工業(yè)4.0背景下廣西機械工業(yè)裝備的優(yōu)化改造途徑

梁柱

專論與綜述

工業(yè)4.0背景下廣西機械工業(yè)裝備的優(yōu)化改造途徑

梁柱

（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧廣西530008）

近年來，全球制造業(yè)始終面臨著轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，德國聯(lián)邦政府基于對制造業(yè)前景的預(yù)測而制訂了“工業(yè)4.0”的前瞻性計劃。本文針對德國工業(yè)4.0和中國制造2025下對機械工業(yè)裝備業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，分析了在工業(yè)4.0下廣西機械工業(yè)裝備存在的差距，提出了廣西機械裝備業(yè)在工業(yè)4.0下的優(yōu)化改造途徑。

工業(yè)4.0；機械工業(yè)裝備；改造途徑

1 德國工業(yè)4.0的戰(zhàn)略提出

2008年至2012年世界經(jīng)濟已經(jīng)深深陷入了嚴(yán)重的經(jīng)濟危機與債務(wù)危機，尤其是美國和歐洲等發(fā)達國家的經(jīng)濟發(fā)展嚴(yán)重停滯不前。除德國之外，美國、英國、日本等發(fā)達國家都在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟的發(fā)展重心，都將國內(nèi)重要的支柱產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)向一般的服務(wù)業(yè)傾斜，使國家的經(jīng)濟實體被大大削弱，因而產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟波動。金融及歐債危機之后，歐美等發(fā)達國家開始逐漸意識到服務(wù)業(yè)的繁榮要有工業(yè)做支撐，工業(yè)仍然是國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈，因而紛紛做出復(fù)興工業(yè)化的戰(zhàn)略法案[1]。英國政府首先提出“低碳工業(yè)戰(zhàn)略”，之后又制定了其發(fā)展綱領(lǐng)，即《英國發(fā)展先進制造業(yè)主要策略和行動計劃》；美國政府也提出“再工業(yè)化”的發(fā)展口號，出臺《重振美國制造業(yè)政策框架》等策略；法國政府也相繼宣布建立國家主權(quán)基金－－“戰(zhàn)略投資基金（FSI）”，之后也出臺了制造業(yè)“生產(chǎn)振興”的戰(zhàn)略。與此同時，2009年日本的國際貿(mào)易委員會也相應(yīng)制定了《日本制造業(yè)競爭策略》方針；就德國而言，即便是在發(fā)達國家一直在忽視工業(yè)而紛紛轉(zhuǎn)向發(fā)展服務(wù)業(yè)的浪潮中，而其實體經(jīng)濟則一直是以發(fā)展制造業(yè)為主的立國之本，工業(yè)等實體經(jīng)濟在德國的國民生產(chǎn)總值中占有相當(dāng)大的比重。應(yīng)對金融危機這一戰(zhàn)略起到了決定性作用[2]。

德國作為全球制造業(yè)的領(lǐng)頭羊，在歐美紛紛出臺新政策后，為了牢牢掌握住世界制造業(yè)的話語權(quán)，德國也提出了自身的發(fā)展戰(zhàn)略——德國“工業(yè)4.0”.“工業(yè)4.0”的正式提出是在2011年的德國漢諾威工業(yè)博覽會上，之后在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會，西門子公司等產(chǎn)學(xué)研用多方的推動下，“工業(yè)4.0”在當(dāng)年就入選為“十大未來項目”。德國“工業(yè)4.0”工作組又在2013年4月發(fā)表了相關(guān)著名文章，確定德國“工業(yè)4.0”的總體框架，德國電子電器和信息技術(shù)學(xué)會也出臺“工業(yè)4.0”的標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，之后德國機械及制造商協(xié)會也成立了“工業(yè)4.0”平臺，因此具有前瞻性的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略就正式形成了。2014年10月李克強總理在訪德時，就與德方共同簽署了《中德合作行動綱要》，這份文件的重要核心就是要進一步加強兩國在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的合作，即“工業(yè)4.0”的合作，該份文件是目前為止中德之間涉及領(lǐng)域最廣的雙邊合作文件。中國國務(wù)院于2015年5月8日正式印發(fā)了中國的工業(yè)4.0《中國制造2025》，從此中國真正擁有了自己的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略整體規(guī)劃。國務(wù)院總理李克強在中德經(jīng)濟顧問委員會座談會上也同時宣布，此時中國與德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略合作正式對接，將在中國實施“中國制造2025”，大力推進“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”[3]，至此中德“工業(yè)4.0”的合作方式也正式落地。雖然合作有廣泛的前景，但我國裝備制造業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面仍然缺乏與國際大企業(yè)抗衡的核心技術(shù)。在這樣一個關(guān)鍵階段中通過對比從中發(fā)現(xiàn)自身的問題與不足，不斷研究德國工業(yè)化進程中推行的先進戰(zhàn)略和思想，這將有利于在經(jīng)濟“新常態(tài)”時期兩國戰(zhàn)略的順利對接，以及我國裝備制造業(yè)的順利升級。

