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“中国制造”正在向制造业微笑曲线两端“位置移动”，向附加值高的环节发展。通过工业4.0、工业互联网体系的建立，实现“制造+服务”的转型升级。在高科技领域的独立自主，在曲线的另一端实现高附加值的产品。

农业社会的人类劳动生活多依靠人力与畜力，低下的生产力无法提供足够的粮食满足人口的生存与发展。直到工业革命的出现，它带来了工具，带来了科技，让人类从繁重的体力劳动中解脱出来，人类社会开始加速发展。新一次的工业革命是对人类大脑的解放，类人脑智能成为新的生产动力，重塑着人类发展的方向。

旧工业制造

自第一次工业革命以来，世界强国的更迭兴衰清楚地证明，强大的工业是一个国家和民族发展强盛的根基。随着工业化的不断演进，工业制造先后经历了机械化、电气化、自动化三个阶段。与此同时，我国工业体系也随着工业化的发展，逐步建成了门类齐全、独立完整的工业体系，工业品类已达220余种，成为了工业体系最完备的工业大国之一。几十年间，中国制造一直占据着“世界工厂”的位置，可是附加值较低的生产制造优势只能让中国制造业一直处于“微笑曲线”的低端，极易被取代。到了2015年12月，中国制造业采购经理人指数已经连续10个月下滑，达48.2，标志着中国制造业已经逐渐结束了数十年的快速发展阶段，结束了人口红利带来的制造优势，必须找到新的出口。

新工业制造

自2008年开始，虚拟经济的出现让世界经济逐渐脱实向虚。在互联网、虚拟经济的煊赫与破碎中，经济社会结构性矛盾不断凸显，人们试图在工业与制造中找到真实的力量。世界各国开始推进“再工业化”，脱虚向实。

2008年的次贷危机后，美国率先提出了“先进制造业伙伴计划”（AMP），将发展制造业作为今后国家建设的核心任务。在此基础上，通用电气（GE)在2012年提出了“工业互联网”的概念，通过人、数据与智能机器的互联互通形成工业网络，并贯穿工业产品生产的整个生命周期，以此提升制造业的效能。同时，通用电气与思科(Cisco)、IBM、英特尔(Intel)等企业在美国波士顿成立工业互联网联盟(IIC)，共同合作打破技术壁垒，促进制造业在物理世界与数字世界的融合。

而德国的工业4.0计划意指“第四次工业革命”，其本质是将万物互联，通过AI、大数据等手段增强柔性化生产，实现内外服务的网络化。以信息物理系统最终达成绿色智能化生产。世界工业文明走向“智能化”时代。

中国新工业制造走向何方？

柔性生产

新冠肺炎疫情后，制造业的“数字化转型”成为一时热议的话题，可什么是“数字化转型”“如何转型”想必大部分人并不清楚。疫情期间，一些企业甚至是高精尖企业跨界投入到了口罩和消毒用品的生产中。比亚迪在半个多月内实现了口罩量产化。一些航空企业将原有制造飞机的生产线在几天之内改装设计，进行口罩生产。这些看似有些意外的变化其实来自于一种“柔性制造”。作为“智能制造”的核心——柔性制造，是在原有的生产线中更换产品时，无需经常更换制造的装备，只需依靠灵活完备的数字化生产系统更改系统参数以及灵活的组件，就能够实现产品制造的多样性。柔性制造正是数字化转型的最终成果。

过去的柔性制造对于很多企业来说只是一个备选项，因为足够的市场需求，产品的销售并不是问题。可是当世界意外频发、经济不确定性增强的今天，小规模、定制化、跨行业的柔性生产或许才是未来工业制造的正解。它让企业存活下来，不再坐以待毙。在同样的情况下，有些企业会日亏数亿，有些企业则可以逆流而上日进千万。

三一重工是近年来实现柔性制造的企业典范。在北京、长沙等制造基地构建柔性生产线，整个柔性生产系统包含了大量数据信息，包括用户需求、产品信息、设备信息及生产计划，依托“IT+OT”的工业互联网模式，采用以制造运营管理（MOM）为核心的产销存一体化平台建设，构建“智慧大脑”，快速满足客户的个性化、小规模定制需求，实现高度柔性化生产。三一重工的“产线柔性配置”成为“2021年度智能制造优秀场景”，被工信部认定为“智能制造标杆企业”。

柔性制造，考验的不仅是企业的技术实力，不是简单地引入几种工业机器人、软件、生产线，还要有管理、适应市场变化等各方面的软实力。市场需求不断变化，需快速调整智能化分析，软硬结合才能制造出更好的产品。

