智能制造在廣東產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的應(yīng)用
——以云浮石材產(chǎn)業(yè)為例

王 龍,陳 嵐,林興浩,王 彬

(廣東省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所,廣東廣州 510033)

0 引言

在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期,廣東作為改革開(kāi)放的前沿陣地和制造業(yè)大省,擁有制度的先發(fā)優(yōu)勢(shì)、科技創(chuàng)新資源的集聚優(yōu)勢(shì)以及完整的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈和龐大的消費(fèi)市場(chǎng),但同時(shí)也面臨產(chǎn)業(yè)內(nèi)生發(fā)展動(dòng)力不足、關(guān)鍵要素短板突出等瓶頸,智能制造水平落后于西方發(fā)達(dá)地區(qū),仍未全面掌握核心制造技術(shù),邁向產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈中高端還存在一定難度[1],而提高制造業(yè)的先進(jìn)性和智能化水平,打好產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的攻堅(jiān)戰(zhàn)成為破局關(guān)鍵。智能制造是以智能技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)在制造全生命周期和供應(yīng)鏈全鏈路的廣泛、綜合、一體化集成應(yīng)用[2],是衡量科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志,代表未來(lái)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展方向[3-4]。制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主體和技術(shù)創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng),信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合正給全球制造業(yè)帶來(lái)一系列顛覆性變化[5]。

1 智能制造賦能產(chǎn)業(yè)特征分析

1.1 提質(zhì)增效降本

基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合,智能制造貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié),是具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式[5-8]。從質(zhì)量提升的角度,依靠計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等高度柔性的生產(chǎn)線能實(shí)現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn),縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,滿足客戶更加復(fù)雜的個(gè)性化需求,贏得激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng);從效率提升的角度,通過(guò)打造高度自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的“黑燈工廠”,實(shí)現(xiàn)智能決策,使市場(chǎng)各類資源要素得到最優(yōu)配置,大幅提升生產(chǎn)效率;從成本控制的角度,生產(chǎn)要素的快速流動(dòng)能有效降低庫(kù)存,實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn),從而降低運(yùn)營(yíng)成本。

1.2 價(jià)值鏈全面提升

智能制造使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造設(shè)備甚至制造過(guò)程互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的可感知、可預(yù)測(cè)和可控制,最后達(dá)到“無(wú)憂”生產(chǎn)。當(dāng)前智能制造領(lǐng)域的熱點(diǎn)是制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的研究和應(yīng)用,主要集中在信息感知、智能控制、智能決策、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析等核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)[9-10]。智能制造能推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)從人口密集型、環(huán)境資源消耗型、規(guī)模野蠻擴(kuò)展型向技術(shù)密集型、環(huán)境友好型精細(xì)化發(fā)展轉(zhuǎn)變,漸次形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、人機(jī)協(xié)同、跨界融合和共創(chuàng)共享的發(fā)展新形態(tài)。智能制造能帶動(dòng)經(jīng)營(yíng)主體實(shí)時(shí)調(diào)整經(jīng)營(yíng)決策和機(jī)制,從單一、固定的有限供給向多元化、精細(xì)化、定制化的有效供給加速邁進(jìn)。

1.3 制造業(yè)與服務(wù)業(yè)融合

智能制造推動(dòng)制造環(huán)節(jié)向研發(fā)設(shè)計(jì)和營(yíng)銷服務(wù)兩端延伸。一方面,完善上游產(chǎn)業(yè)鏈條,向創(chuàng)意開(kāi)發(fā)、工業(yè)設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化等前端環(huán)節(jié)延伸,從而提高產(chǎn)品的科技含量;另一方面,完善下游產(chǎn)業(yè)鏈條,向檢測(cè)、評(píng)估、營(yíng)銷、服務(wù)等后端環(huán)節(jié)延伸,推動(dòng)先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)創(chuàng)新生產(chǎn)模式、商業(yè)模式和組織模式,推動(dòng)制造業(yè)加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和增長(zhǎng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化。

