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《先进制造业基础知识》内容节选

[日期:11-03-04] 来源:  作者: [字体: ]
 

综述篇

  1992年,先进制造业的概念首次为美国政府正式提出,美国政府认为,先进制造业是拥有先进制造技术的行业。在中国,先进制造业是近年才出现于官方文献的新提法,是对主导工业制造业发展方向、掌握先进技术的产业群的概括与总称。事实上,先进制造业在不同时期所蕴涵的内涵不同,但都代表着所属时代主流制造业的发展方向。在信息化与全球化席卷世界的背景下,其内涵是指制造业不断吸收电子信息、计算机、机械、材料以及现代管理技术等方面的高新技术成果,并将这些先进制造技术综合应用于制造业产品的研发设计、生产制造、在线检测、营销服务和管理的全过程,实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,即实现信息化、自动化、智能化、柔性化、绿色化生产,取得很好经济社会和市场效果的制造业总称。

  广东根据各产业在国民经济中的地位,结合特色优势以及现有工业基础,初步将装备、汽车、石化、钢铁和船舶五大产业及其关联产业定位为先进制造业。

  随着全球金融危机逐步蔓延以及后工业时代的来临,广东以制造业为代表的实体经济开始暴露出结构的局限性,长期以高度专业化和价格竞争为利器的制造业跌入低谷,实体经济脆弱的免疫力凸显了经济结构与增长方式的不合理。而先进制造业是广泛应用先进制造技术、采用先进制造模式、拥有先进市场网络组织和管理的工业生产系统,同时,也是以高新技术产业为先导,具有高附加值、最大限度地节约能源、减少污染、保护环境并与现代服务业互动发展特征的新型产业。因此,发展先进制造业是应对经济危机、实现结构调整、构建和谐社会的重要战略突破口,也是实现制造强省的重大举措。从经济发展角度来看,先进制造业属于技术创新驱动阶段的主要载体之一,是实现由投资驱动向创新驱动阶段转变的重要基础。可以说,先进制造业是经济发展的必然选择。目前,全球新一轮产业转移中,跨国公司已开始向发展中国家转移资本密集型、技术密集型产业以及服务业,这就为我国先进制造业的发展提供了契机。

  2009年出台的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008—2020年)》,明确了珠江三角洲坚持高端发展的战略取向,建设自主创新新高地,打造若干规模和水平居世界前列的先进制造产业基地的先进制造业发展战略。20087月,广东省委、省政府颁布《关于加快建设现代产业体系的决定》,提出广东的产业结构调整要实现先进制造业和现代农业分别成为第二、第一产业的主体。这就迫切要求各级政府及其相关部门加深对先进制造业内涵以及基础知识的理解。

  一、先进制造业的主要特点

  先进制造业先进指的是什么?需要从以下三个方面去理解。

  1.产业的先进性

  首先就全球生产体系而言,该产业必须处于高端,具有较高的附加值、关联度、技术含量,且是国民经济基础产业,构成支撑国民经济快速稳定发展的基石;其次,代表更高的投入产出率、资金效率、劳动效率、土地效率和环境效率,这五高的效率特征形成了先进制造业的先进性代表和生产力源泉。任何高投入的技术或冠以现代管理的产业,如若并非处于生产体系的高端,不具备高效率的业态特征,则绝对不能纳入先进制造业。

  2.生产技术的先进性

  先进制造业并不只涉足高科技领域,其与传统制造业具有天然的联系,二者根本的区别在于技术的先进性,前者主要体现为以信息技术为基石,通过融合制造技术,驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流,实现制造过程的系统化、集成化和信息化。因此,先进制造业是突破传统技术极限的产业,而传统产业是先进制造业的基础。目前,制造业出现自动化、柔性化、数字化、极端化和精密化五种技术趋势,符合这五化趋势的制造技术就是当代先进制造技术。只有夕阳技术,没有夕阳产业,即便是传统产业,只要运用高新技术或先进适用技术进行提升和改造,在制造技术和研发方面保持先进水平,也可以将其纳入先进制造业。

