时间:2024-01-23 14:50:56
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Abstract: Building energy efficiency has become the basic requirement of building industry, it is also the focus of China's energy saving. Energy is an important material basis for human survival and development. In this paper, through cost control and current demand of engineering building energy saving, for example are analyzed and compared, the effective measures to cope with the building energy saving engineering cost control and its application in the economic benefit.
Key words: building energy efficiency; construction cost; cost control
中图分类号:TU723.3 文献标识码: 文章编号:
1 建筑节能现状与工程造价控制需求
节能建筑和高成本建筑并不能完全对应,建筑物的节能效率与很多因素有关,节能方案的选择、建筑材料的选用、施工工艺的不同等都会影响到节能的效率。施工方案和建筑材料选择合理,用较低的造价同样能取得良好的节能效果。这就需要技术及管理人员在项目建设的各个阶段进行技术经济分析与比较,利用方案比选、价值工程等手段降低节能建筑的建造成本。
2 工程造价控制应对建筑节能的有效措施
建筑工程离不开工程造价控制,建设节能型建筑更需要对节能投资及工程建造成本、使用成本进行全过程的管理和控制。建设单位在工程造价管理主要有以下几个工作方法:
2.1 在设计阶段,建设单位要组织专家不断论证建筑节能新技术、新材料、新设备、新工艺,选择既节约造价又节能环保的设计方案。为了更好地对工程的造价和成本进行控制,相关的造价管理人员在分配限额时就要充分考虑工程修建中节能措施的采用以及节能因素对工程成本和限额的影响,在设计中可以对不同项目的限额进行适当、合理的调整。
2.2 在施工、使用阶段,建设单位要全面核算节能建筑的造价。要求相关的造价管理和控制人员及时掌握、了解和利用市场信息,采用这些经济、廉价的施工材料和施工工艺,这样不仅经济实用,有效降低了项目工程的造价,同时也使节能措施在采用的同时还控制了成本的增加。
3 工程造价控制应对节能建筑的经济效益
人们通常认为节能建筑会导致工程造价的抬高,而研究却表明,六层框架建筑是节能建筑与传统建筑土建造价的分水岭,若节能建筑超过六层,则建筑的造价非但不会升,反而会不断下降。从总体来看,采取节能措施所额外增加的费用在整个工程造价中所占有的比重不高,具体体现在以下几个方面:
3.1 在建筑物的围护系统方面,数据表明,采用多孔粘土砖加保温砂浆的外墙构造,每平方米节能约为15 元;若采用水泥聚苯板,每平方米增加约60元,节能费用占工程建造价8.7%-10%,且回收年限约为6-9 年;若采用纤维增强聚苯板,每平方米增加约50元,但节能投资占工程土建造价7.4%-9.6%,回收期约为6-7年。
3.2 墙体工程方面也同样如此。一个重要的方面是在墙体工程中采用加气砼砌块使自重减轻,将结构件的截面和配筋变小,将墙体基础的埋深变浅,减少抹灰厚度及建筑物自重,这样就造成了墙体造价不增反减的效果,从而在整体上使建筑结构的造价得以减少。
3.3 在建筑物的屋面工程实施过程中,若采用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板、水泥聚苯板等新型的保温隔热材料来取代传统的砼架空隔热板以及其它一些节能材料和措施,每平方米建筑物的造价提高约8-10 元,但节能投资仅占工程土建造价的1.5%-2.0%左右。
4 实例分析工程概况与造价测算对比
某职业学院1 号学生宿舍和2 号学生宿舍, 其建筑面积、结构类型、层数、平面布局完全一样, 是同一栋房屋的两次设计和施工。建筑面积均为5 947. 12 m2, 框架6 层。其中, 1 号学生宿舍是采用粘土标准砖、普通铝合金窗、混凝土架空隔热板设计的, 基础形式为人工挖孔桩。2 号学生宿舍是采用加气混凝土砌块、塑钢双层中空玻璃窗和25 厚挤塑板设计的, 墙体因采用轻质的加气混凝土砌块, 建筑物总重量减轻, 基础形式由人工挖孔桩改为独立基础。同市某局2 号住宅楼, 建筑面积6 992. 66 m2, 框架12 层,基础为人工挖孔桩。应造价测算的要求, 对房屋承重结构体系进行了设计修改。上述典型工程采用的传统技术、产品与节能技术、产品与完全一致, 其测算价格均市中心城区2006 年9 月份信息价格为基准。
表1 传统建筑与节能建筑造价经济指标对比表
分析与结论
1) 屋面工程。从表1 第4, 7列中可见, 传统的混凝土架空隔热板与节能的挤塑板相比,造价对比分别为-4.04%和-3.35%, 因为屋面隔热面积不变, 所以,造价变化相差无几。
2) 在墙体经济指标方面, 从对比表第4,7列中, 建筑物由6层到12层时, 使用粘土标准砖与加气混凝土砌块相比, 造价对比分别为35.52%和6.76%, 墙体造价锐减; 建筑物达12层时, 对比表第5列中粘土标准砖墙体造价26.76元/ m2, 对比表第6列中加气混凝土墙体造价为28.57元/m2 , 两种墙体在造价上向持平方向发展。
3) 钢筋、水泥等涉及结构的经济指标项目中, 从对比表第4, 7列可知, 钢筋经济指标由-8.97%增长为-11.48%, 水泥经济指标由-43.50%增长为-49.50%, 结构性经济指标均为负增长,与外窗和墙体经济指标的正增长相比, 造价呈现出此消彼涨的关系。
