制造发展的三个范式:制造发展规律的研究

基于对人类社会发展历史和科学技术发展内在规律的认识,本文详细分析了制造发展的三个范式,论证了原子及近原子尺度制造是制造范式III的核心使能技术。文章回顾了国内外各机构对原子级制造研发规划现状,指出我国目前处于原子级制造技术发展的重要战略机遇期,并从设计、材料、加工和检测等角度分析了原子级制造的技术体系内涵;梳理了原子级表面制造、原子级结构制造、原子级测量与表征等领域的研究进展,呈现了当前具有原子级制造能力的部分代表性技术,包括原子级切削、原子级抛光、电化学加工、等离子体原子级加工技术、原子精准操控以及原子分辨测量与表征技术,并对原子级制造战略规划提出发展建议。

原子级制造的关键基础科学问题

人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5~10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。

“增材制造技术”专刊序言

增材制造也被称为3D打印,相对于机械加工“减材制造”而言,它是基于离散-堆积原理,通过材料逐层堆积来实现零件制造的,是继铸造、锻造之后发展起来的又一种先进成形方法。与传统制造技术相比,增材制造不需要模具、型壳、型芯等辅助制品,制造流程短、周期短、设计迭代速度快,可制造复杂零件。它可通过网络技术利用不同地域设备实现敏捷、快速、分散制造,增强供应链韧性,预计将成为去传统制造业国家发展制造业、应对国家间竞争和战时保障的重要抓手。

基于机械制造加工工艺合理化的机械设计制造研究

随着制造机械制造技术不断发展,企业对机械制造工艺合理性更加重视,优化机械结构并提高机械设计制造水平,已经成为相关企业发展地带。基于此本文针对机械制造加工工艺下的机械设计铸造制造展开研究,首先介绍了该工业及其合理化发展的重要性,并针对我国当前的机械制造加工流程进行了简要分析,了解当前机械制造加工行业中存在着一些不足,进而提出了一些机械设计制造优化措施,既能够促进机械制造行业持续健康发展。

不同回收和转移模式下再制造供应链生产决策研究

随着公众环保意识增强,许多制造企业出于社会形象和成本考虑选择将再制造业务转移给第三方企业。针对由原始设备制造商(OEM)和第三方再制造商(TPR)组成的再制造供应链,根据不同回收主体(OEM和TPR)和转移模式(外包和授权)构建4种再制造供应链决策模型,对比分析4种模式下最优生产决策、利润、环境影响、消费者剩余和政府基金政策影响。研究结果表明:OEM青睐制造商回收外包模式,TPR在不同研发效率下有不同偏好;在不同模式下,提升环境税或补贴均会不同程度提高产品可再制造性水平并激励再制造。但提高补贴不一定有利于环境,环境税过高不利于社会总福利,因此政府需要综合考虑各方利益设置适当的环境税和补贴。

推进制造业数字化转型、智能化升级

今后五年,工业企业数字化转型是推进智能制造、实现我国制造业创新发展的主战场,要集中优势力量,在全国工业战线大规模普及性推进“数字化转型重大行动”。全国工业战线总动员,以企业为主体,在全国工业企业大规模普及性推进技术改造-数字化转型。争取到2027年,数字化制造在全国工业企业基本普及,规上企业数字化转型基本完成。

中国智能制造发展基础与发展方向研究

制造业是国民经济命脉所系,也是推动生产力进步和社会发展的关键力量。作为引领制造业实现第四次生产力飞跃的重要组成部分,智能制造在进一步解放生产力的同时,重新定义了人工智能和机器在生产中的地位及其与劳动者的关系。当前,我国制造业基础稳固,技术创新能力不断增强,要素资源供给较为充分,智能制造总体面临较好的发展环境。智能制造在概念和技术上的先进性,使得智能制造在支撑引领制造业发展的同时,需要承担起实现人机关系和谐、发展绿色、生产集约高效的重任。

投入服务化能否促进中国制造业出口企业减排?