  3.生产组织管理的先进性

  企业的先进技术必须辅以先进组织管理才能得以发挥最大功效。制造模式是制造业为提高产品质量、市场竞争力、生产规模和速度,以完成特定生产任务而采取的一种有效的生产方式和生产组织形式。先进制造业的制造模式可以使制造企业依据不同的经济环境条件,在生产制造过程中针对不同的生产任务,有效地组织各种生产要素与组织要素,从而实现产品效果与生产方式的彻底革新。

 二、广东发展先进制造业的产业基础

  1.广东先进制造业的发展状况

  2009年,第二产业增加值19270.48亿元,增长8.7%,对国内生产总值(GDP)贡献率为48.4%,其中重工业增长10.0%。重工业的高速发展从侧面表明,作为广东制造业支柱产业的先进制造业依然保持着迅猛的发展势头。装备制造、汽车、钢铁、石化、船舶制造等先进制造业在广东具有良好的产业基础,成为广东利用外资和出口的重点行业。先进制造业的加快发展,使广东成为承接国际资金技术密集型重化工业转移的重点地区之一,推动着跨国公司在中国设立地区总部或研发中心。

  近年来,广东省深入积极推进工业产业结构调整,出台了一系列政策措施,重点扶持汽车、装备制造、石化、钢铁和船舶等产业发展。着力实施重大项目带动战略,狠抓招商引资,特别是不断加强与中央企业的合作。目前,一汽大众、中石油、中石化、中海油、南车集团、东方电气、西电集团、中船集团、宝钢集团等一批具有代表性的先进制造业骨干企业投资落户广东,吸引了一大批配套企业集聚广东发展,推动广东先进制造业发展并取得突出成效。

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  加快广东先进制造业发展的战略举措

  广东省省长黄华华在加快广东地区先进制造业发展和船舶工业发展座谈会上强调,当前和今后一段时期,广东省将从以下四个方面加快发展先进制造业:一是抓紧制定和实施本省重点产业调整和振兴规划,结合实际加大工作力度,在国家10个重点产业基础上增加建材产业,尽快编制出台广东省11个重点产业调整和振兴规划。二是优化产业布局,促进区域协调发展。珠三角地区将创新发展模式,主动承担国际先进制造业的转移,大力发展低污染、高附加值的先进制造业,培育精细化工产业和新能源汽车产业,增强整体竞争能力;东西两翼沿海地区将积极承接珠三角地区先进制造业配套产业转移,延伸发展先进制造业产业链,在为珠三角地区先进制造业做好配套支撑的同时做大本地工业。三是加快推进重大先进制造业项目建设。重点加快推进一批先进制造业重大项目建设,积极推进装备制造基地等项目前期工作,并围绕这批先进制造业重大项目的建设,大力发展上下游产业,积极吸引民营资本投资先进制造业配套产业。在为支柱产业提供配套的同时做大产业集群,逐步在珠三角地区率先建立起先进制造业产业集群,为今后发展打下坚实基础。四是加强与央企合作,营造良好的投资环境。积极支援中央企业在广东设立地区性公司,并逐步形成南方总部;鼓励地方企业加强与央企在产业链延伸上进行合作,壮大产业规模,实现互利双赢。

  (1)产业规模持续扩大。

  2009年是广东先进制造业快速增长的一年,先进制造业增加值约占全国比重的1/6,领跑全国,其中某些行业不乏增长亮点。装备制造业完成工业增加值5314.68亿元,占全省工业的32.9%,增长10.7%,增速高于全省水平1.8个百分点;汽车制造业和船舶制造业增速较快,2009年完成工业增加值775.15亿元和103.56亿元,分别增长19.5%29.0%;钢铁冶炼及加工业发展保持相对强势,增速为15.1%,高于同期全省水平6.2个百分点,其中钢材加工的增速达18.7%;石油和天然气开采业发展稳定,全年增速为10.2%。此外,新兴行业中的环境污染防治专用设备制造虽然生产总量不大(增加值只有4.63亿元),但增长最快,2009年增速达43.3%

