沈家文
一、制造业数字化的战略意义
全球制造业的竞争从20世纪初期的规模化及降低产品成本、20世纪中后期的提高企业整体效率及产品质量，至20世纪后期的交货期、质量、价格和服务等方面的竞争，进入21世纪以来，已经发展至创新能力的竞争。这种态势导致制造业竞争焦点集中在产品研发速度和创新能力上，为提高创新能力和效率，数字化战略已成为跨国制造企业产品创新的首选战略。
（一）制造业数字化的内涵
数字化是以数字的生成、加工、传输、使用、修改和储存为基础，以数字样机为核心，以单一数据源管理为纽带，在设计、制造和管理过程中用数字量取代模拟量、用数字技术取代传统技术，并以数字量作为设计、制造和管理的唯一依据。
制造业数字化的核心是数字化制造技术，数字化制造是指在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，对产品设计和功能的仿真以及原型制造，快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。
（二）制造业数字化是制造业信息化发展的新阶段
数字化生产方式是先进制造业的重要发展方向。制造业数字化是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势。随着信息技术的发展，制造业的数字化不断加强，制造技术与信息技术交叉融合，制造业数字化成为信息技术改造传统产业和实现信息化带动产业升级的突破口。
（三）我国制造业数字化的发展进程亟待加快
随着美国“制造业回归”强力推动以及国内劳动力土地成本上升，我国制造业依赖传统比较优势参与国际竞争的局面难以为继。当前，在全球经济缓慢复苏、国际制造业竞争加剧、传统比较优势难以持续、新工业革命正在孕育的复杂背景下，中国制造业面临着严峻挑战和重大机遇，加快我国制造业数字化的发展进程，培育和发展新优势，在新一轮国际产业竞争中赢取主动，成为促进中国工业转型升级的重大战略抉择。
二、我国制造业数字化的现状与趋势
改革开放30多年来，中国制造业生产总值已发展成为世界第一，未来数十年我国将实现从工业大国向工业强国的转变，提高技术创新能力和产品质量水平成为我国制造业发展的迫切需要。加快制造业数字化的变革，推动从“中国制造”到“中国智造”的转型升级，我国经济发展方式将发生根本性变化。
（一）数字化制造技术在我国已经取得大量应用
我国政府组织实施了制造业信息化工程专项，推动设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化等方面的发展，数字化制造技术在我国已经取得大量应用：一是CAD／CAPP／CAE／CAM的推广应用，改变了传统的设计生产、制作模式，已经成为我国现代制造业发展的重要技术特征；二是MRP／ERP的推广应用；三是CIMS的推广应用；四是网络建设方面，近年来互联网技术的飞速发展，企业网络迅猛发展。
目前，数字化制造技术正在深入发展，呈现以下趋势：一是正由2D向3D转变，形成以基于模型的定义／基于模型的作业指导书为核心的设计与制造；二是并行和协同，通过产品、工艺过程和生产资源的建模仿真及集成优化技术，提高多学科的设计与制造的协同性和并行性，实现产品和工艺设计结果的早期验证；三是数字化装配与维修；四是数字化车间与数字化工厂，这是数字化制造技术在车间和和工厂集成应用和高效运营的全新生产模式，为高效物流实施以及精益生产、可重构制造、元化制造等先进制造模式提供辅助工具；五是工业互联网，由机器、设备组、设施和系统网络组成，能够在更深的层面将连接能力、大数据、数字分析、3D打印等结合。
（二）我国制造业数字化初见成效
