1 工业革命和列强的竞争
1.1 前三次工业革命
第一次工业革命后,列强利用强大的生产力在全世界到处抢占殖民地,霸占别国的主权、市场和资源。第二次工业革命后,随着世界文明的进步,列强通过二次世界大战来瓜分世界市场和资源。第三次工业革命后,世界文明程度进一步提高,列强打着反恐的旗号,通过控制资源来达到统治世界的目的。
1.2 新一轮工业革命
新一轮工业革命将大幅度提升社会生产力,世界的整体文明程度也有大幅度的提高。列强为了保住统治世界,继续谋取更大的利益,除了继续控制世界贸易规则和资源以外,利用网络化新技术垄断制造业数据,实现控制全球制造业的目标。
1.3 中国制造业的应对策略
中国是发展中国家。中国的发展必然会蚕食发达国家现有的市场和利益。因此发展中国家和发达国家之间必然存在天然的竞争关系。发达国家肯定不可能把最新的技术提供给发展中国家,也不可能心甘情愿地看着发展中国家顺顺利利地赶上或超过自己。因此,发达国家一方面要尽可能地占有发展中国家的市场,另一方面又要尽可能地遏制发展中国家的发展速度。
德国的高层领导在解释为什么要开展工业4.0的谈话中充分体现出他们的担忧。一是过去一段时间的创新绝大部分不在欧洲,中国制造业不断追赶压缩德国制造业的空间,他们打算和日本联手来遏制中国制造业的快速发展等。美国更是公开宣称要把中国重新打回以前的落后地位。他们从军事、政治、经济等各个方面采取行动来保持发达国家的优势地位。在制造业领域主要采取二种策略。第一,想方设法充分占据中国制造业的市场,谋取最大的经济效益。第二,保持技术上绝对领先的优势,包括控制制造业的数据,遏制中国制造业发展的速度。由此可见,在市场经济时代,我们不可能指望依靠别人的科技成果来提高自己的科技水平,更不可能从发达国家手里买一个新型的智能制造。
中国制造业要想在新一轮工业革命中不被发达国家重新打回到原来落后的地位,必须突破此次工业革命的关键技术,正确认识中国制造业实现工业革命的道路,避免掉入发达国家设置的陷阱,再一次错失工业革命的机遇。
2 智能制造核心价值
2.1 智能制造的核心组成部分
制造业的业务包括三大类:产品设计,生产制造,保障服务。智能化设计、智能化制造和智能化服务是智能制造的三大核心组成部分。在产品生命周期与利润率关系上表现为微笑曲线。随着智能制造的深入推进,智能化设计和智能化服务等两类业务的利润率将进一步大幅度提高,智能化生产制造业务的利润率将进一步下降。如果没有智能化设计,智能工厂无法辨认生产对象及生产要素,最多只能实现自动化生产,达不到智能化制造的水平。如果没有智能化服务,工厂内各种生产设备的日常运行和维修保障还离不开人的干预,自然也就成不了智能工厂。没了设计和服务的智能化,纵有智能化的生产制造能力,充其量只能扮演利润率更低的世界加工厂的角色。所以,智能制造的三个核心组成部分之间是有机地联系在一起,其中智能化设计是源头、智能化制造是基础、智能化服务是保障,三者缺一不行。
目前发达国家通过不到10年的修炼,开发出一套智能工厂的设备和软件,在中国广泛推行智能工厂的示范,一来可以推销他们的设备和软件,如同汽车行业一样,享受中国市场的丰厚利润。同时用中国企业的钱进行各种验证,不断提高他们的智能工厂适应性能。更重要的是用这种示范来吸纳广大企业的资金,延缓中国科技发展的速度。当前中国企业蜂拥而至参观国外的智能工厂,在工业集中地区大兴土木建设智能工厂示范点,鼓励千万个企业朝着建设智能工厂的目标前进。如此巨大的市场该会有多么大的吸引力啊。事实是,徐工用机器人代替人工后,工程机械平均无故障时间仍为2000小时左右,是国际先进水平10000小时的五分之一。同时还衍生出新的问题:进一步加深产能过剩的危机;增加了上千名生产工人转岗的压力;减少了创新产品的精力和财力。因此,盲目地以智能制造为核心的策略正中了发达国家的计谋。
