关于上海进一步提升数字化制造能力的研究与建议

关于上海进一步提升数字化制造能力的研究与建议

智能制造技术预见课题组

2013年12月

数字化制造技术是现代制造业的核心技术。随着信息化、自动化技术的发展，以及能源、资源、环境危机对人类未来的挑战，数字化制造在未来工业生产中的核心地位将更加凸显。在当前产业变革的大趋势下，上海制造业面临着传统成本优势日益丧失，高端制造能力不足的严峻挑战。因此，加快提升企业的数字化制造能力已成为上海制造业转型升级亟待解决的关键问题。

一、当前数字化制造发展的背景与趋势

1、全球数字化制造的发展趋势

20世纪中叶以来，数字化技术的应用极大地拓宽了制造活动的深度和广度。特别是近30年来，在工业技术先进国家，数字化制造技术已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段。目前发达国家的大型企业中已普遍实现了无图纸生产。数字化制造围绕产品设计和加工制造全过程，集成应用计算机辅助（CAX）、产品数据和生命周期管理（PDM/PLM）、计算机数控（CNC）、制造执行系统（MES）等数字化技术，促进产品创新设计，提升产品性能和可靠性，优化生产组织管理，提高产品制造效率，使产品研制周期大幅缩短，成本明显降低，

附加值大大提高。

数字化制造技术经过多年的发展，现已进入了智能制造的新阶段，并形成了完备的应用体系。智能制造建立在柔性化生产设备和计算机人工智能控制的基础上，强调通过设计、计划、生产、管理等活动的智能化系统集成, 来实现人、知识、资金和设备的集中管理和优化利用。目前，在美国、欧洲、日本等发达国家地区在新产品研制中均全面应用了智能制造技术。

※ 波音公司设计的777型大型客机是世界上首架以三维虚拟方式设计出的飞机。波音777客机在开发设计制造的整个过程中应用了并行工程、虚拟协作、无纸设计等先进技术，其制造成功已经成为智能制造技术从理论研究转向实用化的一个里程碑。

2、国内数字化制造的发展阶段

我国的数字化制造技术发展经历了三个主要阶段：第一阶段，是2D计算机辅助绘图应用为代表的“甩图板”工程，实现了从图板到计算机设计的技术和工具变革。第二阶段，是设计制造过程的3D化，产品的设计与加工都在3D数字模型上进行，奠定了无图纸化生产的基础。现阶段，数字化单元技术的集成应用，全面提升了企业的数字化产品设计、加工制造及管理水平。经过政府多年的推动，目前国内制造业企业已普遍跨越了第一阶段，但后两阶段技术发展和应用水平参差不齐，且与国外先进制造企业相比差距明显。

二、上海发展数字化制造的优势和基础

1、上海拥有良好的数字化制造企业基础

通过 “九五”到“十一五”制造业信息化示范工程的推进，在数字化制造技术在战略产品研制中的应用、国家级应用示范企业的数量、相关技术服务能力建设等方面，上海一直走在全国前列，这为进一步加快技术发展和深化应用奠定了良好的企业基础。“十一五”期间，上海已在航空航天、成套装备、船舶、汽车、钢铁、石化等优势制造领域培育形成了6家数字化综合集成示范企业，80余家“甩图纸”、 “甩账表”示范企业，带动了560余家企业信息化深化应用；示范企业新产品贡献率平均提高22%，设计效率平均提高27%，库存资金占用平均减少7311万元。示范企业已成为上海制造业当前转型发展的主力军。

※ 中国商用飞机有限责任公司围绕ARJ21支线飞机研制，建立了大型客机协同研制及产品数据管理平台，开发了面向生产现场的三维装配仿真与制造执行系统，在飞机设计、制造和管理各环节广泛应用数字化技术，使设计、研制及生产的全过程时间缩短30-50%。上海电气电站集团通过数字化综合集成技术应用平台的建设，实现了更深度的一体化管理和高效运营，产品平均生产周期从3个月降为2个月。上汽集团建成国内首个集成汽车制造执行系统，平均减少45%的制造周期。宝钢自主研发的信息化生产过程管理与决策系统应用于本企业，使轧辊利用率提高10%、库存降低5%、加热炉节能降耗8%；上海石化的信息化优化运行与控制系统成功应用于年产70万吨的乙烯生产装置，综合能耗下降3%以上，成果获国家科技进步二等奖并在全国推广应用。

