中國制造什么時候進入世界第一方陣？

　　改革開放以來，中國制造業(yè)經(jīng)歷了家電、汽車和飛機行業(yè)發(fā)展的三次浪潮，家電行業(yè)采用全面引進方式，滿足了市場需求；汽車工業(yè)的中外合資策略，與最初的目標(biāo)漸行漸遠，喪失了自主品牌；飛機制造正在向高端發(fā)展，由于技術(shù)買不來，核心制造裝備會不會拖后腿?這是值得我們深思的問題。其實飛機制造只是高端制造的一個典型代表，核電、風(fēng)電、高鐵也都屬于高端裝備制造，這些技術(shù)的發(fā)展表明中國制造正在一步步走向高端。

　　當(dāng)前，中國已經(jīng)成為制造業(yè)大國，制造業(yè)增加值占工業(yè)收入的86.70%，占出口總量的95.09%。中國制造的GDP占世界GDP的20%，成為全球第一制造業(yè)大國。然而，中國制造業(yè)“大而不強”的情況十分突出，中國的制造業(yè)在材料和能源的消耗以及對環(huán)境的破壞上幾乎是先進國家的2.2倍，這種發(fā)展是不可持續(xù)的，因此中國制造必須走向高端。

　　“工業(yè)2.0”、“工業(yè)3.0”和“工業(yè)4.0”的發(fā)展過程其實是從機械化到電氣化，再到自動化，最終實現(xiàn)智能化的過程。現(xiàn)在的中國制造正處在工業(yè)3.0階段，同時向“工業(yè)4.0”方向發(fā)展，在自動化方面國家也做了很多的工作，計算機/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS）也取得了很大的成績。另外，現(xiàn)在很多的飛機制造企業(yè)，以及包括汽車制造企業(yè)在內(nèi)的大中型企業(yè)，信息化都做得非常好，工人可以在屏幕上看到生產(chǎn)進度以及每個零部件的使用情況。但是在做CIMS工作的過程中，由于對裝備重視不夠，導(dǎo)致工藝與裝備水平與國外相比仍有較大差距。比較典型的案例就是機器人的研究，已經(jīng)進行了30年，仍然沒有形成產(chǎn)業(yè)，機器人關(guān)節(jié)減速器和驅(qū)動系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)化瓶頸仍存在。

　　我國開展高端數(shù)控和機器制造裝備專項以來，取得了突出成果，包括高檔數(shù)控重大專項取得重要成果，五軸數(shù)控系統(tǒng)與五軸聯(lián)動機床實現(xiàn)突破，發(fā)電和造船等一大批關(guān)鍵裝備投入使用，解決了領(lǐng)域需求。目前產(chǎn)業(yè)化正處于艱苦攻關(guān)期，應(yīng)加強產(chǎn)業(yè)化，理順推廣政策。“04專項”匯聚的十大標(biāo)志性裝備實現(xiàn)了發(fā)展，已經(jīng)生產(chǎn)出世界上最大的數(shù)控橋式龍門五軸聯(lián)動車銑復(fù)合機床；國產(chǎn)大型快速高效數(shù)控全自動沖壓生產(chǎn)線，在國際競標(biāo)中一舉囊括福特汽車5條轎車沖壓生產(chǎn)線，國內(nèi)的市場占有率為70%，國外市場也占據(jù)了40%；國產(chǎn)精密臥式加工中心，與國外產(chǎn)品同臺競技勝出；華中數(shù)控對沈陽飛機公司的30多臺進口機床“換腦”成功，都運行得很好。航空航天部門已經(jīng)考慮到國家的信息安全，正在大量采用04專項的產(chǎn)品，因此我們要對自己的成績有信心。

　　當(dāng)然，受當(dāng)前制造業(yè)環(huán)境的影響，現(xiàn)在的機床行業(yè)形勢在全面下滑。即便如此，依靠較高的研發(fā)水平，很多企業(yè)整體的市場表現(xiàn)仍然可圈可點。

　　不過，我們也應(yīng)該清楚地認識到我國制造業(yè)目前還存在很多問題，比如飛機和汽車的發(fā)動機技術(shù)主要依靠進口，計算機的芯片80%以上是進口。我們把中國制造按照經(jīng)濟規(guī)模、效益以及是否具有可持續(xù)發(fā)展的能力進行評估，對每一項打分，打出總分中國是80幾分，美國160分，階段性的差距仍然非常明顯。為此，《中國制造2025》規(guī)劃提出制造業(yè)由大變強的發(fā)展目標(biāo)，勾勒出中國制造未來發(fā)展的線路圖，提出力爭通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標(biāo)：2025年中國制造業(yè)可進入世界第二方陣，邁入制造強國行列；2035年中國制造業(yè)將位居第二方陣前列，成為名副其實的制造強國；2045年中國制造業(yè)可望進入第一方陣，成為具有全球引領(lǐng)影響力的制造強國。

