時(shí)間:2023-07-02 09:53:47
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房地產(chǎn)投資不僅與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r有關(guān),而且還涉及到建筑業(yè)、金融業(yè)、商業(yè)、市政建設(shè)、能源、交通等各個(gè)重要部門。房地產(chǎn)市場(chǎng)變化快、投資巨大、風(fēng)險(xiǎn)極高,要完成這樣一個(gè)決策需要決策者同時(shí)考慮主市場(chǎng)、材料、資金、市政建設(shè)等諸多因素,并且做出綜合判斷,這種復(fù)雜的決策已經(jīng)很難僅憑經(jīng)驗(yàn)正確地做出。房地產(chǎn)是一個(gè)綜合性極強(qiáng)的系統(tǒng)工程,關(guān)系到國(guó)家、集體、個(gè)人的利益,影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的起伏,其興旺與低落從一個(gè)側(cè)面反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。因此,房地產(chǎn)業(yè)迫切需要一種能幫助決策者綜合考慮多方面的因素,根據(jù)科學(xué)的決策方法,輔助決策者做出決策的工具。
決策支持系統(tǒng)為解決房地產(chǎn)投資決策中出現(xiàn)的種種問(wèn)題提供了解決方案。決策支持系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng),幫助決策者通過(guò)與系統(tǒng)直接交互使用數(shù)據(jù)及分析模型解決非結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題。通過(guò)決策支持系統(tǒng),房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商可以對(duì)要開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目的各種情況有一個(gè)更深入的了解,能綜合各方面的因素對(duì)投資的項(xiàng)目做出一個(gè)合理的判斷,從而減少房地產(chǎn)投資中的盲目性,使投資更準(zhǔn)確,收益率更高。本文結(jié)合房地產(chǎn)項(xiàng)目投資的實(shí)際情況,提出了一種房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng),可以為房地產(chǎn)項(xiàng)目的投資提供決策支持,實(shí)現(xiàn)企業(yè)項(xiàng)目管理的快速輔助決策,提高投資者的決策水平。
一、房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)
房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)是將決策支持系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到房地產(chǎn)投資中,從而能有效地對(duì)房地產(chǎn)投資者進(jìn)行輔助決策,提高決策的效率和準(zhǔn)確性。
(一)房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)的基本功能
本系統(tǒng)分為房地產(chǎn)市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)分析和可行性報(bào)告生成等四大模塊。通過(guò)房地產(chǎn)市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)模塊,用戶可以方便地了解到房地產(chǎn)市場(chǎng)的現(xiàn)狀以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)狀況,并能對(duì)將來(lái)房地產(chǎn)市場(chǎng)的發(fā)展情況做出一個(gè)大概的預(yù)測(cè)。通過(guò)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模塊可以對(duì)所投資項(xiàng)目做出準(zhǔn)確的評(píng)估,從而判斷出此項(xiàng)目的盈利狀況。風(fēng)險(xiǎn)分析模塊可以對(duì)投資項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)作一個(gè)大體的分析,用戶通過(guò)對(duì)各個(gè)投資方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)衡,可以做出較為準(zhǔn)確的判斷??尚行詧?bào)告生成模塊則可以自動(dòng)生成項(xiàng)目的可行性報(bào)告,用戶可以根據(jù)具體情況來(lái)添加可行性報(bào)告中的內(nèi)容。
(二)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
在房地產(chǎn)投資中遇到的可變性因素非常多,再加上房地產(chǎn)投資本身所具有的高風(fēng)險(xiǎn)性,這就使得傳統(tǒng)的MIS系統(tǒng)不能滿足房地產(chǎn)投資決策的需要,只有使用決策支持系統(tǒng)才能有效地解決這一問(wèn)題。但是傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)也有著它的不足,不能很好的對(duì)房地產(chǎn)投資進(jìn)行有效的輔助決策。因此,本系統(tǒng)借鑒了最近發(fā)展起來(lái)的決策支持系統(tǒng)的新技術(shù),提出了一種新的房地產(chǎn)決策支持系統(tǒng)模型。
數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘是決策支持系統(tǒng)發(fā)展中的新興技術(shù),將這些技術(shù)引入到房地產(chǎn)決策支持系統(tǒng)中可增強(qiáng)系統(tǒng)的輔助決策功能。
其中,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是為了決策支持的需要而在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)可將大量的用于事務(wù)處理的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理、抽取和轉(zhuǎn)換,按決策主體的需要重新進(jìn)行組織。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)可以適應(yīng)決策問(wèn)題多樣性的要求,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)側(cè)重于對(duì)面向主題的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。聯(lián)機(jī)分析處理可以對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從中提取出有用的信息,從而起到輔助決策的作用。數(shù)據(jù)挖掘是從知識(shí)發(fā)現(xiàn)的概念中引申出來(lái)的,把數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的分析可以有效地從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中挖掘出有價(jià)值的東西,從而有利于輔助決策。
二、房地產(chǎn)投資決策系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)
傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)交互進(jìn)行多模型的有機(jī)組合,輔助決策者實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策的綜合集成系統(tǒng)。自從決策支持技術(shù)形成以來(lái),在全世界得到了廣泛的應(yīng)用,但是決策支持在發(fā)展中也遇到了一些問(wèn)題,主要問(wèn)題有以下幾個(gè)方面:(1)DSS使用的數(shù)據(jù)庫(kù)只能對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一般的加工和匯總,而決策支持涉及大量歷史數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)難以求解復(fù)雜的半結(jié)構(gòu),不能滿足DSS的需要;(2)決策支持系統(tǒng)以集成數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),然而現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)往往分散管理且大多分布于異構(gòu)的數(shù)據(jù)平臺(tái),數(shù)據(jù)集成不易;(3)由于決策本身所涉及問(wèn)題的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性,針對(duì)不同的情況應(yīng)有不同的處理方法,而模型庫(kù)提供的分析能力有限,所得到的分析結(jié)果往往不盡如人意;(4)決策支持系統(tǒng)的建立需要對(duì)數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)和接口進(jìn)行集成。數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言數(shù)值計(jì)算能力較低,因而采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)建立決策支持系統(tǒng)知識(shí)表達(dá)和知識(shí)綜合能力比較薄弱,難以滿足人們?nèi)找嫣岣叩臎Q策要求。
數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),給決策支持系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的出現(xiàn),有利于解決上面?zhèn)鹘y(tǒng)的決策支持系統(tǒng)所遇到的問(wèn)題,為決策支持的發(fā)展提供了一條新的途徑。
(一)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)(DW)技術(shù)
信息系統(tǒng)中有兩種類型的數(shù)據(jù):操作型數(shù)據(jù)和決策支持型數(shù)據(jù)。前者是由日常事務(wù)處理生成的,后者是把前者加工后(清理與集成)形成的。操作型數(shù)據(jù)服務(wù)于日常事務(wù)處理,決策支持型數(shù)據(jù)服務(wù)于信息增值。目前,理論界把存有決策支持型數(shù)據(jù)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。當(dāng)需要為決策部門提供及時(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)和可靠的風(fēng)險(xiǎn)信息時(shí),海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與加工便成為首要問(wèn)題,而這正是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的專長(zhǎng)。
(二)聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)
OLAP是一種決策分析工具,它是針對(duì)特定問(wèn)題的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)分析而產(chǎn)生的一種技術(shù),它可以根據(jù)分析人員的要求,快速、靈活地對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜地查詢處理,并以直觀的、易理解的形式將查詢結(jié)果提供給各種決策人員,從而得到高度歸納的信息。OLAP是基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的信息分析處理過(guò)程,是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的用戶接口部分。通過(guò)OLAP這種獨(dú)立于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的分析技術(shù),決策者能靈活地掌握項(xiàng)目進(jìn)度的數(shù)據(jù),以多維的形式從多方面和多角度來(lái)觀察項(xiàng)目進(jìn)度的狀態(tài)、了解項(xiàng)目進(jìn)度的變化。OLAP技術(shù)分析方法有切片、鉆取、維度自由組合、圖標(biāo)自由切換,并可形成表現(xiàn)友好、豐富的報(bào)表結(jié)果。
(三)數(shù)據(jù)挖掘(DM)技術(shù)
數(shù)據(jù)挖掘可以稱為數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)發(fā)現(xiàn),是從大量數(shù)據(jù)中提取出可信、新穎有效并能被人理解的模式的高級(jí)處理過(guò)程,是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)路、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的交叉學(xué)科。數(shù)據(jù)挖掘是一個(gè)過(guò)程,是從大型數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取隱藏其中的可理解的可操作的信息,目的是幫助分析、決策人員尋找數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)被忽略的要素,而這些信息對(duì)于決策行為是至關(guān)重要的。
