基于制造業信息化的先進技術與應用淺析

劉 穎

（中國民用航空華東空管局山東分局，山東 濟南 250107）

1 引言

制造業信息化是現代先進制造技術的顯著特征。隨著信息技術、新能源、新材料、生物技術等前沿方向的不斷發展，新技術、新工藝、新材料加速融合，協同創新，使制造業信息化具有了更加豐富的內涵。現代制造業正在向綠色化、數字化、智能化、云制造等方向不斷發展。

新一代信息技術與制造業的深度融合,將促進制造模式、生產組織方式和產業形態的深刻變革,加速制造業要素配置方式、生產組織模式和產業發展形態的改變，助力現代制造業再次騰飛。

2 先進制造技術及其應用

1.1 制造業信息化

制造業信息化是將信息技術、自動化技術、現代管理技術與制造技術相結合，帶動產品設計方法和工具的創新、企業管理模式的創新、企業間協作關系的創新，從而實現產品設計制造和企業管理的信息化、生產過程控制的智能化、制造裝備的數字化、咨詢服務的網絡化等現代制造業藍圖。其主要內容為實現或抓好數字化設計、數字化生產、數字化裝備和數字化管理技術的開發與應用，并在此基礎上實現技術的集成創新，提高制造業綜合競爭力。

當前，制造業信息化技術的發展趨勢可概括如下：集成和協同是制造業信息化技術發展的主旋律；綠色制造成為制造業信息化技術發展的重要特征；智能制造加速了制造業信息化技術的發展；網絡化制造改變了企業的運作方式，大批量定制提高了企業的快速應變能力。目前，許多先進的企業在應用現代集成制造系統技術方面已走在前列，實現或初步實現了設計、制造、管理、經營一體化，鞏固和加強了企業在市場上的領先地位。

1.2 先進制造技術

先進制造技術具有智能化、網絡化、集成化、可視化等特點，先進制造技術與制造業信息化互為引擎，共促發展。這些年我國在高性能計算、載人航天、納米科學、量子信息、生命科學等前沿領域取得的一系列重大創新成果多來自先進制造業。積極跟蹤并推廣應用先進制造技術，對制造業信息化的持續發展意義重大。

目前，我國在產品設計、工業設計、工程數據庫建造、精密與特種加工工藝裝備、鑄鍛件精密成形、工藝仿真、制造自動化、數控機床與機器人應用、制造信息集成以及系統管理等領域已經擁有一支強大的工程技術力量，為先進制造技術發展提供了保證。下一步，隨著制造仿真和并行工程、柔性制造技術和車間資源快速重組及設備無故障運行技術、制造信息的分布集成、產品數據管理和互聯網絡輔助制造、先進制造工藝和快速制造技術、智能化決策支持系統建造和制造智能的累積等的大力發展，現代制造業信息化技術必將進一步得到發展壯大。

（1）虛擬化技術、3D 打印、工業互聯網、大數據等技術將重構制造業技術體系，如基于信息物理系統(CPS)的智能工廠將成為未來制造的主要形式，重復和一般技能勞動將不斷被智能裝備和生產方式所替代。如虛擬產品開發(VPD)技術極大地增強了企業的創新能力，它能夠在虛擬狀態下構思、設計、制造、測試和分析產品，以有效地解決那些反映在時間、成本、質量等存在的問題。

（2）隨著信息技術和網絡技術的飛速發展，網絡化制造作為一種現代制造的新模式，正在日益成為制造業研究和實踐的熱門領域，網絡制造業將給現代制造業帶來一場深刻的變革。網絡化制造應用服務可為產品設計和制造過程提供服務和優化，并且可以進行虛擬的工藝仿真作為產品設計和工藝制定參考。通過網絡化應用服務中心進行產品及其制造工藝的模擬仿真與優化設計和協同制造，將大大節省投資，提高生產效率。

（3）隨著計算機、電子信息、現代管理技術的高速發展，現代機械制造已基本取締了原來的機械加工，與傳統的機械制造相比，現代機械制造技術綜合了機械、計算機、電子信息、材料、自動化、智能化、設計與工藝一體化等技術，朝著精密化、柔性化、集成化、綠色化、全球化等方向發展。如現代集成制造系統(CIMS)是信息技術、制造技術與現代管理技術的集成，應用于產品全生命周期的各個階段。

另外，隨著計算機及其外圍設備、計算機軟件的迅速發展而形成的計算機輔助設計（CAD）技術，是電子信息技術與產業工程技術的結晶，已廣泛應用于機械、電子、航空航天、汽車等各個領域，成為提高產品與工程技術水平、降低消耗、縮短產品開發周期、大幅提高勞動生產率和產品質量的重要手段。

這些技術都是先進制造技術的重要內容，是企業實現信息化的重要技術手段，對于傳統產業的改造將起到重要作用。同樣，先進制造技術也是高新技術發展的動力，制造業信息化與先進制造技術的相互促進，將成為帶動經濟發展的動力。

