全球工业互联网浪潮与中国工程机械智能化发展
发布时间：2016-04-05 12:43:05 点击次数：1964
随着“工业互联网”“工业4.0”等概念的兴起和《中国制造2025》的正式提出，以工业互联网为主题的第四次工业革命的浪潮在全球掀起热潮。工程机械作为制造业的重要组成部分，在《中国制造2025》屡被提及，本文针对工业互联网对工程机械行业的影响和启示展开探讨。
1 背景
1.1综述
德国在2011年汉诺威工业博览会首次提出“工业4.0”的概念，得到了全球关注和热议。美国提出了工业互联网计划，日本提出了机器人战略，中国则提出了《中国制造2025》，各国的战略可谓殊途同归，“第四次工业革命”呼之欲来。
工业1.0 蒸汽机革命——实现大规模生产英国 18世纪60年代
工业2.0 电气化革命——电力广泛应用 德国和美国 19世纪下半叶
工业3.0 自动化革命——产品标准化和大规模生产 美国 20世纪四五十年代
工业4.0 智能化革命——定制化生产 2011年德国汉诺威工业博览会提出
1.2 工业技术发展到了此阶段
2009年开始，德国就开始试图提出合适的概念，表达德国工业升级的需要，直到2013年确立工业4.0为核心概念，2014年大行其道，成为进入21世纪来最成功的工业概念。在2015年3月在CeBIT展会上，正式发布国家级的工业4.0顶层框架，从战略、标准、研发和安全实现了实体架构的构建。
1.3 网络发展到了此阶段
互联网的发展可以分为三个阶段。第一阶段的主要技术趋势是人与信息的互联，代表公司如雅虎、谷歌、百度、新浪等。第二阶段的主要技术趋势人与人和人与物的互联，代表企业如亚马逊、阿里巴巴、京东商城等。而第三阶段的主要技术趋势应该是物与物的互联，即“万物互联”“工业互联网”“工业4.0”，代表企业如西门子、GE等。
从对象来看，简单粗分，可以把前两个阶段看为消费互联网，第三个则是工业互联网。
2，《中国制造2025》的背景及内容解析（12234558）：
2.1 背景
中国积极参与工业互联网的技术浪潮，颁布《中国制造2025》应该说是中国制造业发展到了此阶段的必然选择。自改革开放后，中国制造业对接经济全球化过程快速崛起，特别在应对国际金融危机的挑战过程当中，2010年我国超过美国再次成为全球制造业第一大国。2014年中国装备制造业产值占全球比重1/3，机电进出口额2.16万亿美元，占进出口总额的55.7%，成为真正的”世界工厂”。。
历史上中国曾经是制造业的第一大国，但是大约在1850年前后，中国丢掉了制造业第一大国这个位置。时隔160年，我们再次成为制造大国。但是大而不强。处于全球制造业价值链的低端。同时，面临欧美高端制造和越南等国更低劳动成本的冲击，亟需从制造业大国向制造业强国的转变，这是政府制订“中国制造2025”的一个时代背景。
2.2主要内容
（1）一个目标：我们要从制造业大国向制造业强国去转变，最终要实现我们制造业强国的一个目标。
（2) 两化融合：就是通过两化融合发展来实现这个目标。党的十八大提出了用信息化和工业化深度融合来引领和带动整个制造业的发展，这也是我们制造业所要占据的一个制高点。
（3) 两个阶段：
第一阶段为2015年到2020年，全面推广数字化网络技术的应用，部分行业和企业开展智能化技术试点和示范，如大力推进“数控一代”机械产品创新工程。
第二阶段为2020到2025年，将大力推进网络化智能化技术的应用。
（4）三步走的战略：大体上每一步用十年左右的时间来实现我们从制造业大国向制造业强国转变的目标。三个十年计划 《中国制造2025》《中国制造2035》《中国制造2045》，到建国一百年是 成为全球领先的制造强国，以制造业的繁荣和强大，托起中华民族伟大复兴的“中国梦”。
（5）四项原则：第一项原则是市场主导、政府引导。第二项原则是既立足当前，又着眼长远。第三项原则是全面推进、重点突破。第四项原则是自主发展和合作共赢。（6）五条方针：即创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本。