2、上海具有国际同步的软件资源支撑

上海作为国际化大都市，吸引了众多世界知名企业及研发中心，为本地企业消化吸收国际先进技术和经验，提高数字化制造技术与应

用水平，提供了得天独厚的机遇和条件。在数字化设计、分析仿真、制造与管理支撑软件方面，国际著名的Dassault、Siemens、PTC、MSC等数字化制造软件公司在上海均设有专门的技术服务和支持机构；当前本土数字化制造软件企业也已形成一定的数量和规模。

※ 上海重点针对机械、汽车、电子等典型行业的企业数字化设计、制造和管理需求，培育了宝信、思普、亚太等10多家软件开发商和系统集成商，“十一五”期间取得软件著作权880项，其中专业软件290余套。例如，宝信软件自主开发的国产MES软件产品，已在江南造船（集团）有限责任公司等十余家大型装备制造企业形成示范应用，其中江南造修船生产管理系统上线后月度计划编制时间缩短50%，船台年使用率增加25%。

3、上海数字化制造公共服务平台能力不断强化

“十一五”期间，上海重点支持了“上海制造业信息化公共服务平台”、“钢铁行业供应链协同公共服务平台”、“虚拟制造技术公共服务平台”等七个数字化制造公共服务平台。平台企业用户数超过4.5万家，实现了数字信息服务的规模推广，据不完全统计，依托平台所提供的信息服务，用户累计新增收益达2.2亿元。

※ 东方钢铁成功建设并运作了钢铁供应链服务集群，与仓储、物流、银行业务协同，为近万家中小企业提供完善的基础服务支撑，其中，仅“面向B2B商务的电子单据服务中心”在一年半时间内为服务企业节约成本7310万元。安吉汽车物流有限公司“汽车物流智能调度、过程监控与决策支持系统”已覆盖71家客户、271家下属运输公司和8766家4S网点，覆盖全国30个省市、上百家仓库和多个出入境口岸的物流管理。

4、上海拥有良好的数字化制造技术人才培养环境

上海交大、同济、上海大学、中科院仪器仪表所等一批驻沪高校、科研院所在数字化制造技术领域有长期的研究积累和专长，具有技术研发、人才培养的较好软硬件环境。

※ 以上海交通大学为依托单位的“上海市网络化制造与企业信息化重点实验室”、以同济大学为依托单位的“企业数字化技术教育部工程研究中心”、以上海大学为依托的“上海市机械自动化及机器人重点实验室”等均在数字化制造领域拥有较强的研发能力。由GM、SIEMENS、HP和SUN等跨国公司联合出资，在交大、同济组建的PACE教育中心，培养了一批本土数字化制造技术应用人才。

三、上海发展数字化制造面临的瓶颈和问题

1、数字化制造技术服务与支撑体系不够完善

政府主导的数字制造技术服务与支撑体系，在技术应用初期，对加快数字化制造技术在企业的应用和普及发挥了积极的推进作用。然而随着企业数字化制造理念的普及和技术应用水平的提高，这种单一的推进模式显现出了一定的局限性，部分共性技术服务平台支撑能力不足，利用率偏低等问题也逐渐显示出来。

2、数字化制造理念有待进一步提升

当前上海多数企业对数字化制造技术的认识仍停留在“辅助”和“配合”的地位，在应用中存在较严重的“重生产、重结果”现象。发达国家企业对产品设计过程中的知识发现、积累和传承高度重视，建立了知识驱动的设计体系，而上海多数企业在数字化设计制造过程中往往仍只重视结果，过分依赖人的经验，对过程中的关键知识缺乏