  (2)产业结构升级加快。

  广东省的先进制造业经历了一个从小到大的较长发展时期,广东省委、省政府针对先进制造业产业结构层次不高的情况,乘国家振兴装备制造业、汽车产业、船舶制造业等产业之东风,开始了先进制造业新的战略布局,适当加(即重型化)广东的制造业。如在装备制造业,则大力发展重大成套装备与突破关键配套件共性技术相结合,优先发展核电、风电、光伏发电、船舶、石油化工重大成套装备、输变电重大成套装备的自主化及其相关配套产业的发展;在汽车产业,则重点开发车用发动机、变速器、汽车电子控制集成技术产品;在船舶制造业,则优先研发大中型油船(VLCC及苏伊士型、阿芙拉型)、大型矿砂船(VLOC)、好望角型散货船、大型汽车运输船、大型集装箱船(800010000TEU)、大型液化天然气(LNG)船(20万立方米以上)、客滚船、豪华游船等世界造船业的主流产品和尖端产品;在石化工业,则重点发展大型合成树脂、工程塑料和丙烯酸及酯、苯酚、丙酮等精细化工中间原料,突出发展电子化学品等精细化工产品。

  (3)产业集群发展趋势明显。

  广东各地区结合本地资源禀赋,实施差异发展战略,着力打造先进制造业基地,形成了以广州、深圳、佛山为核心的珠三角地区先进制造业产业群,其他地区配套发展的格局。广州建立了以汽车、核电、燃气轮机、造船等先进制造业产业基地;深圳发展成为通信设备、医疗器械和民族品牌电动汽车和混合动力汽车制造基地;佛山拥有精密制造产业基地、自动化机械及设备产业基地等10个国家级特色产业基地。石化产业基地主要集中布局在沿海地区:包括惠州大亚湾石化产业基地、茂名石化产业基地、湛江石化产业基地、揭阳惠来石化产业基地和广州石化产业基地,依托大型炼化龙头项目,延伸产业链。钢铁产业则主要分布于广州、韶关、湛江,是中国重要的建筑钢材生产基地,在广钢、韶钢、宝钢等龙头企业的带动效应下,形成了较为完善的产业链,产业集聚明显,成为优化产业结构的重要贡献点。汽车产业则以广汽本田、广汽丰田以及东风日产为核心,形成了以广州的黄埔、增城为主线的东部汽车产业集群,以花都汽车城为主的北部汽车产业集群,以及以南沙丰田汽车生产基地为主的南部汽车产业集群。

  (4)自主创新能力提升。

  目前,广东省科技进步对经济增长的贡献率达50%以上,专利授权量连续15年居全国首位。国家工程实验室、重点实验室、工程技术中心、公共研发平台等总数居全国前列。先进制造业作为广东省的支柱产业,其在汽车、石化、能源、材料、信息、节能、钢铁等领域对于自主创新能力的提升尤为急切。如装备制造业已拥有国家工程研究中心1家,国家工程实验室1家,国家工程技术研究中心4家;共建立国家级和省级企业技术中心25家、125家,分别占全省总数的69.4%57.1%。东风日产花都研发中心是日产汽车公司建设的具有世界先进水平的研发机构;广汽本田也正在积极建设具有世界先进水平的研发机构,加快自有品牌乘用车的研制工作;深圳市比亚迪汽车公司已成功研制出具有国际先进水平的铁电池双模电动车并实现量产。

  (5)基础设施日趋完善。

  截至2009年年底,广东省公路总里程达到18.5万公里,港口货物吞吐量达10.3亿吨;省内电源装机达6300多万千瓦,西电东送最大输电能力达2000多万千瓦,清洁能源占总装机容量约52%,核电装机容量居全国首位;油气管道里程达2300公里。城乡水利防灾减灾工程、饮水安全工程深入实施。目前,全省已基本形成与经济社会发展相适应的综合交通网络、能源供应保障体系和水利基础设施。2009年,广东高等教育毛入学率约为27.5%,比上年提高了7.9个百分点,高中阶段在校生普职比为5149,中职教育在校生达到185.46万人,居全国第二位。此外,为了完善配套基础设施建设,广东省在人才培养、法律建设、政策扶持、质量检测、标准制定、信息、金融、会展等软环境方面不断加大投入力度,力求为先进制造业跨越式发展奠定好全方位、多层次的坚实基础。