數(shù)據(jù)挖掘常用的技術(shù)和算法有決策樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、概念樹(shù)、遺傳算法、模糊數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)分析、可視化技術(shù)、粗糙集、公式發(fā)現(xiàn)等。數(shù)據(jù)挖掘的作用是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)測(cè)趨勢(shì)和行為、關(guān)聯(lián)分析、聚類等。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理、數(shù)據(jù)挖掘是作為三種獨(dú)立的信息處理技術(shù)出現(xiàn)的,但都是以解決決策支持分析問(wèn)題為主要驅(qū)動(dòng)力量發(fā)展起來(lái)的,具有一定的聯(lián)系性和互補(bǔ)性。其中數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織,聯(lián)機(jī)分析處理集中于數(shù)據(jù)的分析,數(shù)據(jù)挖掘則致力知識(shí)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。
三、房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)的功能模塊
(一)市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)
市場(chǎng)調(diào)查是房地產(chǎn)投資中的一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容,常常關(guān)系著投資的成敗。在本系統(tǒng)中,市場(chǎng)調(diào)查與預(yù)測(cè)模塊主要包括國(guó)家經(jīng)濟(jì)狀況、城市經(jīng)濟(jì)狀況、城市綜合情況、城市氣象條件、城市發(fā)展計(jì)劃、目標(biāo)客戶住房需求調(diào)查情況、城市土地住房情況、房地產(chǎn)供給市場(chǎng)狀況、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和競(jìng)爭(zhēng)樓盤狀況,以及項(xiàng)目自身的相關(guān)情況等。在這個(gè)模塊中,基本涵蓋了房地產(chǎn)調(diào)查的主要內(nèi)容。另外,大量的歷史數(shù)據(jù)也為房地產(chǎn)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)提供了便利條件。
(二)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是房地產(chǎn)投資決策中的一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容。建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是項(xiàng)目可行性研究的組成部分和重要內(nèi)容,是項(xiàng)目決策科學(xué)化的重要手段。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的目的是計(jì)算項(xiàng)目的效益和費(fèi)用,通過(guò)多方案比較,對(duì)擬建項(xiàng)目的財(cái)務(wù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行分析討論,做出全面的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),為項(xiàng)目的科學(xué)決策提供依據(jù)。
經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)包括項(xiàng)目管理、參數(shù)設(shè)置、方案計(jì)算、扶助報(bào)表、基本報(bào)表和綜合財(cái)務(wù)指標(biāo)等幾個(gè)方面。其中項(xiàng)目管理包括項(xiàng)目的建立、選擇和刪除,對(duì)項(xiàng)目管理庫(kù)進(jìn)行操作。參數(shù)設(shè)置對(duì)房地產(chǎn)投資中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行賦值,方案計(jì)算用現(xiàn)金流法和非現(xiàn)金流法對(duì)投資項(xiàng)目進(jìn)行分析計(jì)算。輔助報(bào)表和基本報(bào)表用于生成各種報(bào)表。綜合財(cái)務(wù)報(bào)表生成現(xiàn)金流法綜合財(cái)務(wù)指標(biāo)匯總表和非現(xiàn)金流綜合財(cái)務(wù)指標(biāo)匯總表,在這一模塊中還生成直方圖檢驗(yàn)、餅圖檢驗(yàn)和拆線圖等圖表,更直觀地反映出財(cái)務(wù)狀況。
(三)風(fēng)險(xiǎn)分析
房地產(chǎn)投資雖說(shuō)有著高收益,但是同時(shí)也存在著高風(fēng)險(xiǎn),對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析非常必要。正確評(píng)價(jià)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)可以指導(dǎo)投資者進(jìn)行正確的開(kāi)發(fā)決策,減少?zèng)Q策的盲目性和失誤。對(duì)于上述風(fēng)險(xiǎn),人們并不能明確的給一個(gè)答案,到底有沒(méi)有這種風(fēng)險(xiǎn),這是存在著模糊性的。為此可以把模糊數(shù)學(xué)方法引入到風(fēng)險(xiǎn)分析中來(lái),采用模糊綜合評(píng)價(jià)法可將定量與定性的指標(biāo)結(jié)合起來(lái),〖JP+1〗可以不受指標(biāo)因量綱不同或量綱相同而量級(jí)不同的影響,對(duì)于問(wèn)題比較復(fù)雜、信息不很全面的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)投資是很適應(yīng)的。此外,房地產(chǎn)投資風(fēng)險(xiǎn)因素層次比較多,可以采用多級(jí)模糊模型來(lái)分析。
(四)可行性報(bào)告生成
可行性報(bào)告生成模塊的功能是根據(jù)房地產(chǎn)投資項(xiàng)目來(lái)生成一個(gè)可行性報(bào)告模板,這就省去了用戶編寫(xiě)可行性報(bào)告的時(shí)間。用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況向可行性報(bào)告模板中添加一些項(xiàng)目的數(shù)據(jù),甚至是根據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)生成的柱狀圖、餅圖等圖表?,F(xiàn)在人們所用的字處理軟件一般都為微軟的Word,所以本系統(tǒng)中所生成的可行性報(bào)告為Word文檔形式,這樣便于用戶對(duì)可行性報(bào)告的編輯。
該系統(tǒng)中的四個(gè)功能模塊緊密協(xié)作,基本涵蓋了房地產(chǎn)投資中所應(yīng)考慮的各方面內(nèi)容。用戶(決策者)通過(guò)這些模塊的運(yùn)作,可以得到有力的輔助決策,從而提高決策水平。
四、小結(jié)
將決策支持系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到房地產(chǎn)投資決策,是房地產(chǎn)投資的一項(xiàng)重大變革。房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)不僅可以提高決策效率,同時(shí)也大大提高了決策的準(zhǔn)確性。目前我國(guó)在房地產(chǎn)投資方面的決策支持系統(tǒng)還不多,有待于進(jìn)一步發(fā)展。現(xiàn)有的房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)一般功能并不是很強(qiáng)大,還不能真正有效地起到輔助決策的作用。本文所提到的系統(tǒng)只是作了對(duì)房地產(chǎn)投資決策支持系統(tǒng)的一個(gè)初步探索,其中難免存在著一些不足,這就需要以后通過(guò)進(jìn)一步的研究,使得系統(tǒng)不斷得到完善。
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作者簡(jiǎn)介:周佳軍(1989-),男,湖北黃岡人,博士研究生,研究方向:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等
0引言
制造業(yè)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主體和支柱,是綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)的總體情況依然落后,從資源與環(huán)境的角度看,我國(guó)制造業(yè)對(duì)能源和資源消耗巨大,環(huán)境污染嚴(yán)重;從技術(shù)與創(chuàng)新水平的角度看,我國(guó)制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱,科技含量低,技術(shù)水平落后,有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少,產(chǎn)品的附加值較低[1];從產(chǎn)業(yè)內(nèi)部?jī)r(jià)值鏈的角度看,我國(guó)傳統(tǒng)制造業(yè)處在價(jià)值鏈上(研發(fā)、制造、營(yíng)銷)價(jià)值創(chuàng)造能力最低的環(huán)節(jié),在研發(fā)和營(yíng)銷領(lǐng)域,科技創(chuàng)新能力弱、品牌建設(shè)不足;從市場(chǎng)環(huán)境的角度看,知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,消費(fèi)更加個(gè)性化,傳統(tǒng)的以追求生產(chǎn)效率為目的而進(jìn)行的品種單一、大批量以及標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品制造模式,很難適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)中客戶的個(gè)性化和多樣化需求。
先進(jìn)制造技術(shù)(AdvancedManufacturingTechnology,AMT)注重經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)的融合性,通過(guò)柔性生產(chǎn)、靈活生產(chǎn)、產(chǎn)品差異化、注重效率和質(zhì)量等方式增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)能力、提高自主創(chuàng)新能力,為客戶提供更加人性化的服務(wù),具有產(chǎn)品質(zhì)量精良、技術(shù)含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、經(jīng)濟(jì)效益好等特性,通過(guò)發(fā)展AMT和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)改造提升傳統(tǒng)的資源密集型和勞動(dòng)密集型工業(yè),以開(kāi)辟一條科技含量高、資源消耗低和環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路,已成為提高我國(guó)高新技術(shù)發(fā)展、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足人民日益增長(zhǎng)需求的主要技術(shù)支撐。
2012年以來(lái),新工業(yè)革命成為各國(guó)討論的熱點(diǎn),以物聯(lián)網(wǎng)(Internetofthings)和大數(shù)據(jù)(bigdata)為代表的信息技術(shù)、以綠色能源為代表的新能源技術(shù)、以3D打印技術(shù)為代表的數(shù)字化智能制造等技術(shù)系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新,將柔性化、智能化、敏捷化、精益化、全球化和人性化融為一體,將改變制造業(yè)的生產(chǎn)模式和全球經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),引領(lǐng)人們的生活走向智能化時(shí)代。工業(yè)西方發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛提出“再工業(yè)化戰(zhàn)略”,試圖實(shí)現(xiàn)從“產(chǎn)業(yè)空心化”到“再工業(yè)化”的回歸,提出的再工業(yè)化戰(zhàn)略并不是恢復(fù)傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)能力,而是通過(guò)加快突破和應(yīng)用AMT搶占新一輪科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn),占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈的高端。為了保證我國(guó)制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展,必須盡快完成制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。
1先進(jìn)制造技術(shù)