数字化制造具有柔性化和敏捷化的特征，能快速响应市场需求的变化，随着制造业从以生产为中心向以市场需求为中心的转变，我国制造业数字化发展初见成效。首先，我国制造业设计数字化方面的投入不断加大；其次，我国数字化制造快速发展，仪器仪表、数控机床、机器人等行业自主创新成效初现，3D打印等新兴产业发展迅速；再者，我国制造业管理数字化成效显现，信息化技术在制造企业得到大量应用。
（三）我国数字化制造在制造业中的比重有待提高
近年来，高技术产业在我国制造业增加值所占的比重呈下降趋势，制造业产业结构亟待调整。我国制造业与发达国家相比，创新能力不强，高新技术方面仍然处在追赶状态，许多关键的核心技术还没有掌握，制造业综合竞争力较弱，总体上处于国际分工和产业链的中低端。目前，我国高技术产业占制造业的比重大约是美国的三分之一，我国制造业产业结构有待优化，数字化制造在制造业中的比重亟待提高。
三、我国制造业数字化发展的制约因素
在当前复杂的国际国内环境下，为提升我国制造业在全球产业价值链中的地位，解决制造业大而不强的问题，必须促进从工业大国向工业强国的转变。从传统生产方式向数字化生产方式转变，跨越难度大，面临严峻困难。
（一）制造业数字化是长期的“再造”过程，推广周期漫长从传统制造方式转向数字化制造方式，将是动摇现有制造流程的“再造”过程，从基于2D的传统制造方式向基于3D的新型数字化生产方式转换是一场长期的改革
举例而言，从美国战神航天飞行器数字化制造全流程看，突破由3D实体模型向可用于制造和车间转移的转折难点有：一是3D模型的可制造化；二是3D设计向3D工艺的转换；三是将3D产品和工艺信息向制造作业的工人传递；四是制造作业现场的数字化数据采集和反馈；五是数字化智能和依从性文档的管理。目前看，我国制造业数字化任重道远，主要原因是核心能力不强，具体表现为：一是技术创新能力不足，具有自主知识产权和高附加值的产品少；二是产品质量不高，产品的质量水平和可靠性有待提高；三是制造水平不够，环境和成本的问题日益突出。
（二）数字化制造的核心软件和关键设备的自主品牌不足，推广成本巨大
我国缺乏自主品牌的数字化制造软件和关键设备，核心软件和关键设备仍然主要依赖国外。现阶段，数字化制造对于大多数国内企业而言，采购软件和装备的投资成本要靠增量效益来消化，普通低附加值行业难以承受，难以得到广泛应用。亟待发展自主品牌的数字化制造软件和设备、提高国内产品的质量水平和可靠性，发展能够大规模推广的数字化制造软件和装备。
（三）缺乏基础数据资源和共享管理机制，专业化标准化艰巨，缺乏丰富的基础数据资源和共享管理机制，是中国制造业推广数字化制造技术的难点
当前，我国制造业数字化在专业化、标准化等方面仍存在以下难点：第一，多数复杂制造企业没有数据标准，这是中国制造业数字化进程中的阻碍；第二，丰富的数据资源是制造业数字化的基础，而现有数据资源的可利用率不高，降低了数字化的实用价值；第三，缺少统一规划和认证，各行业系统数据之间缺乏统一标准，形成了众多的“信息孤岛”，数据开放度低，给制造业数字化发展造成阻碍；第四，制造业数字化的法律法规不完善，推动公共基础数据建设、知识产权保护和隐私保护方面的法规仍需健全，数据资源开放和共享仍存在种种障碍；第五，数控设备利用率不高。
（四）数字化生产方式将改变权力的本质关系，面临改革阻力制造业数字化不仅是技术变革，还会导致现有的企业管理模式和政府管理机制改变
第一，制造业数字化将导致企业的主体结构从“分层”转向“结网”，产业组织模式将转型为合作式、分散化的扁平结构，由金字塔形向扁平结构的转变将改变企业管理模式，而且对商业模式也将产生影响；第二，伴随制造业数字化而来的是海量数据，大数据将成为制造业发展的重要资源，企业发展更加透明，信息、知识进一步开放与流动；第三，制造业数字化将促进生产与消费的智能化；第四，制造业数字化将导致政府管理机制变革。
（作者系赛迪智库装备工业研究所副所长）
