張 圣 坤
(上海市船舶與海洋工程學會,上海 200041)
習總書記最近特別強調,必須把創新驅動發展戰略實施好,就是要推動以科技創新為核心的全面創新。
互聯網催生了很多行業,產生了很多新概念;互聯網又極大地改變了教育、服務、商業、媒體、出版、通信、物流、工業及各行各業。這一切表明了信息革命的影響遠遠超過了以往的工業革命,第三次工業革命的主要特征就是互聯網為代表的信息技術。可以預期互聯網將驅動船海業的改革,我們將看到“互聯網船海工程業”的到來。
自從互聯網問世以來,它對傳統產業帶來了重大的變化,初步歸納為:1) 扁平化。互聯網徹底改變了社會組織架構。首先是從封閉走向開放、社會化和國際化。從垂直化系統到扁平化、網絡化,成為一個泛生態創新系統平臺;
2) 服務化?;ヂ摼W促使產品核心價值的再定義,產品本身的核心價值,已被互聯網提供的服務功能呈幾何型的增值;
3) 創新新模式。由于一個企業乃至一個國家的知識、技術和資源的局限性,國家間和企業間必須保持一種競爭與合作共存的關系,互聯網技術使得這種復雜關系得以實現和深化。
總之,互聯網思維正在沖擊各行各業,帶來前所未有的機遇和挑戰。我們必須順勢而為,把互聯網技術和船海工程業充分融合,精心打造“互聯網船海工程業”,這是船海工業創新做強的唯一選擇,也是最合理的戰略。
由于單打獨斗的科技創新時代已是過去式了,互聯網開創了一個新的創新平臺,新的模式。習總書記要求上海成為一個富有國際競爭的科技創新中心,正是引領潮流、非常有前瞻的頂層設計。這里僅從船海工程業這一視角來闡述。
上海是個特大城市,它再大也不可能包羅萬象,必須是有所為,有所不為。必須根據市場、需求、基礎和優勢,在若干個領域有所突破,有所引領,有所建樹,形成若干個創新分中心。這多個分中心相互支撐,成為一個有機的組合體,且形成和共享創新的氛圍。我們的城市提供了基礎、資源、人才高地和文化。如果上海能有3~4個全球有影響力的分中心,那么上海創新中心無疑就基本成型了。這些分中心的領域不是一成不變的,它可以應時、應境地變化,更在競爭中與時俱進,注入新的生命力。
1.2.1 天時、地利、人和
1) 開放——上海是一個特大的國際化城市,在海派文化的培育下,有著長期改革開放的優勢,有著海納百川的包容性;
2) 四個中心——近年來,上海遵循中央的要求,在建設“四個中心”的進程中取得了可喜的長進,為今后上海的社會經濟發展奠定了扎實的基礎。尤其是國際航運中心的建成和船海工程業有著直接的關聯;
3) 資源集中——上海有著足夠多的與船海工程業相關的工廠企業、研究所、設計院及高等院校;
4) 人才高地——目前,盡管上海的相關人才優勢有下降的趨勢。但不可否認它依然是人才集聚的高地之一,創新中心的建立又會吸引一大批優秀人才,包括技術人員、研究人員、外方專家,乃至企業家;
5) 會展服務——上海有每兩年舉行一次的中國國際海事展,現已成為世界第二大的海事盛會。
1.2.2 不足
1) 缺少與船海工程業相關的眾多生產服務性企業;
2) 技術服務性企業和中介機構的數量和質量還不滿足發展的需求。
由于互聯網技術的融合,創新已經進入了開放、平臺型的新模式,已經不適用我們習慣的體制和模式。
我們提出要產、學、研結合,但不應再是各自為政的體制,各有各的利益訴求。新的模式應該是:
1) 創新中心應該圍繞一些大工程、重要的科研項目,集聚一支來自產、學、研單位以企業為主的核心隊伍,體現在知識互補、資源優化、利益共享上的三結合。打造“互聯網船海工程業”就是一個很好的目標;
2) 而其外圍是由智庫和人人都能參與的互聯網創新平臺。
中國船海工程業大而不強的重要原因之一,就是我國在相關領域的科技水平還不足以支撐一個船海強國的需求。互聯網技術的沖擊是一個急起直追的機會,充分發揮互聯網支持下的船海工程業數字化、智能化、集成化、精細化等高科技,是當前的發展方向。當今對船舶與海洋工程影響較大的新技術可以歸納為:
互聯網技術實質上是一個工具,由它所支持的大數據、云計算、物聯網、3D打印,虛擬仿真,人工智能化等技術,將把設計研發、制造和服務過程有機地融合起來,以滿足人們對產品的綠色、節能、安全、環保、舒適和個性化的要求。從而不可抗拒地提升了產業,改變了產業,促進了產業的轉型。
大數據技術基于大量歷史和實時的數據分析預測,運用大數據和云計算技術,使得我們可以用最新的數據處理技術來挖掘海量數據中有價值的信息,從而為快速決策提供依據。與以往決策的最大區別,它不需要追問“為什么”,而得出最逼近的優化解。因而它對各個領域正在產生革命性的影響。
船舶和海洋工程行業是傳統行業,與互聯網和大數據技術的應用和融合相對滯后,但它又是一個全球性規模龐大而復雜的行業,它關聯著航運、海洋工程、設計、制造、營運和管理、物流等。它與人們的生活和生產活動密切相關,數據廣泛又龐大,信息豐富又重要,需要收集、挖掘發現和分析。因而大數據技術必定在船海工程業中有著廣泛的應用前景,并對其未來起著難以估量的影響。世界各船海工程業發達的國家和工程技術人員,已經開始關注、研究和應用大數據技術。