4) 根据土建造价指标项目6层和12 层分别提供的2.0%和-6.31%两个土建造价百分比, 通过指数平滑法计算推导, 可以推断出6层以下框架结构工程, 节能建筑造价高于传统建筑; 到了6层之后, 造价虽仍略高2.0%, 但从总体上看, 土建造价基本持平; 当建筑物持续上升到12层后, 节能建筑与传统建筑土建造价呈明显下降趋势, 即-6.31%。
2011年德国汉诺威工业博览会上,德国相关协会提出工业4.0的初步概念,此后由德国机械设备制造联合会等协会牵头,来自企业、政府、研究机构的专家成立了“工业4.0工作组”,进一步加强工业4.0的研究并向德国政府进行报告;2013年,德国政府将工业4.0纳入《高技术战略2020》中,正式成为一项国家战略。目前,德国正计划制订推进工业4.0的相关法律,把工业4.0从一项产业政策上升为国家法律。德国工业4.0在很短的时间内得到了来自党派、政府、企业、协会、院所的广泛认同,并从一个来自民间的概念迅速演变国家产业战略,现正从一个产业政策上升为国家法律。工业4.0能在这么短的时间内在全国形成共识,有其偶然性也有必然性,这种认识来自于德国长期以来把工业作为国家经济的基石,来自于信息通信技术给工业带来的革命性影响,也来自于新一轮科技革命中对德国工业地位的担忧。概括起来,主要是三种意识:危机意识、机遇意识和领先意识。
危机意识:德国是传统的科技工业强国,但是在新一轮产业技术革命中,传统的竞争优势受到了来自各方面的挑战,一部分新兴产业成长乏力,各界对德国未来发展表现出某种忧虑。这种忧虑包括了对新兴产业创新能力的忧虑、对传统产业竞争优势的忧虑和对国家产业战略方向的忧虑。
机遇意识:尽管德国各界对有些产业发展得不尽如人意表现出了忧虑,但对德国传统优势产业的竞争力还是表现出强烈的自信,认为德国工业经济发展面临许多机遇,如庞大的、快速成长的智能装备市场,全球新一代信息技术与制造技术融合的趋势带给德国的是巩固和强化技术优势的机遇。
领先意识:在新一轮技术革命和产业变革中,德国人有危机感,也看到新机遇,并试图在工业领域继续保持全球领先的地位,其基本途径就是在向工业化4.0迈进的过程中先发制人,与世界制造强国争夺新科技产业革命的话语权,抢占产业发展的制高点。他们在努力实现五个领先:理念领先、技术领先、产业领先、标准领先、市场领先。
是什么?
与国际社会关于第三次工业革命的说法不同,德国学术界和产业界认为,前三次工业革命的发生,分别源于机械化、电力和信息技术。他们将18世纪引入机械制造设备定义为工业1.0,20世纪初的电气化定义为2.0,始于20世纪70年代的生产工艺自动化定义为3.0,而物联网和制造业服务化迎来了以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法,即工业4.0。德国工业4.0战略旨在通过充分利用信息通讯技术和信息物理系统相结合的手段,推动制造业向智能化转型。
工业4.0是一个发展的概念、动态的概念,是一个理解未来信息技术与工业融合发展的多棱镜,站在不同的角度会有不同的理解;工业4.0是互联,是集成,是数据,是创新,是服务,也是转型;工业4.0是CPS,是智能工厂,是智能制造;工业4.0是国家战略,是企业行为。
但从根本上来讲,工业4.0是一种在信息技术发展到新阶段产生的新的工业发展模式。从终极目标来看,工业4.0不能为技术而技术,核心在于提高企业、行业乃至国家的整体竞争力。从企业来看,通过工业4.0可以实现劳动生产率大幅提高,产品创新速度加快,满足个性化需求,减少能耗,提高产品质量和附加值大幅,增强企业核心竞争力显著;从行业来看,通过工业4.0可以建立起高度协作的创新服务体系,提高整个行业的资源配置和运行效率;从政府来看,通过工业4.0进一步巩固德国制造业优势,抢占新一轮产业竞争的制高点。
如何看?
我们看待德国工业4.0,既要有国际视角,更要有中国视角;既要有技术视角,更要有转型视角;既要有理论视角,也要有实践视角;既要有政府视角,也要有企业视角。只有这样,我们的观察才有针对性、指导性和现实性,才能更好地实施两化深度融合战略。
德国的工业4.0与我国两化深度融合,如出一辙、异曲同工、殊途同归。2014年11月8日,苗圩部长在接受《人民日报》专访时说,我国提出的两化深度融合战略与德国提出的工业4.0战略如出一辙、异曲同工。尽管中德两国工业化阶段不同、企业水平不同、技术基础不同、主导产业不同、运行机制不同,但面对新一轮产业技术革命的趋势,有相同的危机感和紧迫感,都认识到了发展的机遇的挑战,都有举全国之力抢占新一轮产业竞争制高点的战略意图,两国的战略在核心理念、发展重点、方法路径等方面也比较相似。
工业4.0是德国制造的新品牌、新名片。当提到德国时,我们会联想到高可靠、高精密、高质量、高安全的德国工业产品,德国制造作为一种品牌已成为德国的重要资产,这是德国人历经百年而打造的,但德国人并不满足。在新一轮信息技术革命背景下,要赋予德国制造以新的内涵。德国工业4.0是德国工业发展的新理念、国家的新战略,更为重要的是,它正在成为德国制造的新品牌,为德国的工业体系贴上新的标签,它在强化德国制造原有的内涵基础上,赋予了新的内容,即高技术、高品质、高效率。
德国举全国之力实施工业4.0战略。德国工业4.0战略的实施是“举全国之力”、“集中力量办大事”的国际版。工业4.0作为一个新理念凝聚了德国各界的共识,并演变成了共同行动,这种共同行动跨越了党派、中央、地方、企业、行业协会、研究院所,你能看到德国强大的组织和动员能力。
标准、技术、人才是优先行动。如何将工业4.0的理念和战略转化为具体行动,德国人提出的系列行动计划,包括标准化、网络设施、信息安全、流程再造、人才培训、法律政策等,这些都是重要而且必要的行动,但如果一定要更聚焦到三个最核心的行动上的话,那可以考虑将标准、技术和人才作为工业4.0最优先考虑的领域。
同样面临着信息安全这一全球性问题。信息技术越普及、越深化,信息安全问题就越突出,企业实施工业4.0的一大挑战和困惑就是,工业生产智能控制的信息安全问题,这既是一个企业的挑战,也是国家的挑战。德国各界对此有清醒的认识,并把工控安全作为工业4.0需要解决的核心议题。
怎么干?
