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一、制造業(yè)數(shù)字化的戰(zhàn)略意義
全球制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)從20世紀(jì)初期的規(guī)模化及降低產(chǎn)品成本、20世紀(jì)中后期的提高企業(yè)整體效率及產(chǎn)品質(zhì)量，至20世紀(jì)后期的交貨期、質(zhì)量、價(jià)格和服務(wù)等方面的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展至創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)。這種態(tài)勢(shì)導(dǎo)致制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)集中在產(chǎn)品研發(fā)速度和創(chuàng)新能力上，為提高創(chuàng)新能力和效率，數(shù)字化戰(zhàn)略已成為跨國(guó)制造企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的首選戰(zhàn)略。
(一)制造業(yè)數(shù)字化的內(nèi)涵
數(shù)字化是以數(shù)字的生成、加工、傳輸、使用、修改和儲(chǔ)存為基礎(chǔ)，以數(shù)字樣機(jī)為核心，以單一數(shù)據(jù)源管理為紐帶，在設(shè)計(jì)、制造和管理過(guò)程中用數(shù)字量取代模擬量、用數(shù)字技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù)，并以數(shù)字量作為設(shè)計(jì)、制造和管理的唯一依據(jù)。
制造業(yè)數(shù)字化的核心是數(shù)字化制造技術(shù)，數(shù)字化制造是指在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶(hù)需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及原型制造，快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶(hù)要求性能的產(chǎn)品整個(gè)制造全過(guò)程。
(二)制造業(yè)數(shù)字化是制造業(yè)信息化發(fā)展的新階段
數(shù)字化生產(chǎn)方式是先進(jìn)制造業(yè)的重要發(fā)展方向。制造業(yè)數(shù)字化是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融和、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢(shì)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)的數(shù)字化不斷加強(qiáng)，制造技術(shù)與信息技術(shù)交叉融合，制造業(yè)數(shù)字化成為信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和實(shí)現(xiàn)信息化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的突破口。
(三)我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展進(jìn)程亟待加快
隨著美國(guó)“制造業(yè)回歸”強(qiáng)力推動(dòng)以及國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力土地成本上升，我國(guó)制造業(yè)依賴(lài)傳統(tǒng)比較優(yōu)勢(shì)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的局面難以為繼。當(dāng)前，在全球經(jīng)濟(jì)緩慢復(fù)蘇、國(guó)際制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇、傳統(tǒng)比較優(yōu)勢(shì)難以持續(xù)、新工業(yè)革命正在孕育的復(fù)雜背景下，中國(guó)制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和重大機(jī)遇，加快我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展進(jìn)程，培育和發(fā)展新優(yōu)勢(shì)，在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中贏取主動(dòng)，成為促進(jìn)中國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大戰(zhàn)略抉擇。
二、我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化的現(xiàn)狀與趨勢(shì)
改革開(kāi)放30多年來(lái)，中國(guó)制造業(yè)生產(chǎn)總值已發(fā)展成為世界第一，未來(lái)數(shù)十年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)從工業(yè)大國(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，提高技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品質(zhì)量水平成為我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的迫切需要。加快制造業(yè)數(shù)字化的變革，推動(dòng)從“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)型升級(jí)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式將發(fā)生根本性變化。
(一)數(shù)字化制造技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)取得大量應(yīng)用
我國(guó)政府組織實(shí)施了制造業(yè)信息化工程專(zhuān)項(xiàng)，推動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化、管理數(shù)字化和企業(yè)數(shù)字化等方面的發(fā)展，數(shù)字化制造技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)取得大量應(yīng)用：一是CAD/CAPP/CAE/CAM的推廣應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、制作模式，已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)特征;二是MRP/ERP的推廣應(yīng)用;三是CIMS的推廣應(yīng)用;四是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展。
目前，數(shù)字化制造技術(shù)正在深入發(fā)展，呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：一是正由2D向3D轉(zhuǎn)變，形成以基于模型的定義/基于模型的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)為核心的設(shè)計(jì)與制造;二是并行和協(xié)同，通過(guò)產(chǎn)品、工藝過(guò)程和生產(chǎn)資源的建模仿真及集成優(yōu)化技術(shù)，提高多學(xué)科的設(shè)計(jì)與制造的協(xié)同性和并行性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)結(jié)果的早期驗(yàn)證;三是數(shù)字化裝配與維修;四是數(shù)字化車(chē)間與數(shù)字化工廠，這是數(shù)字化制造技術(shù)在車(chē)間和和工廠集成應(yīng)用和高效運(yùn)營(yíng)的全新生產(chǎn)模式，為高效物流實(shí)施以及精益生產(chǎn)、可重構(gòu)制造、元化制造等先進(jìn)制造模式提供輔助工具;五是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，由機(jī)器、設(shè)備組、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成，能夠在更深的層面將連接能力、大數(shù)據(jù)、數(shù)字分析、3D打印等結(jié)合。
(二)我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化初見(jiàn)成效
