當今世界正處在大變革、大調整時期,2012年世界經濟將處于格局大變遷的前夜!各國發展都面臨難得的機遇和嚴峻的挑戰,能否實現科學、和諧、有創造力的發展是各個國家(特別是中等收入國家)面臨的共同課題。
如何科學地、可持續地健康發展,黨中央、國務院通過“講話”與“規劃”都有明確的指示。
2010年6月7日,中共中央總書記胡錦濤在兩院院士大會上的講話中向科學界提出,要重點推動八大科研領域發展,爭取盡快取得突破性進展。其中,制造業被列為八大領域之一。胡錦濤指出,要大力發展新材料和先進制造科學技術,促進我國制造業結構升級和戰略調整,發展先進裝備制造業,推進制造業的綠色化和智能化。
2012年1月16日,溫家寶總理在《在世界未來能源峰會》上的講話,強調指出:“中國將繼續同世界各國人民一道,加強國際合作,推動可持續創新,致力發展未來能源,共同建設一個綠色和可持續發展的新世界!”而近期以來,綠色化和智能化,正是裝備制造業研究和發展的重點。
本文就綠色化和智能化的問題,從宏觀概念與國家政策層面,談一些個人的看法,供大家參考!
1 “綠色化與智能化”是引領世界發展的潮流
綠色與智能,一直是近年來國際工業領域的重要發展潮流, 自然也順理成章地成為了“2012漢諾威工業博覽會”的展覽主題。漢諾威工業博覽會(HANNOVER MESSE)被業界認為是聯系全世界工業技術領域和商業領域的重要國際活動、是全球最具影響力的工業界盛事之一。不難看出,強調“綠色”意在提升能源、原材料的利用效率,最大限度地實現涵蓋全球工業范圍的可持續發展;而強調“智能”則意在提升生產效率、提高工業資源調配的合理性, 以及工業設備的可用性和可維護程度。這兩大主題,無一不是對當前實際工業需求的高度概括。國際許多知名企業,如西門子、ABB、菲尼克斯電氣等等,都在各自企業的發展過程中,強調“綠色與智能”。例如,“綠色”可以說是西門子集團發展史上的一個重要符號性詞語。在不同的歷史時期,西門子都在用“綠色”的理念影響著世界工業界的發展潮流。
2 “綠色化與智能化”的概念及需求
2.1 綠色化的概念及需求
2.1.1 綠色化的概念
綠色文化定義:根據百度百科的介紹,綠色化的概念即是從綠色文化定義引伸而來,因為,文化,是人類一切活動過程和結果的總稱。狹義綠色文化是指人類適應環境而創造的一切以綠色植物為標志的文化,包括農業、林業、工業、城市綠化,以及所有植物科學等。
由上所述,根據綠色文化的定義,具體到某一行業,應該是,行業與環境的和諧共進,并使行業實現可持續的健康發展。例如:綠色能源,指溫室氣體和污染物零排放或排放很少的能源,綠色制造,是指綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式,其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對環境負面影響最小,資源利用率最高,并使企業經濟效益和社會效益協調優化,能夠使企業實現可持續的發展。
目前,綠色經濟受到國際社會的廣泛關注。2012年將于里約召開的聯合國可持續發展大會(UNCSD)的主題之一就是“可持續發展和消除貧困背景下的綠色經濟”。聯合國環境規劃署(UNEP)從2008年開始實施綠色經濟倡議,2011年2月發表了綠色經濟報告書(UNEP 2011)。經濟合作與發展組織(OECD)從2008年開始制定綠色增長戰略,并將綠色增長作為其成立50周年的紀念主題。目前,國際上對于綠色的理解包括生命、節能、環保等三個方面。
溫家寶總理2012年4月25日在斯德哥爾摩表示,經濟的“綠色化”不是增長的負擔,而是增長的引擎。李克強副總理也曾強調,“中國政府高度重視發展綠色經濟與應對氣候變化,我們從自身實際出發,借鑒國際經驗,把可持續發展作為國家戰略”。隨著世界經濟的發展,一場綠色變革浪潮正在席卷全球。縱觀世界綠色文明的發展趨勢,21世紀必將成為“綠色世紀”。
