就是包括纺织服装产业、家电产业、钢铁产业、石化产业、建材产业、食品产业在内的6大传统产业,是我国制造业最具优势和竞争力的一个板块。

屈贤明期望,中国机电一体化技术应用协会能继续发挥作用,并且能够紧跟时代的步伐,成为第三次工业革命和第四次工业革命的积极推动者。

以下是屈贤明演讲实录。

屈贤明:各位领导、各位来宾,会议组织让我分享点什么。咱们还是会议主题,机电一体化。所以我首先讲技术的融合和产业的融合是技术和产业进步的重要途径。然后我再讲,机电一体化对我印象最深就是普通的机床用了计算机技术,用了数控,变成了数控机床。所以一个很传统的产品,通过机电一体化,通过智能改造会变成一个高技术产品。传统的制造业经过机电一体化,经过智能化的改造,它会变成一个先进的制造业。当前我认为特别应该要高度重视民生产业的智能化改造。

技术的融化和产业的融合是技术和产业进步的重要途径

首先我想说一说,这是很典型的发展的历程,第一次工业革命开启了机械化时代,第二次工业革命是电气化时代。把机械和电气相结合,是不是可以称之为机械电气一体化,这个可举的例子太多。

上世纪70年代,机电一体化的概念引入中国。1983年国务院发布的《国家十四个重要领域技术政策要点》,就将大力发展机电一体化技术作为其中主要内容。而且十四个领域政策当中,其中有一个就是机械技术政策要点,这是这个政策要点里面的一个亮点。

1985年受国家科委委托,机械科学研究院开展了重大软科学研究,《机电一体化发展预测和综合研究》,对推动中国发展机电一体化发挥了重要作用,研究成果获得国家科技进步三等奖。

所以1989年诞生了中国机电一体化技术应用协会,这是一脉相承的。上个世纪90年代,提出来信息化带动工业化,工业化是信息化的基础”的理念。在中国开始推进CAD、CMA、MRP2(ERP),中国可以说开始了数字化制造的阶段。制造技术+数字化技术产生了数字化制造。

本世纪互联网在中国得到了广泛应用,数字化制造+互联网也就是数字化网络化制造应运而生。这几年随着人工智能技术的突破,数字化网络化制造加上人工智能、智能化制造,才是真正的智能制造,也应运而生。

说远一点,第二次世界大战之后,随着计算机技术的出现,其与与机床的结合,产生最早的机械技术与计算机技术融合的产品——数控机床。可称之为最早、也是最具代表性的机电一体化产品。

机械技术与计算机技术、微电子技术、信息技术紧密结合,这种结合从硬件到软件两方面实现,把机械产品的功能和性能及制造过程,提高到一个新的水平,使机械产品的构成发生了变化,带来的经济效应和社会效益是巨大的。所以日本在上世纪提出了机电一体化,机械电子学,并且他们专门造了一个英文合词这就是“machatronics”。

70年代、80年代发生一些例子,日本带有微处理器、微型计算机的机电(仪)一体化产品在1979年时,已经达到了仪器仪表工业总产值的60%。1983年日本生产数控机床2.6万台,产品数控化率达到18.9%,产值数控化率达到60.8%。汽车采用微处理器是从1976年开始,由于控制燃烧喷射装置,点火正时等,带来节油、降低污染排放、延长汽车寿命,意义重大。德国工业4.0当中,第三次工业革命是从1976年PLC的出现为标志。无论是日本还是德国,他们都是从70年代机械技术与电子技术、计算机技术、微电子技术结合,这是一个重要的发展节点。

从四次工业革命演进过程里看,工业革命史实际上是技术融合和产业融合的产物。而第三次工业革命(数字化时代)也可以说是机电一体化结出的硕果。期望机电一体化协会能继续发挥作用,并且能够紧跟时代的步伐,成为第三次工业革命和第四次工业革命的积极推动者。

要高度重视民生产业的智能化改造

机电一体化数字化、网络化、智能化改造,应该把民生产业作为一个主要载体。

首先传统产业不是夕阳产业。与人民生活密切相关的纺织、服装、食品、饮料、家具、家电、玩具等等产业,以及钢铁、石化、建材等产业,许多专家称之为传统产业,其实也是民生产业,有些人认为这是夕阳产业,看不到未来。

这些民生产业是传统产业也没错,因为他们都是历史悠久的,但是说他们是夕阳产业,那就大错特错。100年,1000年,如果人类肌体没有大的变化,如果机器人没有把人类干掉,那么穿衣、吃饭、睡觉永远是人的基本的主要的需求。希望穿的漂亮、健康,舒适是当今也是未来人们最大的生活需求,不过需求会不断升级。