AMT自20世紀(jì)80年代提出以來(lái),世界各國(guó)都十分重視其理論和應(yīng)用實(shí)踐研究。AMT既包括先進(jìn)加工技術(shù)(AdvancedProcessingTechnology,APT)(主要指材料加工工藝及方法),又包括對(duì)先進(jìn)裝備、人的智慧等有機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的智能控制和組織管理的先進(jìn)制造模式(AdvancedManufacturingMode,AMM),主要指制造模式及系統(tǒng)。美國(guó)聯(lián)邦科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)(FederalCoordinatingCouncilorScienceEngineeringandTechnology,F(xiàn)CCSET)下屬的工業(yè)和技術(shù)委員會(huì)AMT工作組提出其主要包括三個(gè)技術(shù)群[2]:主體技術(shù)群(AMT的關(guān)鍵支撐,如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、加工工藝規(guī)劃、增材制造技術(shù)、并行工程,以及材料生產(chǎn)工藝、加工工藝、加工和測(cè)試技術(shù)等)、支撐技術(shù)群(如計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和框架等)和管理技術(shù)群(如質(zhì)量管理、基礎(chǔ)設(shè)施、人員培訓(xùn)、全局監(jiān)督等)。雖然先進(jìn)制造模式和AMT密不可分,實(shí)踐中也常將二者混為一談,但是它們是兩個(gè)不同的概念。AMT注重制造單元功能效用的發(fā)揮(偏重技術(shù)),AMM注重組織方式,強(qiáng)調(diào)的是人、組織結(jié)構(gòu)和技術(shù)三者的協(xié)同。兩者的關(guān)系如圖1所示。
從社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)的觀點(diǎn)看,任何制造系統(tǒng)都有兩個(gè)尺度,即技術(shù)系統(tǒng)和伴隨技術(shù)系統(tǒng)的社會(huì)系統(tǒng),社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中技術(shù)系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)兩類因素的相互作用,技術(shù)影響社會(huì)系統(tǒng)投入的種類、轉(zhuǎn)換過(guò)程的性質(zhì)和系統(tǒng)的產(chǎn)出。然而,社會(huì)系統(tǒng)決定著技術(shù)利用的有效性和效率,如果孤立地試圖使其中一個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化,則可能使系統(tǒng)的總效能降低。AMT是各個(gè)單項(xiàng)技術(shù)在先進(jìn)制造哲理下的有機(jī)集成,從最初關(guān)注技術(shù)和工程科學(xué)等自然科學(xué)的集成,慢慢過(guò)渡為重視在AMT應(yīng)用過(guò)程中科學(xué)技術(shù)、組織結(jié)構(gòu)以及人的智慧等的深度融合,尤其注重自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的集成、系統(tǒng)體系觀念和整體全局優(yōu)化,最終目的是使整個(gè)制造系統(tǒng)能對(duì)外部市場(chǎng)環(huán)境的變化產(chǎn)生及時(shí)、高效、敏捷的反應(yīng)。
1.1先進(jìn)制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵及主要內(nèi)容
制造指對(duì)原材料進(jìn)行加工或再加工,以及對(duì)零部件裝配過(guò)程的總稱。AMT的概念起源于美國(guó)[3],早期其定義是以計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的制造技術(shù)群,主要包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助工程、機(jī)器人及柔性制造技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)控技術(shù)及裝備等[4-5],從研究的角度看,先進(jìn)制造技術(shù)在不同時(shí)代具有不同的含義,當(dāng)前各種新出現(xiàn)的、先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)(納米加工、激光切割、增材制造等)、精益生產(chǎn)、并行工程、柔性制造、虛擬制造、敏捷制造和現(xiàn)代集成制造模式等,都屬于AMT的研究之列。
我國(guó)學(xué)者在對(duì)國(guó)外學(xué)者有關(guān)AMT定義的歸納和研究中,更為系統(tǒng)地對(duì)AMT進(jìn)行了定義,認(rèn)為AMT是一個(gè)多學(xué)科體系,包括從市場(chǎng)需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃到制造過(guò)程與市場(chǎng)反饋的人—機(jī)—物系統(tǒng)工程[6-7]。AMT本質(zhì)上是自然科學(xué)(自動(dòng)控制技術(shù)、工藝規(guī)劃技術(shù)等)和社會(huì)科學(xué)(組織管理和經(jīng)濟(jì)學(xué)等)的有機(jī)融合體,是通過(guò)生產(chǎn)方式的智能化和柔性化來(lái)提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和對(duì)市場(chǎng)環(huán)境的反應(yīng)能力。
從制造系統(tǒng)的觀點(diǎn)看,AMT是一個(gè)三層次的技術(shù)群,如圖2所示:第一個(gè)層次(內(nèi)層)為基礎(chǔ)制造技術(shù),主要指優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的通用共性技術(shù),對(duì)應(yīng)AMT中的支撐技術(shù)(如圖1);第二層(中層)是新型制造單元技術(shù),由制造技術(shù)與信息技術(shù)、新型材料加工技術(shù)、清潔能源、環(huán)境科學(xué)等結(jié)合而成,涉及多學(xué)科交叉、集成與融合,對(duì)應(yīng)于先進(jìn)制造技術(shù)中的主體技術(shù)和管理技術(shù);第三層(外層)為先進(jìn)制造模式/系統(tǒng)(集成技術(shù)),是由先進(jìn)制造單元技術(shù)和組織管理等融合而成的現(xiàn)代集成制造模式,強(qiáng)調(diào)技術(shù)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的協(xié)同與融合,對(duì)應(yīng)于圖1的先進(jìn)制造模式,是人、技術(shù)、組織和管理等要素的集成,也是人機(jī)物協(xié)同制造系統(tǒng)。
1.1.1基礎(chǔ)制造技術(shù)
優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù),主要指?jìng)鹘y(tǒng)的制造工藝技術(shù)(如毛坯測(cè)量下料、鑄造/塑性成形、鍛壓、焊接、熱處理、材料強(qiáng)韌化、表面保護(hù)、機(jī)械加工、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護(hù)涂層及各種與設(shè)計(jì)制造等)經(jīng)過(guò)優(yōu)化和改進(jìn)后形成的基礎(chǔ)制造工藝,是先進(jìn)制造技術(shù)的核心組成部分。
1.1.2新型制造單元技術(shù)
新型制造單元技術(shù)由制造技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、人工智能、新型材料加工技術(shù)、清潔能源、環(huán)境科學(xué)等結(jié)合而成,涉及多學(xué)科交叉、集成與融合,主要包括以下內(nèi)容:
(1)新型材料、納米技術(shù)和激光加工傳統(tǒng)材料的研制過(guò)程通過(guò)基本材料的組合反復(fù)試驗(yàn)配制獲得,整個(gè)過(guò)程非常緩慢。2011年6月,美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系(AdvancedManufacturingPartnership,AMP)計(jì)劃之一的“材料基因組計(jì)劃”[8],從分子結(jié)構(gòu)的角度分析材料,通過(guò)原子排列找出相—顯微組織—性能—環(huán)境參數(shù)—使用壽命的關(guān)系,建立了原子、分子的結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系,極大地提高了研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用先進(jìn)材料的速度。納米技術(shù)和激光加工引發(fā)了機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)在毫微米水平上的融合。
(2)增材制造與精密成型技術(shù)增材制造(如3D打印[9])是材料技術(shù)、粘結(jié)技術(shù)和打印技術(shù)的融合創(chuàng)新,由原材料直接制造成精密工件的材料近凈成型技術(shù)(Near-netShapeForming,NSF)制作的零件不需要加工或少量加工即可投入使用,極大地改造了傳統(tǒng)的毛坯成型技術(shù)[10]。
(3)機(jī)器人、自動(dòng)化及智能化技術(shù)工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)加工中可以完成某些過(guò)程復(fù)雜、費(fèi)時(shí)耗力的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程[11];自動(dòng)化促使機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程從自動(dòng)控制發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)和自修復(fù)等;智能化技術(shù)綜合了信息技術(shù)、模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能優(yōu)化算法,使機(jī)器在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行生產(chǎn),具有人機(jī)一體化、自律能力強(qiáng)、自組織與超柔性、自學(xué)習(xí)與自我維護(hù)等特點(diǎn)。
(4)先進(jìn)電子技術(shù)裝備先進(jìn)電子裝備,如平板電腦、智能手機(jī)、穿戴設(shè)備等普適人機(jī)交互設(shè)備和移動(dòng)終端會(huì)越來(lái)越普及,使人與物理世界的交互方式更加普適化、虛擬化、智能化和個(gè)性化,實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、任何人都能訪問(wèn)任何信息的交互,傳感器和嵌入式設(shè)備將會(huì)感知和采集各種環(huán)境和監(jiān)測(cè)對(duì)象信息,并對(duì)這些信息進(jìn)行處理,用戶能夠利用自然普適智能的方式無(wú)縫地實(shí)現(xiàn)資源共享和服務(wù)的獲取。
(5)分子生物學(xué)和生物制造通過(guò)學(xué)習(xí)生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其控制機(jī)制,解決制造過(guò)程中的一系列難題。強(qiáng)調(diào)生命科學(xué)的應(yīng)用,方法包括基因算法、進(jìn)化算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
(6)供應(yīng)鏈管理制造過(guò)程是物質(zhì)流、信息流在控制流的協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)從原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換,供應(yīng)鏈管理以整體效益最優(yōu)化為目標(biāo),以系統(tǒng)化的觀點(diǎn)綜合考慮對(duì)人、技術(shù)、管理、設(shè)備、物料、信息等系統(tǒng)構(gòu)成要素的優(yōu)化組合,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命全周期經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
(7)清潔生產(chǎn)技術(shù)、綠色可持續(xù)制造清潔生產(chǎn)和綠色制造主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1綠色設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)階段就充分考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響;2綠色選材,將環(huán)境因素融入材料的選擇過(guò)程中;3綠色制造,采用物料和能源消耗少、廢棄物少、對(duì)環(huán)境污染小的制造方法;4回收和循環(huán)再制造,實(shí)現(xiàn)資源―產(chǎn)品―廢棄物―再生資源或再生產(chǎn)品的反饋式循環(huán)模式[12]。
