2025-2027年歐洲制造業(yè)發(fā)展導(dǎo)向

當(dāng)前，歐盟委員會(huì)各部門(mén)正與利益相關(guān)方協(xié)商，為“歐洲地平線”計(jì)劃的最后三年制定新的戰(zhàn)略計(jì)劃（2025-2027年）。雖然該計(jì)劃第四部分“數(shù)字、工業(yè)和空間”中綠色化與數(shù)字化雙轉(zhuǎn)型、復(fù)原力、開(kāi)放的戰(zhàn)略自主權(quán)等優(yōu)先事項(xiàng)仍然有效，但鑒于近期的地緣政治發(fā)展態(tài)勢(shì)，這些優(yōu)先事項(xiàng)增加了新的內(nèi)容。

對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，優(yōu)先事項(xiàng)是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性來(lái)開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)，并且減少對(duì)技術(shù)、物質(zhì)資源和能源的依賴(lài)。與制造業(yè)相關(guān)的另一個(gè)要素是勞動(dòng)力的人口結(jié)構(gòu)變化，這一變化對(duì)自動(dòng)化、人類(lèi)體能和認(rèn)知能力提出了更高要求。與此同時(shí)，氣候變化的步伐也在加快，隨之引發(fā)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和人類(lèi)健康方面的后果。在此背景之下，系統(tǒng)研究歐洲制造業(yè)發(fā)展導(dǎo)向的重要性日益明顯，研究范圍涵蓋了從制造業(yè)到加工業(yè)的不同工業(yè)部門(mén)，以及這些部門(mén)與原材料和新型材料之間的聯(lián)系。

需要關(guān)注的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，在凈零排放產(chǎn)業(yè)政策的背景下，制造業(yè)應(yīng)提供哪些產(chǎn)品和服務(wù)。我們尤其需要關(guān)注對(duì)于可持續(xù)發(fā)展和可再生能源的生產(chǎn)和儲(chǔ)存至關(guān)重要的產(chǎn)品和服務(wù)，如太陽(yáng)能電池板、蓄電池、氫能解決方案、電子燃料解決方案、可持續(xù)交通、風(fēng)能解決方案以及可節(jié)約能耗的關(guān)鍵機(jī)械部件。盡管歐洲制造伙伴關(guān)系將繼續(xù)解決獨(dú)立于行業(yè)的技術(shù)問(wèn)題，但制造業(yè)企業(yè)的參與、技術(shù)路徑的選擇以及與其他方案的協(xié)同作用可能會(huì)受到這一伙伴關(guān)系的影響。

本次戰(zhàn)略計(jì)劃新增加的部分包括可再生經(jīng)濟(jì)，這是一種充分保護(hù)地球生態(tài)系統(tǒng)及其資源的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。另一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)將解決對(duì)原材料的戰(zhàn)略依賴(lài)，整合先進(jìn)材料和二次原材料（包括在先進(jìn)材料設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)循環(huán)）。此外，《歐洲芯片法案》提出，計(jì)劃到2030年將歐洲半導(dǎo)體芯片的全球市場(chǎng)份額翻一番，從目前的10%增加到20%，這是一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù)。當(dāng)前，參與歐盟委員會(huì)各部門(mén)和歐洲未來(lái)工廠研究協(xié)會(huì)（EFFRA）的四個(gè)工作組正在研究以下四個(gè)方面的發(fā)展方向。

一、打造高效、靈敏、智能的工廠及供應(yīng)鏈

當(dāng)前，“未來(lái)工廠”（FoF）公私伙伴關(guān)系在許多單個(gè)制造技術(shù)方面取得重大進(jìn)展，包括增材制造、零缺陷制造、互聯(lián)工廠和人機(jī)界面。除了系統(tǒng)研究制造業(yè)發(fā)展導(dǎo)向以外，還需要支持特定技術(shù)的開(kāi)發(fā)，因?yàn)樵诠S層面仍然存在尚未解決的問(wèn)題。特定技術(shù)的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力以及可持續(xù)性密切相關(guān)。需要解決的問(wèn)題涉及機(jī)器、生產(chǎn)線、工廠和價(jià)值網(wǎng)絡(luò)層面、先進(jìn)自動(dòng)化和數(shù)字化方法、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，包括再制造能力和數(shù)字產(chǎn)品護(hù)照的實(shí)施。

