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五大数字化发展趋势将在未来十年推动制造业加速迈向工业5.0时代

05-17    

 

本文作者:李邵建,欧特克软件(中国)有限公司董事长及大中华区总经理

 

众所周知,制造业是实体经济的基础,是未来经济高质量发展的关键。利用数字化技术发展更智能、更可持续、更具韧性的制造业,已然成为全球各国推动经济发展的战略共识。作为我国的立国之本和强国之基,中国制造业在面临新冠疫情与节能减排等多重压力之下,依旧克服了种种挑战、保持了良好的发展态势并取得了显著的成绩,据国家工信部的数据显示,2021年我国制造业增加值总量达31.4万亿元,连续12年位居世界首位。

 

为了进一步扩大中国制造业在全球市场的优势,2022年两会政府工作报告提出,要增强制造业核心竞争力。促进工业经济平稳运行,加强原材料、关键零部件等供给保障,实施龙头企业保链稳链工程,维护产业链供应链安全稳定。其中,“增强制造业核心竞争力”首次被写入政府工作报告,与去年“保持制造业比重基本稳定”的定位相比,方向更加明晰。而此前工信部、国家发改委等8部门发布的《“十四五”智能制造发展规划》则提出,到2025年,70%的规模以上制造业企业要基本实现数字化网络化,建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂。这进一步为我国的智能制造发展指明了方向。对此,可以更加明确的是,中国的制造业未来将会加快数字化转型的步伐,不断推动制造业向高端化、智能化和绿色化发展。

 

然而,以信息化技术促进产业变革的工业4.0时代已经持续了近十年,虽然以数据为驱动的智能自动化正在逐步改变制造业和其他主要行业,但制造业的技术进化和行业变革还尚未完成。到目前为止,实现了工业4.0并从其中的技术、平台和技能集而获益的企业,只有那些具有一定规模并能承担试验成本的跨国企业。麦肯锡对全球800多家传统企业开展的调研结果显示,尽管已有70%的企业启动了数字化,但其中的71%仍然停留在试点阶段,85%的企业停留时间超过一年以上,迟迟不能实现规模化推广。

 

但当全世界都在等待见证整个制造业实现工业4.0的成果的同时,人工智能、物联网、数据分析、机器人和3D打印的整合集成正在催生新的能力,这意味着另一场工业革命即将到来。我们可以称其为 "工业5.0"。这是数字化的下一个阶段,今天正在创建的平台和数字资产可以 "彼此对话",而人类和计算机可以更和谐地合作。

 

图片来源:欧特克公司

 

在可预见的未来,我们将身处于万物智联的时代,而数字化能力也将成为企业乃至行业的核心竞争力。作为全球数字化技术发展的推动者,欧特克认为,以下五大趋势将在未来的6到10年内推动制造业进一步实现数字化转型,并引领整个行业加速迈向工业5.0时代。

 

设计和仿真将会贯穿产品的整个生命周期。在产品的概念化、制造、销售甚至最终的退货或使用过程中获取了所有的数据之后,制造的各个阶段之间开始出现了集中的反馈循环。数字孪生是其中一个结果;基于模型的系统是另一种。当这两者结合在一起时,它们可能会组成一个系统,其中的每个生产阶段都与其他阶段相互连接,并随着信息的来回共享而不断改进和学习。

 

如今,当一个零部件被制造出来时,设计和工程的焦点自然都会集中在这一个零部件上。但在一个机械系统中,任何单独的零部件都与其他零部件相连。无论是发动机部件还是风力涡轮机内的齿轮,它只是一个更大的终端产品的一个连接部分。人们需要这样的工具:当一个零部件的设计发生变化时,这个工具能够识别出这种变化,并能计算出这种变化会如何改变其他零部件的形状,以及对整体结构性能的影响。

 

在工业5.0的环境下,这些相互依存的系统将会被启用并能实现系统级的优化。目前,自动优化工作流实际上只发生在部件层面,而系统层面基本上主要是手动配置的。然而异构数据集的实时连接可以实现大型复杂系统的自动化优化。这可以大大加快产品的开发过程。

 

由数字孪生组成的新互联网将出现。随着技术融合变得越来越普遍,跨平台通信和兼容性将变得至关重要。随着5G的到来,超级连接性的技术架构正在形成。这将导致在系统、人和设备之间可能出现一个更先进的相互作用的世界。

 

考虑到新冠疫情期间全球对数字孪生技术的迅速采用。在未来十年里,你可以看到数字孪生的发展,它可以在不同的环境下相互合作和互动,从而形成一个网络或一个生态系统,成为一种平行的全球网络。随着智能城市和自动化交通系统的发展,能够被捕获的数据将会非常丰富。而孤立这些丰富的数据资源只会降低其价值,它们需要被共享。但在这种情况下,保护知识产权也将变得更加重要,因此,可以期待,像区块链这样的技术在保护数字孪生之间共享数据的安全方面将发挥一定作用。

 

增强智能将把机器变成同事。工业5.0将迎来一个人机协作的新时代。数字技术的迅速普及让人们产生了很多关于机器取代人类的猜测。但实际的情况是,机器正学习与人类在一个全新的层面上进行合作。增强智能的认知计算能力可以帮助人类更快地做出更好的决定。

 

例如,欧洲体育用品零售商迪卡侬现在正利用人工智能更有效地设计和制造其高性能自行车,使它们更轻、更耐用、更快,同时减少设计阶段的排放。随着投入到生产工作中的机器变得更加智能和互联,工业5.0将为实现任务和流程的自动化建立一个更加协作的运营机制,这些任务和流程目前过于复杂,仅靠软件还无法处理。

 

“制造即服务“的概念将成为现实。随着供应链变得更加多样化并通过数字网络连接起来,一种新的民主化将被触发。消费者将有效地成为系统集成商,将复杂的制造过程编织在一起,只需点击一个按钮就能设置自己的配置。看看目前的电子商务已经能做到的,不难想象,如果你需要一个新的厨房小工具,你只需登录并选择你想要的颜色、组件、材料、尺寸和功能即可。

 

当工业5.0的技术能力到位时,这将变得更加容易,而且几乎是即时的。你的订单将能直接发送到一台机器上进行快速制造,同时触发一个次日交货(甚至可能是当天)的履行过程。

 

大规模定制将使 "即时和定制 "成为常态。对商品的需求将能在更短的时间内实现,对定制化的要求比以往任何时候都高。而能够快速交付产品的系统和机器已经存在。例如,亚马逊正努力在24小时内提供一些定制化的产品。在未来的几年里,这将扩展到其他零售商乃至其他行业领域,进而对制造业和零售业产生巨大的影响。现在人们所理解的产品和商品实际上可能不复存在。如果所有的东西都可以在互联网上配置,并快速地定制化生产,那么可以说就不需要零售空间了。

 

然而,在以上这些趋势向前发展之前,我们必须要实现工业4.0的承诺。到目前为止,这仍然是制造企业的主要目标。因为仍有很大一部分的制造企业还没有因为数字时代的到来而受益。不过,一些实验正在进行,以帮助今天的工厂设备转变为能够共享数据和执行自动化指令的准数字设备。与此同时,科技公司也正在完善他们面向中小企业的产品,扩展解决方案和收入模式,以适应中小型制造企业的发展需求。正如欧特克不但为制造企业提供灵活的产品订阅模式,还持续为用户提供包括技术支持、项目指导、培训以及资源发展规划等方面的服务,让制造企业不仅能应用到全球领先的软件产品和平台解决方案,同时还能获取行业前沿的技术和发展理念。

 

在下一次工业革命真正来临之前,确实有许多障碍需要我们去克服。但数字技术的发展日新月异,踌躇不前就意味着落后,现在正是思考如何为下一次工业革命做好准备的时候了!

 

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