2.1.2 綠色化的需求
中國經濟正處于高速增長期,人與自然的矛盾從未像今天這樣緊迫,我們已沒有足夠的資源來支撐高消耗、高污染的經濟增長方式。必須強化全民的資源環境危機意識、必須發展循環經濟以提高資源使用效率、必須發展清潔生產以降低生產過程中的污染成本、必須發展綠色消費以減少消費過程對生態的破壞、必須發展新能源以實現生產方式的徹底超越。惟有如此,才能實現社會的可持續發展,實現向生態工業文明的跨越,培育出一個人與自然、人與人雙重和諧的生態文明。
當前,由于溫室氣體的排放、環境污染的惡化,以及金融危機引發的全球經濟放緩,使人類更多地開始注意與思考環境保護的問題。因而,各行各業對于綠色化有著迫切的需求。諸如: 綠色經濟、綠色城市、綠色工業、綠色企業、綠色裝備、綠色電力、綠色冶金、綠色石化、綠色物流、綠色食品等等。
為了適應裝備制造業領域的迫切需求,必須確立“全壽命周期”的綠色化理念。綠色制造是通過革新傳統的制造技術、設計理念和生產方式,實現資源能源的高效清潔利用和環境影響的最小化。制造過程的綠色化是從環境保護角度出發,在制造的各個階段(全壽命周期—管理、設計、材料、工藝、生產、物流、報廢、回收、循環使用等)都要充分考慮到環境保護。這里的環境不僅是自然環境,還包括社會環境和生產環境,要做到可持續發展,走向人類社會和自然界的統一與和諧。綠色制造技術的研究將在資源的綠色轉化、新資源和能源的替代、過程強化與系統集成以及綠色產品工程等四個方面展開。
在我國高端裝備制造產業技術中,強調綠色制造。重點發展先進綠色制造技術與產品,突破制造業綠色產品設計、環保材料、節能環保工藝、綠色回收處理等關鍵技術。開展綠色制造技術和綠色制造裝備的推廣應用和產業示范,培育裝備再制造、綠色制造咨詢與服務、綠色制造軟件等新興產業。
綠色化是隨著人類社會的進步和發展,衡量其可持續發展水平的關鍵。因此,研究和探討它的內涵、特點和環境保護問題越來越引起人們的高度重視。綠色制造 ! 發展趨勢就顯得尤為重要。是通過綠色生產過程(包括:綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等)生產出綠色產品。中國政府高度重視發展綠色產業和綠色經濟,把可持續發展作為國家戰略,把建設資源節約型、環境友好型社會作為重大任務。助推“產業升級”之本:節能增效。在國內的制造業企業中,“節能增效”幾乎是一個永恒的話題,每一家企業都不能完全脫離這個話題來談自身的“轉型升級”之道。在多個行業的“十二五”規劃中,也都提及了“節能增效”這一目標。
在實現制造過程的綠色化的時候,必須考慮制造行業的“低碳經濟”問題,聰明的企業善于抓住機遇,轉變生產方式,走在前面,將被動變為主動。利用社會發展理念的變革作為企業加速發展的動力。努力搶占“低碳經濟”的制高點。企業應當在考慮企業發展戰略的同時,考慮企業如何制定“低碳戰略”,并力求與國家的可持續發展趨勢同步增長。
2.2 智能化的概念及需求
2.2.1 智能化的概念
通常人們所指的“智能”,是指人的大腦的思維能力,從其外延來看,“智能”就是發現規律、運用規律的能力和分析問題、解決問題的能力。通常“智能”包括四個方面的能力,即: 感知能力、記憶與思維能力、學習能力及自適應能力。
而對于智能化(Intelligence),目前尚無明確的、公認的、科學的定義,但通常認為應當包括兩方面的含義:一是采用“人工智能”的理論、方法和技術來處理各種問題;二是具有“擬人智能”的特性,具備自適應、自學習、自校正、自協調、自組織、自診斷、自修復等功能。這可以作為衡量是不是智能化裝置、設備、系統的基本標準。因此,不妨將智能化裝置定義為: 采用人工智能理論、方法、技術,具有某種擬人智能特性和功能的裝置。智能化裝置利用計算機代替人的部分腦力勞動,具有運用知識進行推理、學習、聯想以解決問題的能力。
智能化的概念具體應用于“智能控制”,則是指:其主要的目標是使控制系統具有學習和適應能力,學習的目的是為了使系統具有適應能力,在復雜控制系統中能夠根據系統所處的環境、操作條件的變化、控制目標的變化、不斷學習、適應新的需求。模糊推理、神經網絡、遺傳算法都具有模擬人類思維結構和方式的特點,將三者有機地結合起來,發揮各自的優勢,將會是智能控制研究的主要方向。從整個信息技術的發展歷程來看,我們已經歷了電子化、數字化、網絡化的階段,目前正處在信息化的末端和智能化的前端,就是人們所提到的智能化服務階段,從智能化的實現開始,我們將逐步邁向智慧的階段。
智能化生產技術是制造業不斷吸收機械、電氣、電子、信息(計算機、網絡、通信、控制論、人工智能等)、能源及現代系統管理等領域的成果,并將其綜合運用于產品研發、設計、制造、檢測、銷售、使用、服務乃至回收的全過程,以實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷、柔性生產,提高對市場動態多變的適應能力和競爭能力的制造技術的總稱。
2.2.2 智能化的需求
制造業,特別是裝備制造業是為國民經濟各行業提供技術裝備的戰略性產業,是各行業產業升級、技術進步的重要保障和國家綜合實力的集中體現。世界技術進步與經濟發展表明:發展智能制造是提升制造業效能,促進經濟發展的大趨勢。智能應用創造的空間如此巨大,智能方案描述的情景如此之美,令人有目共睹。那么作為自動化廠商,在面對眾多智能應用的新領域時應該如何發力?在如此宏大的智能產業版圖中,裝備制造業對于智能化的需求是十分迫切的。因此,自動化廠商在這種情況下需要考慮的是將承擔什么樣的角色?
智能化是未來制造技術的發展方向,它是將人工智能融入到生產過程的各個環節中去:通過模擬人類專家的智能活動,取代生產系統中的部分腦力勞動。在生產過程中,系統能根據生產實際進行推理,并做出合理判斷, 自動調整其參數,使生產活動達到最佳狀態。智能化是自動化的高級階段,是柔性化和集成化的延伸和發展。縱觀歷史,剖析現狀,展望未來,專家指出:今后,傳統的制造業仍將朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”的方向發展。新型的先進制造技術將朝著小型化(微型化)、集成化、成套化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化、綜合自動化、光機電一體化;在服務上:專門化、簡捷化、無維護化以及組裝生產自動化、無塵(或超凈)化、專業化等的方向發展。在這些“化”之中,占主導地位、起關鍵作用的是智能化和網絡化。
智能化是制造技術發展的前景。智能化制造模式的基礎是智能制造系統,它是智能和技術的集成而形成的應用環境,也是智能制造模式的載體。它突出了在制造諸環節中,以一種高度柔性與集成的方式,借助計算機模擬的人類專家的智能活動,進行分析、判斷、推理、構思和決策,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動,同時,收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發展人類專家的制造智能。在國家高端裝備制造產業技術中,強調智能制造,發展工業機器人、智能控制、微納制造、制造業信息化等相關系統和裝備,重點研發工業機器人的模塊化核心技術和功能部件、重大工程自動化控制系統和智能測試儀器及基礎件等技術裝備,建設產業技術培訓體系,推動技術集成驗證與示范應用工作,制定技術與安全標準,培育一批高技術創新企業,實現制造系統智能運行,改造提升裝備制造業。一些國內的知名企業, 已制定了“智能化”戰略!例如,海信集團就宣布:未來10年全面“智能化”。