第一，需要采用智能制造方法實(shí)現(xiàn)“零X”目標(biāo)，即零缺陷、零故障和零浪費(fèi)。為了獲得強(qiáng)大、彈性和有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，制造業(yè)生態(tài)系統(tǒng)需要具有標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)空間，用于交換產(chǎn)品和組件（數(shù)字孿生）的設(shè)計(jì)、制造、物流和數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)物流信息和設(shè)計(jì)修改的深鏈規(guī)劃和實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)于數(shù)據(jù)應(yīng)遵循可查找、可評(píng)估、可互操作和可重復(fù)使用的四大原則，但目前還沒(méi)有發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

第二，需要靈活的工廠自動(dòng)化方法來(lái)縮短制造產(chǎn)品的上市時(shí)間，特別是對(duì)于小批量生產(chǎn)。顯然，先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展將持續(xù)受到人工智能技術(shù)迅速普及的影響，制造業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新不僅要關(guān)注相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，還要關(guān)注其在工業(yè)中的應(yīng)用。例如，設(shè)計(jì)對(duì)齊、集成和映射網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)產(chǎn)學(xué)融合的倡議，重點(diǎn)關(guān)注作為人工智能用戶的制造業(yè)社區(qū)。

第三，需要解決突破性制造技術(shù)的問(wèn)題。這些突破性技術(shù)包括在2024年中東國(guó)際展覽會(huì)上首次討論的生物智能制造。生物智能制造的愿景不僅是復(fù)制生物系統(tǒng)，而且是與生物系統(tǒng)集成和交互。生物智能制造是通過(guò)自然的設(shè)計(jì)原則和制造能力在有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的原子水平上設(shè)計(jì)和操作。例如，制造系統(tǒng)中的生物傳感器是與活體器官和大腦（包括人類(lèi)大腦）相互作用的一類(lèi)新型生物傳感器，這種傳感器將改變微納米制造與生物材料科學(xué)和生物打印相結(jié)合的方式，創(chuàng)造出一類(lèi)新的解決方案。另一個(gè)則是制造系統(tǒng)中的生物執(zhí)行器，近15年來(lái)，應(yīng)用研究一直試圖用碳納米管、電活性聚合物和其他可控材料模擬生物執(zhí)行器?，F(xiàn)在，科學(xué)屆已經(jīng)開(kāi)始直接使用肌肉細(xì)胞來(lái)生成生物技術(shù)執(zhí)行器。

二、在氣候中和目標(biāo)下實(shí)現(xiàn)循環(huán)產(chǎn)品及互聯(lián)制造

“未來(lái)工廠”公私伙伴關(guān)系在促進(jìn)離散制造業(yè)的循環(huán)性方面取得了進(jìn)展。取得的一些主要成果有：第一，在眾多不同的制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新綠色技術(shù)，包括利用信息和通信技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)流程、減少浪費(fèi)、實(shí)現(xiàn)資源再利用和提高資源效率的戰(zhàn)略。第二，創(chuàng)建新的價(jià)值鏈，重點(diǎn)關(guān)注材料和組件的回收和再利用，以及開(kāi)發(fā)支持循環(huán)的新產(chǎn)品和服務(wù)。第三，開(kāi)發(fā)促進(jìn)循環(huán)的商業(yè)模式。這些模型旨在通過(guò)關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計(jì)、再制造和回收，以減少浪費(fèi)和提高資源利用效率。第四，支持制造商、供應(yīng)商和用戶之間的跨部門(mén)合作，以及制造業(yè)與廢物管理和物流等其他部門(mén)之間的合作。

總體而言，“未來(lái)工廠”將建立一個(gè)更可持續(xù)和資源節(jié)約型的制造系統(tǒng)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)《歐洲綠色協(xié)議》的目標(biāo)和確保歐洲制造業(yè)的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。目前，循環(huán)、互聯(lián)制造生態(tài)系統(tǒng)面臨的新挑戰(zhàn)有以下幾個(gè)方面。

首先，在工廠層面，循環(huán)轉(zhuǎn)型需要一系列創(chuàng)新和自動(dòng)化制造和再制造操作，包括產(chǎn)品的物理收集、產(chǎn)品和組件的拆卸、分離及分類(lèi)。除此之外，還需要一個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)，以便在復(fù)雜的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)上收集和共享數(shù)據(jù)。尤其實(shí)現(xiàn)數(shù)字產(chǎn)品護(hù)照、數(shù)字孿生以及與數(shù)據(jù)空間的連接。2024年預(yù)計(jì)將在支持制造業(yè)循環(huán)技術(shù)研發(fā)和解決方案領(lǐng)域作出重要貢獻(xiàn)。