虛擬仿真技術作為一種新型技術,旨在利用數字模型替代物理原型,對產品的設計、制造及生產系統等進行仿真,以提高設計水平、建造質量,縮短產品研制周期,在船海工程業虛擬仿真技術體系中,重點研究如下應用技術。
1) 船舶虛擬制造數據重用性技術研究;
2) 船海虛擬設計技術;
3) 船海建造工藝仿真技術;
4) 船廠建造流程優化與仿真驗證技術;
5) 船廠物流仿真與優化技術;
6) 船廠生產計劃仿真與動態協調技術,等等。
物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸,它利用感知技術與智能裝置,對物理世界進行感知識別,通過網絡傳輸互聯,進行計算、處理和知識挖掘,實現人與物、物與物之間的信息交互和連接,達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的。在船海工程業中,應著重研究如下物聯網應用技術:
1) 基于物聯網的生產設備能力評估與能耗測算技術;
2) 基于物聯網的分段制造跟蹤技術;
3) 基于物聯網技術的船海制造數字化物流,等。
智能化制造,這是今后制造業發展的必然趨勢,船海工程業也不例外。智能化造船是造船生產的最高階段,它以企業為對象,在系統科學的指導下將企業的全部生產經營過程(包括市場研究、經營決策、產品設計、加工制造、生產管理、銷售及服務等)采用軟硬件綜合成一個由智能計算機、自動化裝備和智能機器人所組成的集成系統。
盡管目前階段,智能制造較大程度處于概念階段,但我們必須開始對船海工程業智能制造的研究,關鍵是研發智能化建造工藝技術裝備。
從制造業的設計理念和制造進展本體而言,近期內有了很大的進展,簡言之就是設計進入了3.0時代,制造“跨入”了4.0時代,制造業的產品進入了4.0時代。
首先是設計技術的進步,包括設計方法、設計手段、設計工具和設計流程等都有了很大變化,提高了設計能力,設計效率,優化了設計過程。更重要的是設計思維的變化。如果我們把農耕時期的稱為傳統設計1.0時代,把工業時代的現代設計,稱為2.0時代,那么知識網絡時代的創新設計過程就是3.0設計,3.0設計是一個新的起點。
通常定義:
18世紀機械設備制造:工業1.0時代;
20世紀初電氣化和自動化制造:工業2.0時代;
20世紀70年代,開始的信息化制造:工業3.0時代;
近年來提出的工業4.0時代是當今的虛擬制造、智能制造與物聯網的融合,成為有自省能力的預測制造系統。它的核心是智能制造,但嚴格來講只是制造4.0,還不是真正意義上的工業4.0時代。
新的轉型時代,就是設計3.0和制造4.0一體化,是對設計制造的再思考,是高科技支持下的設計制造理念創新。不管是設計3.0還是制造4.0,都意味、要求著原有產業的融合、改變和創新。
高新科技是船海工程業創新和跨越發展的新起點。
一個“蘋果”打敗了日本所有的相關企業(手機、相機、MP3、電腦等等)。這一個“蘋果”啟示了一個新時代的開始。豐富的產品內涵,它不但體現了科技創新的成果,更說明了服務創新的無限能量。也就是說產品包括了科技和服務,我們不得不再度審視,設計是創新突破的聚集點?;ヂ摼W思維豐富了創新的內涵和改變了設計的理念,是對設計本質的再思考,這就是顛覆性創新的源頭。
品牌是一個產品,企業,乃至國家強大制造業的窗口和表征,是信譽、質量、水平和文化的代名詞;是市場和價值的決定性因素。有了品牌就贏得了市場。品牌是精心打造出來的,但首先是產品設計,沒有創新的設計就不可能有品牌。國家多次強調要發揮市場導向作用,引導的就是創新產品,那就必須設計為先。引領本領域的科技創新,形成自主知識產權,也才有可能高端突破,引領知識前沿。
互聯網對社會經濟的一個重大沖擊是催生了一些新產業,模糊和跨越了一些產業的邊界,融合了一些產業,提升和拓展了一大批產業,重新定義了產業鏈和價值鏈,從而促成了產業業態的創新。
互聯網海洋工程的業態,必須有以下特點:
1) 必須是融合信息化、自動化、智能化和新科技為一體的新業態。必須以信息化、智能化來改造,提升傳統制造業;必須是以設計創新為先,使產品從低端走向高端,打造品牌;必須是以互聯網大數據等技術引導、優化產業鏈和價值鏈的新業態;
2) 必須是第二、第三產業融合的新業態,也就是從生產性制造到服務型制造;
3) 必須是上、下游產業綜合協同的新業態,也就是船海業必須要與運輸、漁業、海洋經濟、油點開采、海洋勘探等休戚相關,協同發展;
4) 必須是有文化底蘊和能提升的新業態;
5) 當然,更必須是綠色環保的新業態。
在互聯網船海工程業軟實力建設中,著重要提出人才高地的建設。要使產業升級,首先人才要升級;要使產業轉型,首先人的思想要轉型思考;要做到創新驅動,首先要有創新的人才;要使企業做大做強,首先要有敢作、敢為的企業家。要實現“互聯網船海工程業”,就要有先驅者。因而人才高地是船海工程業“跨越式發展”的必要條件。
總而言之,時代在呼喊,精心打造“互聯網船海工程業”是船海工程科技創新與跨越發展的必然選擇。