中國制造業成功地承接了世界制造業的轉移與外包,逐漸形成了各區域的產業集群,這種產業集聚現象又進一步降低了企業的生產成本和組織成本。使得區域制造業產業優勢不斷強化, 制造業競爭力進一步得到加強。中國的制造業想變得又大又強的話,必須要尋求突破,從相關數據的分析來看,總體而言,未來五年到十年,中國制造業發展趨勢是高增加值化,這是中國制造業實現突破之路的必由之路!在中國,伴隨著產業制造能力的不斷提高,中國產業國際上的競爭力不斷增長,但中國產業的創新能力提高有限,存在著產業制造能力與技術能力不對稱的現象。這種不對稱現象是中國經濟增長方式的一個寫照,它蘊藏著中國經濟發展的機遇與挑戰 。因此,提高中國企業的技術創新能力是未來數年的艱苦任務,需要行業與政府的共同努力。隨著工業無線網絡、傳感器網絡、無線射頻識別、微型機電系統、激光技術等技術的日益成熟,人們由現在對于制造設備與制造過程的“了解不足”,向三維空間加時間的多維度、透明化泛在感知發展, 泛在計算、泛在虛擬、泛在仿真無處不在,從而促成了以泛在信息技術為主要驅動力的新一代基于泛在感知的信息化制造和自動化技術——“泛在信息制造”時代的來臨,這將會是新一代先進制造技術發展的核心驅動力!
3 必須加快綠色化、智能化步伐的原因
為什么必須加快綠色化、智能化步伐的原因,主要是:
第一,我國有限的資源和嚴重的環境污染決定了必須走機械工業綠色制造的發展道路。機械工業可持續發展的概念可歸納為建立極少產生廢料和污染物的工藝或技術系統,在加強環境系統的生產和更新能力以使環境資源不致減少的前提下,實現持續的經濟發展和提高生活質量。目前,我國正大力提倡科學發展觀和綠色GDP概念,推進可持續發展戰略,加快發展裝備制造業,尤其是開展綠色先進制造技術的開發和應用,對環境保護和資源的合理利用提出了更高的要求。
第二,提高我國裝備制造業國際競爭力的需要。我國加入WTO后,國內企業的環保、技術、法制、經濟理念需要適時更新。WTO體制及其規則允許各成員采取保護人體健康、動植物健康、環境和自然資源的措施,提倡消耗適度、無污染、有利于環
保的產品和服務。
第三,先進工業國家的智能化水平正在加速提升,給我國裝備制造業帶來更大挑戰。現在世界先進國家正在展開對工業智能化制高點的爭奪,特別是日本,對于工業機器人和家庭機器人的研究已經開展了十多年,而且開發得非常成功。美國的發展速度也很快,2011年3月,我赴美參觀某汽車零部件制造廠,在該廠汽車底盤裝配車間里,堆滿了各式各樣的工業機器人,有六百多臺機器人共同完成汽車底盤的裝配工序,人工操作幾乎為零。所以,未來中國機械制造業在智能化方面的速度必須大幅提升,否則真的會淪為全球的血汗工廠。
為加快中國裝備制造業的綠色化、智能化步伐,“十二五” 期間國家將在制造領域中成立綠色化、智能化制造聯盟,積極推導業界的發展。可喜的是,在2011年北京國際機床展國內許多參展單位的展臺上,我們已經看到了眾多以綠色化、智能化為核心的機器設備和制造系統。
第四,響應國家政府規劃,實現自主創新。在“十二五”期間,國家裝備制造業將投入大量精力開發工業機器人以及智能控制系統。許多國家重點院校,如:清華大學、北京大學、上海交通大學、西安交通大學、北京理工大學、上海同濟大學、中南大學等均在工業機器人以及智能控制系統領域投入大量人力、物力與財力。中國科學院沈陽自動化研究所、中國科學院自動化研究所、廣州機械科學研究院等科研單位,作為國家投入大量精力、經過長期建設發展壯大的科研機構,也在為整個裝備制造業的綠色化和智能化做出應有貢獻!