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  三次产业革命与先进制造业发展

  三次产业革命推动先进制造业的内涵不断更新。第一次产业革命从18世纪40年代开始,以纺织、煤炭、冶金等为代表的先进制造业迅速发展,主要分布于英国、法国等少数欧洲国家,尤以当时的世界工厂”——英国最为发达。到19世纪50年代,英国取得了世界制造业的垄断地位,成为当时的世界经济霸主。

  19世纪40年代出现的第二次产业革命使得以电力、钢铁、石化为主要代表的先进制造业扩散到欧洲、美国及日本等国家和地区,在这一时期,美国成为世界第二个世界工厂1860年美国制成品总量还只居世界第四位,但到1894年,美国制造业总产值就已是英国的2倍,位居世界第一。在1895—1914年间,美国制造业总量翻了一番。1913年美国制成品产量已相当于英国、德国、日本、法国四国的总和,占世界的1/3以上。先进制造业的成功确立了美国作为世界第一经济大国的地位。

  20世纪40年代第三次产业革命爆发以来,电子通信、航空航天、光电一体化、生物制药、新材料、新能源等先进制造业迅速发展。在这一时期,日本充分利用内外部优势,大力发展先进制造业,完善制造业体系,成为第三个世界工厂。在石化、钢铁、重型机械等领域,日本在很短时间内超过了欧洲,在汽车、电子通信和新材料等领域则让美国老师狼狈不堪。日本之所以成为世界第二经济强国,关键在于它在先进制造业领域的长足进步。

  2.广东的先进制造技术优势

  (1)先进制造技术的定义与分类。

  先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology)是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括:计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机集成制造系统及敏捷制造等。

  美国联邦科学、工程和技术协调委员会下属工业和技术委员会将先进制造技术分为三个技术群:

  主体技术群:由面向制造的设计技术群和制造工艺技术群组成,包括产品和工艺设计、快速成型技术、并行工程、材料生产工艺等。

  支撑技术群:包括信息技术、标准和框架、机床和工具技术、传感器和控制技术。

  制造技术环境:包括质量管理、用户/供应商交互作用、培训教育等。

  (2)广东先进制造技术的基础。

  近年来在政府与市场的推动下,广东先进制造业不断采用先进制造技术改良提升产业素质、优化内部结构。目前,广东省在先进制造技术的单项技术应用方面,取得了较好的成绩。广东省的先进制造企业所采用的CAD/CAM软件基本上都来自国际上的主流厂商,部分国有大型企业CAD/CAM应用能力甚至达到了较高水平;MRPERP、电子商务等技术也逐步被先进制造企业接受和实施;反求工程、并行工程、网络化制造等先进技术已部分投入产业化,并取得了较好的效果;五轴联动数控机床及数控加工技术、亚微米级精密加工技术、PLC(可编程控制器)等先进技术被广泛应用。由此可见,广东省的先进制造技术应用工作已取得初步成效,产业具有较好的先进制造技术优势,为进一步创造更高的经济效益奠定了基础,更为先进制造业在广东蓬勃兴盛带来了技术优势。

  3.广东的先进制造模式优势

  20世纪90年代以来,随着信息技术的迅猛发展和市场环境的变化,一系列面向21世纪的先进制造模式得以发展和应用。先进制造模式的开发和应用,使制造业以更先进的方式和组织形式进行生产,极大地促进了先进制造业的发展,提高了制造业的整体素质和竞争力。

  (1)先进制造模式的定义与分类。

  先进制造模式(Advanced Manufacturing Mode)是指在生产制造过程中,依据不同的制造环境,通过有效地组织各种制造要素形成的,可以在特定环境中达到良好制造效果的先进生产方法。先进制造模式已经形成规范的概念、哲理和结构,可以供各类企业依据不同的环境条件,针对不同的制造目标采用。