1.4 制造綠色化

智能制造實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是數(shù)字技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù),同時(shí)也離不開(kāi)可靠安全、互聯(lián)互通的能源供給。智能制造更新生產(chǎn)流程,減少自然資源的使用,回收和再利用材料,并在生產(chǎn)過(guò)程中減少排放,達(dá)到能效降低和節(jié)約成本的效果。綠色智能制造強(qiáng)調(diào)與產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性總體要求相一致的環(huán)境目標(biāo)性,針對(duì)不同流程階段采用更廣泛、可量化的策略,如包括照明、暖通空調(diào)(HVAC)或加壓空氣消耗的工廠內(nèi)部綠色策略。

2 云浮石材產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)典型案例洞察

2.1 云浮石材傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的空間布局

云浮是我國(guó)最早的石材產(chǎn)業(yè)發(fā)源地之一。目前,云浮石材產(chǎn)業(yè)以國(guó)道324沿線為主線,共有4 000余家石材生產(chǎn)加工企業(yè),形成著名的“百里石材走廊”。其中,腰鼓段以國(guó)產(chǎn)花崗巖石為主,河口博覽中心附近形成金碧、金線一條街,云城區(qū)形成工藝品一條街,羅沙段形成羅紫紅一條街,石城段以花崗巖為主(見(jiàn)圖1)。

圖1 云浮石材傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的空間布局

2.2 云浮石材傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)

云浮石材產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展態(tài)勢(shì),產(chǎn)業(yè)鏈完整,具備規(guī)模效應(yīng),已成為極具特色石材專業(yè)小鎮(zhèn)。云浮石材產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)總面積約500 km2,擁有200多家石材機(jī)械廠、100余家石材護(hù)理企業(yè)、50多家專業(yè)石材運(yùn)輸企業(yè)和20多家石材包裝企業(yè),還有一大批從事石材相關(guān)的信息咨詢、研發(fā)設(shè)計(jì)、人力資源、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),培育形成了石材機(jī)械生產(chǎn)、裝修設(shè)計(jì)、產(chǎn)品護(hù)理、網(wǎng)上交易等完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。云浮石材產(chǎn)業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占全市生產(chǎn)總值比重大,是產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、產(chǎn)品品種多、產(chǎn)品特色強(qiáng)的國(guó)內(nèi)最大石材產(chǎn)業(yè)集群之一,也是全球石材的重要生產(chǎn)加工集散地,被譽(yù)為“中國(guó)石材基地中心”“中國(guó)石材流通示范基地”。云浮的石材切補(bǔ)和水刀拼花、石雕石刻、工藝品加工等技術(shù)工藝處于國(guó)際領(lǐng)先水平[11]。

2.3 云浮石材產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的困境

一是云浮石材產(chǎn)業(yè)主要是由數(shù)量眾多的小型企業(yè)組成,各企業(yè)以單兵作戰(zhàn)為主,未能形成良好的銜接,需求和供給未形成最佳匹配。例如,不同石雕企業(yè)擅長(zhǎng)的細(xì)分領(lǐng)域不同,淺雕、陰雕、鏤雕、通雕、立體式石雕及圓刀片雕刻等技法均需一定的工藝積累,目前的市場(chǎng)需求不能精準(zhǔn)匹配到相對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)企業(yè)。二是由于傳統(tǒng)石材行業(yè)歷史悠久,沿襲著傳幫帶模式,即通過(guò)老一代工匠不斷的實(shí)踐、總結(jié)和創(chuàng)新積累傳給下一代,其技術(shù)迭代進(jìn)程相對(duì)緩慢,一些特色工藝,如開(kāi)料、補(bǔ)膠、造型、打磨拋光等工序目前仍需人工作業(yè),隨著近年就業(yè)人口下降、用工成本上升,勞動(dòng)力供給和產(chǎn)業(yè)需求矛盾日益凸顯。三是云浮石材產(chǎn)業(yè)中的大量企業(yè)處于生產(chǎn)加工等產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的中低端,原創(chuàng)性產(chǎn)品較少,產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。