制造业服务化作为先进制造业和现代服务业深度融合的产物,也是国家政策推动下制造业的未来发展趋势。中国企业需要探索更加绿色高效的生产方式,而投入服务化是实现绿色发展的重要途径。2021年3月,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(简称“十四五”规划纲要)提出要促进先进制造业和现代服务业深度融合,强调要推动制造业绿色化,完善绿色制造体系。

智能制造装备技术人才需求调研与培养对策研究

随着先进制造技术、信息技术和智能技术的快速发展和深度融合,智能制造装备技术也得到前所未有的发展。然而作为先进制造业的复合应用,其人才需求也发生重大的变化。针对智能制造装备技术的应用人才需求缺乏的问题,对典型企业进行人才需求开展调研,通过典型工作过程和岗位关键能力要求分析,探讨人才培养的对策,提出“政、校、企”联动填补人才的空缺,根据岗位需求进行精准定位各层次人才的培养策略,为院校和企业人才培养提供参考作用。

智能制造背景下中职数控技术应用专业群课程体系构建研究——以中山市中等专业学校为例

新一代信息技术和先进制造业的深度融合已成为制造业转型升级的重要推动力,企业通过技术创新提升产品竞争力和应用智能制造模式来降本增效、迈向产业链中高端的意愿突显。产业转型升级带来相应的工作岗位和人才技能要求同步提升,对应产业发展需求,传统专业亟须随产业升级而加速升级。

校企共培装备制造类产业导师的探索与实践——以益阳职业技术学院为例

随着国家产业结构调整升级,培养高素质技术技能人才是制造业转型升级和经济高质量发展的必然要求。针对职业院校人才培养质量与高端装备制造业人才需求不匹配问题,研究校企共同培养产业导师策略,为提高高端装备制造业人才培养质量形成可复制、可借鉴的经验和做法。

智能制造:概念演化、体系解构与高质量发展

智能制造作为高阶制造业态和新型生产方式,已然成为新一轮工业革命的核心驱动力。当前,我国制造业处于转型升级和提质增效关键期,传统产业亟须通过新旧动能转换焕发新的生机,新兴技术产业和未来产业需要通过富有竞争力的制造模式抢占全球制高点,智能制造高质量发展成为我国制造业嵌入全球价值链高端的关键支撑。智能制造具有以智能工厂为载体、以生产制造关键环节和主要流程的智能化为核心、以工业互联网为关键支撑和以端到端数据流为基础的显著特征。推动智能制造高质量发展,要以关键核心技术攻关为核心,加快智能制造装备、工业软件和智能制造系统解决方案高端化智能化发展,推动智能工厂全面推广落地,打造传统制造业数字化转型样板,推动工业互联网标准体系建设。

柔性制造:工业柔性的硬实力

智能制造作为高阶制造业态和新型生产方式,正成为全球制造业加速迈向工业4.0时代的核心驱动力。其中,柔性制造因其灵活性、敏捷性、模块化与智能化,成为制造业转型升级的重要方向。

原子级制造测量与表征研究现状综述

原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10m空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。

共享制造系统中企业数量规模演化分析

共享制造集聚分散、闲置的制造资源,匹配、共享给需求方,是共享经济在生产制造领域的应用和创新。考虑到资源共享平台、制造资源供给和需求企业三方参与共建共享制造系统是一个长期、动态的过程,本文构建三方演化博弈模型,探究交易费用、信息化成本、网络外部性、平台匹配率和共享收益等重要因素共同作用下,共享制造系统的演化稳定策略和演化过程。得到不同场景下的7个演化稳定策略,发现较高的网络外部性和匹配率会提高供需企业参与共享的积极性,而较高的交易费用和信息化成本则有抑制作用。当共享收益在供需企业间按双方运营成本较为同比例分配时,双方企业参与共享的积极性更高。从演化过程看,发现当各方趋于消极共建共享制造系统时,需求企业会更快放弃参与资源共享;而当系统各方趋于积极共建共享制造系统时,供给企业会更快加入平台并参与资源共享。本文丰富了协同型共享制造系统形成原理、各方参与机制的研究,为实践中共享制造系统的建构提供决策支持。