4 政府專門制訂“綠色化與智能化”發展規劃
為了科學地引導中國裝備制造業的可持續發展,國家科技部專門出臺了《綠色制造科技發展“十二五”專項規劃》和《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》,這些專門規劃的出臺,是全面貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020 年)》、《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》以及《國家“十二五”科學和技術發展規劃》提出的重點任務,加快促進產業技術進步的重要措施,也是加強自主創新工作的重要組成部分。
《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》明確提出“積極發展綠色制造,加快相關技術在材料與產品開發設計、加工制造、銷售服務及回收利用等產品全生命周期中的應用,形成高效、節能、環保和可循環的新型制造工藝,使我國制造業資源消耗、環境負荷水平進入國際先進行列”;《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》提出建設資源節約型、環境友好型社會作為加快轉變經濟發展方式的重要著力點;《國家“十二五” 科學和技術發展規劃》將“綠色制造”列為“高端裝備制造業” 領域六大科技產業化工程之一,提出“重點發展先進綠色制造技術與產品,突破制造業綠色產品設計、環保材料、節能環保工藝、綠色回收處理等關鍵技術。開展綠色制造技術和綠色制造裝備的推廣應用和產業示范,培育裝備再制造、綠色制造咨詢與服務、綠色制造軟件等新興產業。”這些都對我國發展綠色制造解決當前能源緊缺和環境污染的現狀提出迫切要求,為先進制造領域布局和實施綠色制造專項規劃提供了指導和依據。
智能制造是面向產品全生命周期,實現泛在感知條件下的信息化制造,是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上,通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術,實現設計過程智能化、制造過程智能化和制造裝備智能化等。智能制造具有鮮明的時代特征,內涵也不斷完善和豐富。
一方面,智能制造是制造業自動化、信息化的高級階段和必然結果,體現在制造過程可視化、智能人機交互、柔性自動化、自組織與自適應等特征;
另一方面,智能制造體現在可持續制造、高效能制造,并可實現綠色制造。
《綠色制造科技發展“十二五”專項規劃》(簡稱《專項規劃》)是以“十二五”時期的需求為重點,兼顧我國中長期制造業可持續發展的需求,明確突破綠色設計、節能減排工藝、綠色回收資源化與再制造、綠色制造技術標準等關鍵共性技術,推動技術、標準、產業協同發展。
選擇典型示范意義的行業或區域,開展綠色制造技術、工藝裝備和產品的推廣應用,推動傳統制造業綠色化改造,發展資源節約和節能環保的戰略性新興產業,提高我國制造企業競爭力。
《專項規劃》明確了組織實施發展綠色制造的指導思想和發展目標,確定了重點內容和實施方案,提出了保障措施和技術路線圖。
《專項規劃》是“十二五”時期開展綠色制造工作的重要依據。
《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》則是面向產品全生命周期,實現泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上,通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術,實現設計過程、制造過程和制造裝備智能化,是信息技術和智能技術與裝備制造過程技術的深度融合與集成。
該專項將按照抓住高端、突出重點、企業主體、服務發展的原則,結合世界發展的趨勢和未來前沿制高點,研究智能制造基礎理論,攻克一批前沿核心技術和共性關鍵技術,研制一批智能化高端裝備,并進行示范應用和產業化,為實現我國從“制造大國”向“制造強國”轉變奠定技術基礎。
