江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司   中航工業(yè)副總經(jīng)理張新國在《國際航空》上刊發(fā)署名文章《對準工業(yè)革命制高點，構(gòu)建戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型新架構(gòu)》，為您解讀新一輪工業(yè)革命浪潮的共同基礎以及應對策略。中航工業(yè)微信將分5期進行刊登，與讀者共享。

進入21世紀以來，全球技術(shù)創(chuàng)新呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢和特征。以智能制造為核心，信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)廣泛滲透，帶動幾乎所有領域發(fā)生了以智能化、綠色化、服務化為特征的群體性跨領域技術(shù)革命。同時，世界制造業(yè)分工格局也開始面臨新的調(diào)整，高端制造領域出現(xiàn)向發(fā)達國家“逆轉(zhuǎn)移”的態(tài)勢。各個國家都發(fā)起了對制造業(yè)的重新思考和戰(zhàn)略布局，以搶占未來經(jīng)濟科技發(fā)展的先機。美國提出了“再工業(yè)化”戰(zhàn)略計劃;德國發(fā)布了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略項目，形成了產(chǎn)、學、研高度共識的發(fā)展藍圖。制造業(yè)已經(jīng)重新成為全球經(jīng)濟競爭的制高點。

CPS系統(tǒng)在工業(yè)4.0的位置

為加速實現(xiàn)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，我國在“十八大”提出信息化與工業(yè)化深度融合(簡稱“兩化融合”)。信息資源已成為重要的工業(yè)生產(chǎn)要素，只有信息化和工業(yè)化相融合，才能實現(xiàn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。兩化融合的本質(zhì)就是實現(xiàn)工業(yè)過程中技術(shù)的顯性化、結(jié)構(gòu)化和自動化，是信息技術(shù)在產(chǎn)品全生命周期、企業(yè)全業(yè)務流程和產(chǎn)業(yè)全價值鏈的應用。如今，兩化融合將要進入以賽博物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)為主導的新一輪工業(yè)革命。緊緊抓住新一輪工業(yè)革命與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式相交匯的歷史性機遇，將加快我國工業(yè)化和建設制造強國的進程。所以，深刻認識新一輪工業(yè)革命意義重大。

新一輪工業(yè)革命的共同基礎

美國：再工業(yè)化戰(zhàn)略

美國提出再工業(yè)化戰(zhàn)略，其內(nèi)涵是為了重塑工業(yè)而進行國家資源再組織的經(jīng)濟、社會和政治過程。2014年12月，美國國會已經(jīng)通過立法“振興美國制造業(yè)及創(chuàng)新法案”。2012年3月，美國聯(lián)邦政府提出了一項旨在建立起全美產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界間有效的制造業(yè)研發(fā)基礎、解決美國制造業(yè)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的相關問題的綜合性項目——國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(NNMI)計劃。為促進多方合作，共同推進國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡的建立，美國商務部發(fā)起成立美國先進制造國家計劃辦公室(AMNPO)，由商務部、國防部、教育部、能源部、航空航天局、國家科學基金會等多個部門組成，其任務是協(xié)調(diào)聯(lián)邦政府各部門資源和項目，促進與制造相關的企業(yè)、大學、研究機構(gòu)和地方政府之間的合作，推動新技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)移。

建立NNMI計劃的目的是填補制造技術(shù)基礎研究和商業(yè)化生產(chǎn)之間的空缺。制造創(chuàng)新過程分為：基礎研究、概念驗證、實驗室試制、原型制造能力、生產(chǎn)條件能力、生產(chǎn)率示范等6個階段。介于基礎研究和商業(yè)化生產(chǎn)之間研發(fā)投入的空缺被稱為“缺失的中間環(huán)節(jié)”(Missing Middle)。NNMI計劃的使命就是把美國在基礎研究方面的成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)化應用。

增材制造

目前美國聯(lián)邦政府的目標是建立起由超過15個制造創(chuàng)新研究院(IMI)構(gòu)成的制造創(chuàng)新網(wǎng)絡，從而建立起一個健全的國家創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，促使新的制造工序和技術(shù)能順利地從基礎研究過渡到制造應用。現(xiàn)已建成增材制造、動力電子制造(power electronics)、數(shù)字化制造與設計、輕量化材料制造等4所制造創(chuàng)新研究院，并且正在建設集成光電子制造(integrated photonics)、柔性混合電子(flexible hybrid electronics)、新一代纖維及紡織品(revolutionary fiber and textile)等5所制造創(chuàng)新研究院。其中，國家增材制造創(chuàng)新研究院，亦稱“美國制造”(America Makes)研究院，早在2012年8月便正式啟動，是NNMI計劃的先鋒試點項目。

再工業(yè)化戰(zhàn)略中另一個典型項目就是美國國防預研局(DARPA)發(fā)起的自適應運載器制造(AVM)計劃。這個計劃的目的是通過再造復雜系統(tǒng)的開發(fā)和制造方式，重新發(fā)明(Reinvent)制造業(yè)本身，解決防務系統(tǒng)開發(fā)過程中成本和進度頻繁失控的問題，使防務系統(tǒng)的開發(fā)周期從10年下降至2年。借鑒集成電路(IC)開發(fā)和開源軟件項目的做法來改變傳統(tǒng)制造業(yè)，比如元(META)語言只用于描述產(chǎn)品的邏輯和功能而不是產(chǎn)品的物理實現(xiàn)，這樣的描述最后讓iFAB“代工廠”的指令和工藝自動生成。傳統(tǒng)的外包制造是機械加工的外包和外部資源的利用，但是集成電路在設計的時候就是按照設備的工藝指令來設計的，在設計階段就已經(jīng)生成了制造需要的全部信息，這樣就改變了傳統(tǒng)機械制造的模式。將來的數(shù)字化制造是在前端的數(shù)字化設計階段就引入工藝過程的知識、數(shù)據(jù)和指令并生成后續(xù)制造的大部分信息，而不是設計完再去編工藝，這是制造業(yè)要進行的一場革命，所以DARPA提出未來運載器的制造概念，就是從產(chǎn)品的元表達(功能和邏輯表達)，到iFAB“代工廠”的工藝自動生成，再到機器指令的自動生成。重新發(fā)明制造業(yè)的本質(zhì)就是設計模型化、工藝仿真化、制造分布式。

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