2 德國工業(yè)4.0的具體內(nèi)容

（1）德國“工業(yè)4.0”的定位

從整個工業(yè)革命發(fā)展的歷程我們更加清晰地理解德國“工業(yè)4.0”的發(fā)展的戰(zhàn)略定位。德國的“工業(yè)4.0”就是指以智能工廠和智能生產(chǎn)為導(dǎo)向的第四次工業(yè)革命，目的就是通過云計算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段來推進制造業(yè)邁向智能化。18世紀(jì)末期的英國發(fā)生了第一次工業(yè)革命，最典型的代表就是發(fā)展了以蒸汽機驅(qū)動的機械制造設(shè)備，使制造業(yè)步入了機械化時代；19世紀(jì)末期在美國發(fā)生了第二次工業(yè)革命，最典型的代表就是發(fā)展了以大規(guī)模生產(chǎn)的勞動分工、電力驅(qū)動，使制造業(yè)邁入了電氣化時代；在20世紀(jì)70年代的第三次工業(yè)革命，最典型的代表就是發(fā)展了以電子和IT技術(shù)驅(qū)動制造流程自動化，使制造業(yè)進入了自動化時代。德國在整個工業(yè)發(fā)展進程中，第一次工業(yè)革命產(chǎn)生了制造產(chǎn)業(yè)；第二次工業(yè)革命中工業(yè)電氣的得到普及；而后，第三次工業(yè)革命使德國迅速實現(xiàn)了工業(yè)電氣裝備加自動控制的核心工業(yè)自動化。在德國快速的實現(xiàn)了工業(yè)化之后，其政府很快的捕捉到了世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，提出了具有革命性戰(zhàn)略的“工業(yè)4.0”構(gòu)想。

（2）德國“工業(yè)4.0”的內(nèi)容

德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略主要歸納為：“實施八項計劃”、“實現(xiàn)三項集成”、“研究兩大主題”、“建設(shè)一大網(wǎng)絡(luò)”。“實施八項計劃”就是健全規(guī)章制度、創(chuàng)新工作的設(shè)計與組織、實現(xiàn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、建立寬頻的全面基礎(chǔ)設(shè)施、復(fù)雜管理系統(tǒng)、持續(xù)的進行職業(yè)發(fā)展培訓(xùn)、建立安全與保障機制、提升資源利用效率[4]。“實現(xiàn)三大集成”就是進行縱向集成、橫向集成以及端對端集成。縱向集成就是指在企業(yè)內(nèi)部采用定制化生產(chǎn)、分散式生產(chǎn)替代傳統(tǒng)的集中式、固定式的生產(chǎn)線；橫向集成指在不同領(lǐng)域與行業(yè)的企業(yè)中，采用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和價值鏈來實現(xiàn)實時資源與信息的共享；端對端集成是在工業(yè)流程、商業(yè)流程等一系列產(chǎn)業(yè)價值鏈中進行信息系統(tǒng)集成。“研究兩大主題”就是指“智能工廠”和“智能生產(chǎn)”，“智能工廠”是指利用監(jiān)控技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，來促使生產(chǎn)系統(tǒng)從自動化流水線轉(zhuǎn)向動態(tài)配置生產(chǎn)，從而減少生產(chǎn)線的人工控制。“智能生產(chǎn)”就是指為了實現(xiàn)智能生產(chǎn)線與產(chǎn)業(yè)工人之間的密切合作，通過物流管理系統(tǒng)、3D打印技術(shù)來形成個性化、網(wǎng)絡(luò)化、高度靈活的產(chǎn)業(yè)鏈；“建設(shè)一大網(wǎng)絡(luò)”是指信息物理系統(tǒng)CPS（Cyber－Physical Systems），CPS是一個包含計算、網(wǎng)絡(luò)和物理實體的復(fù)雜化系統(tǒng)，是“工業(yè)4.0”的重要核心。其核心就是將計算、通信、控制、協(xié)同合作、定制化的有機融合和深度協(xié)作。