2.2 工业软件在智能制造中的地位
围棋的人机比赛充分说明机器智能水平取决于软件的水平。同样,在设计、制造和服务三大业务领域中,不同水平的软件映射出不同水平的智能制造。支持智能制造的软件称之为工业软件,具体包括以下类型:
智能化设计:
- 计算仿真(CAE):包括机、电、磁、热、流、运动等学科的分析计算软件;
- 结构设计(CAD):包括二维/三维设计、轻量化模型、干涉与公差分析等;
- 数控加工(CAM):包括车、铣、刨、磨、冲、切、焊等编程仿真;
- 电子设计(ECAD):包括电原理图、PCB设计与仿真、结构模型转换等;
- 工艺设计(CAPP):包括车钳铆电焊,装配运输等工艺流程设计与仿真;
- 流程设计:包括流程业的装备、工艺、物流等设计与仿真;
- 设计管理(PDM/PLM):全部设计数据和过程的管理系统,保证数据正确性。
智能化制造:
- 企业资源管理(ERP):企业内相关的人财物产供销之间的运营计划管理;
- 物流管理(SCM):企业外供应链上的人财物产供销之间的运营计划管理;
- 客户关系管理(CRM):企业老客户和潜在客户的市场信息和售后服务管理;
- 车间生产管理(MES):根据ERP的规划组织车间智能化生产。
智能化服务:
- 现场采集系统(SCADA):采集生产设备实时运行参数和故障报警;
- 精益维修保障(MRO):根据设备健康状态,合理安排维护、维修和大修;
- 运行数据服务(DT):优化运行参数,提高运行效率,改进产品质量技术。
上述三大类软件都是智能制造必不可少的关键技术。其中PDM/PLM、ERP、MES和DT更是智能制造中缺一不可的支柱。
2.3 工业软件市场分析
当前工业软件在全球和中国的市场规模大约如下(数据有待进一步核实):
- 智能化设计软件:全球约100亿美元,中国约10亿美元
- 智能化制造软件:全球约300亿美元,中国约30亿美元
- 智能化服务软件:全球约200亿美元,中国约0.1亿美元
工业软件本身具有很大的市场,引来各方的激烈竞争。目前在中国工业软件市场上,80%的设计软件,50%的制造软件,95%的服务软件市场被国外产品占领。国产软件绝大部分处于维持和挣扎状态。
工业软件又是智能制造的支柱,发达国家纷纷占领核心工业软件的制高点。利用技术上的优势和价格策略,可以控制各国实现智能制造的进程。目前发达国家掌握工业软件巨头的态势如下:
值得思考的是2005年西门子着手用35亿美元的价格收购年利润约1亿美元的美国UGS公司。如从投资回报率来分析肯定说不通西门子的董事会为什么会通过这桩收购案。后来西门子又进行一系列的收购,不到10年后便拿出一套基本成型的智能工厂解决方案,并在中国得到大的回报。从中可以看到掌握工业软件的市场与战略意义。
2.4 中国制造业面临的危险
在全球经济一体化时代,趁着发达国家转移生产加工的策略,凭借中国人民吃苦耐劳的精神,造就了中国制造业的腾飞。然而,在快速发展过程中大部分企业只注意短平快的仿制盈利模式,缺少自主创新的积累,产品的核心技术依然控制在别人的手里,自己却造就了产能过剩的包袱。现在发达国家调整制造业模式的时候,曾经辉煌的中国制造业很可能重新跌落到原来的低谷。
智能制造作为振兴中国制造业的国策需要注意以下两方面的教训。