(8)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算(cloudcomputing)等新一代信息技術(shù)IBM公司基于新一代信息技術(shù)提出的智慧地球(smartplanet)掀起了物聯(lián)網(wǎng)研究的,引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者和政府的廣泛關(guān)注[13]。物聯(lián)網(wǎng)是利用無(wú)線射頻識(shí)別(RadioFrequencyIDentification,RFID)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器等技術(shù)獲取現(xiàn)實(shí)世界信息,使物體與物體之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互連接并進(jìn)行信息交互,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[14]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入產(chǎn)品的全生命周期及制造過(guò)程的各個(gè)階段,將形成新的制造模式———制造物聯(lián)。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái),社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、信息物理系統(tǒng)、移動(dòng)終端等迅速發(fā)展,數(shù)據(jù)量尤其是半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長(zhǎng),據(jù)著名咨詢公司IDC的研究報(bào)告,2011年網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)總量為1.8ZB,預(yù)計(jì)到2020年,總量將達(dá)到35ZB,大數(shù)據(jù)時(shí)代正在來(lái)臨[15]。一般意義上,大數(shù)據(jù)指無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)機(jī)器和軟硬件工具對(duì)其進(jìn)行感知、獲取、管理、處理和服務(wù)的數(shù)據(jù)集合[16],具有大量、高速、多樣、價(jià)值密度低的特點(diǎn)。對(duì)于制造業(yè)而言,數(shù)據(jù)積累和數(shù)據(jù)的廣度還不夠,數(shù)據(jù)應(yīng)用大多針對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)內(nèi)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),有效整合大數(shù)據(jù),包括微博、論壇、網(wǎng)站等數(shù)據(jù)源,分析發(fā)掘這些數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏的潛在價(jià)值,有助于快速預(yù)測(cè)市場(chǎng)趨勢(shì)和客戶的個(gè)性化需求,細(xì)分客戶并提供量身定制的合適服務(wù),及時(shí)了解整個(gè)供應(yīng)鏈的供需變化等。此外,制造系統(tǒng)中包括大量的物料、人員、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)及加工過(guò)程等數(shù)據(jù),研究制造系統(tǒng)中產(chǎn)生的大量不同來(lái)源的數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程,搜索、比較、聚類、分析、處理與融合制造過(guò)程的數(shù)據(jù),可以支持制造過(guò)程的優(yōu)化決策,優(yōu)化生產(chǎn)流程和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量,有效提升制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。大數(shù)據(jù)分析需要高效的數(shù)據(jù)處理平臺(tái),目前制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代,而大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)體量巨大、數(shù)據(jù)類型繁多、查詢分析復(fù)雜等特點(diǎn),超越了現(xiàn)有企業(yè)的IT架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的承載能力,因此需要高性能的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,必須依托云計(jì)算的分布式架構(gòu)、分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、虛擬化技術(shù)等。云計(jì)算[17]是能夠提供動(dòng)態(tài)資源池、虛擬化和高可用性的下一代計(jì)算平臺(tái),通過(guò)按需使用的方式為用戶提供可配置的資源(包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、IT基礎(chǔ)設(shè)施、軟件、服務(wù)等)。云計(jì)算融合物聯(lián)網(wǎng)、面向服務(wù)、高性能計(jì)算和智能科學(xué)等技術(shù)形成云制造[18],將各類制造資源或能力虛擬化、服務(wù)化,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和云平臺(tái)為用戶提供可高效便捷、按需使用、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的制造全生命周期服務(wù)。
1.1.3先進(jìn)制造模式/系統(tǒng)
制造模式是制造業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度,以完成特定的生產(chǎn)任務(wù)而采取的一種有效的生產(chǎn)方式和一定的生產(chǎn)組織形式。先進(jìn)制造模式是以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和智能技術(shù)為代表的高新技術(shù)為支撐技術(shù),在先進(jìn)制造思想的指導(dǎo)下,用扁平化、網(wǎng)絡(luò)化組織結(jié)構(gòu)方式組織制造活動(dòng),追求社會(huì)整體效益、顧客體驗(yàn)和企業(yè)盈利,是最優(yōu)化的柔性、智能化生產(chǎn)系統(tǒng)。按照歷史唯物主義的觀點(diǎn),社會(huì)存在決定社會(huì)意識(shí),從制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程來(lái)看,不同社會(huì)發(fā)展時(shí)期決定了不同的制造思想、生產(chǎn)組織方式和管理理念,它們相互作用、共同決定了特定時(shí)期的制造模式。如圖3所示,按照制造技術(shù)的發(fā)展水平、生產(chǎn)組織方式和管理理念,將制造模式的發(fā)展歷程歸納為手工作坊式生產(chǎn)、機(jī)器生產(chǎn)、批量生產(chǎn)、低成本大批量生產(chǎn)、高質(zhì)量生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)的制造、智能制造8個(gè)階段。
工業(yè)革命以前,產(chǎn)品主要以手工作坊式和單件小批量模式生產(chǎn)為主,產(chǎn)品質(zhì)量主要依賴手工匠的技藝,其成本較高、生產(chǎn)批量小,零部件的質(zhì)量可控性和兼容性比較差,供不應(yīng)求成為制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展必須解決的問(wèn)題。產(chǎn)業(yè)革命后,新的生產(chǎn)技術(shù)和管理思想大量涌現(xiàn),這一階段的早期,制造技術(shù)的改進(jìn)重點(diǎn)是規(guī)?;笈可a(chǎn)和提高生產(chǎn)效率,流水線式生產(chǎn)方式使得專業(yè)分工和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模生產(chǎn)從技術(shù)方法上成為可能,科學(xué)組織管理理念等又從組織、結(jié)構(gòu)和方式上保障了流水線式生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn),使得大規(guī)模制造成為可能。然而,大規(guī)模、批量化生產(chǎn)方式的精細(xì)化分工和高度標(biāo)準(zhǔn)化形成了一種剛性的資源配置系統(tǒng),在買方市場(chǎng)下,市場(chǎng)環(huán)境瞬息萬(wàn)變,這種生產(chǎn)模式會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大損失,20世紀(jì)90年代,隨著先進(jìn)制造理念、先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)以及先進(jìn)管理方式的不斷成熟與發(fā)展,各種新的制造理念、先進(jìn)制造新模式得到了迅猛發(fā)展,理論界相繼出現(xiàn)了高質(zhì)量生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)的制造、智能制造等一系列新概念,各種先進(jìn)制造模式之間的關(guān)系如圖4所示。
(1)高質(zhì)量生產(chǎn)
并行工程、柔性制造、精益生產(chǎn)[19-20]這三類制造模式是基礎(chǔ)的生產(chǎn)管理方法,是虛擬制造、敏捷制造、現(xiàn)代集成制造的基礎(chǔ)技術(shù);虛擬制造[21]是實(shí)現(xiàn)敏捷制造[22-23]的重要手段;生物制造[24]和綠色制造[25-26]是考慮環(huán)境影響和資源利用率的制造模式,相關(guān)文獻(xiàn)已有介紹,不再贅述。
(2)網(wǎng)絡(luò)化制造
網(wǎng)絡(luò)化制造是指在產(chǎn)品全生命周期制造活動(dòng)中,以信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求和提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的制造技術(shù)/系統(tǒng)的總稱。比較典型的應(yīng)用模式有制造網(wǎng)格(MGrid)[27]、應(yīng)用服務(wù)提供商(ApplicationServiceProvider,ASP)[28]。制造網(wǎng)格是運(yùn)用網(wǎng)格技術(shù)對(duì)制造資源進(jìn)行服務(wù)化封裝和集成,屏蔽資源的異構(gòu)性和地理上的分布性,以透明的方式為用戶提供服務(wù),從而實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品全生命周期的資源共享、集成和協(xié)同工作;ASP是企業(yè)將其部分或全部流程業(yè)務(wù)委托給服務(wù)提供商進(jìn)行管理的一種外包式服務(wù),以優(yōu)化資源配置、提高生產(chǎn)和管理效率。企業(yè)用戶可以直接租用ASP平臺(tái)提供的各類軟件進(jìn)行自己的業(yè)務(wù)管理,如產(chǎn)品生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)、企業(yè)資源規(guī)劃(EnterpriseResourcePlanning,ERP)等,不必購(gòu)買整個(gè)軟件和在本地機(jī)器上安裝該軟件,從而節(jié)省了IT產(chǎn)品技術(shù)的購(gòu)買和運(yùn)行費(fèi)用,降低了客戶企業(yè)的應(yīng)用成本,特別適用于中小型企業(yè)。
(3)面向服務(wù)的制造
制造的價(jià)值鏈正不斷延伸和拓展,制造和服務(wù)逐漸融合,制造企業(yè)更加傾向于為顧客提品服務(wù)及其應(yīng)用解決方案。面向服務(wù)的制造是為實(shí)現(xiàn)制造價(jià)值鏈的增值,通過(guò)產(chǎn)品和服務(wù)融合、客戶全程參與、提供生產(chǎn)型服務(wù)或服務(wù)型生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)分散的制造資源整合和各自核心競(jìng)爭(zhēng)力的高效協(xié)同,達(dá)到高效創(chuàng)新的一種制造模式[29]。面向服務(wù)的制造的典型應(yīng)用有眾包生產(chǎn)(CrowdSourcing,C-Sourcing)、工業(yè)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)(IndustrialProductServiceSystem,IPSS)等。眾包生產(chǎn)源于眾包,眾包一詞最早出現(xiàn)在2006年,由美國(guó)《連線》雜志一位名叫杰夫·豪的記者首次提出[30]。眾包是一種分布式的問(wèn)題解決和生產(chǎn)模式,它將工作任務(wù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以公開(kāi)、自由自愿的方式分發(fā)給非特定的大眾。眾包生產(chǎn)就是網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)生產(chǎn),讓更多產(chǎn)品和服務(wù)用戶參與到產(chǎn)品的創(chuàng)新活動(dòng)中來(lái),打破企業(yè)創(chuàng)新來(lái)源的界限,聚集大眾智慧,增加公眾的參與度,并通過(guò)“用戶創(chuàng)造內(nèi)容”的形式生產(chǎn)出符合消費(fèi)者需求的個(gè)性化產(chǎn)品[31]。眾包生產(chǎn)對(duì)構(gòu)建創(chuàng)新型制造企業(yè)非常重要,它具有開(kāi)放式生產(chǎn)、組織構(gòu)成的動(dòng)態(tài)性、物理范圍的分布性、參與者的主動(dòng)性等特點(diǎn),能夠突破傳統(tǒng)生產(chǎn)模式,通過(guò)外部資源的整合實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)任務(wù);另外,它還可以通過(guò)激勵(lì)機(jī)制代替合約機(jī)制,以極低的成本聚集外部的零散個(gè)體用戶和群體資源,為客戶提品及其應(yīng)用解決方案。面對(duì)多樣化的個(gè)性需求和不斷變化的市場(chǎng)環(huán)境,眾包生產(chǎn)能夠靈活、高效、低成本地進(jìn)行資源的重新分配和整合,有效降低產(chǎn)品制造成本,減少企業(yè)風(fēng)險(xiǎn),提高適應(yīng)個(gè)性化需求的靈活性,它的出現(xiàn)給企業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、管理和售后服務(wù)帶來(lái)了巨大影響。產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)(ProductServiceSystem,PSS)通過(guò)系統(tǒng)地集成產(chǎn)品和服務(wù),為用戶提品功能而不是產(chǎn)品本身來(lái)滿足用戶需求,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的價(jià)值增值和生產(chǎn)與消費(fèi)的可持續(xù)性[32]。IPSS[33]是在PSS的基礎(chǔ)上提出的。IPSS是工業(yè)產(chǎn)品及其相關(guān)服務(wù)的集成,它將產(chǎn)品與服務(wù)作為一個(gè)集成化的整體提供給用戶,這里的產(chǎn)品既可以是用戶所有,也可以是IPSS的提供者所有,不但關(guān)注產(chǎn)品本身質(zhì)量而且考慮顧客體驗(yàn),通過(guò)用戶的參與來(lái)提高產(chǎn)品服務(wù)創(chuàng)新能力;服務(wù)則是覆蓋整個(gè)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的所有活動(dòng)(設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、銷售、使用、維護(hù)、售后服務(wù)等),通過(guò)專業(yè)的服務(wù)共享降低用戶的成本投入,從而集中更多的精力關(guān)注其核心競(jìng)爭(zhēng)力。IPSS的核心是提供工業(yè)產(chǎn)品的工作能力,這依賴于提供者的知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)豐富程度,因此它具有知識(shí)服務(wù)和生產(chǎn)型服務(wù)的特點(diǎn)。