德国工业4.0战略给了我们很多启示,我们要结合中国的实践,坚定不移地实施两化深度融合战略。
凝聚行业共识,把智能制造作为两化融合的主攻方向。智能制造是两化深度融合、德国工业4.0、美国产业互联网概念背后的最大公约数,包含产品、装备、生产、管理服务的智能化。把智能制造作为两化深度融合的主攻方向,就是要把握全球新一代制造技术变革的新趋势,以实现重大智能装备和产品的自主可控为突破点,以推广普及智能工厂为切入点,以提升制造企业研发、生产、管理和服务的智能化水平为落脚点,完善制造业国家创新体系和综合标准化体系,建设智能制造人才培养体系,打造制造业竞争新优势,实现中国制造的跨越式发展。
整合产业资源,把增强智能装备和产品自主发展能力作为智能制造的突破口。尽管产品智能化已走过了很长的历史进程,但从新一代信息技术的潜能来看,我们现在所看到的产品智能化处仍处于起步阶段,在未来30年乃至更长的时间尺度内,重大装备和产品的智能有可能走向成熟。因此,需要围绕重大装备和大宗消费品的智能化,整合科技创新资源,打造贯穿全产业链的新兴信息技术推广应用服务平台,增强重大智能产品的自主发展能力。
突出试点示范,把推广普及智能工厂作为智能制造的切入点。发现最佳实践,总结行业经验,加强交流推广,开展试点示范,是过去几年推进两化融合工作的基本思路,也是德国推行工业4.0的基本方法。西门子、大众、宝马、博世等在讲到智能制造时,都提到他们所认为的最能体现工业4.0理念的全球最佳智能工厂,而且有许多是在中国。在行业及区域层面推广智能工厂和智能制造体系应当是下一步可以考虑的重要工作方向。
创新体制机制,把培育新业态、新机制、新模式作为智能制造的核心任务。在新一轮产业技术变革中,在抢占新一轮产业竞争制高点的过程中,我们要充分认识到中国在互联网经济的优势,这一优势是德国及欧洲国家所不具备的。如何持续创新体制机制,把互联网与工业融合创新这篇大文章做好,事关工业由大变强的整体战略布局。这需要我们理性客观认识互联网经济在智能制造战略布局中的地位,积极培育引导新技术新业态新模式,加快推进制造业服务化。
坚持标准先行,把制订智能制造标准化作为智能制造的优先领域。把握智能制造发展的特点和规律,整合国内标准化资源,学习借鉴德国工业4.0标准化路线图以及美国先进制造和工业互联网标准建设的工作思路和组织方式,加快智能制造标准化体系建设。如,加快制定智能制造标准化路线图,尽早启动优先急需领域标准化制订工作,建设和推广企业两化融合管理体系。
对高端白电市场认可度有信心
在本次会中我们看到,三星携众多高端白电市场集体亮相。而对于中国市场而言,面对着众多的强劲对手,三星的高端白电产品将如何赢得消费者的认可,谢辉表示,三星目前更加关注中国市场消费者对高端白电产品的需求,只要有需求,将会在第一时间满足消费者。
而至于如何赢得消费者认可,谢辉非常有信心,他告诉我们,三星在这方面将分为三步走策略:1、从产品设计、性能方面做到极致,最大限度的满足消费者的需要;2、探寻适合的推广、营销渠道,以进一步接近高端消费者;3、对于沟通的途径和办法上,三星也将会采用更加适合中国消费者的方式来让更多的关注目光聚集到三星的高端白电产品上。
有实力迎接白电智能化时代到来
此外我们也看到,三星今年推出的许多高端白电产品中,智能化是一个重要的方向。在今年的CES上,三星面向欧美市场了一系列应用创新科技的高端白电产品,并且展示了理想中的“互联家庭”构想三星智能家居。而本次,三星的WW9000系列智能滚筒洗衣机正式在国内,也宣告了三星在中国智能化家电市场迈出了第一步。
谢辉表示,三星白电的智能化之路将在今后坚定不移的走下去。虽然目前只有WW9000一款智能洗衣机产品正式在中国市场亮相,但家电行业向来不缺概念,三星也不会制造、刻意包装概念,只是要看准目前所身处的市场中消费者的需求到什么程度,如网络环境等各方面客观硬件条件有没有达到一定的水平,未来三星将会有更多智能化白电产品推出,如智能冰箱等。
结果就是,同一个生产线,过去只生产一种产品,而现在可以通过智能化生产出许多不同型号的产品,满足消费者的个性化需求。
2015年5月8日,国务院公布《中国制造2025》行动纲领,这是中国版的“工业4.0”规划。我们计划用十年时间步入制造强国行列,就像《中国制造2025》开始的第一句:“制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。”
那么,“中国制造2025”战略的基本思路是什么呢?主要有两个方面。第一,我们计划在2020年着力形成15家左右制造业创新中心,力争到2025年形成40家左右制造业创新中心。各位注意,这个思路和美国奥巴马总统在2010年之后推行的重振制造业思路是一致的。第二,着力发展智能装备和智能产品,推进生产过程智能化,培育新型生产方式,全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。这和德国推出的工业4.0本质是一样的。
所以各位请注意,我们这个“中国制造2025”的制造强国理念,主要是学习美国和德国。2014年10月,总理访问德国期间,签订了一个“工业4.0”的战略合作框架。这是什么目的?我相信就是为目前已经处于困境的中国制造业寻找一个新的方向。
1、德国的工业4.0
在2013年4月的汉诺威工业博览会上,德国首次提出工业4.0的概念,并将其作为国家战略由总理默克尔亲自推动。根据工业4.0提出的设想,德国将运用互联技术与高度集成化,使工厂的各个生产模块智能化,从而将工厂变为具备自律分散系统的智能工厂。
我以德国飞梭哈雷机车的生产工厂为例。在过去工业3.0以前的时代,生产一台哈雷机车需要21天,因为它的生产过程全部都是固定的、不可更改的。但到了工业4.0时代,客户在早上九点下单,购买一台个人定制化的摩托车,到下午三点就可以收到这辆完全按照其要求生产的摩托车。过去需要21天,现在只需6小时,怎么做到的呢?就是这五大模块统统激活了,可以按照客户的需求自动进行加工组合,在6小时之内完工,这就是智能化的力量。