传统产业是相对于新兴产业而言的,一般是劳动密集型产业,以制造加工为主。传统产业在国民经济中重要地位,增加值大约占制造业增加值80%以上,出口方面,2017年前10个月,我国机电产品和服装、纺织品、鞋类、家具等7类民生产品占出口总值的78.2%。就业方面,全国2.88亿农民工大部分是在传统产业就业,如纺织业产业人数2000多万人。

由于劳动力成本不断提升,招工难的问题日益突出,劳动力对工作环境要求越来越高,对于劳动密集型为特征的传统产业,比起以技术密集为特点的新兴产业,更迫切要求用新的技术,新的生产工具和生产方式来取代传统的技术和生产工具。

当今自动化、数字化、网络化、智能化制造是改造和提升传统产业最为有效的手段。工业化进程可分为四个阶段,机械化、自动化、数字化,高级阶段就是智能化。

以互联网为代表的新一代信息技术将改变人类的生活方式,也将给传统产业带来革命性的变化,传统制造+互联网将走向数字化、网络化,再加上人工智能,最终走向智能制造。传统制造业的智能改造为智能制造装备及工业软件的发展提供了巨大的市场,值得高度关注。

传统产业经过改造提升,将成为先进制造业,夕阳产业也将成为朝阳产业。

从福建泉州推动智能化改造得到的启示

泉州是一个以纺织服装制鞋、建材家具、食品饮料等传统产业为重点的地区。2015年到2018年四年,我看到了一些巨大的变化:第一,推动自动化、数字化、网络化、智能化改造已经成为普遍需求,已经有2200多家企业参与了。第二,个性化定制生产已经被越来越多的企业所认识,并且在身体力行的推进。第三,电子商务已经由抵触、恐惧转向接受、拥抱。

经过四年的发展,2018年泉州交出一个很满意的成绩单,完成地区生产总之8467.98亿元,同比增长8.9%,总量及增速继续保持福建省领头羊地位。今年前9个月,泉州出口逆势上升,增长17.9%,泉州的经验表明,传统制造业不是夕阳产业,只要抓好了转型升级,就能成为朝阳产业,太阳产业。

这里讲一个例子,制鞋一般都是手工化,在国外也有两家公司做了智能化生产线,但是很难使用鞋的类型变化,所以这两个生产线都没有能够长期运行。但是泉州有一个华宝科技智能化生产线做的很成功。他们已经掌握的几大关键技术,比如说3D机器人制鞋成型工序中的胶线提取技术,施胶路径智能计算、鞋型鞋码自动识别、柔性精准施胶技术,以及基于大数据、云平台的制鞋成型系统及虚实数字化双胞胎技术。

他们打造的制鞋智能车间信息化平台,这个智能生产线已经由八条线正在运营当中,取得了相当满意的效果,用工人数从66人到8人,产品合格率从96到99.9%。产品返修率从5%减到0.5%。这个制鞋生产线很有推广价值,现在中国一年产120亿双鞋,泉州就有7000条线。所以这个产业有可能成为千亿的产业集群。

以纺织服装为代表的传统产业是我国的优势产业

最近中国工程院对我国制造业与国外做了对比,其中一个出人意料,又在情理之中的结果,这就是包括纺织服装产业、家电产业、钢铁产业、石化产业、建材产业、食品产业在内的6大传统产业,是我国制造业最具优势和竞争力的一个板块。

以纺织服装为例,2018年企业主营收入53703亿元,出口创汇2766亿美元,占全球出口11.1%,实现净创汇2501亿美元,占全国71%。能解决就业2000万人,每为农村进城武功人员提供1000万就业岗位。纺织服装出口额占全球超过1/3,美国进口的纺织服装36.5%来自中国,正因为如此,在反对美国政府提高进口关税中,美有关纺织服装的商会协会起到很大的作用。

还有北京机械工业自动化所,发展涤纶长丝后纺物流装备及提供解决方案。发展时间2009年至今用了10年时间,在这个产业一步一步发展,一步一步耕耘,所以已经从2009年240万自动落丝设备,到0.8亿的自动包装线发展到2019年7亿元的销售规模。团队规模从14人发展到50余人,客户数量从2家发展到13家,订单体量从几百万到过亿元。主要产品自动落筒机、全自动落丝系统、智能包装线、成品立体仓库、丝车转运及缓存系统等等。

现在已经在行业里面得到了普及推广,成为新建工厂的必备系统。占有市场85到90%的市场份额,其余均为进口产品,国内已经没有竞争对手。他们走了一条从点到线,不断迭代发展的道路。从点到线,在整个行业发挥了重要的作用。

北自所就是机电一体化协会的挂靠单位,可以说是不是有这么一个关系,机电一体化协会的成立,把这个概念引入自动化所,使得自动化所机电一体化得到很大的发展。而自动化所的发展,也促进了机电一体化协会发展,所以我想这一个相互促进发展,希望能够持续下去,希望机电一体化协会在发挥更大的作用。也希望在机电一体化协会的促进下,北自所在机电一体化智能制造方面做的更好。

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