全社會協(xié)同創(chuàng)新，推進《中國制造2025》

　　進入“工業(yè)4.0”各國都有自己的優(yōu)勢。德國的優(yōu)勢在于產(chǎn)品質(zhì)量過硬、工業(yè)基礎(chǔ)雄厚、工藝嚴(yán)謹(jǐn)。美國的優(yōu)勢是社會創(chuàng)新、高科技優(yōu)勢，集聚全球資源與精英。中國的優(yōu)勢是內(nèi)需市場很強勁，人力資源豐富，以及工業(yè)體系比較完整。但是中國也存在內(nèi)需市場不注意保護，人力資源豐富但創(chuàng)新精神不足，以及工業(yè)體系完整但主要處于中低端水平等問題。

　　在這種情況下，應(yīng)該以追趕與跨越并行的策略來推進“中國制造2025”。追趕與跨越同時進行有很多好處，比如在質(zhì)量方面，我們和工業(yè)強國差距很大，還處于“工業(yè)2.0”的水平，但如果用“工業(yè)4.0”、智能系統(tǒng)去做質(zhì)量，那可能就不需要完全依靠認真的工匠精神去保證質(zhì)量，而是靠智能系統(tǒng)通過檢測、反饋、分析以及智能等手段來保證，因此采用先進的技術(shù)可以加快我們的追趕步伐。但是這需要大規(guī)劃下的市場驅(qū)動、社會資源的優(yōu)化集成以及創(chuàng)新人才目標(biāo)的教育改革，即需要全社會的協(xié)同。

　　全社會的協(xié)同主要包括以下幾個方面：在市場協(xié)同方面，進行以國家意志主導(dǎo)的市場引導(dǎo)，培育企業(yè)和人民大眾為培育民族工業(yè)貢獻、支持國產(chǎn)品牌的意識。在金融、科技與產(chǎn)業(yè)的協(xié)同方面，改善制造業(yè)的資金環(huán)境和財稅政策，資金需要給予實體經(jīng)濟更多的支持，同時制造業(yè)也必須增加自己的利潤率。在產(chǎn)學(xué)研協(xié)同方面，企業(yè)作為創(chuàng)新主體，應(yīng)該充分認識到產(chǎn)品的選擇是創(chuàng)新的起跑線，并應(yīng)成為投資研發(fā)、成果應(yīng)用和集成創(chuàng)新的主體，同時要突破企業(yè)圍墻，將全國資源優(yōu)化，讓知識流動起來。

　　在人才培養(yǎng)協(xié)同方面，要采用正確的學(xué)科評估標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)“工業(yè)4.0”時代的企業(yè)家、科研領(lǐng)軍人以及具有互聯(lián)網(wǎng)思維與精通制造工藝的人員，以后的科研人員不能只把論文寫在紙面上，還要寫在產(chǎn)品上、寫在裝備上。

　　如何正確理解智能制造？

　　我們在理解智能制造時，要將智能和數(shù)控加以區(qū)別。數(shù)控是指程序按照圖樣編制，加工過程變形及振動時無法調(diào)整，加工質(zhì)量取決于編程者的經(jīng)驗、水平及裝備的剛度，是一種自動化模式。智能是指實時檢測加工過程變形及振動，按照質(zhì)量目標(biāo)及機床狀態(tài)調(diào)整加工參數(shù)，獲得高速、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，在不增加硬件成本的情況下，可以成倍提升效率和質(zhì)量，是一種智能化模式。

　　在未來，智能裝備將實時監(jiān)控，會根據(jù)機床、刀具和工件的實時狀態(tài)，實現(xiàn)工藝優(yōu)化，成倍提高加工質(zhì)量、加工效率和價值。在這個過程中大數(shù)據(jù)、傳感器和軟件是重要的基礎(chǔ)，要充分利用這些來使工藝更優(yōu)化，通過記錄裝備的工作狀態(tài)，來預(yù)測裝備故障，制定維修計劃，從而保證開工率，分析裝備的效率，優(yōu)化工藝，以用戶為實驗室，改進設(shè)計。

　　這里所說的大數(shù)據(jù)和大家理解的數(shù)據(jù)庫、知識庫是有區(qū)別的，主要是指把很多散亂的數(shù)據(jù)整理到一起，通過大數(shù)據(jù)分析、判斷社會的變化，感知技術(shù)的發(fā)展。制造大數(shù)據(jù)通過把在用戶中分散的數(shù)據(jù)信息集成起來，通過分析就可以看出使用的機床是什么型號，實行了什么樣的加工，在加工什么樣的工件，以及有什么樣的問題；此外也可以分析使用的刀具有哪些問題，真正的效率怎么樣，以及哪些用戶喜歡什么樣的刀具。解決這些問題就可以改進設(shè)備，優(yōu)化工藝。