3 制造業轉型探討

制造業的轉型升級是一個長期的、漸進式的過程。在這個過程中，新興技術和新興產業將始終發揮主導作用，成為傳統產業轉型升級的重要引擎。中國制造業只有不斷創新才能與國際同行在更高起點同臺競技，完成轉型升級。

3.1 轉型路徑

（1）推進傳統制造業改造升級。通過實施固定資產更新補貼計劃，增加技術改造貼息貸款，提高企業核心競爭力和技術水平，促進傳統制造業向產業鏈高端躍升、由低附加值向高附加值躍升。通過集成創新突破行業先進技術，突破關鍵部件外資掌控壁壘與限制，實現整體轉型升級。通過戰略聯盟獲取技術、品牌、管理、服務等戰略性資源，獲取戰略性資產，實現產業集群內制造業企業整體的轉型升級。

（2）推進傳統制造業融合發展。推動傳統制造業與信息化深度融合，加強信息技術對傳統制造業的改造提升，以信息化全面提高傳統制造業水平。推動傳統制造業與邊界產業深度融合，通過把握傳統制造業的新特點和新需求，開發交通、紡織等傳統制造業產品在高端健身、休閑用品等方面的新功能，創造新產品、開發新市場，提升品牌價值與附加值，實現跨產業的轉型升級。推動傳統制造業與生產性服務業深度融合，以構建供應鏈為核心，通過服務增值提升附加值、延伸產業鏈，以生產性服務業促進傳統制造業結構升級。

（3）推進傳統制造業管理創新。傳統制造業生產管理轉型升級勢在必行，以精細管理消除企業的浪費，響應國家政策要求推動制造業的管理向科學化、環保化、主動服務化方向發展。通過信息化推進生產流程智能化，推進銷售服務電子化。通過規范企業組織結構和法人治理結構，提高企業發展活力和競爭力。推進商業模式創新。把商業模式創新作為推進企業轉型升級的戰略措施，以開發和整合市場資源為目標建立全球營銷與服務管理體系。

（4）推進傳統制造業集群集聚。支持鋼鐵、汽車、電力、紡織、輕工等行業龍頭企業、優勢企業兼并落后企業，推動上下游、產供銷、國際間聯合重組，提高產業集中度和資源配置效率。加快淘汰落后產能、壓縮高消耗高污染產能。優化產業規劃布局，加速產業鏈高端空間集聚，縱深推進特色產業基地建設，統籌完善公共服務、區域品牌、產業配套等體系，依托專業市場、保稅平臺、科研院所推進生產性服務業集聚區建設，形成綜合競爭優勢。

（5）強化傳統制造業人力資源支撐。一方面，要全面增強技術研發能力。特別是增強企業人力資源全球化配置與運用能力，實現由“國內選人”向“全球選人”轉變；同時，加強工程師團隊和工程師文化建設，提升集成研發能力。另一方面，要全面提升技術工人技能。大力發展專業技術職業教育，加強技師團隊、技師文化和技術工人隊伍建設，為傳統制造業轉型升級提供高水平技術工人支持。

（6）優化傳統制造業發展的政策環境。各級應以市場導向作為傾斜性產業政策制定的基點，制定傳統制造業轉型升級的政策措施，助推相關企業提升研發能力，實現產業鏈升級。通過財稅制度基本消除重復征稅，營造市場公平財稅環境。通過設立傳統制造業轉型升級扶持基金，幫助相關企業解決土地、融資成本等問題，推進傳統制造業轉型升級。

3.2 創新舉措

（1）大力提高制造業創新能力，制定實施重點行業的技術創新路線圖，加快完善制造業創新體系，支持發展企業創新聯盟，集中力量突破一批如信息通訊業、新能源、新材料的關鍵技術，建設以企業為主體的創新體系。

（2）大力促進制造業結構調整和產業升級，推動高新技術成果產業化，推動制造業向高端、高技術、高可靠性轉型的步伐。

（3）大力推動信息化和工業化的深度融合，以信息化促進高端制造業的數字化和智能化，高度關注智能化浪潮對行業產業的影響。

（4）高度關注“雙碳”背景下的產業發展趨勢，推動制造業的綠色低碳發展，促進資源利用向節約、高效、清潔、安全發展。

（5）在新的產業形勢和行業背景下，大力推動我國制造業組織結構調整，淘汰落后產能，加快培植新型產業，開發開拓新動能，力求創新發展。

4 結語

制造業信息化代表了現代先進制造技術的發展方向。本文闡述了制造業信息化的內涵，列舉了需重點關注的先進制造技術，對傳統制造業的轉型升級路徑作了探討思考。希望對制造業行業企業轉型升級，提高綜合競爭力提供有價值的參考作用。