（7）五大工程：第一个就是制造业创新中心的建设工程；第二个就是强化基础的工程，我们叫强基工程；第三个是智能制造工程；第四个是绿色制造工程；第五个是高端装备创新工程。其中最核心的是实施智能制造工程
（8）八大关键技术分别是：工业数据采集与管理技术、建模与仿真技术、企业级管理决策技术、智能化产品设计技术、面向工业的云制造技术、面向工业的大数据技术、工业互联网技术、人工智能技术。
2.3、中国制造2025对标德国工业4.0 和美国工业互联网
（1）相同点。相同的地方就是信息技术和先进制造业结合，或者用互联网+先进制造业的结合，带动整个新一轮制造业发展。用政策制定者中国工程院周济院长的总结是就是“不谋而合、异曲同工”
（2）不同点。各国之间因为发展基础、产业阶段的不同，侧重点也有所差异。德国的概念是“工业4.0”——侧重”硬”的方面。路线是发展信息物理系统，强化高端产业和高端环节。美国的概念是“工业互联网”——侧重“软”的方面。路线是以互联网激活传统工业，发展先进制造业。
《中国制造2025》以“两化融合”推进信息化和工业化深度融合为主线，大力发展智能制造，构建信息化环境下的产业生态体系和信息制造模式。一句话概括就是“补课2.0，普及3.0，发展4.0，质量是关键，自动化是手段。”
3、《中国制造2025》与工程机械
3.1，工程机械产业现状及规模
中国已经是全球最大的产销国。已经有11家企业跻身全球50强，工程机械产值占国民经济总值约1%，2014年产值约5600多亿。约有二十大门类，数百机种。正处在由中低端到中高端、由替代进口到走出去，由低附加值到高附加值转变、由市场驱动到技术驱动、由仿形设计到自主创新的关键时期。
3.2 《中国制造2025》对工程机械的要求
《中国制造2025》在“战略任务和重点”“战略支撑与保障”等部分明确了工程机械行业的要求。
（1）统筹布局和推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化。
（2）到2020年，40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，受制于人的局面逐步缓解，航天装备、通信装备、发电与输变电设备、工程机械、轨道交通装备、家用电器等产业急需的核心基础零部件（元器件）和关键基础材料的先进制造工艺得到推广应用。到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，80种标志性先进工艺得到推广应用，部分达到国际领先水平，建成较为完善的产业技术基础服务体系，逐步形成整机牵引和基础支撑协调互动的产业创新发展格局。
（3）实施工业产品质量提升行动计划，针对汽车、高档数控机床、轨道交通装备、大型成套技术装备、工程机械、特种设备、关键原材料、基础零部件、电子元器件等重点行业，组织攻克一批长期困扰产品质量提升的关键共性质量技术，加强可靠性设计、试验与验证技术开发应用，推广采用先进成型和加工方法、在线检测装置、智能化生产和物流系统及检测设备等，使重点实物产品的性能稳定性、质量可靠性、环境适应性、使用寿命等指标达到国际同类产品先进水平。
（4）支持重点行业、高端产品、关键环节进行技术改造，引导企业采用先进适用技术，优化产品结构，全面提升设计、制造、工艺、管理水平，促进钢铁、石化、工程机械、轻工、纺织等产业向价值链高端发展。
（5）探索利用产业基金、国有资本收益等渠道支持高铁、电力装备、汽车、工程施工等装备和优势产能走出去，实施海外投资并购。
3.3，工程机械智能化发展的现状和基础
（1）数字化设计逐步成熟
工程机械行业是离散式制造业，对信息化、柔性化、数字化、智能化制造要求较其他行业更为迫切。现在CAD、CAE、PDM、Adams、Ansys、等已经得到广泛应用（根据调研，重点企业的应用率为100%），但是大都处在应用的初级阶段，正在探索、挖掘，向二次开发、集成应用等更高级的阶段推进。
（2）数字化制造成为技改升级热点