场景驱动中国制造企业创新实现全球价值链攀升路径——双重价值链差异性嵌入视角

“双循环”新发展格局下,中国制造业在产业组织形态上既嵌入国内价值链充分依托广袤市场的多元化禀赋,同时又嵌入全球价值链参与国际分工实现动态转型升级,但关于场景驱动制造企业创新的探讨还相对少见。为此,选取中国制造业实现全球价值链攀升的微观基础——制造企业为研究对象,基于场景化要素嵌入背景,以国内价值链嵌入广度和全球价值链嵌入高度为评价指标,考察在国内和全球双重价值链差异性嵌入情境下场景驱动制造企业创新实现全球价值链攀升的路径。从知识创新与扩散、产业集聚与升级、市场拓展与创造、生产性服务支撑4种因素间关系着手,通过对4个典型案例的分析发现,场景驱动制造企业创新实现全球价值链攀升有4条路径:链主企业通过创造需求场景实现全球价值链高位势嵌入;链主企业通过破坏创新场景实现全球价值链颠覆性嵌入;“专精特新”企业通过迭代升级场景实现全球价值链动态化嵌入;“专精特新”企业通过跨界经营场景实现全球价值链错位性嵌入。据此,提出中国制造企业应依据自身在国内和全球双重价值链网络的嵌入广度和高度设计合理的场景驱动创新方式,推进链主企业所属制造业圈层体系根植共生,同时政府及相关管理机构应当更为深入推进产业链、价值链、供应链的数字化建设。

模块化如何赋能企业智能制造升级? 一个探索性案例研究

随着VUCA(易变性、不确定性、复杂性、模糊性)时代的到来和新一轮科技革命的快速演进,中国制造企业如何进一步提升智能制造效能,快速响应碎片化和个性化的用户需求,进而塑造企业独具一格的竞争优势,成为业界和学术界普遍关注的课题。以海尔集团为例,采用扎根理论进行探索性单案例研究,着重探讨模块化赋能智能制造升级的具体路径。研究结果显示:模块化可以解决用户需求与企业智能制造的映射问题,并从设计模块化、生产模块化、组织模块化3条路径赋能智能制造升级,驱动模块构建→模块运用→效应发酵的过渡;进一步地,形成模块化运用弹性化、效率化和平台化三方面抓手,推动案例企业智能制造的价值创造与模式转变,满足用户多元化需求。

智能制造产业政策对企业数字技术创新的影响研究

以《中国制造2025》颁布为准自然实验,基于2010—2021年中国制造业上市公司数据,使用双重差分模型探究了智能制造产业政策能否推动企业数字技术创新。研究发现,受到智能制造产业政策鼓励的企业数字技术创新水平显著提升。机制分析表明,数字技术创新水平的提升一方面源于供给侧政府给予的研发补助,另一方面来自需求侧企业开展数字技术创新活动意图的提高。此外,智能制造产业政策对处于产品市场发育更健全、知识产权保护力度更高环境中的企业数字技术创新水平提升作用更强。进一步研究表明,随着数字技术创新水平的提高,企业市场价值得到提升。

安徽 安徽肥西:高端智能制造产业发展如火如荼

智能制造是先进制造技术,新一代信息技术的深度融合,全面提升小步高端智能制造产业集群影响力是制造业发展的新动能。当下,肥西县全面提升高端智能制造产业集群影响力,高端智能制造产业正全速发力。前不久,肥西新能源产业赛道迎来重磅好消息——全球异质结光伏行业“灯塔工厂”全面投产,这意味着肥西光储新能源赛道取得重要节点性突破,也让肥西的高端智能制造业实现了由量到质的转化。

创新:助力绿色化、数字化制造

中国经济自改革开放以来一直处在高速发展阶段,制造业规模也达到了全球制造业规模的30%。传统产业在制造业中占比达80%,是建设制造强国的关键,新兴产业整体还处于发展阶段。制造业的发展需要传统产业和新兴产业两个方面共同发展。巩固传统产业的已有优势。