  国际上主流的先进制造模式主要包括:柔性制造(FM)、计算机集成制造系统(CIMS)、敏捷制造(AM)、精益制造(LP)、快速响应制造系统(RMS)等。

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  柔性制造模式概念

  由英国莫林斯(Molins)公司首次提出的柔性制造模式,在20世纪70年代末得到推广应用。该制造模式主要依靠有高度柔性的、以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种的批量生产,以增强制造业的灵活性和应变能力,缩短产品生产周期,提高设备使用效率、员工劳动生产率和改进产品质量。

  柔性制造模式是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成,能适应加工对象变换的自动化机械制造模式。柔性制造模式以生产为中心,将各个相关部门有机结合起来,形成一个完整、灵活、高效的制造模式。它基于企业已有设备条件,通过合理化安排生产,最大效率地利用设备、人力,提高信息传递、处理、反馈速度与能力,来实现生产的灵活性。在满足市场需求的同时,可以减少资金占用,缩短生产周期,为企业带来巨大的经济效益。因此,建立起一套基于企业现有条件下的柔性制造模式,是先进制造业适应市场要求的一种最佳选择。

  案例:上海通用汽车的柔性制造模式

  在上海通用汽车发展历程中,柔性制造扮演着非常重要的角色。上海通用汽车的柔性化制造最多可以使得一条生产线上共线生产四种不同平台的车型,这在国内汽车企业行业是绝无仅有的。上海通用汽车的柔性制造模式由柔性控制、自动车体识别、拉动式物料供应、质量报交等子系统组成。其中,柔性控制系统是组织生产制造的神经中枢,根据来自营销部的客户需求,自动安排车辆的生产计划。存入计算机的除了客户的需求还有该车的生产编号。自动车体识别系统会将制造信息读入电子标签内,制造信息随车身经过每一生产工段直至总装车间。这就保证了把客户个性化需求和身份证号准确无误地传递到各个工位。拉动式物料供应系统根据收到的客户订单安排生产,同时生成相应的物料计划发给供应商。

  (2)广东先进制造模式的基础。

  20世纪80年代以来,广东省政府通过组建省机械与模具CAD/CAM重点实验室、抓好CAD/CIMS应用示范工程等方式,把先进制造技术和先进制造模式引入企业,使一批企业实现整体优化,达到产品上市快、质量高、成本低、服务好,提高了企业的管理水平、设计水平和生产水平,提高了企业的综合竞争能力。同时,通过技术服务支撑体系的建设,为企业提供可靠的技术服务,培养了一支专业技术队伍,为广东省先进制造模式的推广应用工作奠定了基础。

  与此同时,广东省政府还积极鼓励各高校、科研院所和企业参与先进制造模式的研究与应用。省科技厅拨出专款,支持高校、研究所的科研人员,根据企业需要进行有关CIMS技术的研究,并且与省外、国外的院校和科研单位合作承担科技项目,开展全球网络化制造的应用研究。

  此外,在基础设施建设方面,广东省政府投入专项经费,大力配合和支持建立多个各具特色的CAD/CAM/CIMS培训中心,包括国家863/CIMS培训中心等。例如,在广东工业大学投资建立省CIMS重点实验室,开展CIMS/CAD前沿技术应用研究、人才培训和加强国际交流等工作。另外,在信息化基础设施建设方面,经过连续20年的发展,目前广东的电信基础设施已经达到发达国家的水平,其通信网络规模、技术层次和通信服务水平均居全国领先地位,深圳、广州、珠海等地已经建成跨平台、交互式、大容量的骨干城市宽带网,中山、江门、南海等地的一些市、区已经将光纤铺设到村头地角。

三、广东发展先进制造业的重点和方向

  1.广东发展先进制造业的战略重点

  广东是制造业大省,经过多年发展,已建立了完善的国民经济体系,且多个工业指标都处于全国前列。但是,我们要发展先进制造业,并非在所有产业同时展开,而是重点发展在全球生产体系中处于高端、具有较高的附加值和技术含量的产业。这些产业主要指微电子、计算机、信息、生物、新材料、航空航天、环保等高新技术广泛应用于先进制造工艺的产业。结合广东省的工业实际基础,考虑关联度、带动性与基础性等业态特征,广东把装备制造、汽车、石化、钢铁、船舶等五大产业作为发展先进制造业的战略重点产业。