第一,约20年前的CIMS工程和现在的智能制造在理论上很大的相似性。当时由于条件不成熟,尽管在国家全力支持下建立了少人或无人工厂,到头来原先处于领先地位的企业还是垮掉了。现在,仅有不到5%的中国企业达到3.0的水平,可以向4.0迈进。如果不是从开发智能产品,逐渐形成智能装备,分步实现智能生产线、智能车间、智能物流、智能工厂,智能服务,最终实现智能制造的策略,而是企图购买一个工业4.0来实现智能制造,其结果不会比CIMS项目更好。
第二,目前国产品牌汽车的市场占有率持续下滑。事实证明,钱不是万能的。没有艰苦的努力,独立的攻关是不可能掌握市场的主动权。智能制造除了高精尖的设备以外,更主要的是工业软件。可以说,没有工业软件的主动权就没有智能制造的主动权。
3 电子行业在工业革命中的地位与作用
3.1 中国电子行业的现状与问题
电子行业的产品分为硬件和软件两大类。硬件又分为基础材料、芯片技术、应用技术、制造技术等领域。目前有一部分技术接近甚至超过国际先进水平,主要差距表现在质量不够稳定,性能指标还有不够先进,制造工艺相对落后。今后发展要抓住新材料的机遇,结合智能制造的理论,收集实际运行状态大数据,加快产品更新换代速度,才能全面赶超国际电子产品的先进水平。
软件是电子行业的重要分支,是制造业中最核心的技术。面对新一轮工业革命,一切都离不开工业软件。目前,中国在工业软件领域远远落后于发达国家。从工具层的设计、仿真、工艺,到管理层的PDM/PLM、MPM、MES、ERP、MRO、SCM、CRM,再到协同层的云计算、云服务、大数据管理平台等市场,几乎全部被国外软件占据主导地位,导致制造数据的安全和利用受到很大的威胁。未来制造业的竞争将逐步转移到数据的竞争。谁掌握了全部制造业的数据,包括设计、制造和使用的数据,谁就控制了制造业的命脉。目前还有些人为了得到国外的一点点经费,不惜主动将中国制造业的大量数据拱手送给别人,这是非常危险的事情。中国要想成为真正意义上的制造强国,必须首先成为软件大国。因为软件将重新定义世界。
3.2 发展工业软件是电子行业的责任
互联网和物联网是引发新一轮工业革命的导火索。两网技术都来自于电子行业。因此,电子行业应该成为中国制造2025 的尖刀兵。目前,以华为为代表的网络设备提供商已经跨入国际领先水平,引起美国政府的高度警觉和坚决抵制。由此可见,政府出面大力支持和全面推广具有技术优势的国产品牌,就是在保护国家利益。网络基础设施除了硬件设备外还包括操作系统和云服务系统等,它们都涉及国家和每个企业的重大利益。中国需要更多的像华为、联想这样的企业为中国制造业2025架桥铺路。
没有工业软件就没有智能制造。中国上千万个制造企业对工业软件的需求是一个巨大的市场。电子行业理应担负起这个市场领头羊的角色。目前,国内工业软件市场几乎被国外高价产品垄断和主导,只有少数有正义感的个体在单枪匹马地拼搏。除了ERP还能与国外同类软件有的一比以外,其它软件基本处于中低端,满足不了智能制造的需求。千万个企业要走智能制造的道路,国外工业软件高昂的价格就是一个无法逾越的拦路虎。俗话说:“手巧不如傢鉢什妙”。尽管国家大力鼓励和支持大众创新,广大群众也有极大的创新热情,然而缺了高端工业软件的支持,剩下的只有望洋兴叹。
3.3 电子企业实现中国制造2025的突破口
中国电子企业的效益相对好一些,高档的工业软件基本齐全。然而大部分高档的电子控制系统依然控制在别人手里。在一带一路战略中,这些控制系统就成为整个战略中的一个软肋。
俄罗斯的电子技术不及美国,但他们用更多的卫星数量来提高全球定位精度,靠的就是用软件来弥补硬件上的差距。因此,根据中国制造业面临去产能、转模式的国情,电子企业首先要突破电子产品的智能化,同时也是帮助其他行业实现产品智能化。在产品智能化的基础上,逐步实现服务智能化,在条件成熟时再开展制造的智能化。需要正确理解中国制造2025的精神,不能盲目地建设智能工厂。过早开展智能工厂的试点,也会落得徐工的烦恼。