(4)智能制造
基于新一代信息技術(shù)和IBM智慧地球的研究框架,制造系統(tǒng)的集成協(xié)同越來(lái)越關(guān)注人的發(fā)展和周圍環(huán)境的融合,研究的關(guān)注點(diǎn)從之前側(cè)重信息技術(shù)和工程科學(xué)的集成,逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)體系、組織結(jié)構(gòu)、人及環(huán)境的深度融合與無(wú)縫集成,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)與可持續(xù)制造。此類制造包括云制造、制造物聯(lián)、基于信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,CPS)的智能制造乃至智慧制造。德國(guó)政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略,在該戰(zhàn)略下提出的智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期,實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術(shù)是在新一代信息技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、納米技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能等基礎(chǔ)上,通過(guò)感知、人機(jī)交互、決策、執(zhí)行和反饋,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、物流、管理、維護(hù)和服務(wù)的智能化,是信息技術(shù)與制造技術(shù)的集成協(xié)同與深度融合。在產(chǎn)品加工過(guò)程中,智能制造將傳感器及智能診斷和決策軟件集成到裝備,由程序控制的裝備上升到智能控制,能自適應(yīng)反饋被加工工件在過(guò)程中的狀況[34]。例如,基于CPS的智能制造生產(chǎn)過(guò)程與傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)相比,能感知溫度、環(huán)境、加工材料的屬性變化,并作出相應(yīng)調(diào)整,不會(huì)死板地執(zhí)行預(yù)定程序,能夠保證加工出的產(chǎn)品精度?;谠朴?jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、面向服務(wù)和智能科學(xué)等技術(shù)的云制造也是一種智能化的制造模式[35],它利用網(wǎng)絡(luò)和云制造服務(wù)平臺(tái),按需組織網(wǎng)上制造資源(制造云),為用戶提供可隨時(shí)獲取的、動(dòng)態(tài)的、敏捷的制造全生命周期服務(wù)[36-38]。云制造能促進(jìn)制造資源/能力的物聯(lián)化、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化和智能化。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化制造相比,云制造具有更好的資源動(dòng)態(tài)性、敏捷性以及產(chǎn)品和服務(wù)解決方案的靈活性,同時(shí)能更好地解決ASP模式的客戶端智能性和數(shù)據(jù)安全性的不足問(wèn)題,以實(shí)現(xiàn)更大范圍的推廣和應(yīng)用;與制造網(wǎng)格相比,云制造在“分散資源集中使用”思想的基礎(chǔ)上,還體現(xiàn)了“集中資源分散服務(wù)”的思想。制造物聯(lián)[39]是基于互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、RFID、傳感網(wǎng)、智能技術(shù)等構(gòu)建的現(xiàn)代制造物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),是以中間件、海量信息融合和系統(tǒng)集成技術(shù)為基礎(chǔ),基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)服務(wù)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng),解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)、管理、服務(wù)等過(guò)程中的信息感知、可靠傳輸與智能處理,增加制造的服務(wù)化與智能化水平的制造新模式。制造物聯(lián)在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效地管理制造資源、監(jiān)控制造過(guò)程、匹配制造需求等,將傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造從市場(chǎng)調(diào)研、研發(fā)設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)過(guò)程、銷售、物流運(yùn)輸與售后服務(wù)融為一體,協(xié)同制造過(guò)程中物料流、能量流、信息流、價(jià)值流的優(yōu)化運(yùn)行,以支持產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、供應(yīng)鏈與物流的準(zhǔn)時(shí)化和精益化、企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理輔助決策等應(yīng)用,極大地提高了制造企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
基于語(yǔ)義Web、務(wù)聯(lián)網(wǎng)(InternetofService,IoS)、社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(SocialNetworkService,SNS)等,智能制造/云制造的進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)誕生智慧制造(WisdomManufacturing,WM)[40-41]。WM將機(jī)器智能、普適智能和人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)與智慧結(jié)合在一起,形成以客戶需求為中心、以人為本、面向服務(wù)、基于知識(shí)運(yùn)用、人機(jī)物協(xié)同的制造模式。
綜上所述,先進(jìn)制造模式是以所追求的目標(biāo)和生產(chǎn)開(kāi)展方式的轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)而產(chǎn)生及發(fā)展的,體現(xiàn)的是消費(fèi)者的個(gè)性化需求、科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì),是由先進(jìn)制造哲理、先進(jìn)組織管理方式、先進(jìn)制造技術(shù)及人的相互融合發(fā)展、相互協(xié)同作用的產(chǎn)物。這是一個(gè)系統(tǒng)靈活性不斷增大、組織結(jié)構(gòu)和過(guò)程不斷優(yōu)化的進(jìn)程,將形成人機(jī)物協(xié)同制造系統(tǒng),使制造資源得到最佳利用、生產(chǎn)效率得到極大提高,能夠?qū)κ袌?chǎng)變化和內(nèi)部變化作出迅速響應(yīng)。
1.2先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)活動(dòng)的影響
從生產(chǎn)流程來(lái)看,AMT與傳統(tǒng)制造技術(shù)對(duì)制造過(guò)程的影響如圖5所示。傳統(tǒng)制造是利用制造資源將原材料轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的過(guò)程,僅為生產(chǎn)過(guò)程的一部分,一般包括產(chǎn)品的加工和裝配兩大內(nèi)容,制造商自行生產(chǎn)或者從供應(yīng)商購(gòu)買零件,將其組裝成產(chǎn)品并檢驗(yàn)以符合要求。制造過(guò)程中輸入的是原材料、能量、信息、人力資源等,輸出的是符合要求的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造與銷售各部分之間信息的傳遞與反饋不暢,各部門按功能分解任務(wù),容易只考慮本部門的利益,對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化考慮較少,造成設(shè)計(jì)與制造部門間難以協(xié)調(diào)、矛盾突出。
AMT主要從材料設(shè)計(jì)、制造流程改造、產(chǎn)品服務(wù)融合的集成解決方案和循環(huán)利用四個(gè)方面拓展傳統(tǒng)制造技術(shù)的內(nèi)容:
(1)材料設(shè)計(jì)新型材料的成型和加工技術(shù)愈發(fā)重要,對(duì)材料分子層或原子層的定向改造極大地提高了產(chǎn)品性能,超硬材料、功能梯度復(fù)合材料的某些新的成形、加工技術(shù)將不斷涌現(xiàn),如超導(dǎo)材料成形加工等。
(2)制造流程改造傳統(tǒng)制造是面向批處理、時(shí)間上和空間上分離的分布式加工,先進(jìn)制造超效能加工和自動(dòng)化技術(shù)能夠促使連續(xù)流制造,減少零件庫(kù)存。
(3)產(chǎn)品服務(wù)融合先進(jìn)制造強(qiáng)調(diào)涵蓋從產(chǎn)品研發(fā)直至客戶應(yīng)用的全過(guò)程,提品、軟件和服務(wù)于一體的產(chǎn)品解決方案和端對(duì)端的服務(wù)。知識(shí)資本、人力資本和技術(shù)資本的高度聚合,使制造活動(dòng)擺脫了傳統(tǒng)制造低技術(shù)含量、低附加值的模式,通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、管理咨詢等活動(dòng),技術(shù)和知識(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中被實(shí)際運(yùn)用,將技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)能力和競(jìng)爭(zhēng)力,為企業(yè)產(chǎn)生更高的附加價(jià)值。
(4)循環(huán)利用[42]先進(jìn)制造注重材料的回收利用,不但對(duì)環(huán)境友好而且節(jié)約原材料成本。傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造模式是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng),即原料工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品使用報(bào)廢棄入環(huán)境,是以大量消耗資源和破壞環(huán)境為代價(jià)的制造方式;而循環(huán)生產(chǎn)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),整個(gè)生命周期考慮生態(tài)環(huán)境和資源效率,從單純的產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)擴(kuò)展到生命周期設(shè)計(jì),強(qiáng)調(diào)所有資源應(yīng)該實(shí)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)體系內(nèi)的循環(huán)利用。