你会发现,在工业4.0的时代,生产商不需要做广告,因为这个产品本身就是为客户量身定制的。生产商也不需要仓储、批发、零售,因为产品一生产出来就直接送到客户手上,这是非常有意思的。所以工业4.0打破了我们过去制造行业的传统观念,制造业6 1的产业链概念也不复存在,而是真正实现了全产业链整合。
并且,工业4.0的智能化生产在大幅提高效率的同时,成本下降了大约40%,这是一个非常不得了的进步。请各位想一想,目前主要发达国家的制造业,如德国、日本、法国、瑞士、英国,它们的成本只比中国高10%~20%,如果它们全面实现了工业4.0,成本将比中国低得多,到时候我们哪还有竞争机会?因此可以说,中国推动工业4.0是势在必行。
2、美国的工业互联网
既然讲到德国,就不能不讲到美国,美国也推动工业4.0了吗?不,美国提出了一个新的概念叫工业互联网,比工业4.0更伟大。美国五家行业龙头企业,包括通用电器、英特尔、思科、AT&T、IBM等,联手组建了工业互联网联盟(IIC),将这一概念大力推广开来。
工业互联网是个伟大的工程,涵盖五大行业,除了德国人讲的制造之外,还有电力、能源、交通、医疗等四大行业,共有九个平台。而德国工业4.0,只是美国工业互联网九大平台里面的一个平台,其他平台都是德国所没有的。通用电器在2012年11月26号发表的工业互联网研究报告中指出,美国推动的工业互联网可以在未来增加10万亿到15万亿美元的产值,而这等于是再建一个新的美国。
上海交通大学谷来丰教授指出,目前中国举国上下正在搞轰轰烈烈的“互联网”,而美国则通过工业互联网计划悄悄进入了“新硬件时代”。如今天的多轴无人飞行器、无人驾驶汽车、3D打印机、可穿戴设备、机器人厨师等等,都是之前无法想象的东西。谷歌、亚马逊、Facebook等一大批传统互联网公司,如今都在布局围绕硬件的产业。如谷歌开始进军无人驾驶汽车、智能机器人;亚马逊正在完善多轴无人飞行器来送快递;苹果公司推出智能手表;等等。随着这些技术的普及,制造业将迎来颠覆性的革命,未来的生产组织形态、用工模式将产生重大变革。
其实早在2011年,美国奥巴马总统就提出了制造业网络创新计划,准备在全美各地设立45个创新研发中心,其中15个是制造业的研发中心。目前已经建设完成了4个,是政府跟民间力量共同推动的,包括3D打印、可弯曲的芯片、传感器等等。政府的强力介入,使得美国制造业如虎添翼。因此,必须将发展制造业当成一个国家战略来推动,我们才有可能搭上工业4.0甚至工业互联网的顺风车。
3、中国发展工业4.0的瓶颈
很多人问,这轮产业变革是不是一次新的工业革命?主流制造业国家,如美国、德国、中国都认为,这是一次由科技革命推动的新的工业革命。美国在2012年提出了工业互联网,德国在“2013年汉诺威工业博览会”上提出了工业4.0,中国在今年提出了中国制造2025。美国在设备互联、数据分析、业务洞察、模式创新等方面十分有优势;德国在机械制造业有非常强大的基础和素养;中国制造2025是中国从制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择。虽然这三个国家提出了不同的战略,但最终指向却是一致的,都是智能制造。
工业4.0是一个革命性的概念,其中包含“1438”架构。一个网络是信息物理网络系统,即CPS;四大主题是智能生产、智能工厂、智能物流、智能服务;三个集成是横向集成、纵向集成、端到端集成;八项计划是标准化和参考架构、管理复杂系统、一套综合的工业宽带基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的职业发展、监管框架、资源利用效率。
工业4.0的两大目标是智能制造和智能工厂。智能制造是一个非常大的系统,因为当不相干的设备和设备之间、人和人之间、人和设备之间、物和物之间产生连接的时候,必然就会产生一个系统连接到另一个系统,小系统会组成大系统,大系统会组成更大的系统。智能制造再具体一点,就到了智能工厂,就成为了机器之间的并存连接与集成。
工业4.0有五大特点,分别是互联、数据、集成、创新、转型。这些特点可以将人和人、人和物、物和物连接在一起。全球现在最重要的一个词就是“连接”。当传感器可以进行互连的时候,必然会形成数据,所以数据非常重要。通过对数据的清晰挖掘和分析再造,可以产生新的商业价值。工业4.0的集成特点可理解为企业间的横向集成和企业内部的纵向集成。端到端集成则是一个全新的概念,它围绕产品全生命周期的价值链创造,通过价值链上不同的企业资源的整合,实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务。
一、工业4.0的概念及现实意义
近年来,为提升制造业的智能化水平,德国政府推出了“工业4.0”计划,美国制造业产生了“工业互联网”概念,我国也于2015年5月推出了中国版的“工业4.0”规划──《中国制造2025》。除此以外,日本、韩国、法国也不甘落后,分别推出“再兴战略”,“新增动力战略”和“新工业技术法国”方案。工业4.0概念,正在引发全球性的关注。
德国2013年4月报告《保障德国制造业的未来:关于实施工业4.0战略的建议》,报告认为:在制造业领域,技术的突破和发展将工业革命分为四个阶段。前三次工业革命分别是机械化、电气化和自动化、简单智能化,而目前物联网和制造业服务化宣告着第四次工业革命——工业4.0的到来。第四次工业革命是以深度网络化为重要特征的。推动工业4.0的原动力是互联网。工业4.0的实施过程,实际上就是制造业创新发展的过程。在工业4.0时代,虚拟世界将与现实世界相融合,物联网、服务网、数据网将取代传统封闭性的制造系统,智能工厂的定制通过App完成,到那时,我们的消费方式和消费内容将彻底被颠覆。
德国工业4.0,不仅为中国的工业生产提供了一种全新思路,而且与我国正在实施的工业化与信息化深度融合战略,不谋而合。德国工业4.0,与《中国制造2025》的核心点是智能制造。连接,是工业4.0不变的主题词,推进制造业向智能化转型,也是从互联开始的。将信息技术与互联网思维融入到制造业中,通过物联网实现产品制作过程中各个环节的信息互联和大数据的收集与处理,在搭建智能网络的基础上实现横向、纵向和端对端的高度集成,在生产形态上,从大规模生产转向个性化定制,使整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。