工程机械行业在CAPP/MES计算机辅助工艺过程设计方面已有较广泛应用，正在对计算机信息化系统做深入挖掘，如有效集成提成将制造执行系统EMS与经营管理系统ERP整合等。数控加工中心、焊接机器人等数控设备应用率越来越高。
（3）企业管理信息化平台建设加速
多数企业都搭建了经营管理系统ERP为核心的企业资源规划平台，客户服务系统CRM、经销商管理系统DMS、供应商管理系统SRM、协同管理系统OA、商业智能分析系统BI、预算信息化系统EPM、精益生产制造系统MES、安全监控系统、故障诊断系统等正得到越来越广泛的应用
3.4，工程机械智能化发展的目标
在《制造强国战略——工程机械数字化、网络化、智能化技术路线图》中，提出了对工程智能化发展的目标。总体目标是：2020年之前，建成示范数字化生产线或车间10个，构建全球研发、设计、制造、销售与服务协同平台，生产率提高30%，产品可靠性达到国际先进水平。2025年之前。建成智能化生产线或车间10个，生产率提高45%，实现智能化柔性化混流生产满足工程机械市场对产品的个性化、多样性需求，产品可靠性接近国际领先水平。
为实现总体目标，工程机械行业需要在以下三个方面着重发力：
（1）在重大智能制造装备方面，把智能搬运输送系统、工件清理机器人、车铣（镗）复合加工装备、结构件智能成形装备（含复合材料、新型材料）、结构件智能焊接装备、再制造毛坯寿命评估装备、再制造件成形与检测装备、柔性混装系统、智能化产品性能检测评估系统等九个方向作为主攻方向。
（2）在数字化工厂（车间）方面，把精密金属成形数字化车间、工程机械箱（变速箱）桥（驱动桥）数字化车间、齿、链、轴数字化加工车间、复杂结构制造、成形数字化车间、复合材料特种加工数字化车间、智能化涂装车间等六种的建设上加大投入力度，以提升数字化、智能化制造水平。
（3）关键技术方面，以以下五种技术作为突破重点。
A，数字化设计技术。2020年之前，建立分布式协同设计平台，知识共享与知识交易下的协同设计平台，适应工程机械特点的快速响应、敏捷设计、 虚拟样机、虚拟制造与装配、虚拟检测与评价功能。2025年之前，建立全球分布式协同设计平台，建立虚拟样机评价体系和评价标准。
B，工程机械保质设计技术。到2020年，突破工程机械产品静、动态可靠性设计技术，实现CAX集成具有多维不确定因素的系统可靠性设计，制定可靠性标准。到2025年，突破智能化静、动态设计技术，产品全周期的动态可靠性设计技术 建立产品智能化静、动态设计支持平台，无故障性设计和耐久性设计相结合，建立产品生命周期动态可靠性设计平台
C，工程机械后市场服务平台。到2020年，搭建工程机械后市场数字化平台。建立具有产品全生命周期服务、诊断、维修功能的数字化平台，产品实时状态感知及远程通讯、预警、提示功能。到2025年，产品作业实时智能化服务。智能跟踪、提示、预警功能，产品全生命周期智能化服务与共享共创技术
D，工程机械产品远程在线检测技术。到2020年，实现基于物联网的远程诊断与数据传输，具有各类传感功能、RFID识别技术、处理技术与定位功能。到2025年, 智能化远程在线检测与视觉感知，工程机械茶品作业动态图像还原技术，多传感器信息融合技术
E，工程机械核心部件设计制造数字化技术。到2020，核心部件数字化设计制造，质量接近国际先进水平。液压件、传动件、回转支撑、四轮一带、控制系统等设计制造过程数字化。可靠性、寿命、噪声等参数大幅度提升。到2025年，核心部件数字化设计制造，质量达到国际先进水平，部分产品接近国际领先水平，核心部件制造制造过程能耗、能效指标具有明显竞争力。核心部件具有远程数据传输健康状态预警和自我诊断功能。
工程机械在过往几十年的发展中，品牌影响力、国际化程度、科技和创新能力不断提升，规模和总量、品质和质量、企业管理水平、价值链综合能力都取得了显著提高，在“工业互联网”“工业4.0”中，在《中国制造2025》的大背景下，智能化、数字化、网络化的制造及应用已经成为行业发展战略的必然选择！
文章来源：中国工程机械工业协会标准化工作委员长 秘书长 刘慧彬