數(shù)字化制造具有柔性化和敏捷化的特征，能快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的變化，隨著制造業(yè)從以生產(chǎn)為中心向以市場(chǎng)需求為中心的轉(zhuǎn)變，我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化發(fā)展初見(jiàn)成效。首先，我國(guó)制造業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)字化方面的投入不斷加大;其次，我國(guó)數(shù)字化制造快速發(fā)展，儀器儀表、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等行業(yè)自主創(chuàng)新成效初現(xiàn)，3D打印等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速;再者，我國(guó)制造業(yè)管理數(shù)字化成效顯現(xiàn)，信息化技術(shù)在制造企業(yè)得到大量應(yīng)用。
(三)我國(guó)數(shù)字化制造在制造業(yè)中的比重有待提高
近年來(lái)，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)制造業(yè)增加值所占的比重呈下降趨勢(shì)，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整。我國(guó)制造業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，高新技術(shù)方面仍然處在追趕狀態(tài)，許多關(guān)鍵的核心技術(shù)還沒(méi)有掌握，制造業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力較弱，總體上處于國(guó)際分工和產(chǎn)業(yè)鏈的中低端。目前，我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)占制造業(yè)的比重大約是美國(guó)的三分之一，我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化，數(shù)字化制造在制造業(yè)中的比重亟待提高。
三、我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化發(fā)展的制約因素
在當(dāng)前復(fù)雜的國(guó)際國(guó)內(nèi)環(huán)境下，為提升我國(guó)制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中的地位，解決制造業(yè)大而不強(qiáng)的問(wèn)題，必須促進(jìn)從工業(yè)大國(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向數(shù)字化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，跨越難度大，面臨嚴(yán)峻困難。
(一)制造業(yè)數(shù)字化是長(zhǎng)期的“再造”過(guò)程，推廣周期漫長(zhǎng)從傳統(tǒng)制造方式轉(zhuǎn)向數(shù)字化制造方式，將是動(dòng)搖現(xiàn)有制造流程的“再造”過(guò)程，從基于2D的傳統(tǒng)制造方式向基于3D的新型數(shù)字化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)換是一場(chǎng)長(zhǎng)期的改革
舉例而言，從美國(guó)戰(zhàn)神航天飛行器數(shù)字化制造全流程看，突破由3D實(shí)體模型向可用于制造和車(chē)間轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)折難點(diǎn)有：一是3D模型的可制造化;二是3D設(shè)計(jì)向3D工藝的轉(zhuǎn)換;三是將3D產(chǎn)品和工藝信息向制造作業(yè)的工人傳遞;四是制造作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集和反饋;五是數(shù)字化智能和依從性文檔的管理。目前看，我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化任重道遠(yuǎn)，主要原因是核心能力不強(qiáng)，具體表現(xiàn)為：一是技術(shù)創(chuàng)新能力不足，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和高附加值的產(chǎn)品少;二是產(chǎn)品質(zhì)量不高，產(chǎn)品的質(zhì)量水平和可靠性有待提高;三是制造水平不夠，環(huán)境和成本的問(wèn)題日益突出。
(二)數(shù)字化制造的核心軟件和關(guān)鍵設(shè)備的自主品牌不足，推廣成本巨大
我國(guó)缺乏自主品牌的數(shù)字化制造軟件和關(guān)鍵設(shè)備，核心軟件和關(guān)鍵設(shè)備仍然主要依賴(lài)國(guó)外。現(xiàn)階段，數(shù)字化制造對(duì)于大多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，采購(gòu)軟件和裝備的投資成本要靠增量效益來(lái)消化，普通低附加值行業(yè)難以承受，難以得到廣泛應(yīng)用。亟待發(fā)展自主品牌的數(shù)字化制造軟件和設(shè)備、提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量水平和可靠性，發(fā)展能夠大規(guī)模推廣的數(shù)字化制造軟件和裝備。
(三)缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源和共享管理機(jī)制，專(zhuān)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化艱巨，缺乏豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源和共享管理機(jī)制，是中國(guó)制造業(yè)推廣數(shù)字化制造技術(shù)的難點(diǎn)
當(dāng)前，我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化在專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面仍存在以下難點(diǎn)：第一，多數(shù)復(fù)雜制造企業(yè)沒(méi)有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，這是中國(guó)制造業(yè)數(shù)字化進(jìn)程中的阻礙;第二，豐富的數(shù)據(jù)資源是制造業(yè)數(shù)字化的基礎(chǔ)，而現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源的可利用率不高，降低了數(shù)字化的實(shí)用價(jià)值;第三，缺少統(tǒng)一規(guī)劃和認(rèn)證，各行業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，形成了眾多的“信息孤島”，數(shù)據(jù)開(kāi)放度低，給制造業(yè)數(shù)字化發(fā)展造成阻礙;第四，制造業(yè)數(shù)字化的法律法規(guī)不完善，推動(dòng)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和隱私保護(hù)方面的法規(guī)仍需健全，數(shù)據(jù)資源開(kāi)放和共享仍存在種種障礙;第五，數(shù)控設(shè)備利用率不高。
(四)數(shù)字化生產(chǎn)方式將改變權(quán)力的本質(zhì)關(guān)系，面臨改革阻力制造業(yè)數(shù)字化不僅是技術(shù)變革，還會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有的企業(yè)管理模式和政府管理機(jī)制改變
第一，制造業(yè)數(shù)字化將導(dǎo)致企業(yè)的主體結(jié)構(gòu)從“分層”轉(zhuǎn)向“結(jié)網(wǎng)”，產(chǎn)業(yè)組織模式將轉(zhuǎn)型為合作式、分散化的扁平結(jié)構(gòu)，由金字塔形向扁平結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變將改變企業(yè)管理模式，而且對(duì)商業(yè)模式也將產(chǎn)生影響;第二，伴隨制造業(yè)數(shù)字化而來(lái)的是海量數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)將成為制造業(yè)發(fā)展的重要資源，企業(yè)發(fā)展更加透明，信息、知識(shí)進(jìn)一步開(kāi)放與流動(dòng);第三，制造業(yè)數(shù)字化將促進(jìn)生產(chǎn)與消費(fèi)的智能化;第四，制造業(yè)數(shù)字化將導(dǎo)致政府管理機(jī)制變革。
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