其次，在產(chǎn)品層面，有必要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的維修、翻新和新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。例如，在選擇材料回收路線之前，首選方案是保留或升級(jí)產(chǎn)品或系統(tǒng)在其生命周期中的功能和價(jià)值，并盡可能縮短循環(huán)周期，然后選擇材料回收路線。需要為再制造設(shè)計(jì)產(chǎn)品，如模塊化設(shè)計(jì)。然而，也需要支持實(shí)際產(chǎn)品和未來(lái)產(chǎn)品的共存，例如，需要復(fù)雜性較強(qiáng)的混合模式組裝。建立循環(huán)制造價(jià)值網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。廢舊產(chǎn)品和組件在循環(huán)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中遵循的路線，需要在數(shù)字決策解決方案和可持續(xù)發(fā)展KPI的定量評(píng)估的支持下開(kāi)發(fā)。

最后，在材料層面，制造業(yè)需要為稀缺或生態(tài)足跡高的材料尋找替代品。需要建立或進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高產(chǎn)的回收工藝和價(jià)值鏈，保質(zhì)保量生產(chǎn)回收材料。需要研究如何在未來(lái)的關(guān)鍵產(chǎn)品中，整合設(shè)計(jì)安全和可持續(xù)的材料。

循環(huán)性和復(fù)原力與價(jià)值鏈息息相關(guān)。這些價(jià)值鏈可以更長(zhǎng)、分布更廣或更加本地化。當(dāng)務(wù)之急是使循環(huán)性和復(fù)原力更易于量化。新的循環(huán)經(jīng)濟(jì)需要以創(chuàng)新的商業(yè)模式和服務(wù)化方法為支撐。這為實(shí)現(xiàn)彈性?xún)r(jià)值網(wǎng)絡(luò)的需求增加了一個(gè)額外的維度，其中組件和資源的再利用和再制造，將成為實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略自主開(kāi)放和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)能力。在“以人為本”的背景中，本土制造和城市制造也很重要，可以為循環(huán)作出重大貢獻(xiàn)，包括通過(guò)重新利用城市廢物的潛力。在能源效率方面，可以在制造業(yè)中通過(guò)使用循環(huán)方法，以及降低能源消耗和減少使用化石燃料為可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。在物流方面，運(yùn)輸對(duì)生態(tài)的影響也需要考慮。

三、提供新的綜合業(yè)務(wù)、產(chǎn)品服務(wù)和生產(chǎn)方法

近年來(lái)，云計(jì)算推動(dòng)了眾所周知的“軟件即服務(wù)”趨勢(shì)，而這只是將“一切”作為服務(wù)來(lái)提供的一個(gè)明顯的行業(yè)趨勢(shì)，例如移動(dòng)即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、安全即服務(wù)等。在制造領(lǐng)域，這種做法非常有趣，因?yàn)橹圃鞓I(yè)的服務(wù)化具有多種優(yōu)勢(shì)，例如提高生產(chǎn)流程的彈性和靈活性。值得注意的是，“制造即服務(wù)”可以方便地使用現(xiàn)代制造設(shè)施，這些設(shè)施通常比傳統(tǒng)設(shè)施更高效、更“綠色”。在這一方面，通過(guò)將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到更靠近客戶的位置來(lái)優(yōu)化物流的潛力，使“制造即服務(wù)”在可持續(xù)性發(fā)展方面具有重要優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前的服務(wù)化趨勢(shì)，即制造企業(yè)將制造設(shè)備作為“產(chǎn)品服務(wù)”，促進(jìn)了制造系統(tǒng)供應(yīng)商與應(yīng)用創(chuàng)新商業(yè)模式的制造企業(yè)建立長(zhǎng)期的合作伙伴關(guān)系。這些服務(wù)可以與改變機(jī)器行為、重新利用、重新配置、定制或節(jié)能相關(guān)聯(lián)，以及將制造流程和設(shè)備整合到制造企業(yè)的工作流程中。在產(chǎn)品制造方面提供的服務(wù)不僅可以是短期的，也可以是長(zhǎng)期的，其整個(gè)生命周期包含了制造系統(tǒng)的循環(huán)方面。也就是說(shuō)，服務(wù)化趨勢(shì)包含了從“智能工廠”到“智能價(jià)值鏈”再到“可持續(xù)價(jià)值鏈”的戰(zhàn)略路徑。實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)發(fā)展的制造業(yè)需要數(shù)字技術(shù)作為支撐。這些服務(wù)和相關(guān)技術(shù)正沿著這些制造系統(tǒng)的（擴(kuò)展）生命周期不斷發(fā)展。