工业4.0的核心是单机智能设备的互联,不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线,不同的智能生产线间的互联组成智能车间,智能车间的互联组成智能工厂,不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统,这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由地、动态地组合,以满足不断变化的制造需求,这是工业4.0区别于工业3.0的重要特征。
工业4.0是数据。数据是区别于传统工业生产体系的本质特征。在工业4.0时代,制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势。所有的生产装备、感知设备、联网终端,包括生产者本身都在源源不断地产生数据,这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期,是工业4.0和制造革命的基石。数据又可分为产品数据、运营数据、价值链数据和外部数据。通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据采集和分析,将带来效率的大幅提升和成本的大幅下降,并将极大地减少库存,改进和优化供应链。利用销售数据、供应商数据的变化,可以动态调整优化生产、库存的节奏和规模。此外,基于实时感知的能源管理系统,能够在生产过程中不断实时优化能源效率。
工业4.0是创新。工业4.0的实施过程实际上就是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。
第一是技术创新。未来工业4.0的技术创新在三条轨道上进行,一是新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联、大数据在信息技术创新体系中不断演进,并为新技术在其他行业的不断融合渗透奠定技术基础。二是传统工业在信息化创新环境中,不断优化创新流程、创新手段和创新模式,在现有的技术路线上不断演进。三是传统工业与信息技术的融合发展,它既包括信息物理空间(CPS)、智能工厂整体解决方案等一系列综合集成技术,也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。
第二是产品创新。信息通信技术不断融入工业装备中,推动着工业产品向数字化、智能化方向发展,使产品结构不断优化升级。一方面,传统的汽车、船舶、家居的智能化创新步伐加快,如汽车正进入“全面感知+可靠通信+智能驾驶”的新时代,万物互联(IOE)时代正在到来。另一方面,制造装备从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进,提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备成为产品创新的重要方向。
第三是模式创新。工业4.0将发展出全新的生产模式、商业模式。在生产模式层面,工业4.0对传统工业提出了新的挑战,要求从过去的“人脑分析判断+机器生产制造”的方式转变为“机器分析判断+机器生产制造”的方式,基于信息物理系统(CPS)的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革。
第四是业态创新。伴随信息等技术升级应用,从现有产业领域中衍生叠加出的新环节新活动,将会发展成为新的业态。进一步来讲,在新市场需求的拉动下,将会形成引发产业体系重大变革的产业。就目前来看,工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造与服务融合的趋势,使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链的新体系。
第五是组织创新。在工业4.0时代,很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念,进行业务流程重组和企业组织再造,现有的组织体系将会被改变,符合智能制造要求的组织模式将会出现。基于信息物理系统(CPS)的智能工厂将会加快普及,进一步推动企业业务流程的优化和再造。
企业组织管理创新,也是两化融合管理体系标准的重要内容,两化融合管理体系的九大原则、四大核心要素、四个管理域中都涉及如何围绕企业获取可续的竞争优势,不断优化企业的业务流程和组织架构。
二、温州企业对接工业4.0的现状分析
改革开放之初,温州小商品制造以其强大的生命力抢占全国市场,创造了温州制造业的辉煌。如今温州电气、服饰、鞋业、汽摩配、泵阀五大支柱产业在全国同行业中具有一定的制造实力与规模。
温州制造能否走上工业4.0快车道,重现过去的辉煌,摆在了市政府和各企业的面前。正值市政府重振温州实体经济,打造时尚产业,转型温州制造发展之路时刻,迎来了世界新一轮工业革命,应该说这是一个很好的难得的机遇。据悉,在温州制造向温州智造跃迁的路上,温州民企中也涌现出了一些拥抱工业4.0的急先锋,他们结合企业自身特征,选择适合自己的智能化制造路径,成效初显。
乐清康泰电器是一家集科技型、外向型、规模型于一体的电子企业,经由市科技局、温台生产力促进中心牵线,与台湾管顾钜群联盟和华宇企业管理公司开展合作,进行生产线的诊断与优化,改善电气设备、车间管理,达到精益生产和智能制造管理,获得了“施耐德供货商大奖”。
报喜鸟服饰从2014年开始布局工业4.0智能化生产,通过近一年的规划、实施、试运行,第一条智能化生产线已经改造完成,通过工业4.0智能化生产,克服服装个性化生产品质和生产效率降低的瓶颈,率先实现“个性化缝制不降低品质,单件流不降低效率”这一服装定制的最高生产目标。接下来,报喜鸟将以工业4.0智能化生产为支撑,打破个性定制难以规模生产的瓶颈,做深全品类个性化定制领域。计划到2017年,定制将占公司自有品牌总销售额的50%。
