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工业4.0,催生建筑业变革的洪流

发布时间:2015-06-05 浏览次数:3236

 

             工业4.0,催生建筑业变革的洪流

                     什么是“工业4.0”
   
    “工业4.0”的概念源于2011年德国汉诺威工业博览会,其初衷是通过应用物联网等新技术来提高德国制造业水平。德国学术界和产业界认为,未来10年,基于信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)的智能化,将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成,将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。即,全新的信息物理系统平台能够联系到所有参与的人员、物体和系统,提供全面、快捷、安全可靠的服务和应用业务流程,支持移动终端设备和业务网络中的协同设计、制造、服务、分析和预测流程等

    回顾整个工业发展历程,德国学术界和产业界认为:18世纪引入机械制造设备的工业是1.0时代,20世纪初的电气化与自动化是2.0时代,20世纪70年代开始的信息化是3.0时代,现在正在进入工业4.0时代。

    在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等学术界和产业界的大力推动下,德国联邦政府于2013年将“工业4.0”纳入了《高技术战略2020》的十大未来项目中,以支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。“工业4.0”已上升为德国的国家级战略。


    制造业的国际竞争大格局

      当前,全球已进入空前的创新密集和产业变革时代,主要经济大国之间的竞争越来越集中于先进制造业的控制权方面。


    美国公布《重振美国制造业框架》,并于2011年6月和2012年2月,相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,大力推进包括调整、提升传统制造业结构和竞争力、发展高新技术产业的“再工业化”战略。


    日本于2013年6月公布的《日本再兴战略》中,明确表示要“推进大数据应用”。当前,日本政府正在大规模编制技术战略图,加大开发企业3D打印机等尖端技术的财政投入。


    美、日推进的工业战略,与德国“工业4.0”异曲同工,显示出全球工业制造领域的竞争愈加激烈。


    中国版工业4.0规划——


    《中国制造业发展纲要(2015-2025)》


    据有关媒体报道,今年3月,《中国制造业发展纲要(2015-2025)》已经国务院常务会议审议通过,预计不久将正式公布。


    2011年以来,美、英、德、日等国都启动了相关制造业的发展计划和规划,目标就是通过数字化、网络化和智能化,抢占制造业的国际市场。正是在这样的大背景下,由国务院部署,工信部等方面于2014年初开始着手编制“中国制造2025”纲要。对比德国政府2013年提出的“工业4.0规划”,工信部有关人士曾解释称,两者都是针对制造业发展提出的战略举措,都是要把信息技术与制造技术进行深度融合,通过移动互联网、物联网、大数据、机器人等新一代信息技术,推动制造业的数字化、网络化和智能化。

      据悉,这份从制造大国转向制造强国的顶层设计将突出先进制造和高端装备,以新一代信息通信技术产业等10个领域作为发展重点,向新型工业化迈进。具体到对重大工程的分类,主要是包括国家制造业创新中心建设、智能转型、基础建设工程、绿色制造、高端装备创新五大类。其中,以信息技术与制造技术深度融合的数字化、智能化制造作为今后发展的主线,以加快我国向新型工业化和制造强国转变。

    有专家指出,中国确立的发展纲要和信息化与工业化两化深度融合战略与“德国工业4.0”在理念上是一致的,但这个战略立足于中国的基本国情和工业发展的实际,考虑到了工业发展基础的不同,是一个探索新形势下工业发展道路的战略,所以可称之为中国特色的“工业4.0”发展道路。

    信息化与工业化的关系

    工业化与信息化不是对立、排斥、取代的关系,而是并存、促进、互动的关系。

    我国目前还处于工业化时期,但信息技术发展至今,已渗透到社会的方方面面。大力发挥信息技术的作用,把以信息技术为代表的高新技术渗透到传统工业各领域中去,改造提升传统产业,包括提高产品的信息含量,用信息技术改造设计、生产全流程,用信息技术改造提高管理水平,用信息技术来重组供销渠道等等。

    新型工业化与“建筑工业化”的关系

    所谓新型工业化,就是坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,就是科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的工业化。
   

       建筑工业化是新型工业化的重要板块,因此信息化技术在建筑工业化的应用是很重要的环节。作为建筑工业化的核心环节:建筑自动化、信息化自然成为工业化的重要内容。

    建筑工业化的生产特征

    在建筑产业现代化的要求中,建筑工业化是一个其中的内容。建筑工业化正是将传统的湿法作业建造模式转向制造业工厂生产模式转变,比如构配件产品工厂内先预制。但与此同时,产业现代化又需要将信息化结合起来,将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合,可以改善生产和施工企业的经营、管理各个环节。同时也提高了生产效率、产品质量和企业的创新能力,降低消耗,带动产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造和施工技术的创新以及建设各方协作关系的创新。更是实现了项目设计施工和企业管理的信息化、建设过程控制智能化以及咨询服务的网络化,从而全面提升建筑企业的竞争力。


    随着信息化技术在建筑工业化过程中的普及,其信息化管理会使设计、生产、物流、施工以及运营各个流程变得高效且可控和可追溯性。
   

     “建筑工业4.0”

    由此,一些专家提出了“建筑工业4.0”的理论。

   “建筑工业4.0”概念即是以智能制造为主导的建筑行业第四次工业革命或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统(Cyber-Physical System)相结合的手段,将整个建筑项目建设过程向智能化转型。具体而言,就是在建筑行业细分下的具体应用,内容包含了传统建筑行业人工的操作方式向建筑自动化转变,由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的建筑产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的建筑行业上下游界限将消失,产业链分工将被重组:运用IT和DT技术,网络定制房屋,打通建筑产业各个上下游环节,真正实现全产业链的整合。

     此外,“建筑工业4.0”还有两大主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“能生产”,主要涉及整个项目的生产物流管理、人机互动以及3D建筑打印技术在建筑工业生产过程中的应用等。

     尤需指出的是,“工业4.0”所强调的“智能制造”,是指在生产要素高度灵活配置的条件下,大规模生产高度个性化的产品,因此数字技术在其中至关重要,物联网、数据网等将成为未来工业的基础。

     建筑业如何面对工业4.0的到来?

     抢先进入“工业4.0”时代以保持竞争力,加快推进“工业化和信息化”融合,是建筑业无法回避、也绕不开的命题。
    

     建筑业规模巨大、能耗和排放高、管理复杂性高,因此是最需要互联网思维的行业之一。互联网+下的物联网、大数据、云计算等创新思维与技术的发展,为建筑行业向新趋势迈进提供了很好的契机。以智能制造为主导的建筑行业生产方式的革命已是风雨欲来;对全面提高工艺水平和工程质量,绿色建造,更是可以预期。

     需要面对的困难

     一是基础理论和技术体系建设滞后。目前国内对数字化智能化网络化的发展侧重技术追踪和技术引进,而基础研究能力相对不足,对引进技术的消化吸收力度不够,原始创新匮乏。控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱,技术体系不够完整。先进技术重点前沿领域发展滞后,在先进材料、增材制造等方面差距也比较明显。

     二是关键数字化智能化网络化技术及核心基础部件主要依赖进口。构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术和关键零部件主要依赖进口。


    此外,自主创新能力不强,高端技术、核心技术和关键元器件都受制于人,以及如何以统一的标准收集并处理数据都存在亟待攻克的难关。

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