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新产业革命:设计与制造并行

行业上下游中国仪表网2014年04月14日 15:02人气:5041


 
  2012年8月,英国南安普顿大学研发团队在世界上首次用3D打印技术制造出无人驾驶飞机,几乎同时,我国湖南的一家公司也运用这种技术制造出无人机。传统无人机研发从概念到模拟再到实体,科研人员必须先画图纸,再由业务部门委托工厂制造,流程复杂漫长;而采用3D打印技术,几个小时就可将产品成型。目前在制造业,这种技术正在用于手机壳、汽车零部件及其他需要验证设计的批量制品上。
  
  由此,人们看到了新产业革命的制造模式与商业模式的萌芽——“设计与制造并行”。
  
  “产业革命”是由革命性技术经过多年的发展,逐步成熟,在大规模产业化后形成引领经济增长的主导产业,并引发生产、消费、组织、管理方式、竞争格局等的重大变化。当前已经出现了新产业革命的端倪,其中重要标志之一就是“设计与制造并行”,它正在改变制造业形态,再造新的工业体系。
  
  美国等发达国家实行“再工业化”,企业回流母国,就是看到了制造业中“设计与制造并行”这一发展趋势,既无须通过国际的设计与制造分离—制造环节外包来降低生产成本,只要在母国实施设计与制造并行,就可以重新建立起制造业的市场竞争优势。“设计与制造并行”是新工业形态的生长过程,是一个国家高端产业的形成过程,掌控这一过程,可以抢占国际竞争的制高点。
  
  设计与制造并行:新产业革命的创新手段
  
  1988年,美国国家防御分析研究所提出了“设计并行工程”概念—集成地、并行地设计产品及相关过程(包括制造过程)的系统方法。而新产业革命的“设计与制造并行”,是对这种“设计并行工程”方式的深化和发展。原有“设计并行工程”,设计与制造之间是线性的,一般模式是“产品设计产品开发产品制造”,科研部门与制造部门分设,设计人员与制造人员各有分工,制造仅是辅助创新的一个环节,即将设计制成产品。
  
  而“设计与制造并行”,表现为设计与制造的一体化,一种产品设计与制造可以在同一时间段内共同向产品形态推进,科研部门与制造部门可为同一个部门,研发人员与制造人员可为同一群人,传统“线性”创新过程变为设计与制造“并行”创新过程,制造直接成为创新的一部分,制造现场如同实验室一样,成为创新的场所,制造资产成为企业创新系统资源的主要组成部分。
  
  “设计与制造并行”是新产业革命的创新手段,更主要体现在以人为核心的创新资源上,“设计与制造并行”使关键人力资源被重新定义,在原有大规模制造条件下,劳动多为重复性和机械式的,劳动被看作是人工成本,最优的企业决策是尽可能节约劳动、降低人工成本;新产业革命时期,操作型员工、技能型员工向知识型员工转变,使得劳动力资源的重要性不降反升,这时的生产人员不仅掌握了机械工作原理、熟悉生产操作,而且能够准确理解产品架构、市场需求,这种创造性劳动不仅是经营成本,更是企业创新的战略性资产。
  
  设计与制造并行:新产业革命的生产系统
  
  “设计与制造并行”的基础是当代数字化、网络化、智能化的制造技术,以上技术可以对传统的大规模流水线实施改造,形成全新的制造系统。目前超级计算、云计算、大数据等新科技,已经使人工智能制造设备有了思维模型、技能发现、数据挖掘、遗传计算等能力,“设计与制造并行”生产系统具备了自行决策、自行组织、自行维护、自行学习的能力。制造机器人在复杂的环境下,向着更强大感知能力、适应能力方向发展,可以完成生产过程中精密化、柔性化、智能化的任务,可将决策、管控、检测、优化等任务融为一体,达到新产业革命对制造自动化要求的新水平。
  