然而,由于温州的制造业大型企业少,以中小型企业为主。工业制造技术在工业2.0-3.0的阶段上。在走向工业4.0的路上,仍有许多制约条件。
1.温州企业工业设备大多数处于中低端技术水平,需要完成自动化改造,达到工业3.0阶段,才向工业4.0智能化冲刺。工业设备技术条件仍待提高,工业技术基础薄弱制约企业发展。
2.工业4.0需要高级管理人才和高级技能人才。除了大型企业有一定高级人才聚集之外,中小企业人才普遍不足。人才招聘困难,聚集困难,流失容易,是中小型企业的通病,不管是高级管理人才,还是高级技能人才,中小型企业普遍短缺,这是掣肘企业发展的重要因素。
3.工业技术设备需要升级换代,技改资金如何融资又是一个难题。中小企业资本金大多带有沾亲带故因素聚集的、家族式的居多。虽然资金的聚集比较容易,安全性有一定的保障,但是聚集带有很大的排外性,一般只限于家族成员入股,不利于扩大化再生产,不利于企业设备升级换代。
4.从目前看,许多中小型企业主及企业高级管理人员对工业4.0的认识只略有知晓,认为目前还用不上。很多企业还不知道工业4.0状况。企业界对第四次工业革命的认识不足仍然存在,舆论宣传不够,行业协会理论水平不足,无力引导企业了解,掌握工业4.0知识。
三、温州发展工业4.0的建议
虽然,制约温州工业4.0发展的主要因素是技术设备先进性不高,高级别人才不足,中小型企业融资的局限性及中小型企业主的认识不足等。针对上述制约因素建议如下:
1.高级人才引进企业实行两条腿走路,即直接引入企业。另一种是引进人才有难度。我们不妨远程聘用,即高级人才可以不在企业办公室上班,却时时在办公的电脑上。人员在国内国外都如在工厂一样,通过互联网就象上班一样解决企业的技术、管理、设计、方案、问题等等,使受聘人员身在家庭心在工厂。为愿意受聘用但又不愿意来温州的人才找到解决办法。
2.政府牵头建立以高校为依托,温州龙头企业参股的科研中心,负责温州企业核心技术的研究开发,既可解决中小企业人才不足,资金紧缺的局面,又能为温州在知识产权研发领域开创成果。
3.普通高校毕业生学非所用严重。高技能高技工人才短缺,亟需培养。温州高校应该多招技能技工专业,对准温州支柱产业,为企业输送人才。
4.出台鼓励企业股份向高管和职工扩张以及允许向职工集资政策,使企业走出家族内部集资的藩篱。引进企业高管、职工的股金,以及债券集资,解决企业融资难问题。
5.成立温州工业4.0指导委员会,实施政府发展计划,制定计划进程,指导分析企业具体方案,解答企业管理技术疑难。
炒起来的概念只会让创业者失去理智,加上来自资本的利好,也就怪不得创业者盲目跟风了。
中国制造业落后的问题是一直存在的,尤其是受到2015年互联网行业急速发展的冲击,很多转型速度慢,无创意、无技术的传统制造业企业纷纷倒闭,而那些选择转型拥抱互联网的“二次创业”的企业很多都选择了智能硬件这一条路。
但是,这条路就那么好走么?
错!
没有核心技术,什么都是白扯!
由于技术的困扰,很多企业干起了挂羊头卖狗肉的事情,硬件加了个芯片能联网,再包装一下就成了智能硬件。
“智能”就这么简单?
智能硬件是一个科技概念,指的是通过将硬件和软件相结合对传统设备进行智能化改造。现在的硬件加个芯片,加个APP,连上手机不表示它就智能了,更重要的是它真的是一个实用的产品。
那么,怎样才能创立一家好的智能硬件的企业呢?创业者如何智能硬件这条路上走的更远呢?
首先,在选择项目的时候就应该注意以下几点:
1、市场要大,这是所有创业项目所必须要考虑到的,智能硬件也不例外。小而美的小众产品可能成为一时爆款,但作为一个长期的创业项目却不合适;
2、创新,这里的创新指的是从设计、外观、服务等等方面进行创新;
3、技术,有自己核心技术,同时,技术门槛不宜过低,否则很容易被山寨;
4、实用,不要把自己的智能硬件高的太超前,不实用只能成为用户眼里的“玩具”;
智能硬件的领域细分主要是根据应用场景和技术属性来区分,包括机器人与无人设备、智能家居、智能健康、新交互方式、智能教育、智能运动和娱乐等。
现在,市面上大部分的智能硬件都是手环、手表等小型智能产品,大型智能产品还在处于技术红利期,还未现在等待的是一个真正的划时代的智能产品来引爆。
现在离这个最近的就是被炒的火热的VR。另外,尽管智能家居概念炒得很火,但是距离真正的智能还有很长的路。
确定了项目,就要从智能硬件的各方面着手了,能否做好一款智能硬件产品主要看的是芯片、软件、连接技术这三方面。芯片决定硬件的优劣,软件决定便捷与否,连接则决定的是距离的远近,这三方面形成整个智能硬件的中控系统。
另外,一款优秀的智能硬件要充分的“软硬结合”。有好的硬件支持,软件服务方面拖后腿也是不行的。和现在移动互联网一样,智能硬件联网之后也要考虑的是云服务和数据化。
现在很多投资人看重的不是智能硬件本身,更多是看重智能硬件所带来的数据,因为有了数据,你的商业模式可以变幻出各种可能。所以,在产品开发初就要将这两方面问题充分考虑进去。
18世纪后半期以蒸汽机车诞生为标志的工业1.0时代,20世纪初以福特流水线为标志、以电气化为特征的工业2.0,始于1970年代自动化的出现给现代制造业贴上了工业3.0的标签,现在以智能制造为主导的工业4.0成为当下最火热名词之一。
简单来说,2013年始于德国的工业4.0旨在通过充分利用信息通信技术和网络空间虚拟系统――信息物理系统(CPS,Cyber Physical System),将制造业向高度智能化转型。
工业4.0描绘的是制造业的未来愿景,目的在于提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴,其技术基础是网络实体系统及物联网。
在美国,与“工业4.0”相似的概念被称作“工业互联网”,尽管称呼不同,但这两个概念的基本理念一致,就是将虚拟网络与实体连接,形成更具有效率的生产系统。