使用可信賴(lài)的人工智能、數(shù)字孿生和新一代傳感器等技術(shù)的快速響應(yīng)服務(wù)將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)超靈活的生產(chǎn)流程，即使在危急條件下也能維持最理想的生產(chǎn)活動(dòng)。使用合適的制造資源將顯著提高制造流程的可持續(xù)性。制造設(shè)備或相關(guān)服務(wù)提供商需要為制造企業(yè)提供持續(xù)支持，即使在不斷變化的條件下，也能使其從制造資產(chǎn)中獲得最佳性能。從制造流程層面到車(chē)間和工廠層面，都需要解決制造資產(chǎn)的持續(xù)優(yōu)化使用問(wèn)題，這需要在整個(gè)價(jià)值鏈中整合數(shù)字技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量保證和高級(jí)預(yù)測(cè)，包括能源消耗管理。需要通過(guò)數(shù)字孿生/工業(yè)虛擬技術(shù)來(lái)開(kāi)展虛擬調(diào)試、維修和維護(hù)等活動(dòng)，同時(shí)降低對(duì)物理微調(diào)和現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)的需求。制造解決方案和相關(guān)服務(wù)的生命周期管理將賦能制造業(yè)靈活、高效和可持續(xù)的發(fā)展。

人工智能的應(yīng)用在面向服務(wù)的生產(chǎn)模式的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，因?yàn)樾枰斯ぶ悄軄?lái)管理和整合整個(gè)價(jià)值鏈。雖然人工智能在制造業(yè)中的應(yīng)用不會(huì)帶來(lái)與人工智能在其他領(lǐng)域相關(guān)的道德風(fēng)險(xiǎn)（例如，虛假信息、算法偏見(jiàn)等），但在該領(lǐng)域廣泛部署人工智能應(yīng)用仍存在重大挑戰(zhàn)，例如，舊式制造設(shè)備的老化和缺乏連接性，以及出于網(wǎng)絡(luò)安全和法律等問(wèn)題。數(shù)據(jù)空間主要解決數(shù)據(jù)共享方面的問(wèn)題。數(shù)據(jù)空間和云/邊緣解決方案將有助于發(fā)展響應(yīng)迅速且具有彈性的制造業(yè)，使之能夠通過(guò)利用價(jià)值鏈中的數(shù)據(jù)來(lái)適應(yīng)不斷變化的外部條件，包括數(shù)字化產(chǎn)品和工藝認(rèn)證的工業(yè)實(shí)施和相關(guān)服務(wù)。

機(jī)器對(duì)機(jī)器的制造數(shù)據(jù)交換和相關(guān)數(shù)據(jù)空間將成為制造業(yè)進(jìn)步最重要的驅(qū)動(dòng)力之一，因?yàn)樗梢灾С种悄芄S與其他工廠和服務(wù)提供商等機(jī)構(gòu)共享數(shù)據(jù)。制造業(yè)數(shù)據(jù)空間應(yīng)具備以下特點(diǎn)：開(kāi)放性、去中心化、主權(quán)性、互操作性、可擴(kuò)展性、透明性、完整性、安全性和可信數(shù)據(jù)交換、確保數(shù)據(jù)主權(quán)的技術(shù)以及明確的數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)共享規(guī)則，以便允許價(jià)值鏈中所有參與者在公平的條件下共享數(shù)據(jù)。流程的數(shù)字化認(rèn)證和資格認(rèn)證將加快新產(chǎn)品流入市場(chǎng)的速度，并促進(jìn)“制造即服務(wù)”生產(chǎn)的廣泛采用，從而提供相應(yīng)的保證，并將推動(dòng)對(duì)新生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用。

四、發(fā)展“以人為本”的制造業(yè)