3 工業(yè)4.0的下機械工業(yè)裝備的發(fā)展目標(biāo)

“工業(yè)4.0”的目標(biāo)就是要建立一個個性化和數(shù)字化高度靈活的產(chǎn)品與服務(wù)模式，其包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，在這種模式中，會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失。

“工業(yè)4.0”項目主要分為三大主題：

第一是“智能生產(chǎn)”，主要涉及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用以及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動等；

第二是“智能工廠”，主要重點研究智能化生產(chǎn)過程，以及系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)；

第三是“智能物流”，主要通過整合物流有機資源，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的作用，為現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率。

同為制造業(yè)大國的中德兩國，“中國制造2025”及德國“工業(yè)4.0”的兩國制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略擁有相似的核心理念，就是首先將制造技術(shù)與信息技術(shù)的深度融合放在首位。在過去的幾十年中中德雙方在多方位、多領(lǐng)域的進行了全面合作。如德國的優(yōu)秀企業(yè)西門子、大眾等在中國的發(fā)展都非常的優(yōu)異，中國因此也從中獲得了豐富的工業(yè)技術(shù)與管理經(jīng)驗，中國裝備制造技術(shù)也取得前所未有的成績，然而在裝備制造技術(shù)上中國和德國畢竟發(fā)展并不在同一個起點，在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人員素質(zhì)、兩化融合程度、戰(zhàn)略任務(wù)等方面上都存在較大差距，因而過快進行“中國制造2025”與德國“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略對接或者盲目照搬德國“工業(yè)4.0”的方式方法并不可取[8]。通過對德國“工業(yè)4.0”的學(xué)習(xí)，對照我國裝備制造業(yè)進程，就能夠從中找到自身發(fā)展過程和工業(yè)進程的短板，只有真正將戰(zhàn)略合作推向深入，才能實現(xiàn)我國裝備制造業(yè)的跨越式轉(zhuǎn)型。

對機械裝備及加工業(yè)，工業(yè)4.0戰(zhàn)略提出了新的要求：

（1）“少人化”生產(chǎn)；

（2）大規(guī)模的的個性化生產(chǎn)；

（3）滿足客戶的個性化需求；

（4）低成本的個性化生產(chǎn)。

4 工業(yè)4.0下廣西機械工業(yè)裝備業(yè)的差距

我國裝備工業(yè)經(jīng)歷了從小到大，從修配到制造，從制造單機到成套設(shè)備的發(fā)展過程，目前已逐步發(fā)展成為一個門類比較齊全、布局比較合理、技術(shù)水平和成套水平不斷提高的具有相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。為了加大對重大技術(shù)研發(fā)和重大裝備研制企業(yè)技術(shù)的改造，國家制定《高端裝備制造“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《“十二五”智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，通過引進、消化、吸收、再創(chuàng)新，我國重大機械裝備技術(shù)研制取得了突破性進展，國家工業(yè)化水平邁上了一個新臺階。

隨著廣西被列入中國泛北部灣經(jīng)濟群之一以及中國—東盟博覽會永久落戶南寧，廣西經(jīng)濟也迎來了快速增長時期，整體實力大為增強，機械制造工業(yè)作為廣西支柱產(chǎn)業(yè)之一，也進入了快速發(fā)展的最佳時期，但在重大技術(shù)裝備、高新技術(shù)產(chǎn)品和機電一體化設(shè)備方面與國際、國內(nèi)先進技術(shù)水平仍有較大的差距。因此，加緊對廣西機械制造工業(yè)戰(zhàn)略性重組和進行體制改革，盡快增強國際市場競爭力，迫在眉睫。通過對廣西玉柴、廣西柳工、廣西建機、南寧八菱科技、桂林富達、桂林機床、柳州華力等骨干企業(yè)進行調(diào)研顯示，目前廣西生產(chǎn)廠家的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化程度還很低，傳統(tǒng)的機械制造業(yè)目前仍然處于離線的產(chǎn)品開發(fā)和營銷模式中，用戶的需求不能及時反饋，導(dǎo)致產(chǎn)品的開發(fā)不及時，不能滿足用戶的真實、個性化需求，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、廢物率高，目前我區(qū)機械工業(yè)裝備及加工的現(xiàn)狀為：