与德国强调的“硬”制造不同,软件和互联网经济发达的美国更侧重于在“软”服务方面推动新一轮工业革命,希望用互联网激活传统工业,保持制造业的长期竞争力。
今年5月18日,国务院正式《中国制造2025》规划,酝酿已久的中国版“工业4.0计划”终于出炉,在其圈定的十大重点领域中,节能与新能源汽车也包括在内。
随后,6月24日,“中国制造2025”战略的顶级领导机构――国家制造强国建设领导小组宣布成立,国务院副总理马凯担任组长,工信部部长苗圩等人任副组长。他们将领导中国实施制造强国战略第一个十年行动。
那么,怎样才能更好地理解“中国制造2025”战略?我们认为,深刻把握最近一年来流行于业界的德国工业4.0理念,就是一个捷径。
我们必须承认,智能制造的确是制造业未来发展的清晰路径,而整体薄弱的“中国制造”如何转向“中国智造”成为一个艰难的课题。对于身处其中的汽车业,则极有必要在这个框架下认真思考和规划自己的未来。
与《中国制造2025》最初犹豫是否把汽车业列入重点不同,德国汽车行业因其在制造业中技术含量、智能化程度较高,在最初的阶段就已成为工业4.0框架的积极构建、参与和推动者。
今年上海车展期间,《汽车商业评论》在相关主题一系列密集采访中发现,包括奔驰、宝马、大众、博世等德国主流整车及零部件供应商早已开始思考工业4.0给企业发展带来的影响和可能性,并展开积极布局。
相比而言,除长安、上汽大通等车企积极回应外,国内汽车制造商对这一概念的熟悉度尚且不高,遑论思考与行动。
坊间对于工业4.0的概念也有多种解读,有人大呼中国制造业的机会到来了,也有人认为德国政府力推工业4.0,是一个国家级的商业谋略,目的是向中国等发展中国家更多输出智能工厂装备及标准。
《汽车商业评论》这一组封面故事的报道和探讨希望能够扫清相关迷雾,描绘在这样一个趋势下,汽车制造业未来会呈现怎样的图景、有哪些机会,哪些企业正在作出努力,又有什么在阻碍他们的发展。
从整体来看,工业4.0时代下的汽车业面临的主要课题包括以下几种:开发轻量化、智能化的产品;由封闭的大规模流水线生产向开放的规模化定制生产转变;汽车产业与信息通信、互联网等产业融合,衍生更多的商业模式。
在这一构架下,大数据驱动汽车智能工厂与智能生产组合成精密、完整的制造体系,涵盖产品设计、生产规划和执行、市场销售、售后服务等整个产业链条。
在此基础上,多品种、小批量的生产成为可能,以极大满足未来人们智能化、个性化的汽车需求。整个生产过程中人机互动、智能物流管理、3D打印等技术,使得虚拟生产成为可能,从而减少材料浪费,大幅提高了生产效率,同时达到降低了能耗。
与此同时,在产品开发环节工程师们可以使用大量虚拟仿真技术,更精确地完成原先难以完成的工序,或将原本繁杂的研发生产过程简化或重构。
过去,汽车一直是在相对封闭的体系中进行生产,而在工业4.0的构架中,未来汽车企业的各部门都将对外开放。消费者可以将自己的需求输入制造系统,企业则按照这些定制需求,开发产品或对其进行改进和调整。
智能化的生产体系使得每一个汽车零部件都有属于自己的身份认证,并贯穿其整个生产、装备和服务环节,便于管理和追溯。机器与机器之间有了实现交流的可能性,它们可以根据产品性能、环境要求等参数,结合大数据去寻找相应材料,每台机器也可根据产品特性做相应调节,进行零部件匹配性生产。
虽然目前汽车生产线已经可以实现相对柔性化的生产,但未来,这种柔性会进一步加大,更极端的构想是,汽车工厂实现网络化、分布式、模块化的生产,社区工厂就可以生产消费者想要的车型。
工业4.0时代,汽车共享模式会得到进一步发展,这种模式改变了汽车的销售模式和使用方式,汽车企业更多将通过提供服务实现盈利,而其发展出的新商业模式对各国也意味着重新洗牌,谁先开发出新的商业模式,谁就将占领更大的市场。
中国企业对标德国工业4.0
在刚刚结束的德国汉诺威工业博览会上,海尔工业互联网平台开始登上国际舞台,成为中国首个面向全球的大规模个性化定制方案企业。这也是“中国制造2025”计划出台以来,中国在智能制造领域的又一次重拳出击。
当前,全球工业大国都将智能制造视为发展方向。其中,美国工业互联网本质上是以信息化带动工业化,德国“工业4.0”则是以工业化带动信息化。业内专家普遍认为,尽管二者之间的差异较大,但是有一个统一的核心,就是CPS系统(中文翻译为信息物理系统)。
据工信部国际经济技术合作中心工业4.0研究所所长王喜文介绍,以CPS为代表的智能工厂实际上代表了大规模定制化、制造业服务化、智能化的大趋势。在智能生产模式之下,其好处也是非常明显:能满足个性化定制的需求、缩短工业生产周期、降低制造生产的成本、减少能耗等,这些特征决定了工业强国在智能制造领域具备了较强的竞争力。
面对国外制造业的强大优势,中国制造业也必然要正面应对。2015年“中国制造2025”计划,以互联网+协同制造为代表的智能制造成为发展大方向,而且国内企业也开始在这一领域发力,形成了自己的优势。
以海尔的工业互联网解决方案COSMOPlat为例,目前该平台已成功申请自主知识产权89项,成为行业内首个具备自主知识产权的中国版工业互联网平台。据了解,COSMOPlat上聚集了上亿的用户资源,同时聚合了300万+的生态资源,形成了用户与资源、用粲肫笠怠⑵笠涤胱试吹3个“双边市场”,可以给全球企业提供工业升级的服务方案及切实可行的落地方案。
在汉诺威工业博览会上,海尔搭建起一条真实的冰箱生产线,受到了国外同行们的关注。通过这一平台,用户可以全流程参与产品设计研发、生产制造、物流配送、迭代升级等环节,能自主定义自己所需要的产品,帮助更多的企业更快、更准确的向大规模定制转型。
与海尔COSMOPlat对应的,是西门子的Mindsphere平台以及GE的Predix平台。前者代表了德国工业4.0的核心思想,而后者是美国先进制造业的基本理念。从这三家企业的平台能力上来看,其实中美德三家之间差距并不大,甚至与德国、美国对比起来,中国企业在某些方面还有一定的优势。
迎接智能制造的挑战
当前,制造业进入全面变革的特殊时期,这既带来了空前的机遇,也带来前所未有的挑战。抛开 CPS、工业互联网等概念而言,中国制造企业在应用和实践中是否已经做好了准备?