這兩項專項規劃對于裝備制造業的“綠色化”與“智能化” 的發展均提出明確的目標、發展思路、原則與要求,是我國裝備制造業轉型的重要依據。
5 結束語
2012年是貫徹落實“十二五”規劃承上啟下的關鍵一年, 也是裝備制造業全力推進轉型升級、為建設“裝備制造強國”奠定基礎的關鍵一年。當前,我國裝備制造業正在向全球化、專業化、精益化、綠色化、智能化和服務化方向發展。
2012年3月29日,全國政協主席賈慶林出席機械工業聯合會成立十周年慶祝大會,在接見全國機械行業專家學者時,對機械行業的發展提出了四點希望,明確指出,要扎實推進節能減排, 大力發展綠色制造業。
溫家寶總理更強調:經濟“綠色化”不是增長的負擔而是增長的引擎! “國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定”(國發〔2010〕32號)為推進產業結構升級和經濟發展方式轉變,堅持科技創新與實現產業化相結合、堅持整體推進與重點領域跨越發展相結合、堅持提升國民經濟長遠競爭力與支撐當前發展相結合的原則,將節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造產業成為國民經濟的支柱產業,新能源、新材料、新能源汽車產業成為國民經濟的先導產業,要求戰略性新興產業增加值到2020年要占國內生產總值的比重力爭達到15%左右。
《中國21世紀議程》指出,我國工業應著力實現清潔生產, 減少污染,保護森林、水源和生物多樣性。“十二五”裝備制造業總體發展規劃,也將大力發展綠色制造技術列入重點任務。可見,國家對加快機械制造業綠色化和智能化十分地重視和支持。
中國科學院重慶綠色智能技術研究院于2011年6月15日正式揭牌,中國科學院重慶綠色智能技術研究院是由中國科學院與重慶市人民政府在今年3月經友好協商、合作共建的在渝科學研究機構。研究院將面向重慶及西部區域經濟社會發展重大需求, 面向世界科學技術發展前沿,以加快發展戰略性新興產業和提升傳統產業為主線,在電子信息、智能制造和環境工程等重點領域布局并形成持續創新發展能力,以綠色化、智能化、產品化為方向,堅持立足重慶、服務西南,堅持技術立院、需求牽引、創新驅動,建設成為產業技術源頭創新與科技資源聚集基地、技術集成創新與產業育成基地、高層次創新與創業人才培養基地和西部地區科技交流與合作的重要開放式平臺,提升重慶創新發展能力,成為我國西部地區獨具特色的集技術創新、成果轉化、科技服務、人才培育于一體的綜合性科技創新基地。
胡錦濤總書記在黨的十七大報告中指出:“提高自主創新能力,建設創新型國家。這是國家發展戰略的核心,是提高綜合國力的關鍵。”2012年7月7日,全國科技創新大會在北京閉幕。這是我國在新世紀召開的第一次全國科技創新大會,是科技界的一大盛事。在科技領域召開如此高規格、大范圍的會議,是空前的。全國科技創新大會是在我國全面建設小康社會和建設創新型國家進入關鍵階段召開的一次十分重要的會議,對于我們準確把握科技發展新形勢、明確科技改革發展的重點任務,加快推進創新型國家建設具有重要意義。胡錦濤總書記在大會上所作的重要講話,高屋建瓴地闡釋了加快科技創新的必要性和緊迫性,指出了建設創新型國家的主要任務。
創新源于人們對于技術的前瞻性理解!創新同樣也源于人們對于新概念、新思想的前瞻性理解!如何“總攬全局 科學發展”,使中國在“穩中求進”的可持續發展道路上,闊步向前, 我國的裝備制造業如何更好地實現轉型,綠色化與智能化將是引領中國裝備制造業轉型的良好途徑。綠色發展是中國必走之路。“智能化”攜手“綠色化"必然邁向生態覺醒。
發展之路高歌猛進,然而轉型迫在眉睫!我們應當按照胡錦濤總書記指出的那樣,“把科學技術擺在優先發展的戰略地位!”,“緊緊抓住和用好我國發展的重要戰略機遇期,戰勝一系列嚴峻挑戰,奮力把中國特色社會主義事業推進到一個新的發展階段。”
摘自《自動化博覽》2012年第十期