制造業數字化轉型中的工藝創新

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2019-09-25 來源:信息化時代

  

國家制造強國建設戰略咨詢委委員

智能制造專家咨詢委員會主任

朱森第

 

我今天的話題是要講一下智能制造當中工藝創新的問題。這個問題我覺得應該是我們現在智能制造當中還沒有得到很多人重視的一個問題。智能制造的大力推進和深入發展,對中國數字經濟的發展發揮了很大的作用,數字經濟這幾年可以說在中國是蓬勃發展,2018年,占GDP的比例已經到了34.8%。

 

一般來說數字經濟都用兩部分來構成:一個是數字產業化,一個是產業數字化。其中,我們產業數字化占了數字經濟的80%,數字產業化占了數字經濟的20%。更突出的問題在于數字經濟在一、二、三產業當中的比重,在服務業當中數字經濟占35.9%,在工業中占18.3%。如果從另外一個結構來分析,數字經濟當中,平臺基礎層的比重大,而應用到各行各業當中的比重,2020年預計到37%,從這個結構的分析來也看得出來,數字經濟的重點是我們現有的產業如何實現數字化。

 

 

抓住智能制造當中的五個關鍵

由此,我們在大力推進智能制造,加快數字經濟的發展當中,我們怎么能夠有效地推動智能制造?所以我特別強調,智能制造是我們的一個目標,而推進到這樣一個過程當中,我們要實現制造業的智能化,通過制造業的智能化來逐漸逼近智能制造這樣一個目標和方向。這樣我們制造業當中的大量企業都有事情可做了,否則95%的中小企業覺得智能制造離他們太遠了。而我認為并不遠,你可以實現制造智能化,然后你就有可能做到智能制造。智能制造已經持續推進七年,已經實現了432個數字化車間項目,這些項目中多數是成功的,但是也提出一個突出的問題,我們怎么能夠有效地來推進制造業的智能化轉型?我想不外乎是,不要忘了我們推進智能制造的初衷,抓住推進當中的關鍵問題,一定要強調市場主導,要兩頭發力。

 

推進智能制造無非就是我們要做到更高、更低、更好、更快、更少、更小、更強、更美,所以歸結起來,我們實踐智能制造就是要實現這八個“更”。實現這八個“更”,不同的企業有不同的做法,不可能一刀切,不可能一個模式用到幾萬家企業身上。我們在推進當中抓住關鍵,抓什么關鍵?我覺得有五個關鍵:

 

第一個是每個企業在構建智能制造系統的時候,要做一個比較好的系統設計;第二個是各行各業的制造工藝是不一樣的,首先就要解決你自己的制造工藝的問題;第三個是應該有一個好的網絡環境,現在有工業互聯網,要上云,又有5G,不同的企業根據自己的情況來實現你的一個好的網絡環境;第四個是精益生產,精益化是我們推進智能制造的基礎,沒有精益化談不上智能、數字化轉型;第五個是智能裝備。

 

這五個關鍵,每一個字拼起來都是SMILE,所以說抓住了這五個關鍵。

 

強調市場主導,主要在于我們要著眼市場,要因地制宜,抓準痛點。我們要把握方向,分析市場。我們要敏捷柔性,響應市場,不要寄希望于我做了智能制造以后十年八年可以一成不變。最后一條,要未雨綢繆,創新市場,因為你要貼近用戶,永續發展。這是我根據很多企業推進智能制造當中沒有取得應有的效益所提出來的。我關注到很多企業他并不注重市場的變化,實施智能制造就沒有得到他原來預想的效果。

 

最后是要兩頭發力。因為中國的制造企業95%是中小企業,因此要把中小企業的數字化轉型作為我們推進智能制造的一個重點。同時我們要抓智能制造的關鍵技術和智能制造的賦能技術,這樣才有可能有效的推進。其中關鍵的是我提到工藝的問題,制造工藝大家知道就是把物件怎么做出來,怎么做得更好的一種技術,所以沒有工藝,就做不出來東西、做不好東西。工藝是制造業的核心技術,去年科技日報發了35個卡脖子的技術,這35個不是技術,35個是產品,產品的背后和核心是工藝,所以工藝是我們的核心技術,是制造企業的看家本領和商業秘密。

   

 

工藝創新至關重要

我們講到機械制造工藝無非就是成型、加工、改性,如果要做到凈成型,你就要做到更輕、更薄。我們看制造工藝當中流程工藝是至關重要的。拿冶金工藝舉例,20世紀40年代的時候工藝比較長,50年代工藝縮短了,到了80年代工藝更短了,所以叫短流程。由于有了短流程,使得冶金生產的過程大大的縮短,軋鋼的系統簡化了,企業得到明顯的經濟效益。我們如果工藝不改,你去搞智能制造,我想會事倍功半。

 

我們所有的鋼材都要經過各種工藝才能變成制件,拿焊接來講,工業發達國家,鋼材用量60%左右通過焊接工藝而成為制品的,我們國家為40%。我這里舉了一個熱壁加氫反應器,早幾年是沒有焊縫的這么一個環,才能承受高的壓力。現在這個熱壁加氫反應器在各種各樣的化工里是一個關鍵部件。我們現在焊接的鋼板越來越厚,因此要有一個大厚度的窄間隙埋弧焊機,要有八萬噸模鍛壓機主油缸。過去的焊接,現在我們跟激光復合。我們現在總講,航空工業沒有心臟,心臟就是發動機,航空發動機和重型燃氣電機要單晶葉片,這個工藝非常的復雜,我去成都工廠看到的,大的工序14道,還有很多小的工序,最終保證做出來焊割的單晶葉片。大家知道3D打印可以打出來很多原型,現在3D打印要打出來可以用的實物元件,我們有了在激光成型當中微區超常冶金技術和大型構件激光成形制造技術,通過這樣一種技術,我們就可以做出各種各樣的激光成形件,做出來以后不但質量小得多,而且性能比鍛件更好。

 

另外,我們很多原來冷加工的件,比較注重它的精度和尺寸,現在有很多零件尺寸精度固然重要,有很多特殊的性能跟尺寸精度有密切的關系,而這些件又是我們這些裝備里頭的關鍵件,沒有這些關鍵件,我們的裝備做不出來。因此這些關鍵件的形狀、尺寸、精度和性能兩者之間是否有某種關聯度,我們就可以通過質量、性能和尺寸精度找到關系,既解決了它的精度,也解決了它的性能。于是提出了高性能制造的這樣一種技術,通過零件的性能和材料、幾何特性參數的相容性和敏度分析。

 

我們很多電子的器件里要用到電感器,電感器當中的鐵氧體磁環線圈自動繞制工藝是電子基礎元件電感實現智能制造的前提。這樣一來,研發周期從8天縮短到3天,交貨期從35天縮短到7天,人員從70人減少到7人,可見首先要解決制造工藝的問題,然后再推進智能化制造。

 

我們在推進智能制造過程當中,如何把現在的技術賦能給工藝創新,讓工藝創新與我們智能制造能夠平行齊步地前進。我最近做了兩件事情,一件事情就是跟幾個院士交談,工藝創新在智能制造當中的意義;第二,我們分析了2018年一等獎、特等獎獲獎項目當中它的工藝對這個項目的重要性,于是我得出一個結論,我們現在很多技術應該賦能我們的工藝創新,哪些方面賦能?我覺得可以在參數的優化、在反饋的補償上、在智能迭代、工藝仿真、數值模擬、方案比較、復合工藝、工藝裝備,這幾個方面可以賦能工藝創新,我們的工藝也趁著現在新一代的技術翅膀,能夠更好地前進。我們現在的工藝已經步入到集成計算材料工程這樣的技術,可以通過計算機工藝仿真預知到未來的技術。

 

因此我預計我們有了這樣一些技術賦能工藝創新,我們就有可能把原來工藝問題十年磨一劍,縮短到五年磨一劍。我前面講的我跟很多院士交談,他們都是差不多用了十年時間最終得出這個結論,為什么?因為工藝非常復雜,要不斷實驗優化,還要常年的數據積累,所以工藝的問題就是要十年磨一劍。但是我們現在有了工業互聯網、人工智能、大數據,在推進智能制造中,我們就有可能把原來工藝創新的十年磨一劍,縮短為五年磨一劍,能夠更好地加快發展我們國家的數字經濟。

 

 

(根據國家制造強國建設戰略咨詢委委員、智能制造專家咨詢委員會主任朱森第的最新演講整理而成,未經本人確認。)

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