基礎(chǔ)制造技術(shù)、新型制造單元技術(shù)和現(xiàn)代先進(jìn)集成制造技術(shù)對(duì)制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響?;A(chǔ)制造技術(shù)通過(guò)改進(jìn)、整合形成新型制造單元技術(shù),進(jìn)而影響整個(gè)制造過(guò)程。諸如網(wǎng)絡(luò)化制造、面向服務(wù)制造和智能制造等先進(jìn)集成制造技術(shù)已在前文說(shuō)明,這里著重探討新型制造單元技術(shù)對(duì)制造過(guò)程的影響。具體來(lái)講,新型制造單元技術(shù)(圖2中第二層)對(duì)傳統(tǒng)制造流程的改造如圖6所示,增材/精準(zhǔn)制造用于對(duì)加工階段的改造;機(jī)器人/自動(dòng)化技術(shù)用于組裝和生產(chǎn)流程的自動(dòng)化;先進(jìn)電子技術(shù)用于產(chǎn)品和服務(wù)的融合以及加工過(guò)程的控制;供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)以整體效益最優(yōu)化為目標(biāo),以系統(tǒng)化的觀點(diǎn)綜合考慮人、技術(shù)、管理、設(shè)備、物料、信息等系統(tǒng)構(gòu)成要素的優(yōu)化組合,在滿足產(chǎn)品或服務(wù)供給要求的同時(shí),達(dá)到成本最低;清潔生產(chǎn)技術(shù)主要用于材料的循環(huán)利用、回收等環(huán)節(jié);分子生物學(xué)和生物制造用于材料設(shè)計(jì)及制造流程的改進(jìn);納米材料技術(shù)用于合成與加工功能梯度材料、復(fù)合材料等;物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)用于對(duì)產(chǎn)品全生命周期制造過(guò)程進(jìn)行全方位跟蹤、分析、優(yōu)化和控制,實(shí)現(xiàn)多維度、透明化的泛在感知,確保制造過(guò)程的高效、敏捷、可持續(xù)和智能化。
需要指出的是,AMT對(duì)傳統(tǒng)制造流程的改造,不但使原有制造和裝配工藝等制造中期階段產(chǎn)生了質(zhì)的變化,而且涵蓋了市場(chǎng)信息分析、產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備等生產(chǎn)前階段,以及質(zhì)量監(jiān)測(cè)、銷售使用、售前售后服務(wù)、產(chǎn)品報(bào)廢的處理和回收再生產(chǎn)等后階段,覆蓋了產(chǎn)品生命周期的制造全過(guò)程,可提供集產(chǎn)品、軟件和服務(wù)于一體的整體解決方案,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)。
1.3各國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展情況和研究進(jìn)展
近年來(lái),美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后針對(duì)AMT的研發(fā)提出了國(guó)家層面的發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃。美國(guó)在2009年12月頒布了《AFrameworkforRevitalizingAmericanManufacturing》(重振美國(guó)制造業(yè)框架)[43];2011年6月宣布了《TheAdvancedManufacturingPartnership》(先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃)[44];2012年2月了《ANationalStrategicPlanForAdvancedManufacturing》(先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略)[45],提出通過(guò)加強(qiáng)研究和試驗(yàn)稅收減免、擴(kuò)大和優(yōu)化政府投資、建設(shè)智能制造技術(shù)平臺(tái),以加快智能制造的技術(shù)創(chuàng)新。
日本在1989年就發(fā)起“智能制造系統(tǒng)”計(jì)劃,推動(dòng)本國(guó)AMT的研究和發(fā)展;2010年5月公布了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)藍(lán)圖》,同年6月通過(guò)《新增長(zhǎng)戰(zhàn)略》法案,規(guī)劃了日本經(jīng)濟(jì)2011年~2020年的十年發(fā)展戰(zhàn)略,其中包括對(duì)先進(jìn)制造業(yè)的支持策略,通過(guò)大力調(diào)整制造業(yè)結(jié)構(gòu),加快發(fā)展機(jī)器人、無(wú)人化工廠、3D打印技術(shù)等尖端領(lǐng)域,提升制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[46]。
德國(guó)作為工業(yè)強(qiáng)國(guó),為保持其制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),采取積極有效的行動(dòng),將大量人力和物力投入到AMT中,推動(dòng)AMT的發(fā)展,并制訂了相關(guān)的計(jì)劃[47],特別是2010年7月制訂了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》,以支持制造領(lǐng)域新型革命性技術(shù)的研究與創(chuàng)新。其中“工業(yè)4.0”項(xiàng)目[48]是《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來(lái)技術(shù)項(xiàng)目之一,用以支持工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域新一代關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新,該項(xiàng)目成為2013年漢諾威自動(dòng)化展最熱門的話題。工業(yè)4.0旨在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、CPS、IoS等技術(shù)提升制造系統(tǒng)的智能化水平,它包括兩大主題:1智能工廠,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)和過(guò)程,以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn);2智能生產(chǎn),主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。歐盟于1998年~2007年相繼公布了第五框架計(jì)劃(1998~2002)、第六框架計(jì)劃(2002~2006)和第七框架計(jì)劃(2007~2013),于2009年頒布了《歐盟共同關(guān)鍵使能技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》,次年3月頒布了《歐洲2020戰(zhàn)略》[49]。發(fā)達(dá)國(guó)家希望以高新技術(shù)為依托大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品、清潔能源、新材料等新興產(chǎn)業(yè),構(gòu)筑新的優(yōu)勢(shì),消除不利因素,創(chuàng)造有利環(huán)境及符合自身優(yōu)勢(shì)的新興市場(chǎng),規(guī)避在傳統(tǒng)制造領(lǐng)域與中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家相比的競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì),以樹(shù)立其AMT的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),提高其先進(jìn)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
我國(guó)也十分重視AMT的發(fā)展,國(guó)家863計(jì)劃在清華大學(xué)建立了CIMS工程研究中心。先進(jìn)制造技術(shù)作為一個(gè)主題在國(guó)家科技部領(lǐng)導(dǎo)下取得重大進(jìn)展,如數(shù)字化制造與工業(yè)工程[50]、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)[51]、網(wǎng)絡(luò)制造、仿生制造[52]、綠色制造與區(qū)域網(wǎng)絡(luò)制造[53]、供應(yīng)鏈、網(wǎng)絡(luò)化制造、大批量定制和仿生制造[54-55]等。特別是國(guó)家“十二五”制造業(yè)信息化科技工程規(guī)劃中,明確提出了大力發(fā)展新一代集成協(xié)同技術(shù)、制造服務(wù)技術(shù)和制造物聯(lián)技術(shù),該規(guī)劃的實(shí)施將促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)相融合,為加速制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)、發(fā)展高端制造業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)揮極其重要的作用。制造業(yè)信息化工程的實(shí)施使我國(guó)在AMT領(lǐng)域取得了大批具有先進(jìn)水平的研究成果,促進(jìn)了制造業(yè)向精益化、全球化、協(xié)同化、服務(wù)化、綠色化、智能化的方向發(fā)展,為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。
2新工業(yè)革命
工業(yè)革命是生產(chǎn)技術(shù)的變革,同時(shí)也是一場(chǎng)深刻的社會(huì)關(guān)系變革。新科技群的協(xié)同效應(yīng)和深度融合將導(dǎo)致生產(chǎn)組織方式和制造模式發(fā)生重大變化,從而引發(fā)新的工業(yè)革命。目前正在出現(xiàn)一種新工業(yè)革命,但仍是一個(gè)十分模糊的概念,不同研究者對(duì)新工業(yè)革命的概念有各自的理解,主要有5種不同的觀點(diǎn):
(1)杰里米·里夫金[56]認(rèn)為,歷史上重要的工業(yè)革命都是在新通訊方式和新能源結(jié)合之際產(chǎn)生的,當(dāng)前正由互聯(lián)網(wǎng)和新能源結(jié)合引發(fā)新的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革,即包括五大支柱的新工業(yè)革命,如圖7所示,其中:1能源轉(zhuǎn)型,向可再生能源轉(zhuǎn)型,利用風(fēng)和陽(yáng)光等,不再消耗石化產(chǎn)品;2分散式生產(chǎn),互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)大大減小了時(shí)間、空間對(duì)人們的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)交流的制約,基于知識(shí)的共享、創(chuàng)新和發(fā)展的扁平式、分散化、合作性的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)更加符合現(xiàn)代商業(yè)的需求;3存儲(chǔ),充分利用社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施存儲(chǔ)間歇式可再生能源;4構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng),利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉垂蚕砭W(wǎng),通過(guò)一種網(wǎng)格式的智能分布式電力系統(tǒng)和他人共享;5交通工具轉(zhuǎn)變,將汽車、卡車、火車等運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)向插電式或者燃料電池等以可再生能源為動(dòng)力的交通工具,電動(dòng)車需要的電可在充電站購(gòu)買。這五大支柱協(xié)同發(fā)展實(shí)現(xiàn)了1+1+1+1+1>5的整合效應(yīng),樹(shù)立起一個(gè)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展范例,帶領(lǐng)世界進(jìn)入新紀(jì)元。
(2)克里斯·安德森[57]認(rèn)為,新型材料的應(yīng)用和增材制造技術(shù)等數(shù)字化制造方式將引發(fā)新工業(yè)革命,采用新型材料、3D打印技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同制造服務(wù)等智能化與數(shù)字化制造方法,能夠迅速和精準(zhǔn)地將計(jì)算機(jī)中的虛擬設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)化為真實(shí)物體,甚至直接打印出零件或模具,基于網(wǎng)絡(luò)的新型數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造的創(chuàng)新提供給網(wǎng)絡(luò)用戶以創(chuàng)造真實(shí)物體的能力,將制造延伸至范圍更廣的生產(chǎn)人群中,這些制造過(guò)程蘊(yùn)藏著由普通人完成的無(wú)限可能,眾多個(gè)人制造聯(lián)合推動(dòng)全面創(chuàng)造,將直接加快向新型工業(yè)化趨勢(shì)發(fā)展的步伐,從而引領(lǐng)新工業(yè)革命。
(3)英國(guó)彼得·馬什[58]在《新工業(yè)革命:消費(fèi)者、全球化以及大規(guī)模生產(chǎn)的終結(jié)》一書(shū)中,將工業(yè)革命劃分為五次,如表1所示,而將始于2005年的第五次工業(yè)革命稱為新工業(yè)革命。
(4)保羅·麥基利的三次革命說(shuō)[49,59]認(rèn)為,以制造業(yè)數(shù)字化為核心的第三次工業(yè)革命(新工業(yè)革命)即將到來(lái),互聯(lián)網(wǎng)、智能軟件、新能源、新材料、機(jī)器人、新的制造方法和以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的商業(yè)服務(wù)模式將使技術(shù)要素和市場(chǎng)配置要素發(fā)生革命性變革,產(chǎn)生改變社會(huì)發(fā)展歷程的巨大能量。而制造業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程正從智能計(jì)算機(jī)軟件、新材料、更靈巧的機(jī)器人、基于網(wǎng)絡(luò)的制造業(yè)服務(wù)化、新的制造方法5個(gè)方面向前推進(jìn)。