2.4 云浮石材傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求點(diǎn)

國(guó)內(nèi)外石材市場(chǎng)有效需求不足,云浮石材產(chǎn)業(yè)深化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整迫在眉睫,從而在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的石材市場(chǎng)突圍。云浮石材產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)完整,有核心技術(shù)優(yōu)勢(shì),水刀拼花、石刻石雕等核心工藝技術(shù)世界領(lǐng)先,但自動(dòng)化程度不高的弱勢(shì)也比較明顯,需進(jìn)一步加強(qiáng)信息化、數(shù)字化建設(shè)等(見(jiàn)圖2)。

圖2 云浮石材產(chǎn)業(yè)短板和長(zhǎng)板

2.5 智能化升級(jí)改造打造柔性化生產(chǎn)線

通過(guò)人工智能和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)引入,全面賦能石材行業(yè)。通過(guò)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)線自動(dòng)化、智能化升級(jí)改造,使企業(yè)內(nèi)部各生產(chǎn)要素流動(dòng)起來(lái),資源要素達(dá)到高效配置。以機(jī)器人為核心節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線可降低用工成本,改善作業(yè)環(huán)境,提高生產(chǎn)效率。數(shù)字化智能制造使新技術(shù)、新方法得以快速導(dǎo)入,縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,滿足市場(chǎng)個(gè)性化、多樣性要求。企業(yè)根據(jù)客戶需求設(shè)計(jì)個(gè)性化方案,期間與客戶雙向反饋修改設(shè)計(jì)方案,將加工數(shù)據(jù)下載到前端機(jī)器人石材雕刻機(jī)、復(fù)合加工機(jī)器人等智能化生產(chǎn)加工設(shè)備,生產(chǎn)線自動(dòng)排產(chǎn)并完成交付,客戶可全程參與從需求、設(shè)計(jì)到加工的過(guò)程,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)“所想、所見(jiàn)、所得”一體化柔性生產(chǎn),提高客戶體驗(yàn)感。

2.6 云平臺(tái)助力石材產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新活力

針對(duì)云浮石材行業(yè)生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)和市場(chǎng)信息未能有效互聯(lián)互通互用等問(wèn)題,著力打造制造云共享平臺(tái),為石材生產(chǎn)企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫(kù)存管理、工作中心/設(shè)備管理、生產(chǎn)過(guò)程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理功能,實(shí)現(xiàn)線上線下一體化、原材料數(shù)字化、庫(kù)存可視化和產(chǎn)品感知化。通過(guò)云平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)等載體,使集聚區(qū)企業(yè)創(chuàng)新主體互聯(lián)共通,龍頭企業(yè)帶動(dòng)中小企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、人才鏈和資金鏈深度融合,形成合力。

2.7 智能裝備助力構(gòu)建綠色石材產(chǎn)業(yè)

將綠色設(shè)計(jì)、綠色制造和綠色服務(wù)的理念貫穿于石材產(chǎn)業(yè)的全過(guò)程。針對(duì)石材行業(yè)空氣污染等痛點(diǎn)問(wèn)題,相關(guān)企業(yè)已開(kāi)始使用VOCs吸附濃縮催化智能廢氣燃燒設(shè)備,該設(shè)備采用“吸附脫附+低溫催化燃燒”工藝,對(duì)低濃度、大風(fēng)量VOCs廢氣進(jìn)行有效處理,將高溫氣流送入已飽和的吸附腔體進(jìn)行脫附處理,將吸附劑上的有機(jī)物脫附并形成高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)入催化燃燒室處理,高濃度有機(jī)廢氣燃燒成無(wú)毒無(wú)害的CO2和H2O排出,實(shí)現(xiàn)石材廠生產(chǎn)車間的粉塵和氣體污染源90%處理率,打造石材加工生產(chǎn)綠色新生態(tài)。目前,該新型智能燃燒設(shè)備已應(yīng)用于云浮石材行業(yè),將有效解決行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)存在的環(huán)境污染問(wèn)題。