数字孪生

如果说柔性生产是工业4.0的目标的话，那么“数字孪生”就是实现目标的关键技术手段。数字孪生（Digital Twin）技术是将一种全局的可视化信息化，拓展到制造业的整个生命周期，最终达到生产和决策的最优化的技术模式。具体来说，数字孪生集合了数据、算法、PLM（产品生命周期管理软件）、MOM（生产运营系统）等各类技术手段形成数据模拟平台—物理对象的虚拟映射，在生产之初对生产过程进行仿真模拟、分析和测试；在生产过程中优化整个生产运营流程，对加工状态、工艺参数、生产环境数据进行监控，预测异常情况并迅速采取措施，防止残次品的产生；产品交付后，对售后维护进行跟踪。虚实耦合，形成全生命周期的产品运营管理平台。

以通用电气的航空发动机为例，生产过程中每台发动机都建立了数字孪生模型，通过实时分析发动机的传感器数据，数字孪生开始进行仿真。通过对每个飞行员飞行习惯以及发动机的真实数据的分析，设计师可以从多个仿真设计方案中选择最优的生产设计方案。可以说，数字孪生的应用对工业制造行业产生了颠覆性的影响，传统的发动机叶片检测时间20个小时能被缩短至20分钟，极大地降低了人力、时间等成本并防止各种错误的出现。

海尔集团旗下的COSMOPlat数字孪生平台，是国内首个5G+工业边缘云渲染平台化解决方案，是目前国内最大的工业互联网平台。现在的海尔集团已经将大规模定制作为企业发展的核心，把智能制造与工业互联网的软硬件一体化，实现了数字孪生与实际生产线的的集成融合。在家电领域，海尔的数字孪生应用于两个方面：产品和工厂。产品方面，海尔从设计、生产、组装、上下游企业实现全面柔性生产模式；利用数字孪生实现产品全生命周期的云服务。在工厂方面，将仿真模型与实际IoT系统相融合，对生产流水线、整个工厂的运作管理进行全局的管控监督，目前，海尔是世界上唯一在同一国家拥有两家灯塔工厂（指由世界经济论坛和麦肯锡咨询公司选出的全球数字化制造与工业4.0的示范者和引领者）的企业。

智能化生态链

前三次工业革命，蒸汽、电力、计算机让世界工业实现了从“生产”到“大规模生产”再到“高效生产”的演变。人工智能的出现，使人类世界与物质世界、数字世界相融，万物相连与海量数据使人类社会创造出新的运作模式。

据统计，目前发达工业国家德国、美国、韩国的工业数字经济占行业增加值比重均超过三成，而我国还不到两成。而在我国的制造业中，除了少量头部企业实现了工业3.5到4.0的转变，还有大量的中小企业仍处于工业2.0、3.0的阶段中。他们缺乏德国工业那样雄厚的工业基础，也没有美国那样多的尖端技术，也缺少资源和能力实现高质量转型。

智能化程度很高的一家企业，如果它的上下游企业达不到一定程度的智能化，无法满足供货需求，那这家企业就难以真正地利用智能化生产达到高效的产业化、规模化。如果头部企业利用自身优势和资源，整合全产业链加入新一轮的工业化进程中，最终才能实现整个国家的工业智能化升级。

联想集团的供应链正是工业4.0供应链中的佼佼者。多年来，联想一直协助供应商改造智能生产线，提供免费的智能检测系统方案。2016年，联想引入“数据湖”概念推动整个产业链的信息化，将上下游信息数据集合在同一平台。在整个生态链，都可以实时360度可视化上下游每个工序的数据链。供应商协同SCP平台，可以清楚地了解数千家供应商不同的库存量，便于快速调动配送。2022年，在国际权威咨询机构Gartner的全球供应链25强名单中，联想集团位列第九，成为亚太地区唯一上榜的高科技制造企业。

不过，搭建这样的生态链，或是中小企业的智能化升级都并非易事。许多企业在非智能化之前，有诸多担忧，比如担心投资成本、回报率、网络安全等等。许多联想的供应商在最初也是拒绝智能化入链，但是联想要求供应商只有装配了智能化生产线后，才会继续合作下订单，并且实时监测对方的生产质量数据，经过互相磨合帮助，共同实现了柔性生产，推动了整个生态链的智能化。完整的智能供应链可以帮助企业产生的巨大粘性，留住客户资源。

对于生态链中的中小企业来说，他们的受益更多。这些企业往往是效率较低的劳动密集型企业，生产运营过程中的质量控制欠稳定，缺乏较高的技术水平。而这些问题可以通过工业4.0方案很好地解决，自动化信息化的工业操作会大幅度提高其制造水平，工业软件、人工智能能够填补人力资源的不足之处。而相较于大型企业，中小企业的结构更加灵活，可以更敏捷地响应市场需求，非常适合智能化后的柔性制造。