从外部看,新一轮科技革命将使制造的内涵得以扩展,互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、3D 打印都已进入制造领域,各细分产业已经开始发生重大变革;从内部看,制造业的可持续发展面临的约束日益凸显,如能耗、污染、安全等,这也倒逼制造业必须转型升级,才能继续更好地服务于社会。
在4月份由上海航天动力科技工程有限公司与北京国创未来联合举办的“智能制造的应用和未来研讨会”上,北京国创未来总经理郭京京表示,目前中国制造业面临的转型和升级任务是非常艰巨的,也是全方位的:产品设备形态重新定义,不再是单一的产品本身,而是一切联网;制造体系升级,大规模定制化的智能制造体系,将是智能工厂+智能物流+智能服务的集合体;产业趋向生态化,这是技术+产品+体验+商业模式+应用场景的多维革新与重构;产业生态重塑,包括产品+互联网、价值链转移、产业升级等等。
在上述制因素发生变化之后,未来产品设备不再是简单的工具,而是一种服务;未来所有产品设备都将是智能终端,而非现在的信息孤岛;未来设备都将是可移动的能源,而非单纯的耗能机械;制造环节全链条将向智造升级,分布式设备相互连通,联接形成而成一个整体;原来人操纵设备将向设备互联、自行操作转变,从而彻底改变使用模式。
北京国创未来主要围绕汽车、机械、电子、危险品制造、化工、轻工等行业转型需求,提供工业自动化解决方案。目前已经汇聚清华大学、航天科技、中国工业4.0 研究所等产学研各领域专家,整合雄厚资源,将先进的研发成果,前沿的理念,领先的机器人进行技术融合,为军民融合、先进制造、智慧物流等行业提供数字化、智能化、柔性化、自动化的整体解决方案。
郭京京认为,智能制造是把制造自动化的概念扩展到更加柔性化、智能化和高度集成化。集成自动化――包括机器人――替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。
夯就智造的未来
自“中国制造2025”计划以来,带动了越来越多的地方政府、企业、投资机构对智能制造的关注,也吹响了向中国智能制造产业高地进军的冲锋号角。对于中国制造业而言,今天的每一步都关乎着智能制造的未来。
各级地方政府纷纷将智能制造作为振兴经济的重要抓手,并开始在人工智能、物联网、云计算、无人汽车等领域进行布局,智能制造已经形成多处开花结果的局面。以上海为例,2016年开始制定《“中国制造2025”上海行动纲要》,提出:“以创新驱动、提质增效为主线”;坚持“高端化、智能化、绿色化和服务化”;重点发展新一代信息技术、智能制造装备、生物医药与高性能医疗器械、新能源和智能网联汽车等十一个重点领域;推进产业创新、两化融合、工业强基等十大重点工程;提出统筹推进、金融财政、土地、人才、服务企业等七项保障措施。
长电科技(600584.SH) 概念股指数:
公司是中国半导体封装生产基地,是国内知名的三级管制造商,集成电路封装测试龙头企业,国家重点高新技术企业。公司于2015年1月15日消息,公司仅出资2.6亿美元,就有望拿下全球第四大芯片封测厂星科金朋半数股份,从而打造出新的行业巨头。预计公司2015年一季度实现归属于上市公司股东的净利润与上年同期136.27万元相比,将增加3700%-3750%。
英唐智控(300131.SZ) 概念股指数:
公司主要从事智能家居物联网相关产品的研发和销售,其长期战略之一是在持续加大智能家居物联网相关产品及技术的研究开发、持续创新的同时,拓展产业链上下游领域。2015年3月30日,公司公告称,拟以发行股份及支付现金方式,耗资11.45亿元向钟勇斌等9名交易对象收购深圳华商龙100%的股权,拓展电子元器件分销商领域。
汉威电子(300007.SZ) 概念股指数:
公司主营气体传感器、气体检测仪器仪表的研发、生产、销售及自营产品出口。2015年2月12日,公司公告称与浙江风向标科技有限公司(简称风向标)签署战略合作框架协议,双反将在智能家居及家居安全方面开展深度合作。
新大陆(000997.SZ) 概念股指数:
公司是国内电子信息以及税控收款机等多领域的龙头企业,在国内终端厂家中唯一掌握终端核心芯片设计技术。2014年11月7日,公司停牌筹划重大资产重组。公司拟采取非公开发行股份及支付现金相结合的方式向相关交易对方收购优博讯股权,同时拟募集不超过本次交易总金额25%的配套资金。
厦门信达(000701.SZ) 概念股指数:
公司主营网络信息服务及信息产品的开发与生产、商业批发零售、贸易和房地产开发。公司2015年2月3日公告称,将通过全资子公司厦门信达物联科技有限公司,收购国内一体化视讯解决方案供应商深圳市安尼数字技术有限公司控股权,进一步延伸物联网产业布局。安尼数字2015年预计净利润为3000万元,并将在今后数年保持30%左右的高增长,公司称,通过将安尼数字的视频监控以及智能安防核心技术与公司RFID技术进行互补,可以更迅速,全面地为客户提供物联网应用整体解决方案。
宝信软件(600845.SH) 概念股指数:
公司主营计算机、自动化、网络通讯系统及软硬件产品的研究、设计、开发、制造、集成,及相应的外包、维修、咨询等服务。公司2015年1月12日消息称,定增预案拟以11.8亿元“加码”宝之云互联网数据中心(IDC)三期,项目计划在25个月内分三阶段建设完成,同时拟建设9500个机柜的大型互联网数据中心(IDC),提供IT设备托管的IDC外包服务。
长江通信(600345.SH) 概念股指数:
公司是国家光电子信息产业基地“武汉-中国光谷”的骨干企业之一,主要从事通信产品的投资、研发、制造和销售,产品包括光传输设备、接入网设备、光纤光缆、基站射频电缆、数字视频设备等以及相关软件,并从事通信、信息系统的集成和技术服务。公司具有多年与全球优秀通信企业合作的成功经历和经验,积累了较强的科技实力和综合优势。
达华智能(002512.SZ) 概念股指数:
公司是专业生产非接触式智能卡,智能电子标签,高性能无线射频识别(RFID)读卡设备的高新技术企业,是业内应用芯片类型最为全面的生产厂家。公司首创的无开孔一次层合制卡新工艺和芯片创新封装工艺,被国家4部委联合授予“国家重点新产品”称号,产品性能和质量可媲美进口产品。
航天信息(600271.SH) 概念股指数: