读《中国制造2025》与“德国工业4.0”后的思考

机械设备维修读《中国制造2025》与“德国工业4.0”后的思考中机质协特别高级专家顾问沈烈初经建国六十多年，特别是改革开放三十多年来飞跃式的发展，中国制造业的总量已居世界第一位，但大而不强的格局尚无根本性改变。纵观世界各工业发达国家，制造业在国民经济中都占有重要地位。近年随着科技进步的迅猛发展，新的技术层出不穷地出现。各国在迎接新一轮技术革命中，仍把制造业作为主攻方向，如美国在2012年推出“美国先进制造业国家战略计划”，2013年又推出“美国制造业创新网络计划”；2013年德国颁布“德国工业4.0”战略实施建议，同年法国颁布“新工业法国”战略；2014年日本提出“日本制造业白皮书”；2015年英国提出“英国制造业2050”等。我国在2015年5月8日，国务院印发《中国制造2025》通知；不久之前国务院又公布了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，加上近十年来推进了包括01、02、03、04专项在内的十余项“国家重大科技专项”规划，构成了我国振兴制造业的战略与战术部署。再分析改革开放以来，制造业虽有了巨大进步，但各行业间发展极不平衡，如高铁制造业只有十余年的发展史，电工行业已有较长发展史，但高铁与发电、输变电成套设备已在世界上具有重要影响力，两者都采用“以我为主”，引进技术合作生产，消化吸收再创新的模式取得成功。航空航天、海陆军事装备，随着与信息技术的融合，以自力更生为主，吸收国外先进技术经验，取得了骄人的成绩。一些家电行业不仅量上，而且在质与性能上都有较强竞争力。但也要看到，随着经济全球化，国内外市场竞争激烈，优胜劣汰加速进行，以至我国有一些行业被淘汰出局，如照相机、办公设备行业基本全军覆没，分析仪器、大型科学仪器等似乎有些溃不成军，高端医疗装备特别是检查用的影像设备，大多由国外少数企业垄断。随着新兴行业的出现，其装备主要靠工业发达国家进口，如制造大规模及超大规模集成电路芯片用的成套设备、原辅材料甚至清洗剂、超纯气体等；生产光伏电池用的核心设备及原辅材料都是依赖进口；还有不少关键零部件、元器件及各种专用材料，很多产品在我们国家是空白，或达不到这些高新产业的要求。至于乘用车的生产态势，大家一目了然，我国是汽车生产大国，又是消费最大的市场，虽然它是国民经济最大的支柱产业之一，但因采取合资方式，其核心技术与市场都控制在跨国公司手中，不管是什么原因造成的，“中国制造2025”必须面对它。就技术论技术，就产业论产业，是解决不了“中国制造业病根”的。“中国制造2025”、“互联网＋”、“物联网”、“智能制造”，各种政策、纲要、规划、计划、专项如何衔接好，这是一个庞大的系统工程。处理不好，就会变成“九龙治水”式的振兴中国制造业，有可能误导企业，重复投资。上面行政部门各自为战，下面则形成企业投机心理，“一仆几主”的局面。为此首先要弄清如何“以我为主”，“师洋而不崇洋”，从实际国情出发，从本企业实际情况出发，把“中国制造2025”的核心之一“智能制造”搞好。机械设备维修在阅读与学习这些文件中，全景式地回顾了笔者曾经参与的制造业发展过程中的一些局部工作。在机械制造业的发展历史中，笔者从过去是参与者，现在是旁观者、关心者的立场出发，提出一些不成熟的观点与疑虑，请教于专家、学者与政府官员。一、历史的回顾机械工业应用计算机控制始于上世纪五十年代末，当时北京机床研究所已成立数控机床及系统的研究室。主要人员来自从苏联留学的海归学者，清华大学等一批高校也起步研究数控机床及系统，因此可以说在数控方面我国起步较早，距离上世纪1947年发明半导体，首先用于军事工业，不久就发明计算机，1952年美国就出现电子计算机控制的机床，即数控机床，之间仅不到十年。但因缺乏计算机技术的硬件与软件，当时又处在被封锁状况，进口集成电路模块及其它元器件十分困难，因此无法突破关键技术并产业化。上世纪七十年代，当时第一机械工业部决定引进三个透平制造成套项目，沈阳鼓风机厂引进意大利新庇隆公司的透平鼓风机、透平压缩机成套技术。杭州汽轮机厂从西门子引进了3系列工业汽轮机，南京汽轮机厂则采用测绘仿制办法试制2.5万KW的燃气轮机。在引进中，特别购买了CAD的设计技术和软件与相应的计算机硬件，并进口了一大批在当时也属于高档的数控机床，开始采用CAM的技术。笔者在与西门子谈判中，要到了3系列工业汽轮机设计的源程序，以便该厂能自行扩展与改进。不久一机部就成立计算机中心，购置了相应的电子计算机及外存设备。上世纪七十年代末，时任一机部的陶亨咸总工程师介绍，西德阿亨大学二位教授到沈阳第一机床厂进行计算机管理的试点工作，当时选择了两个车间，一个是大批量生产的C6140普车（即苏联提供156项成套技术中的1A62车床）车间，另一个是生产C630、C650等批量生产普车的车间，这都是属离散式计算机管理模式，并成立了相应的组织机构。因当时科学化管理尚差，生产过程中的各种工票很难统一，没法采集有用的数据，因而建立数据库就很困难。进行了一段时间就停止了，这也是一次计算机管理的尝试吧。1980年前后，国家决定引进技术与成套设备，新建千万吨级的宝钢。其成套装备由机械部组织力量，采用引进技术、合作生产的方式，即技贸结合模式来带动提高重型冶金设备行业的制造水平。如其中2050热轧板材轧制成套设备，用三级计算机控制。四个粗轧机架，二个精轧机架，与冶金部领导协商后，有一个精轧机架液压压下伺服机构，采用合作生产方式，以逐渐掌握其核心技术，为此机械工业部从全国调集了一批技术骨干，成立一个以机械装备，另一个以计算机控制系统的双总设计师的攻关队伍，进行国产化攻关。这是一条典型的三级计算机控制的机、电、仪一体化的，当时属于最先进的热轧线，其它如精轧、连铸连轧线等都按技贸结合办法进行。从而宝钢项目带动了装备采用计算机控制的国产化。从技术上讲已带有数字化、智能化一些技术特点的成套冶金设备，使重型行业采用信息技术的水平大大前进了一步。紧接着机械部从西屋公司、CE公司引进30万、60万KW发电成套设备，锅炉采用了DCS控制系统，也按照技贸结合方式实行国产化，这样CAD、CAM、CAE等技术在这几个行业逐渐普及推广。从而大大提高电工、重型行业的两化融合水平。通过上世纪八十年代初机械工业部引进约800项先进技术，同时也引进了CAD设计技术，根据合同，派了大批人员到国外相应工厂进行学习培训，大大机械设备维修扩大了企业领导及技术人员的眼界，了解CAD、CAM等在国外进行推广的经验，不久就提出“甩掉图板与丁字尺”的口号，CAD等在上世纪九十年代开始，就逐渐向中小企业推广与普及。为了配合CAD等辅助设计及计算机辅助管理，软件开发是不可或缺的技术，硬件与软件必须互相匹配，为此在上世纪1980年前后在北京机械工业自动化研究所就成立了计算机软件开发研究室，在一些行业排头兵大企业，也聚集与培养了一批软件开发人员，大大加快计算机在企业应用的速度。另外，中外合资与合作企业逐渐兴起，特别是合资的汽车厂建立，CAD及CAM、CAPP、CAE、CAT等向高档水平发展。并且不少企业逐渐采用ERP、MES等软件系统进行计算机辅助管理。大量的国外先进设计及管理软件进入中国，提高企业应用电子信息技术的水平。一批专业的软件开发公司及两化融合咨询公司纷纷成立。这为本世纪开始全面推进两化融合奠定了良好基础，也为“中国制造2025”的实施，从人员与物质上创造不少有利条件。二、“中国制造2025”与“德国工业4.0”5月13日“2015智能制造国际会议”在京举行，主题确定为“中国制造2025与德国工业4.0”。工信部苗圩部长作了主旨演讲，精辟地阐明了两者从战略到技术方面异同之处。笔者很受启发，完全同意。在学习研究二者文件中进行思考，尚有不少不解之处，欲请教专家学者。1.从战略目标上讲，德国已是制造业强国，很多领域已占领制造业的制高点，“引领技术，引领市场”，在新一轮的技术革命中，与美、日及西欧工业发达国家进行竞争，企图继续保持制造业的领先地位。如美国未来学家里夫金提出：以新能源、新材料及互联网为标志的第三次工业革命，加上二年前美国加州奇点大学的瓦特瓦教授提出：人工智能、机器人、数字化三者结合将引起制造业革命。这是发达国家在已完成了工业革命及城镇化的背景下提出的。而我国尚处在工业化的中后期，城镇化还正在进行中，工业及制造业大而不强，产品大都处在产业链的中下端。劳动技术与技术劳动密集型产业及产品有比较优势，而劳动、资源、能源、污染密集型产业已逐渐丧失优势，因为各方所付出的成本太高。高技术与资金密集型的产业与产品的竞争力与制造业发达国家尚有不少差距。所谓在国内建立的合资或独资的外资高新技术企业，仅仅是把制造高新技术产品过程中的劳动、能源、污染工序转移到中国来生产，其核心技术与配套的关键零部件还是从所在国进口，利润也随之外流。因此“中国制造2025”只是三步走（三个十年计划）的第一步，目标是缩短与发达国家的差距，使部分行业的排头兵企业进入强国之列。2.从制造业的基础来讲，专业化社会化大生产方式比较薄弱。企业家的思维中还没有完全摆脱“大而全”、“小而全”的发展模式。特别“三基”（基础零部件与元器件、基础工艺、基础材料）或四基（“三基”加基础技术）不强，很多还受制于工业强国之手。德国制造业的特点是一个金字塔形的企业组织结构，有强大的塔基，就是按细分市场进行专业化、社会化生产，具有创新能力极强的中小企业，生产“三基”或“总成”，其中不少虽是家族式股份制企业，机械设备维修经过长期的优胜劣汰的考验，留下来的企业都有其特点，具有强大的生命力，有的家族式股份制企业已传承了若干代，积累了丰富的技术与管理经验，具有自己独特的工艺诀窍（KnowHow）。据德国资料报导，它拥有一千二百家这样的“隐形冠军”，其生产的零部件产品有的在世界上处在垄断地位。加上欧共同体有众多像这样的中小型企业，使德国主机及成套设备的生产过程中与其配套的产业链中上下游企业，可进行协同创新，已有很长的历史传统，因此产品研发周期短，产业化快，一次又一次地很快占领制高点。我国只有长三角、珠三角地区的劳动或劳动技术密集型产品的制造采用社会化专业化的生产模式比较发达，商品意识强，转型升级可能更快一些。因此“德国工业4.0”中提出的“端”到“端”，靠互联网快速传递各种信息，方便纵向到横向集成，进行定制化生产，满足个性化需求，比较容易实现。最近资料报导，德国有一家Horn刀具公司，在中国已建立生产销售企业，为用户提供专用复杂刀具，据称与用户从咨询、协商到签订合同，生产到交货、试用一般仅需两个星期，有的几天就可以了，大大提高了机加工特别是数控机床的加工效率，在中国的工厂不到100人。3.从信息化与工业化深度融合来讲，德国比我国早、广、深。从第一章“历史回顾”中的案例来看，我国与德国差距还是比较大。笔者在上世纪七、八十年代到美、日、德、英、法等发达国家考察，已出现无纸化车间及工厂，日本Fanuc的主板生产已是无人化，从24小时、48小时、72小时最长可达一个星期无人化操作，当然还需要人管理，根据产品输入程序，更换工序，更换工装，更换加工工具，亦即物流、信息流都要更换，设备也需实行强制性维修。随着大规模和超大规模集成电路技术（LSI/VLSI）的出现与进步，芯片的集成度越来越高，线宽越来越小，性价比按所谓摩尔定律发展，加上专用电路多样性，电力电子进入第三代，两化融合越来越向高端发展。4.从人员素质来讲，包括领导、员工等素质看，我国与德国差距更大。这是“软件”，是用钱买不来的。德国的管理经验、技术传承、各种生产中的KnowHow都藏于技术人员、管理人员、生产人员的头脑中，特别是掌握诀窍，具有很多绝技的操作人员、技师、工匠，大大高于并多于我国目前的一线工人。过去“八级工”是受人尊敬的，是“宝贝”，因为机械工业与一般行业不一样，不