3D打印如何推動制造業(yè)創(chuàng)新？

　　3D打印實際上是推動制造業(yè)創(chuàng)新的技術(shù)。生產(chǎn)制造業(yè)是材料累加的過程，原來是做減法，或者不加不減，現(xiàn)在是做加法。3D打印技術(shù)從20世紀(jì)80年代中期發(fā)明以來，僅僅30年，就進入了工業(yè)和社會領(lǐng)域。麥肯錫作了一個最新報告，列舉了今后會影響生產(chǎn)組織和社會生活的12項重大顛覆性技術(shù)，其中，3D打印排在第9位，排在頁巖氣之前，預(yù)測2030年將達到0.6萬億～1.2萬億美元的產(chǎn)值。

　　3D打印主流技術(shù)包括光固化技術(shù)、粉末選擇燒結(jié)技術(shù)和熔融層積成型技術(shù)，不同的需求采用不同的工藝。附圖是西安交通大學(xué)開發(fā)的一個產(chǎn)品，中間核心部分是3D打印，前面通過掃描、照相把物品測量出來，然后設(shè)計。

　　西安交通大學(xué)開發(fā)的3D打印生產(chǎn)系統(tǒng)

　　后面是經(jīng)過3D打印做出的原形，然后采取硅橡膠制造模具，或者用快速電動機加工，來做幾十件、幾百件，甚至幾十萬件的生產(chǎn)。這個產(chǎn)品系統(tǒng)在包括汽車、摩托車、家電、輕工、個性化醫(yī)療及消費品的開發(fā)等很多領(lǐng)域進行了應(yīng)用，使產(chǎn)品開發(fā)的周期和費用由原來的1/3降低到1/10。

　　3D打印可以帶來很多顛覆性的變革，在航空航天領(lǐng)域，可以使材料利用率由5%提升至85%，制造周期由數(shù)月壓縮為幾天；概念飛機的設(shè)計可以減輕質(zhì)量的60%；生產(chǎn)新能源汽車，可以把2萬個零件集成為40個零件，6天打印完成且減重1/3；GE公司3D打印飛機發(fā)動機噴油器，提高燃油效率15%，發(fā)動機前進了一代。

　　此外，3D打印也可以支持新科技革命，從增材到創(chuàng)材，3D打印研發(fā)超高強度、超高耐溫、超高韌性和超抗蝕的合金材料。美國用3D打印做出了耐高溫3315℃的零件，用于“龍飛船2號”發(fā)動機，推力得到大幅度提升。

　　作為新興技術(shù)，3D打印個性化商品制造的商業(yè)模式，也是大眾創(chuàng)新、萬家創(chuàng)業(yè)的最佳途徑。

　　現(xiàn)在很多的產(chǎn)品可以直接通過3D打印出來了，在今后社會生產(chǎn)走向個性化批量定制的時代，很多的消費品都可以用3D打印通過眾創(chuàng)來完成設(shè)計，通過眾包來實現(xiàn)制造。

　　3D打印正處在技術(shù)發(fā)展的井噴期，中國的3D打印技術(shù)已經(jīng)走在世界前列，我們的專利總量全球第二，占25%以上；在航空大型結(jié)構(gòu)件、醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平，整個工業(yè)機裝機量全球排名第四。但是也存在產(chǎn)業(yè)差距大、未形成產(chǎn)業(yè)鏈、企業(yè)規(guī)模小以及缺少原創(chuàng)等問題。

　　全國增材制造（3D打印）產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟關(guān)于3D打印行業(yè)的5年發(fā)展規(guī)劃中提到，希望5年內(nèi)3D打印在國內(nèi)形成直接產(chǎn)值（裝備與服務(wù)）達200億～300億元，制造業(yè)擴散效益達1500億元；基本形成產(chǎn)業(yè)鏈，完成主要材料及關(guān)鍵元器件開發(fā)；樹脂類、金屬類裝備的國產(chǎn)化率達到60%～80%；面向3D打印的軟件行業(yè)開始形成；在航空航天等領(lǐng)域重大裝備的結(jié)構(gòu)、材料的優(yōu)化和創(chuàng)新中發(fā)揮重大作用，各制造領(lǐng)域均有應(yīng)用，形成示范效果等。

　　進入“工業(yè)4.0”時代的今天，信息化廣泛而深入地融合到各行各業(yè)。作為最能體現(xiàn)“工業(yè)4.0”特點的3D打印技術(shù)，如何推動我國創(chuàng)新技術(shù)水平的提升，從而推進我國總體制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型成為當(dāng)下的重要課題。

　　3D打印是產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)，不僅僅在今天是非常有用的，它為設(shè)計理念以及裝備和產(chǎn)品的創(chuàng)新開辟了巨大的空間，是今后的發(fā)展趨勢。希望全行業(yè)乃至全社會要“抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機遇，不能等待，不能觀望，不能懈怠”。