（1）自動化程度低。各種產(chǎn)品與相應(yīng)的設(shè)備在生產(chǎn)過程中沒有信息的交流，只能依靠人工的直接操作，設(shè)備之間也沒有交互，甚至需要人工將半成品在兩臺設(shè)備之間進行搬運才能進行下一個步驟的加工。

（2）信息化程度低。各種設(shè)備的信息化以及組織管理信息化程度低；

（3）網(wǎng)絡(luò)化程度低。企業(yè)沒有將人、設(shè)備、環(huán)境、原材料等有機的聯(lián)系起來，不能及時將各種因素有機聯(lián)系起來進行交互；

對照德國“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃，梳理廣西裝備工業(yè)發(fā)展的制約因素不難發(fā)現(xiàn)，裝備工業(yè)高端主機的發(fā)展與配套的基礎(chǔ)領(lǐng)域產(chǎn)品供應(yīng)不足矛盾的凸顯，已成為制約我區(qū)裝備工業(yè)發(fā)展的瓶頸。

5 工業(yè)4.0下廣西機械工業(yè)裝備優(yōu)化改造途徑

經(jīng)過近年來政府對廣西工業(yè)裝備進行大規(guī)模技術(shù)改造和建設(shè)，廣西機械工業(yè)已具有門類齊全、相當(dāng)規(guī)模，并具有一定的參與國際競爭的能力。機械裝備制造業(yè)是廣西的支柱產(chǎn)業(yè)之一，機械裝備制造業(yè)的發(fā)展必須依靠各種起重運輸機械、動力機械、農(nóng)業(yè)機械、化工機械、機床工具、冶金礦山機械、紡織機械、儀器、儀表等其他機械工業(yè)裝備。機電產(chǎn)品是廣西對東盟出口的主要產(chǎn)品，年平均出口總值占廣西對東盟出口總值的27.8%.泛北部灣經(jīng)濟區(qū)的臨海工業(yè)建設(shè)也為廣西的機械制造業(yè)提供了旺盛的區(qū)內(nèi)市場。

近年來，隨著人口紅利消失，生活成本日益劇增，中國世界工廠優(yōu)勢也正在缺失，發(fā)達國家紛紛瞄準(zhǔn)東南亞各國并將工廠轉(zhuǎn)移。德國工業(yè)4.0概念風(fēng)生水起，中國也提出了中國制造2025.工業(yè)4.0以CPS為基礎(chǔ)的一個嶄新工業(yè)制造方式和邏輯，這意味著工廠進入網(wǎng)絡(luò)化大生產(chǎn)。CPS就是應(yīng)用相同的語言，利用網(wǎng)絡(luò)將物件之間進行相互連接，進行相互溝通與理解。工業(yè)4.0的愿景就是在整個生產(chǎn)過程中，將原料、半成品及待交付的產(chǎn)品均標(biāo)簽編碼，生產(chǎn)的每道工序和每個流程的數(shù)據(jù)也都記錄在案可供追溯，并自動生產(chǎn)出各具特性的產(chǎn)品和自動裝配不同元件。過去指揮生產(chǎn)的核心都是以中心控制指揮為系統(tǒng)，現(xiàn)在有了CPS就可以產(chǎn)生完全不同的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。在工業(yè)生產(chǎn)中CPS運用，由于“產(chǎn)品”與“機器”實現(xiàn)了“溝通”，機器與產(chǎn)品之間通過信息溝通和互聯(lián)，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程都由IT控制，生產(chǎn)效率會大大提高，工廠可做到24 h內(nèi)為客戶供貨，而且可以對所有元件及工序進行實時監(jiān)測和處理，隨時監(jiān)測出可以挖掘并能進行質(zhì)量分析的數(shù)據(jù)，次品率將可以大大的降低。根據(jù)廣西現(xiàn)有機械加工的情況和工業(yè)4.0的概念要求，提出了對我區(qū)現(xiàn)有機械工業(yè)裝備升級的優(yōu)化建議：

（1）建立高效的數(shù)字化企業(yè)平臺。

實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵就是要有數(shù)字化企業(yè)平臺作為載體。它以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率，同時實現(xiàn)包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)的高效運行。該平臺可以實現(xiàn)企業(yè)在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)的強大支持下，集成最先進的硬件和軟件技術(shù)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)，不論身處何處都可以與客戶保持密切聯(lián)系，如同在辦公室和車間一樣，隨時調(diào)閱各種檔案和文件，處理各種生產(chǎn)問題。