(5)德國(guó)政府于2013年4月舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,正式推出了工業(yè)4.0第四次工業(yè)革命[48]項(xiàng)目,目的是支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,以信息物理融合系統(tǒng)為核心,將眾多智能體聚集在信息平臺(tái)上,形成一種高度協(xié)同的互聯(lián)互通關(guān)系,從而構(gòu)建智能化的新型生產(chǎn)模式與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。工業(yè)4.0正引領(lǐng)新一輪的工業(yè)革命,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域、商業(yè)模式和合作形式,將導(dǎo)致工業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)結(jié)構(gòu)從垂直向扁平轉(zhuǎn)變,從集中向分散轉(zhuǎn)變。
這些研究預(yù)言了新的工業(yè)革命即將來(lái)臨,勾勒出了先進(jìn)制造業(yè)的影響,描繪了未來(lái)制造業(yè)的走向。從上述觀點(diǎn)可以看出,工業(yè)革命的實(shí)質(zhì)是制造方式與模式的革命:保羅·麥基利認(rèn)為生產(chǎn)工具發(fā)生很大變化將導(dǎo)致新工業(yè)革命;杰里米·里夫金認(rèn)為生產(chǎn)動(dòng)力的變革將引發(fā)新工業(yè)革命;彼得·馬什認(rèn)為新工業(yè)革命主要集中在材料、動(dòng)力、加工工藝、制造模式等方面的變革;克里斯·安德森的新工業(yè)革命觀點(diǎn)主要體現(xiàn)在生產(chǎn)方式的革新;德國(guó)工業(yè)4.0體現(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,基于CPS建立了一種高度協(xié)同的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。其實(shí),任何一項(xiàng)單一的技術(shù)都不足以引發(fā)新一輪工業(yè)革命,判斷工業(yè)革命的依據(jù)關(guān)鍵為是否有新科技群協(xié)同效應(yīng)以及是否帶來(lái)人類生產(chǎn)、生活方式的重大變革。因此,新工業(yè)革命是基于新能源、智能制造、數(shù)字化制造、機(jī)器人技術(shù)、新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)綜合系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新及突破性的發(fā)展,融合信息、計(jì)算機(jī)、數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新變革,使工業(yè)生產(chǎn)方式與制造模式發(fā)生巨大變化,從而使交易方式與人們的生活方式發(fā)生重大變化。傳統(tǒng)的自上而下、集中規(guī)?;纳a(chǎn)模式將逐步被新工業(yè)革命的分散、扁平和協(xié)作的模式取代,定制化、個(gè)性化、智能化、分散化和合作化是新工業(yè)革命的主要特征。
3先進(jìn)制造技術(shù)與新工業(yè)革命之間關(guān)系
從主導(dǎo)技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的角度來(lái)看,以生產(chǎn)方式變革為主線的AMT的群體涌現(xiàn)、協(xié)同融合將導(dǎo)致新的工業(yè)革命,各種技術(shù)之間產(chǎn)生的耦合效應(yīng)推動(dòng)了工業(yè)革命的進(jìn)程。新工業(yè)革命不是依賴單一學(xué)科或某幾類技術(shù),而應(yīng)該是全方位的多學(xué)科、多技術(shù)層次、寬領(lǐng)域的協(xié)同效應(yīng)和深度融合。人類制造模式的演變從原始手工生產(chǎn)模式到現(xiàn)代先進(jìn)制造模式的演變過(guò)程中,經(jīng)歷了3次大的革命性變革。圖8所示為由市場(chǎng)變化與技術(shù)發(fā)展推動(dòng)的先進(jìn)制造模式的變革。
圖中:第一次工業(yè)革命中,由于蒸汽機(jī)、電氣技術(shù)、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明與改進(jìn),機(jī)器取代手工成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式,制造業(yè)進(jìn)入機(jī)械化制造時(shí)代,成為近代工業(yè)化大生產(chǎn)時(shí)代的開(kāi)端。第二次工業(yè)革命中,大規(guī)模制造成為主導(dǎo)生產(chǎn)方式,20世紀(jì)20年代,隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展,以流水線為典型代表的大規(guī)模制造模式在組織結(jié)構(gòu)上追求縱向一體化與大規(guī)模,內(nèi)部分工仔細(xì),專業(yè)化程度高,簡(jiǎn)單熟練的操作提高了生產(chǎn)效率,使制造成本隨規(guī)模遞減,同時(shí)質(zhì)量的穩(wěn)定性也得到提高,制造模式進(jìn)入批量大規(guī)模制造階段。新工業(yè)革命是現(xiàn)代先進(jìn)制造模式集成協(xié)同創(chuàng)新的結(jié)果,進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期,隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、智能控制技術(shù)研究的深入和以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái),制造業(yè)的市場(chǎng)環(huán)境與技術(shù)變革發(fā)生了根本性的改變。大規(guī)模制造系統(tǒng)的剛性與市場(chǎng)的個(gè)性化需求以及環(huán)境快速變化所要求的響應(yīng)速度之間的矛盾日益尖銳,正是在此背景下,各種新制造模式研究探索與試驗(yàn)如雨后春筍般迅速興起,現(xiàn)代AMT融合自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的最新進(jìn)展,以綠色、低碳、可持續(xù)為發(fā)展理念,帶來(lái)了產(chǎn)業(yè)組織模式的轉(zhuǎn)變,對(duì)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、政府管理模式和社會(huì)組織形態(tài)都有巨大的推動(dòng)作用,使全球技術(shù)要素和市場(chǎng)要素配置方式發(fā)生了革命性變化。
AMT的發(fā)展將在新工業(yè)革命中發(fā)揮重要作用。如前所述,工業(yè)革命的實(shí)質(zhì)是制造業(yè)生產(chǎn)方式與制造模式發(fā)生重大變化,它必然也是始于制造技術(shù)突破性的發(fā)展。AMT是制造業(yè)產(chǎn)生變革的根本力量,新一代信息技術(shù)(云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)等)、新能源(再生能源、清潔能源等)、新材料(復(fù)合材料、納米材料等)技術(shù)等將為新工業(yè)革命創(chuàng)造強(qiáng)大的新基礎(chǔ)設(shè)施;分散式制造(網(wǎng)絡(luò)化制造、制造物聯(lián)、云制造、智能制造)、眾包生產(chǎn)、集群效應(yīng)、利基思維等使生產(chǎn)方式產(chǎn)生變革,將整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)體系提升到一個(gè)新的水平,工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)體系和社會(huì)結(jié)構(gòu)將從垂直轉(zhuǎn)向扁平、從集中轉(zhuǎn)向分散;以智能制造為代表的新一代先進(jìn)制造模式,必將使商業(yè)模式、管理模式、服務(wù)模式、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和人才資源需求發(fā)生巨大變化,給工業(yè)領(lǐng)域、生產(chǎn)價(jià)值鏈、業(yè)務(wù)模式乃至生活方式帶來(lái)根本性變革,進(jìn)而推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)新的工業(yè)革命。
制造模式的演進(jìn)與新工業(yè)革命的出現(xiàn)由市場(chǎng)發(fā)展、社會(huì)變革、技術(shù)突破、管理創(chuàng)新多種動(dòng)因的綜合作用決定。對(duì)新工業(yè)革命的內(nèi)涵的理解必須通過(guò)與社會(huì)科學(xué)(如經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué))等跨學(xué)科的對(duì)話和交流,適當(dāng)突破自然科學(xué)和工程技術(shù)學(xué)科的理論范疇。工業(yè)發(fā)展歷程表明,新的生產(chǎn)模式的出現(xiàn)均為與特定的社會(huì)制度、組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)因素等相互作用的產(chǎn)物,而新的制造模式又會(huì)對(duì)既有社會(huì)制度和管理方式提出新的要求,從而推進(jìn)企業(yè)管理模式、社會(huì)制度環(huán)境的變革[60]。綜上所述,在市場(chǎng)、技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化與全球一體化趨勢(shì)的推動(dòng)下,制造業(yè)正在經(jīng)歷著一場(chǎng)革命,一場(chǎng)以實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)和經(jīng)營(yíng)方式徹底變革為主要內(nèi)容的先進(jìn)制造模式的革命,涉及制造理念、制造戰(zhàn)略、制造技術(shù)、制造組織與管理各個(gè)領(lǐng)域的全面變革。
4新一代先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用案例
產(chǎn)品制造的智能化變革絕不僅是優(yōu)化現(xiàn)有的制造業(yè),而是將制造延伸至范圍更廣的生產(chǎn)人群中———既有現(xiàn)存的制造商又有正成為創(chuàng)業(yè)者的普通民眾。隨著社會(huì)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,通過(guò)充分開(kāi)發(fā)大眾的智慧、力量和資源,以用戶創(chuàng)造內(nèi)容(Usergeneratedcontent)為代表的社會(huì)化生產(chǎn)模式更能形成突破性創(chuàng)新,彰顯出巨大的能量和商業(yè)價(jià)值。以思科(Cisco)為例[31],2007年秋,思科借助Brightidea公司的創(chuàng)意網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),為其一個(gè)十億美元的新業(yè)務(wù)尋找創(chuàng)意,通過(guò)征集創(chuàng)意—進(jìn)行篩選—提煉創(chuàng)意三個(gè)階段,最后從104個(gè)國(guó)家的2500多名參與者提交的約1200個(gè)創(chuàng)意中,成功篩選出最佳創(chuàng)意;再如美國(guó)越野賽車LocalMotors公司通過(guò)社會(huì)化生產(chǎn)方式,將越野賽車的個(gè)性化設(shè)計(jì)與制造分包給不同的社區(qū),在社區(qū)內(nèi)的微型工廠實(shí)現(xiàn)了快速小批量設(shè)計(jì)與生產(chǎn);波音公司聯(lián)合全球40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)企業(yè),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和制造服務(wù)外包的形式協(xié)同研發(fā)制造了波音787,將研發(fā)周期縮短至原來(lái)的30%,成本也減少了50%[18]。如此一來(lái),創(chuàng)意新階層得以進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域,將自己的設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品,卻無(wú)需自行建立工廠或公司,制造變成了另外一種可由網(wǎng)絡(luò)瀏覽器獲取的云服務(wù),實(shí)現(xiàn)了低成本的高技術(shù),保持了小型化與全球化并存的能力。借助物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),用戶參與不再局限于創(chuàng)意征集階段,而向設(shè)計(jì)研發(fā)、制造、實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)、營(yíng)銷等縱深發(fā)展,向產(chǎn)品全生命周期拓展,這些生產(chǎn)方式將為開(kāi)發(fā)出成功的產(chǎn)品、降低生產(chǎn)成本、提高效率作出巨大貢獻(xiàn)。