  3D打印生产系统是“设计与制造并行”的产物,美国国情咨文称:3D打印“革新了关于制造的一切”。首先是生产组织方式的革新,传统制造业需要上下游的加工环节限制在一定区域,在一个工厂(或产业集群)中集中生产,再通过物流手段在全球分销,如,将机器零部件在我国长三角的组装工厂集聚,形成产品后,再运送到世界各地销售,而3D打印可将生产、销售集中在销售市场区域,减少复杂昂贵的物流成本。其次是制造加工方式的变革,传统大规模制造需要多种密不可分的加工流程、零部件组装配套等条件,还需要特定的加工设备和劳动力,其实质是“减材制造”,如有些机械产品整个过程需要铸造毛坯、切削加工、做成零件、装配成品,生产过程耗费大量资源。3D打印则克服了流程上的制约因素,3D打印机可放置在任何加工区域来完成加工制造,其实质是“增材制造”,改变了原有的制造系统,大大节约了物流成本和原材料,提高了生产效率。
  
  设计与制造并行:新产业革命的商业模式
  
  商业模式是企业发现价值、创造价值、获取价值的方法,说白了就是企业通过为用户提供有价值的产品并盈利。而“设计与制造并行”,使制造环节变得与研发环节、销售环节同等重要,具有相同的盈利能力—商业模式创新能力。制造企业实现价值的原始初级方法,是扩展产品功能、推进产品交易便捷,主要目的是针对企业产品本身的变革。而新产业革命时期,制造企业实现价值表现为:由企业自身产品的完善,向面向用户个性化需求方向发展,其商业模式更多是跨出原企业生产经营的边界,不为企业已有产品所桎梏。这种嬗变,需要统筹企业的设计研发、加工制造等资源和流程,精确地瞄准市场用户,以用户的价值需求为导向,进行价值发现、价值创造、价值获取—运用“设计与制造并行”商业模式,调动企业设计与制造体系,帮助用户达成价值目标,为用户提供整体解决方案及实物产品,并由此使企业自身价值获得实现。
  
  设计与制造并行:促进我国新产业革命
  
  我国应当在“设计与制造并行”趋势兴起、世界各国仍大致处于同一起跑线之际,通过大力发展一大批新兴企业,战胜老牌强势企业,改变我国制造业在国际分工中的不利地位,走向新一轮产业革命的前列。
  
  一是搭建“设计与制造并行”的服务平台。在传统研发手段占主导地位的我国制造业,要尽快使企业成为创新主体,需要搭建能够为企业服务的“设计与制造并行”平台,使“专、精、特、新”中小企业基于移动互联网、云计算、大数据的基础,实现在第三方信息平台、数据挖掘平台的支持下快速反应、适应市场,使得地理上远离信息服务平台的偏远地区的小微企业,也能够以低成本获得更强的数据存储、计算应用等能力,从而使“设计与制造并行”创新手段能够在众多传统制造小微企业中得以生根、发芽、成长。
  
  二是在我国培育“设计与制造并行”的设计基础。设计水平低、研发能力弱,是我国制造企业的通病,要建设“设计与制造并行”体系,必须弥补设计研发的短板。为此,可以扶持一批面向我国制造业的网上设计招投标、设计软件开源型的企业,集聚社会的设计力量,共同提升制造企业研发能力。同时学习德国、意大利等工业强国广大民众富有的“工匠”精神,在我国青年和学生中弘扬动脑设计、动手制造为荣的风尚,形成全民创新的风气,进而扶持一批以创新为生活目标的“创客”组织,壮大“设计与制造并行”的工程师队伍。在此基础上,与正在兴起的3D打印机、机器人等智能设备相结合,如把开源设计软件包内置于智能设备之中,并使之即时更新,通过多方努力,形成我国“设计与制造并行”的设计研发体系。
  
  三是大力推广“设计与制造并行”商业模式。我国许多产品在国际市场上“酒好也怕巷子深”,这与商业模式老旧有很大关系,突出表现为对用户千变万化的个性化、时尚化、细分化需求反应迟缓、难以满足。要借鉴以创新见长的互联网企业的商业模式,同时通过互联网金融等新型资本力量,积极支持“设计与制造并行”企业的借贷、担保、租赁等经营活动,扶持其上市、控股、参股等企业股权运营。
  
  通过推广普及“设计与制造并行”,打破跨国公司几十年来主导的“母国设计研发 国外制造发包 全球渠道销售”的产业价值链统治,改变我国目前设计能力主要在承包配套领域,制造能力主要在非核心零部件领域的国际产业分工局面,逆转发达国家将我国制造业锁定在组装加工的低端环节的态势,推动“中国制造”向“中国创造”转型。
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