4 几点建议
4.1 工业软件是制造强国的支柱
智能产品中的软件集中代表产品的智能化水平,自然而然成为产品价值的主要组成部分。相同的硬件可以搭配不同版本的软件部件,实现不同层次的智能化,满足不同用户的需求,体现不同的价值。
工业软件是生产智能产品中软件部件的工作母机。它和机床是生产硬件产品的工作母机一样。高档的工业软件可以高效、高质地生产智能软件,可以支持实现智能制造的全过程。因此,制造强国必须有自主知识版权的工业软件,从而最大限度地支持广大中小企业一同走上智能制造的康藏大道。否则,只有少数大型企业走上智能制造的道路,没有广大中小企业的配合,结果不是沦为发达国家的附庸,就是被淘汰出局。
4.2 组织工业软件国家队
国家连续近20年在工业软件的发展上投入了不少的资金,结果始终不够理想。事实说明原来的扶持模式和管理方法不适合工业软件发展的规律。
美国GE公司看到消费互联网在不到10年的时间里取得耀眼的成果,于是下定决心,从2012年开始抛弃低端家电制造业,舍弃利润丰厚的金融业,集中财力投资10亿美元,开发智能服务软件平台Predix。在2015年,GE的Predix智能服务软件平台就收获40亿美元。根据GE评估测算认为,从2012年到2020年,全球智能服务的市场将会达到1.3万亿美元。GE凭借的是长期以来积累的硬件知识和广大的客户关系,相信这种优势能够在不到10年的时间内超过硅谷的灵巧的信息化专业公司。
事实上,目前垄断工业软件的巨头无一不是具有深厚的工业背景,结合不断发展的软件技术而成长起来。电子行业应该主动承担起责任,组织工业软件国家队,发扬两弹一星的攻关精神,用不到10年的时间攻下满足中国智能制造所必须的工业软件堡垒。
4.3 市场经济和计划经济相结合
按照计划经济的思路,中国制造2025规划分三步走,最后进入高端制造第一阵营。当前衡量不同阵营的指标随着时间肯定会发生变化,所以这样的规划只能用来鼓舞人心。不要期望第一阵营的企业会张开双臂热烈欢迎中国企业的到来。真正要实现智能制造还需要用市场经济的眼光来规划实际的行动。
目前中国广大制造业处于3.0及其以下的水平。他们的任务不是跟在发达国家后面亦步亦趋地补课,而是解决智能制造的第一步,即创新开发智能产品。为此中国需要大量的低价的高端工业软件,否则中国制造2025就会落空。大范围智能制造要等到条件成熟的时候再实施也为期不晚。
不到5%达到3.0水平的企业可以引进国外的全套智能制造系统进行少量的试探,在计划经济的支持下,研究开发适合中国国情的智能制造建设规律和相关工具,为全面推广中国智能制造铺平道路。“试探”意味着既会成功,也会有失败,千万不要成为又一轮“用市场换技术”的示范。
智能化服务是制造业未来能够长期健康发展的蓝海,不仅能够实现制造业的转型,增加利润,更重要的是根据产品实际运行性能和用户新的需求,提高原有产品质量和更新换代的迭代速度,脚踏实地持续地开展产品创新。同时也是中国制造业长治久安的基本保障。目前开始有重点的培养和扶植,就能避免全球服务型制造的势力范围被瓜分后带来的被动。
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本文标题:中国电子行业实现中国制造2025的建议
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