数字化设计与制造技术及应用
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1.1 制造业发展概况

制造是指对原材料进行加工或再加工,以及对零部件进行装配的过程。通常,按照生产方式连续性的不同,制造分为流程制造与离散制造。制造业是指对制造资源(物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等),按照市场要求,通过制造过程,转化为可供人们使用和利用的大型工具、工业品及生活消费产品的行业。

1.发展制造业的意义

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基,在国民经济中发挥主要作用。18世纪中叶开启工业文明以来,世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。目前,中国凭借巨大的制造业总量成为名副其实的“世界工厂”。我国制造业在取得巨大成绩的同时,也面临着诸多亟待解决的问题,迫切需要实现由“制造业大国”向“制造业强国”的转变,实现制造业产业的转型升级。

2.制造业格局面临的变化

在新一轮科技革命和产业变革中,国际产业分工格局正在重塑,全球制造业格局面临重大调整。新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。目前,世界工业大国都在加大科技创新力度,重点方向表现在以下几个方面:

一是推动增材制造(3D打印)、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。

二是推动基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造方式发生变革。

三是发展网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理、全生命周期管理、电子商务等新型产业价值链体系。

四是研发智能机床、智能家电、智能汽车等智能终端产品,不断拓展制造业新领域。

3.制造业变革的主要特征和面临的挑战

随着全球经济一体化进程的加快以及新一代信息技术的迅猛发展,全球正在兴起新一轮工业革命。现代制造业变革的主要特征表现在以下几方面:生产方式上,呈现出数字化、网络化、智能化、个性化、本地化、绿色化等特征;分工方式上,呈现出服务化、专业化、产品链一体化、产业链分工细分化等特征;产业组织方式上,呈现出网络化、平台化、扁平化的特点;商业模式上,将从以厂商为中心转向以消费者为中心,体验和个性成为制造业竞争力的重要体现和利润的重要来源。

伴随新一轮工业革命的发展,现代制造企业面临以下挑战:产品技术创新加强,智能化程度提高,生命周期缩短;全球市场竞争加剧和快速响应市场需求,交货期成为重要竞争因素;用户需求个性化,多品种、变批量生产比例增大,大规模、个性化定制生产正在形成。

4.我国制造业创新发展迎来重大机遇

新中国成立尤其是改革开放以来,我国制造业持续快速发展,建成了门类齐全、独立完整的产业体系,成为支撑我国经济社会发展的重要基石和促进世界经济发展的重要力量。持续的技术创新,提高了我国制造业的综合竞争力。载人航天、载人深潜、大型飞机、北斗卫星导航、超级计算机、高铁装备、百万千瓦级发电装备、万米深海石油钻探设备等一批重大技术装备取得突破,形成了若干具有国际竞争力的优势产业和骨干企业,有力推动了工业化和现代化进程,显著增强了综合国力。

但我国仍处于工业化进程中,与世界先进水平相比,我国制造业仍然大而不强,关键核心技术与高端装备对外依存度高,以企业为主体的制造业创新体系不完善,在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显,转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。