以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)/CPS、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造技術(shù)將促進(jìn)制造系統(tǒng)向服務(wù)化、智慧化、個(gè)性化、社會(huì)化的方向發(fā)展,智慧制造應(yīng)運(yùn)而生[40-41]。智慧制造將制造系統(tǒng)分為社會(huì)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng),其中社會(huì)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)群體智慧和人的主觀能動(dòng)性,尤其是人及其隱性知識(shí)的集成,是基于人際網(wǎng)(Internetofpeople)所形成的社會(huì)化網(wǎng)絡(luò),注重客戶參與的互動(dòng)性、個(gè)性化和創(chuàng)新性;物理系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體的互聯(lián)互通,利用RFID、嵌入在資源或產(chǎn)品內(nèi)的感知器等獲得資源狀態(tài)和環(huán)境的數(shù)據(jù)信息;信息系統(tǒng)通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的屬性、位置和狀態(tài)等信息進(jìn)行整合,從海量數(shù)據(jù)中抽取出所需的信息、知識(shí)和智慧,為需求分析、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、營(yíng)銷和回收等制造全生命周期過(guò)程提供知識(shí)支持。物聯(lián)網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)與知識(shí)的價(jià)值是通過(guò)服務(wù)的形式來(lái)體現(xiàn)的,通過(guò)云計(jì)算和“一切皆為服務(wù)”的理念,為用戶提供按需即取的服務(wù)方式,將服務(wù)資源延伸到物理世界,最終得以在物理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)。
新工業(yè)革命將促進(jìn)社會(huì)制造/智慧制造理念的實(shí)現(xiàn)。社會(huì)制造將使傳統(tǒng)的企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛑鲃?dòng)感知并響應(yīng)客戶大規(guī)模個(gè)性化定制需求的智慧型企業(yè),其核心就是主動(dòng)、實(shí)時(shí)地將社會(huì)需求與社會(huì)制造能力有機(jī)地結(jié)合起來(lái),從而高效、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地滿足客戶需求。Shapeways公司就是一個(gè)典型的例子[61],該公司于2007年創(chuàng)立于荷蘭,后將總部移至美國(guó)曼哈頓,是一家利用3D打印技術(shù)為客戶定制各種產(chǎn)品和服務(wù)的公司,至今已獲數(shù)千萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資支持,截止2012年6月20日,其生產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)超過(guò)100萬(wàn)款,產(chǎn)量超過(guò)60億件。2012年10月19日,該公司位于紐約皇后區(qū)的“未來(lái)工廠”正式投入運(yùn)營(yíng)。該工廠占地2.5×104m2,可以容納50臺(tái)工業(yè)打印機(jī),每年可按照消費(fèi)者的需求生產(chǎn)上千萬(wàn)件產(chǎn)品。Shapeways的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式如下:通過(guò)Facebook和Twitter等社會(huì)媒體接受客戶關(guān)于各種產(chǎn)品的3D設(shè)計(jì)方案,將顧客的需求發(fā)送給Shapeways工廠,由工作人員確定是否可行,評(píng)估并制定方案,并在數(shù)天內(nèi)完成產(chǎn)品的打印生產(chǎn),然后寄送給客戶。同時(shí),該公司還為商家和設(shè)計(jì)者設(shè)立平臺(tái),使他們可以利用公司的3D打印機(jī)生產(chǎn)并銷售自己設(shè)計(jì)或收集的產(chǎn)品,用戶提交他們的產(chǎn)品創(chuàng)意,如果有足夠多的人喜歡(如通過(guò)Twitter,F(xiàn)acebook等獨(dú)特社區(qū)),則產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)將制作產(chǎn)品原型,用戶可在線對(duì)其進(jìn)行投票、評(píng)分、提意見(jiàn)或建議,參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、改進(jìn)、預(yù)售和營(yíng)銷等,即通過(guò)聚集大眾智慧的方式,讓社區(qū)參與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程。如果產(chǎn)品獲得預(yù)期成功,則發(fā)明者和其他協(xié)作者可分享一定的產(chǎn)品銷售收入。在過(guò)去的2014年,其月均訂單已超過(guò)18.1萬(wàn)件,成為目前全球第一的在線3D打印社區(qū)。該案例成功地利用社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)、群體智慧和3D打印等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn),涉及社會(huì)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)及物理系統(tǒng)的各個(gè)層次,大批3D打印機(jī)形成制造網(wǎng)絡(luò),并與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)和人際網(wǎng)(社會(huì)性網(wǎng)絡(luò))無(wú)縫連接,形成復(fù)雜的社會(huì)制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從而將社會(huì)需求、虛擬設(shè)計(jì)與實(shí)物制造有機(jī)地銜接起來(lái),在一定程度上為智慧制造/社會(huì)制造提供了例證。
5我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的思考
新工業(yè)革命將對(duì)全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)資料、勞動(dòng)者素質(zhì)等生產(chǎn)力要素和人類生產(chǎn)生活方式、思想觀念產(chǎn)生巨大影響,企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、管理方式、社會(huì)制度政策環(huán)境等因素決定了先進(jìn)制造技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的廣度和深度。我國(guó)應(yīng)基于國(guó)情把握好新工業(yè)革命的發(fā)展機(jī)遇,高度重視AMT的發(fā)展動(dòng)態(tài),大力發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),為新工業(yè)革命創(chuàng)造良好的環(huán)境條件,從而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展[62]。自2009年以來(lái),我國(guó)密集部署未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向和主要任務(wù),提出積極發(fā)展新能源、新一代信息技術(shù)、新材料等七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),努力抓住“新工業(yè)革命”這一難得的發(fā)展機(jī)遇,發(fā)展知識(shí)技術(shù)密集、資源消耗小、成長(zhǎng)潛力巨大、綜合效益好的產(chǎn)業(yè),增強(qiáng)自主發(fā)展能力。我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)目前主要由兩大部分構(gòu)成(如圖9):1由融合先進(jìn)制造技術(shù)的傳統(tǒng)制造業(yè)改造而成的先進(jìn)制造業(yè),如數(shù)控機(jī)床、海洋工程設(shè)備、航空航天裝備等;2科技重大突破創(chuàng)新的成果落地應(yīng)用后形成的新產(chǎn)業(yè),如增量制造(3D打印)、生物制造、微納制造等。
(1)信息化和工業(yè)化深度融合
新工業(yè)革命的興起為我國(guó)探索資源消耗低、環(huán)境污染少的工業(yè)新類型和生產(chǎn)新方法帶來(lái)了契機(jī),新一代智能化技術(shù)、新能源、新材料等新科技正快速形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模市場(chǎng),該市場(chǎng)有利于發(fā)展循環(huán)生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益、社會(huì)效益的均衡發(fā)展。新工業(yè)革命以智能化微制造科技為關(guān)鍵科技支撐體系、以深層次循環(huán)式生產(chǎn)為主導(dǎo),促使生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式向更深層次和更廣范圍拓展。我國(guó)未來(lái)的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系應(yīng)該更多地建立在新的工業(yè)生產(chǎn)方式、新的生產(chǎn)組織方式和新的生產(chǎn)制造模式基礎(chǔ)上。
(2)發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)
戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)[63]以重大科學(xué)技術(shù)突破性發(fā)展為基礎(chǔ),對(duì)社會(huì)發(fā)展具有重大引導(dǎo)帶動(dòng)作用,而且知識(shí)密集、資源消耗小、發(fā)展?jié)摿薮蟛⑶揖C合效益好,能增強(qiáng)我國(guó)的自主創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力,更深入地參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)目前面臨知識(shí)科技創(chuàng)新、組織管理創(chuàng)新、體制政策創(chuàng)新三大重要?jiǎng)?chuàng)新任務(wù)。我國(guó)十分重視戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2010年10月18日頒布了《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,準(zhǔn)備用20年左右時(shí)間,使節(jié)能環(huán)保能源產(chǎn)業(yè)、新一代電子信息技術(shù)、高端裝備制造業(yè)等七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和發(fā)展水平達(dá)到世界領(lǐng)先;在《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出了七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和任務(wù),以重大技術(shù)突破和重大發(fā)展需求為基礎(chǔ),將知識(shí)技術(shù)密集型、引領(lǐng)作用強(qiáng)、發(fā)展?jié)摿煤途C合效益大的新興產(chǎn)業(yè)作為發(fā)展重點(diǎn),建立戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,大力發(fā)展可再生新能源、生物技術(shù)、智慧物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、普適人機(jī)交互等新技術(shù),并且注重智力資源的開(kāi)發(fā)、新能源和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,將創(chuàng)新放在關(guān)鍵的位置。
(3)為新工業(yè)革命創(chuàng)造環(huán)境條件
新工業(yè)革命創(chuàng)造環(huán)境條件包括至關(guān)重要的制度改革、政策環(huán)境和商業(yè)模式等,新工業(yè)革命帶來(lái)的不是個(gè)別政策的微量調(diào)整,而是系統(tǒng)化大規(guī)模變革問(wèn)題。首先建立創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),集聚大量的高端創(chuàng)新人才,將技術(shù)和管理、軟科學(xué)和硬科學(xué)結(jié)合在一起協(xié)同創(chuàng)新,增強(qiáng)市場(chǎng)化導(dǎo)向和創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制;其次加強(qiáng)政策引導(dǎo)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)改造,鼓勵(lì)企業(yè)和科研院所建立各種模式的創(chuàng)新聯(lián)盟,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚和資源整合;最后通過(guò)法律強(qiáng)制、財(cái)政資金支持、稅收優(yōu)惠等措施引導(dǎo)和支持企業(yè)突破核心關(guān)鍵技術(shù),支持新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。與新的制造技術(shù)相適應(yīng)的企業(yè)管理方式和社會(huì)制度基礎(chǔ)決定了其在制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的廣度和深度,同時(shí)也在一定程度上決定了AMT能在多大程度上轉(zhuǎn)化為制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。