系统积累和分析，影响到企业的长效发展和行业竞争力。

3、数字化制造水平有待进一步提高

数字化设计制造缺乏标准规范，因此技术应用水平和效果受人为因素影响较大，且影响应用集成和评价决策。数字化分析和仿真技术缺乏多学科综合应用，在减少物理试验、提高服役性能、优化产品结构、优化生产过程等方面发挥的作用较为有限；面向产品全生命周期的跨地域、跨部门、跨过程的数字化制造技术集成与协同水平尚有较大差距；企业内部设计、工艺、生产、维护服务等业务部门分立，各个专业领域与数字化技术的融合度急需加强。

4、数字化制造领军人才队伍有待加强

人才是企业发展和保持竞争优势的根本，推进数字化制造也必须高度重视人才战略。既具有较为扎实的制造专业背景，又熟悉数字化制造技术和系统，具有全局观的复合型人才对数字化制造技术应用成败和效果具有关键作用。但目前上海的许多企业还比较缺乏能够统领数字化制造全局或者某一领域的领军人才，亟需有针对性加强数字化制造高端人才的培养和引进。

四、推进上海数字化制造加快发展的建议

1、进一步提升完善数字化制造技术支撑与服务网络

一是要统筹发挥本市现有国家、市级重点实验室、工程技术中心等核心技术创新资源作用，以上海产业技术研究院为依托，进一步组织协调高校、研究所、企事业单位的相关资源，加快构建数字化制造

技术研发和应用的综合性公共服务平台，打造集数字化制造资源环境、技术攻关和服务链条于一体的支撑体系；二是要围绕上海重点产业领域，以骨干企业为依托，鼓励组建数字化制造产学研联盟，形成高端人才集聚、技术合作开发、成果应用转移的新机制，同时引导企业加大投入，政府出台相应指导意见，并对其运转情况进行考核补贴，形成稳定高效的支持机制；三是鼓励、培育一批市场化机制运作的数字化制造技术服务平台及机构，形成政府、企业、高校、科研院所合力构建、优势互补的数字化制造技术服务体系，同时鼓励中小企业利用这些服务资源，进行技术开发和人才培养，以促进产业应用和支撑。

2、进一步推进数字化制造在重点领域的示范应用

一是要加大在上海战略新兴产业和重点创新产品中应用数字化制造技术的投入，政府要以大力扶持新业态、新技术为目标，以数字化多学科综合分析和仿真、知识工程体系建立、智能制造装备与系统等关键技术以及标准规范制定为重点，全面提高数字化制造技术的应用深度和系统性；二是要通过应用示范，引导企业将数字化技术与软件系统作为必备工具，为产品创新服务、为产品提升性能服务、为设计制造过程优化服务，提升数字化制造技术应用氛围；三是要建立评估体系和考核机制，加快建立对重点企业的数字化制造转型评估工作机制，充分运用评估结果加强对企业转型的支持，以进一步引导企业领导推进数字化制造的能动性。

3、进一步促进数字制造领域应用软件产业的发展

一是要政策鼓励制造企业使用本地软件，适当加大对本地数字化

制造软件企业的扶持力度，综合运用科研资助、贷款贴息等方式，鼓励服务模式创新，加快打造本地软件提供商的整体品牌形象；二是要重点关注专业应用软件的研发，这些软件知识聚集程度高、附加值大，是上海制造企业参与国际竞争的有力武器。建议在张江高技术园区等区域，培育“数字化制造服务孵化基地”，构建相关产业联盟，扶持和培育新兴数字化制造技术软件服务产业发展。

4、进一步推进实施数字化制造领军与高端人才战略

上海要走在全国前列，率先鼓励重要企业实施数字化制造领军和高端人才培养战略，率先创建一批具有国际视野和技术创新能力的数字化制造技术团队；在政府各类人才计划中，加大向具有数字化制造和制造业背景的复合型人才倾斜；加强数字化制造技术的高端培训组织，引导和支持建立企业与科研院所联合培养人才的模式，鼓励企业与高校院所之间的人才互动，逐步建立复合型人才培养、提升的长效机制，形成“取之不尽、用之不竭”的多层次的数字化制造“人才池”，为推动企业技术创新、产业升级发挥重要作用。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/od04.html