（2）建立物聯(lián)網(wǎng)智能化車間。

物聯(lián)網(wǎng)智能化車間的機器是工廠的網(wǎng)絡(luò)信息化節(jié)點，能夠識別工件，與人交互，機器與機器（物與物）之間按照人編制的控制程序工作，感知相關(guān)設(shè)備和環(huán)境的變化，協(xié)同完成加工任務(wù)。

（3）建立滿足定制化生產(chǎn)設(shè)備。

為了滿足用戶的各種個性化需求，這就需要在一條生產(chǎn)線上能生產(chǎn)出各項不同類型的產(chǎn)品。采用以互聯(lián)網(wǎng)為載體的基于強大功能、高性能應(yīng)用程序軟件和嵌入操作系統(tǒng)的智能機床設(shè)備，可以利用預(yù)先設(shè)置好程序來完成自動生產(chǎn)和裝配各類不同產(chǎn)品。通過改善工藝流程、提高加工工件質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率、降低加工成本，增加市場的競爭力。

（4）將重心調(diào)整到技術(shù)開發(fā)和設(shè)計的早期階段。

在生產(chǎn)開始之前在設(shè)計階段就已在虛擬環(huán)境達到了最優(yōu)化，包括產(chǎn)品開發(fā)流程和生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)。生產(chǎn)流程也會得到大大改進，產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)配置所消耗的人力、物力、原材料資源等都將會大幅的縮減。

（5）制定中國版的工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)。

中國真正的要從制造大國邁向制造強國，質(zhì)量在產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場發(fā)展中有著基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性地位。制造業(yè)要轉(zhuǎn)型，發(fā)展中國版工業(yè)4.0，標(biāo)準(zhǔn)先行不容忽視。只有能制定出被各方采用的國際通用化標(biāo)準(zhǔn)，才能增強用戶以及企業(yè)的信心，并能轉(zhuǎn)化成可操作的具體實施方案。

此外，要能讓中國版工業(yè)4.0真正在中國和廣西落地扎根，還須將標(biāo)準(zhǔn)先行作為提高國家制造業(yè)創(chuàng)新能力的重要組成部分來推進。

[1]厲以寧．工業(yè)化與制度調(diào)整——西歐經(jīng)濟史研究[M]．北京：商務(wù)印書館，2010．

[2][美]瓦科拉夫·斯米爾.美國制造：國家繁榮為什么離不開制造業(yè)[M].李鳳海，劉寅龍[譯].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[3]中華人民共和國外交部．李克強與德國總理默克爾共同出席中德經(jīng)濟顧問委員會座談會[EB/OL]．[2015-11-12]http：// www.gov.cn.

[4]王喜文．工業(yè)4.0：最后一次工業(yè)革命[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

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[6]葉智勇.工業(yè)4_0背景下的機械加工業(yè)優(yōu)化升級[J].經(jīng)營與創(chuàng)新，2015（5）：12-15．

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[8]紀(jì)成君，陳迪.“中國制造2025”深入推進的路徑設(shè)計研究——基于德國工業(yè)4.0和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的啟示[J].當(dāng)代經(jīng)濟管理，2016（2）：9-12．

[9]李金華．德國“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”的比較及啟示[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2015（5）：15-17．

[10]丁純，李君揚．德國“工業(yè)4.0”：內(nèi)容、動因與前景及其啟示[J].德國研究，2014（4）：17-22.

Guangxi Industrial Machinery and Equipment Under the Background of Industrial4.0 Optimization Transformation Way

LIANG Zhu
（Nanning Vocational and Technical College，Nanning Guangxi 530008，China）

In recent years，the global manufacturing industry always faces the challenges of the enterprise transformation and sustainable development.The germany federal government makes the prospective plan，named“Industry 4.0”，based on the prediction of manufacturing prospects.According to the development plan of mechanical equipment industry，based on the germanic“Industry 4.0”prospective plan and“chinese manufacturing 2025”plan，this paper conducts the gap analysis between the guangxi mechanical industrial equipment and germanic“Industry 4.0”prospective plan，and puts forward some approaches to improve and optimize the guangxi mechanical equipment industry under the germanic“Industry 4.0”prospective plan.

industry 4.0；mechanical industrial equipment；optimization approaches

F427

A

1672-545X（2017）02-0114-04

2016-11-20

梁柱（1961-），男，廣西北流人，高級工程師，主要從事職業(yè)教育研究及模具設(shè)計制造研究工作。