五大數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)推動(dòng)制造業(yè)加速邁向工業(yè)5.0時(shí)代

制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是未來經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。利用數(shù)字化技術(shù)發(fā)展更智能、更可持續(xù)、更具韌性的制造業(yè)，已然成為全球各國(guó)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略共識(shí)。作為中國(guó)的立國(guó)之本和強(qiáng)國(guó)之基，中國(guó)制造業(yè)在面臨多重壓力之下，依舊克服了種種挑戰(zhàn)、保持了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)并取得了顯著的成績(jī)，數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)制造業(yè)增加值總量達(dá)31.4萬億元，連續(xù)12年位居世界首位。

為了進(jìn)一步擴(kuò)大中國(guó)制造業(yè)在全球市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，2022年政府工作報(bào)告提出，要增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行，加強(qiáng)原材料、關(guān)鍵零部件等供給保障，實(shí)施龍頭企業(yè)保鏈穩(wěn)鏈工程，維護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定。其中，“增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力”首次被寫入政府工作報(bào)告，與去年“保持制造業(yè)比重基本穩(wěn)定”的定位相比，方向更加明晰。而此前工信部、國(guó)家發(fā)改委等8部門發(fā)布的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》則提出，到2025年，70%的規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)要基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，建成500個(gè)以上引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的智能制造示范工廠。這進(jìn)一步為中國(guó)的智能制造發(fā)展指明了方向。對(duì)此，可以更加明確的是，中國(guó)的制造業(yè)未來將會(huì)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐，不斷推動(dòng)制造業(yè)向高端化、智能化和綠色化發(fā)展。

然而，以信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的工業(yè)4.0時(shí)代已經(jīng)持續(xù)了近十年，雖然以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的智能自動(dòng)化正在逐步改變制造業(yè)和其他主要行業(yè)，但制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)化和行業(yè)變革還尚未完成。到目前為止，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)4.0并從其中的技術(shù)、平臺(tái)和技能集而獲益的企業(yè)，只有那些具有一定規(guī)模并能承擔(dān)試驗(yàn)成本的跨國(guó)企業(yè)。麥肯錫對(duì)全球800多家傳統(tǒng)企業(yè)開展的調(diào)研結(jié)果顯示，盡管已有70%的企業(yè)啟動(dòng)了數(shù)字化，但其中的71%仍然停留在試點(diǎn)階段，85%的企業(yè)停留時(shí)間超過一年以上，遲遲不能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茝V。

但當(dāng)全世界都在等待見證整個(gè)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的成果的同時(shí)，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器人和3D打印的整合集成正在催生新的能力，這意味著另一場(chǎng)工業(yè)革命即將到來。可以稱其為“工業(yè)5.0”。這是數(shù)字化的下一個(gè)階段，今天正在創(chuàng)建的平臺(tái)和數(shù)字資產(chǎn)可以“彼此對(duì)話”，而人類和計(jì)算機(jī)可以更和諧地合作。

在可預(yù)見的未來，我們將身處于萬物智聯(lián)的時(shí)代，而數(shù)字化能力將成為企業(yè)乃至行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。作為全球數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)者，以下五大趨勢(shì)將在未來的6到10年內(nèi)推動(dòng)制造業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)加速邁向工業(yè)5.0時(shí)代。

設(shè)計(jì)和仿真將會(huì)貫穿產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。在產(chǎn)品的概念化、制造、銷售甚至最終的退貨或使用過程中獲取了所有的數(shù)據(jù)之后，制造的各個(gè)階段之間開始出現(xiàn)了集中的反饋循環(huán)。數(shù)字孿生是其中一個(gè)結(jié)果；基于模型的系統(tǒng)是另一種。當(dāng)這兩者結(jié)合在一起時(shí)，它們可能會(huì)組成一個(gè)系統(tǒng)，其中的每個(gè)生產(chǎn)階段都與其他階段相互連接，并隨著信息的來回共享而不斷改進(jìn)和學(xué)習(xí)。

如今，當(dāng)一個(gè)零部件被制造出來時(shí)，設(shè)計(jì)和工程的焦點(diǎn)自然都會(huì)集中在這一個(gè)零部件上。但在一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中，任何單獨(dú)的零部件都與其他零部件相連。無論是發(fā)動(dòng)機(jī)部件還是風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的齒輪，它只是一個(gè)更大的終端產(chǎn)品的一個(gè)連接部分。人們需要這樣的工具：當(dāng)一個(gè)零部件的設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)工具能夠識(shí)別出這種變化，并能計(jì)算出這種變化會(huì)如何改變其他零部件的形狀，以及對(duì)整體結(jié)構(gòu)性能的影響。

在工業(yè)5.0的環(huán)境下，這些相互依存的系統(tǒng)將會(huì)被啟用并能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化。目前，自動(dòng)優(yōu)化工作流實(shí)際上只發(fā)生在部件層面，而系統(tǒng)層面基本上主要是手動(dòng)配置的。然而異構(gòu)數(shù)據(jù)集的實(shí)時(shí)連接可以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜系統(tǒng)的自動(dòng)化優(yōu)化。這可以大大加快產(chǎn)品的開發(fā)過程。

由數(shù)字孿生組成的新互聯(lián)網(wǎng)將出現(xiàn)。隨著技術(shù)融合變得越來越普遍，跨平臺(tái)通信和兼容性將變得至關(guān)重要。隨著5G的到來，超級(jí)連接性的技術(shù)架構(gòu)正在形成。這將導(dǎo)致在系統(tǒng)、人和設(shè)備之間可能出現(xiàn)一個(gè)更先進(jìn)的相互作用的世界。