  2.广东发展先进制造业的目标

  为深入贯彻落实科学发展观,坚持解放思想、改革开放、开拓创新、真抓实干,以转变经济发展方式为主线,以提升产业国际竞争力为目标,以优化产业结构和空间布局为重点,坚持产业高端化、低碳化、服务化,提升产业发展层次,尽快形成节约能源资源和保护生态环境、产业结构高级化、产业布局合理化、产业发展集聚化的世界先进制造业基地。重点发展资金技术密集、关联度高、带动性强的装备制造、汽车、石化、钢铁、船舶等产业,打造重大成套和技术装备制造产业基地、国际汽车制造基地、沿海石化产业基地、现代钢铁基地和大型修造船基地等五大重要产业基地,推进先进制造业百强项目。十二五期间,广东先进制造业新增投资8000亿元。到2012年,先进制造业增加值达11000亿元,占规模以上工业增加值的比重达46%。到2015年,先进制造业增加值达18000亿元,占规模以上工业增加值的比重达50%,形成若干规模和水平居世界前列的先进制造产业基地,为努力当好推动科学发展、促进社会和谐的排头兵作出新的更大贡献。

  (1)装备制造业。

  根据《广东省装备制造业调整和振兴规划》,到2013年,全省装备制造业工业增加值达到14500亿元,平均年增长15%;全省装备制造业50家骨干企业和100家重点培育企业销售收入总额超过8000亿元,其中:50家骨干企业销售收入总额超过6800亿元,100家重点培育企业销售收入总额超过1200亿元。形成60个以上的大型企业(集团):销售额超1000亿元的企业达到23家,销售额超500亿元的企业达到35家,销售额超100亿元的企业达到10家,销售额超10亿元的优势装备制造业企业达到50家。

  (2)汽车工业。

  根据《广东省汽车产业调整和振兴规划》,到2011年,全省汽车年产能达到200万辆,轿车国内市场占有率达到15%以上,汽车出口占总产量10%以上。汽车产业增加值在国民生产总值中的比重稳中有升。

  (3)石化工业。

  根据《广东省石化产业调整和振兴规划》,到2011年,广东石化产业增加值将达到2900亿元左右;炼油能力达到6000万吨/年左右,乙烯生产能力达到320万吨/年左右,对二甲苯(PX)生产能力达到160万吨/年,苯二甲酸(PTA)生产能力超过140万吨/年。

  (4)钢铁工业。

  根据《广东省钢铁产业调整和振兴规划》,一方面,依托广东钢铁集团,建设钢铁强省。努力打造湛江、广州和韶关三大钢铁基地,生产高等级钢铁产品,全面替代进口钢材,全方位满足以珠三角为中心的钢材市场需求,实现资源与市场的优化配置。另一方面,淘汰落后产能,调整产业结构。淘汰韶钢落后产能,实施技术改造,调整产品结构;实施广钢集团芳村钢厂环保搬迁,在湛江建设千万吨钢铁基地,在南沙建设板材深加工基地;淘汰省内其他小钢铁企业。2010年年底前,全省合计淘汰落后产能1000万吨以上。

  (5)船舶工业。

  根据《广东省船舶工业调整和振兴规划》,到2011年,广东省造船能力达到800万载重吨,修船坞容量超过200万吨;船用低速柴油机年产能达到500万马力(1马力=735.499瓦特),本省船舶配套率平均达到25%以上,初步建立起船舶产业链;高技术船舶世界市场份额超过10%,造船周期缩短到10个月以内,造船生产效率达到25工时/修正总吨,单位国内生产总值能耗功率降低15%;已形成34家具有国际竞争力的中小型船舶制造企业:广州船舶产业基地全面建成投产,中山船舶产业基地基本建成,珠海船舶和海洋工程装备制造基地抓紧建设;培育12家具有国际竞争力的专业化海洋工程装备企业,远期海洋工程装备国际市场占有率达到10%,把广东省打造成为产能千万吨级的世界大型修造船基地和具有现代化技术水平的海洋工程装备制造基地。

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