“未來(lái)工廠”公私伙伴關(guān)系通過(guò)一系列項(xiàng)目在“以人為本”方面取得了進(jìn)展。例如，協(xié)調(diào)和支持“Fit4FoF行動(dòng)”（讓員工適應(yīng)未來(lái)工廠），該行動(dòng)重點(diǎn)關(guān)注技能和未來(lái)場(chǎng)景。當(dāng)前，“未來(lái)工廠”公私伙伴關(guān)系在“以人為本”方面取得的進(jìn)展包括：創(chuàng)造了117個(gè)新的工作崗位；制定現(xiàn)有技能提升計(jì)劃清單；開(kāi)發(fā)出一種新穎的技能提升分析工具，該工具旨在通過(guò)將確定的工作崗位與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、技能和培訓(xùn)計(jì)劃關(guān)聯(lián)起來(lái)，支持技能提升需求的快速分析。協(xié)調(diào)和支持“互聯(lián)工廠2”行動(dòng)，即通過(guò)數(shù)字平臺(tái)、跨領(lǐng)域功能和熟練勞動(dòng)力實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)先的智能制造，該行動(dòng)重點(diǎn)關(guān)注歐盟制造業(yè)的數(shù)字化，如數(shù)據(jù)空間、人工智能、網(wǎng)絡(luò)安全和智能工廠。

目前，發(fā)展以人為本的制造業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)包括：在機(jī)器、工廠和流程層面，需要增強(qiáng)人的體能和認(rèn)知能力，以實(shí)現(xiàn)具有包容性和可持續(xù)發(fā)展的制造業(yè)；人口結(jié)構(gòu)的演變強(qiáng)化了不斷提高工廠工人福利、制造業(yè)車(chē)間吸引力以及包容性的必要性。

虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可通過(guò)兩方面降低人類(lèi)與機(jī)器合作的難度，減輕人類(lèi)的工作負(fù)擔(dān)和壓力：一方面是通過(guò)先進(jìn)的機(jī)電一體化和機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全、無(wú)縫和自然的人機(jī)合作與互動(dòng)；另一方面是通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)解決方案（包括可穿戴設(shè)備）。而認(rèn)知增強(qiáng)將通過(guò)以下八個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是采用超越技術(shù)并將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到為制造業(yè)帶來(lái)價(jià)值的人身上來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括協(xié)作式工作環(huán)境；二是數(shù)據(jù)工程，使人工智能服務(wù)于人類(lèi)，在這種情況下人類(lèi)是該領(lǐng)域的專(zhuān)家，而不是與人工智能互換角色；三是先進(jìn)的信息共享和個(gè)性化數(shù)字工作指南；四是先進(jìn)的可視化技術(shù)；五是高級(jí)數(shù)據(jù)模型、合成數(shù)據(jù)生成和語(yǔ)義；六是與人工智能和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的直觀交互；七是知識(shí)管理系統(tǒng) （KMS） 和決策支持系統(tǒng)（DSS） 的標(biāo)準(zhǔn)、通用數(shù)據(jù)格式和應(yīng)用程序編程接口 （API）；八是開(kāi)放式硬件標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式可以?xún)?yōu)化產(chǎn)品，如家具、汽車(chē)、智能電子產(chǎn)品。從更廣泛的意義上講，需要通過(guò)數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)技能提升、資格認(rèn)證和工作轉(zhuǎn)型。

研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中的作用非常重要。向凈零產(chǎn)業(yè)的過(guò)渡加速了制造流程的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變需要提高或重新培訓(xùn)工作人員的技能，并增強(qiáng)制造業(yè)年輕專(zhuān)業(yè)人員的能力。與“數(shù)字化合規(guī)和整合創(chuàng)新制造解決方案”的優(yōu)先事項(xiàng)類(lèi)似，數(shù)字技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步支持工人的技能提升和資格認(rèn)證，同時(shí)尊重和保護(hù)與個(gè)人信息相關(guān)的隱私。人工智能和數(shù)字孿生需要支持人類(lèi)在工廠內(nèi)或價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中重新分配制造能力時(shí)作出的可信決策。

“以人為本”的發(fā)展目標(biāo)與其他三個(gè)具體目標(biāo)相關(guān)聯(lián)，它們不僅將關(guān)乎制造業(yè)工人的福祉，而且還將提高產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)的生產(chǎn)力、效率和可持續(xù)性。

（本文節(jié)選自《歐洲制造業(yè)研究與創(chuàng)新的未來(lái)趨勢(shì)》，本刊編輯常昌盛編譯，略有刪減。原文鏈接：https：//op.europa.eu/en/publicationdetail/-/publication/e21c4e4b-8e69-11ee-8aa6-01aa75ed71a1/language-en）