考慮到新冠疫情期間全球?qū)?shù)字孿生技術(shù)的迅速采用。在未來十年里，可以看到數(shù)字孿生的發(fā)展，其可以在不同的環(huán)境下相互合作和互動(dòng)，從而形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，成為一種平行的全球網(wǎng)絡(luò)。隨著智能城市和自動(dòng)化交通系統(tǒng)的發(fā)展，能夠被捕獲的數(shù)據(jù)將會(huì)非常豐富。而孤立這些豐富的數(shù)據(jù)資源只會(huì)降低其價(jià)值，它們需要被共享。但在這種情況下，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)將變得更加重要，因此，可以期待像區(qū)塊鏈這樣的技術(shù)在保護(hù)數(shù)字孿生之間共享數(shù)據(jù)的安全方面將發(fā)揮一定作用。

增強(qiáng)智能將把機(jī)器變成同事。工業(yè)5.0將迎來一個(gè)人機(jī)協(xié)作的新時(shí)代。數(shù)字技術(shù)的迅速普及讓人們產(chǎn)生了很多關(guān)于機(jī)器取代人類的猜測(cè)。但實(shí)際的情況是，機(jī)器正學(xué)習(xí)與人類在一個(gè)全新的層面上進(jìn)行合作。增強(qiáng)智能的認(rèn)知計(jì)算能力可以幫助人類更快地做出更好的決定。例如，歐洲體育用品零售商迪卡儂現(xiàn)在正利用人工智能更有效地設(shè)計(jì)和制造其高性能自行車，使它們更輕、更耐用、更快，同時(shí)減少設(shè)計(jì)階段的排放。隨著投入到生產(chǎn)工作中的機(jī)器變得更加智能和互聯(lián)，工業(yè)5.0將為實(shí)現(xiàn)任務(wù)和流程的自動(dòng)化建立一個(gè)更加協(xié)作的運(yùn)營(yíng)機(jī)制，這些任務(wù)和流程目前過于復(fù)雜，僅靠軟件還無法處理。

“制造即服務(wù)”的概念將成為現(xiàn)實(shí)。隨著供應(yīng)鏈變得更加多樣化并通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接起來，消費(fèi)者將有效地成為系統(tǒng)集成商，將復(fù)雜的制造過程編織在一起，只需點(diǎn)擊一個(gè)按鈕就能設(shè)置自己的配置?？纯茨壳暗碾娮由虅?wù)已經(jīng)能做到的，不難想象，如果需要一個(gè)新的廚房小工具，只需登錄并選擇你想要的顏色、組件、材料、尺寸和功能即可。

當(dāng)工業(yè)5.0的技術(shù)能力到位時(shí)，這將變得更加容易，而且?guī)缀跏羌磿r(shí)的。訂單將能直接發(fā)送到一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行快速制造，同時(shí)觸發(fā)一個(gè)次日交貨（甚至可能是當(dāng)天）的履行過程。

大規(guī)模定制將使“即時(shí)和定制”成為常態(tài)。對(duì)商品的需求將能在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，對(duì)定制化的要求比以往任何時(shí)候都高。而能夠快速交付產(chǎn)品的系統(tǒng)和機(jī)器已經(jīng)存在。例如，亞馬遜正努力在24小時(shí)內(nèi)提供一些定制化的產(chǎn)品。在未來的幾年里，這將擴(kuò)展到其他零售商乃至其他行業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)而對(duì)制造業(yè)和零售業(yè)產(chǎn)生巨大的影響?，F(xiàn)在人們所理解的產(chǎn)品和商品實(shí)際上可能不復(fù)存在。如果所有的東西都可以在互聯(lián)網(wǎng)上配置，并快速地定制化生產(chǎn)，那么可以說就不需要零售空間了。

然而，在以上這些趨勢(shì)向前發(fā)展之前，必須要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的承諾。到目前為止，這仍然是制造企業(yè)的主要目標(biāo)。因?yàn)槿杂泻艽笠徊糠值闹圃炱髽I(yè)還沒有因?yàn)閿?shù)字時(shí)代的到來而受益。不過，一些實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行，以幫助今天的工廠設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚬蚕頂?shù)據(jù)和執(zhí)行自動(dòng)化指令的準(zhǔn)數(shù)字設(shè)備。與此同時(shí)，科技公司也正在完善他們面向中小企業(yè)的產(chǎn)品，擴(kuò)展解決方案和收入模式，以適應(yīng)中小型制造企業(yè)的發(fā)展需求。一些科技公司不但為制造企業(yè)提供靈活的產(chǎn)品訂閱模式，還持續(xù)為用戶提供包括技術(shù)支持、項(xiàng)目指導(dǎo)、培訓(xùn)以及資源發(fā)展規(guī)劃等方面的服務(wù)，讓制造企業(yè)不僅能應(yīng)用到全球領(lǐng)先的軟件產(chǎn)品和平臺(tái)解決方案，同時(shí)還能獲取行業(yè)前沿的技術(shù)和發(fā)展理念。

在下一次工業(yè)革命真正來臨之前，確實(shí)有許多障礙需要我們?nèi)タ朔５珨?shù)字技術(shù)的發(fā)展日新月異，躊躇不前就意味著落后，現(xiàn)在正是思考如何為下一次工業(yè)革命做好準(zhǔn)備的時(shí)候了。