3 智能制造賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策

3.1 系統(tǒng)謀劃,統(tǒng)籌推進(jìn)

圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈,圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈。實(shí)施產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃,支持產(chǎn)業(yè)鏈條上的大中小企業(yè)和各類主體融通創(chuàng)新;出臺(tái)支持中小企業(yè)的專項(xiàng)政策,推動(dòng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí);制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,推動(dòng)企業(yè)入園集聚發(fā)展。大力培育行業(yè)龍頭企業(yè);基于互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用打造云倉(cāng)、交易平臺(tái)與制造云等。

3.2 強(qiáng)化科技創(chuàng)新,提升核心競(jìng)爭(zhēng)力

加大基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究支持力度,強(qiáng)化原始創(chuàng)新,加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。把提升原始創(chuàng)新能力擺在更為重要的位置,進(jìn)一步前瞻性部署基礎(chǔ)研究,攻克“卡脖子”技術(shù),促進(jìn)不同交叉領(lǐng)域創(chuàng)新要素的有效銜接,實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)自主可控。加大對(duì)基礎(chǔ)研究的財(cái)政支持力度,完善技術(shù)創(chuàng)新基金運(yùn)行機(jī)制,引導(dǎo)地方、企業(yè)和社會(huì)力量加大基礎(chǔ)研究投入,充分發(fā)揮政府財(cái)政基金的放大撬動(dòng)效益。引導(dǎo)技術(shù)能力突出的創(chuàng)新型龍頭企業(yè)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,支持行業(yè)上下游企業(yè)聯(lián)合攻克制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù),盡快形成一批具有國(guó)際領(lǐng)先的重大科技裝備和解決方案。

3.3 充分發(fā)揮技術(shù)中心、新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等創(chuàng)新平臺(tái)載體作用

依托重大科技創(chuàng)新平臺(tái),堅(jiān)持自力更生、自主創(chuàng)新,完善基礎(chǔ)研究多元化投入體系,建立長(zhǎng)效穩(wěn)定的支持機(jī)制。加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外高校、科研院所合作,建成一批國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)的研發(fā)中心或工程技術(shù)中心、產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合共建研究院。積極建設(shè)國(guó)家制造業(yè)和信息技術(shù)創(chuàng)新中心,進(jìn)一步突出企業(yè)作為創(chuàng)新主體的地位,鼓勵(lì)龍頭企業(yè)根據(jù)自身?xiàng)l件和特色建設(shè)一流的研發(fā)機(jī)構(gòu),推動(dòng)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)建立研發(fā)機(jī)構(gòu),形成錯(cuò)位發(fā)展、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的發(fā)展格局。持續(xù)推動(dòng)優(yōu)質(zhì)龍頭企業(yè)信息化改造,培育更多具有核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型企業(yè)。

3.4 加強(qiáng)智能制造人才隊(duì)伍建設(shè)

優(yōu)化人才隊(duì)伍建設(shè),打造創(chuàng)新人才高地,探索產(chǎn)教融合,為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型培養(yǎng)人才。推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研各單位之間人才順暢流動(dòng),建立健全專業(yè)人才發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)、激勵(lì)機(jī)制,實(shí)施重大人才工程,加大對(duì)拔尖創(chuàng)新人才和緊缺人才引育力度,拓寬全球化引才引智渠道,如引進(jìn)全球頂尖的智能制造隊(duì)伍入駐。優(yōu)化高校特色專業(yè)設(shè)置和人才培養(yǎng)模式,根據(jù)人才結(jié)構(gòu)需求,強(qiáng)化機(jī)械工程師、電氣工程師、通信工程師、大數(shù)據(jù)分析師、視覺(jué)工程師、工業(yè)設(shè)計(jì)師、工業(yè)工程師等研發(fā)人員研究能力的提升,加大對(duì)裝配工程師、調(diào)試工程師、運(yùn)維工程師等技術(shù)人員實(shí)操技能的培訓(xùn),形成合理的人才隊(duì)伍結(jié)構(gòu)梯度。