在经典的“微笑曲线”中，生产链两端的研发设计与销售服务是制造业附加值中较高的两部分，而中间底部的生产制造是门槛较低、附加值较低的部分，可替代性强，我国的制造业一直以来都处于这一部分。自2015年后，中国制造业增速回落。“中国制造”需要向制造业两端“位置移动”，向附加值高的环节发展。通过工业4.0、工业互联网体系的建立，中国制造业在全产业链可以实现“制造+服务”的转型升级。另一方面，我国在高科技领域实现技术的突破、独立自主，正在曲线的另一端实现高附加值的产品。我国工业制造业正在从低端供给过剩、高端供给不足的境况中，走向高质量、高附加值的“中国创造”。

轴承钢，被称为“高端装备的关节”，对于航空航天、军工等大多数装备制造业都是非常重要的机械零件，而最尖端的轴承钢技术一直被德国、日本等国所垄断。2019年，江苏兴澄特钢自主研发的新型轴承钢，在最重要的疲劳性指标上，实现国际领先。研究人员攻克了一系列技术、工艺和生产难关，使轴承钢氧含量控制在小于等于5ppm的世界先进水平，成为世界顶级轴承制造商SKF“采购绿色通道”的第一家中国钢铁企业，并进入了法国高铁等多个国家铁路公司的轴承钢采购名录。此外，西北工业大学刘东教授团队利用强力旋轧技术（PTR）研发的航空发动机轴承，经检测疲劳寿命高于德国航空轴承的20倍以上，这意味着我国将在轴承领域逐步实现技术自主，开始摆脱对进口高端轴承的依赖。2018年，中铁隧道局、洛阳LYC轴承联合研制的盾构主轴承经检测稳定可靠、技术指标已达到甚至超过国外同类产品。我国在盾构机轴承方面也开始具备取代进口轴承的实力。这一部件成为行业内唯一一家被工信部列入盾构机再制造试点的施工企业。

太铝合金一体成型发动机叶片

2021年初，中科院金属研究所自主研制的钛铝合金发动机叶片通过震动疲劳考核，考评效果为达到“理想预期”，即将启动叶片装机考核。“航空发动机”一直以来都是我国较为薄弱的工业产品，大多依靠进口。2006年，中科院金属研究所的杨锐博士听到英国罗罗公司在寻求钛铝叶片的消息后，开始了一体化低压涡轮发动机叶片的研制工作。可是，传统航空发动机使用的镍基高温合金价格昂贵，科研人员找到了钛铝合金材料作为替代材料，10年间研究人员运用新的冶炼技术攻克了钛铝合金应用于热端高压涡轮叶片部件等诸多难题，成功研制出一体成型的钛铝合金叶片。经装配实验证明，这款涡轮叶片将实现发动机的涡轮盘和涡轮叶片大幅度减重，极大提高了航空发动机的效率。目前，这款发动机叶片已经首次用于国内的C919大飞机的配套发动机CJ1000。2016年，南京理工大学陈光教授团队，在新型航空鈦铝合金材料上同样取得了突破性进展，其室温拉伸塑性、高温抗蠕变性能等关键性能指标处于国际领先，尤其是其承温能力提高了150~250℃以上，是一项国际重大突破，超过美国同类材料1~2个数量级。我国航空发动机领域的发展即将迎来井喷期。

铸锻铣一体化3D打印数控机床

高端数控机床是高端制造企业的核心竞争力之一。德国、日本等国一直是全球领先的数控机床制造国，我国只能支付高额的技术费用购买他国的高端产品。2021年，张海鸥科研团队成功研发出国内首台铸锻铣一体化3D打印数控机床。研究团队先后利用这台机床，成功打印出大型飞机航空发动机的重要部件，如高温合金机匣，钛合金叶轮，还有海洋深潜器，核电用钢等高端金属锻件。经中航飞行的验收报告显示，这台机床在飞机复合材料成型方面，拥有非常明显的周期和成本优势，制造周期缩短1/3到1/2。国际权威3D打印杂志《乌勒斯报告》，也认可了这项技术的可靠性，认为张海鸥团队利用铸锻铣工艺，成功制造出了性能优越的发动机零件。2021年，这项技术已经被国家商务部和科技部，列入了限制出口目录，是我国唯一被列入其中的3D打印技术。铸锻铣金属3D打印数控机床的出现，让我国在解决复杂大型零件制造的问题上得到了一次全新的突破，核心桎梏的打破，极大提升了我国在大型装备制造领域的制造能力和自主研发能力，为我国的重工制造业注入了一剂强心针。