中國先進制造業(yè)未來發(fā)展思考和探討

　　縱觀人類文明的發(fā)展史，科學(xué)技術(shù)的革命是一種在歷史上起到巨大推動作用的、革命性的力量，它主要是通過促進人們的生產(chǎn)方式、生活方式和思維方式的變革來推動社會的發(fā)展。

　　人類社會從原始社會發(fā)展到今天，大致可以分為農(nóng)耕文明和工業(yè)文明。根據(jù)馬克思?xì)v史唯物主義的哲學(xué)體系：“生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的矛盾，是推動人類社會發(fā)展的基本動力”，而且認(rèn)為生產(chǎn)力的三要素分別為：以生產(chǎn)工具為主的勞動資料；引入生產(chǎn)過程的勞動對象；具有一定生產(chǎn)經(jīng)驗與勞動技能的勞動者。筆者客觀的認(rèn)為，勞動資料和勞動對象的核心內(nèi)容應(yīng)該是生產(chǎn)方式。生產(chǎn)方式的先進與落后直接決定了生產(chǎn)力良莠，先進制造業(yè)就是在先進的生產(chǎn)方式上而形成的先進生產(chǎn)力。

　　什么是先進制造業(yè)？原機械工業(yè)部總工程師、中國機械工業(yè)聯(lián)合會特別顧問朱森第這樣定義“先進制造業(yè)”：它是不斷吸收信息、機械、材料以及現(xiàn)代管理等方面的高新技術(shù)，并將這些先進的技術(shù)綜合應(yīng)用于制造的各個環(huán)節(jié)和全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，從而取得很好經(jīng)濟社會和市場效益的制造業(yè)總稱。而構(gòu)成先進制造業(yè)的三大方面即為：產(chǎn)業(yè)先進性、技術(shù)先進性、管理先進性。

　　激光—先進制造產(chǎn)業(yè)的核心生產(chǎn)方式

　　從生產(chǎn)方式的角度來看待科技工業(yè)革命，農(nóng)耕文明是以“力加工”的生產(chǎn)方式，影響了人類社會幾千年；值得人類自豪的工業(yè)文明，也分別經(jīng)歷了三次科技工業(yè)革命，筆者客觀的從加工方式的角度進行分類，分別認(rèn)為是：火加工、電加工和光加工。為什么這么分類呢？綜合來看三次科技工業(yè)革命主要標(biāo)志：第一次是18世紀(jì)60年代蒸汽機的廣泛應(yīng)用，火加工生產(chǎn)工具的出現(xiàn)；第二次是19世紀(jì)70年代電力的廣泛應(yīng)用，電加工生產(chǎn)工具的出現(xiàn)；第三次是20世紀(jì)50年代在原子能技術(shù)、計算機技術(shù)、空間技術(shù)、激光技術(shù)和生物學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域取得的重大突破，光加工生產(chǎn)工具的出現(xiàn)。

　　以光加工為表現(xiàn)形式的第三次工業(yè)革命，通過新型的激光核聚變技術(shù)（原子能技術(shù)）、光子計算機技術(shù)（計算機技術(shù)）、激光通信技術(shù)、激光測量技術(shù)、激光加工技術(shù)、激光增材制造技術(shù)、激光生物學(xué)技術(shù)等等，正推動著國際經(jīng)濟格局的調(diào)整。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使世界各國經(jīng)濟相互依存更加緊密，科學(xué)技術(shù)的競爭也進一步擴大了發(fā)達國家同不少發(fā)展中國家的經(jīng)濟差距。因而，第三次科技革命對每一個發(fā)展中國家，特別中國來說，既是機遇，又是挑戰(zhàn)。

　　激光是20世紀(jì)以來，繼原子能、計算機、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”和“奇異的激光”。激光的原理早在1916年已被著名的美國物理學(xué)家愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，但直到1960年激光才被首次成功制造。激光是在有理論準(zhǔn)備和生產(chǎn)實踐迫切需要的背景下應(yīng)運而生的，它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展。激光可使人們有效地利用前所未有的先進加工方式，去獲得空前的效益和成果，從而促進了生產(chǎn)力的飛速發(fā)展。激光已在人類社會發(fā)展中發(fā)揮了三個不可替代的作用：1、已全面滲透到交叉學(xué)科中，催生了光纖通信、激光光譜、激光測距、激光雷達、激光打標(biāo)、激光切割、激光焊接、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器、激光通信、激光生物學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、激光微制造、激光3D打印等幾十個新學(xué)科。2、在各國經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，2010年美國評估了工業(yè)制造、交通運輸、生物醫(yī)藥、信息通信等領(lǐng)域由激光科技應(yīng)用拓展形成的經(jīng)濟貢獻，達到7.5萬億美元；3、在世界各國國家安全和國防現(xiàn)代化中發(fā)揮不可替代的作用。

　　激光器由激勵源、工作物質(zhì)和諧振腔三個部分構(gòu)成。隨著半個多世紀(jì)激光器技術(shù)的不斷進步，特別是在工作物質(zhì)的選擇、諧振腔和激勵源的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制冷散熱技術(shù)、光纖耦合技術(shù)等方面的不斷改善，激光器也變得電光效率更高、光束質(zhì)量更好、輸出功率更大、傳輸更加柔性、穩(wěn)定性和可靠性更高。激光器也從最開始的小功率固體激光器，經(jīng)歷了大功率CO2激光器、燈泵浦激光器、全固態(tài)YAG激光器、Disk激光器、光纖激光器到半導(dǎo)體激光器；輸出方式也從光學(xué)輸出、導(dǎo)光臂到光纖。目前，行業(yè)內(nèi)公認(rèn)大功率Disk激光器和光纖激光器是市場的主流，高功率、高亮度半導(dǎo)體激光器是未來。特別是這些光纖輸出的高功率激光器與智能機器人、自動化生產(chǎn)線、大數(shù)據(jù)的工藝加工技術(shù)數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)解決方案仿真數(shù)據(jù)庫結(jié)合，將會引領(lǐng)全世界的先進制造業(yè)，并將對全世界的工業(yè)智能化進程產(chǎn)生深遠的影響。例如，汽車零部件和整車領(lǐng)域的激光焊接、激光切割、自動化上下料、自動噴漆的工作站和自動化生產(chǎn)線；工程機械行業(yè)零部件的激光復(fù)合焊接、激光落料、自動搬運等工作站和生產(chǎn)線；醫(yī)療器械行業(yè)的激光維加工、激光焊接和激光切割；冶金行業(yè)的不等厚的激光拼焊生產(chǎn)線、鋼卷在線拼焊生產(chǎn)線、在線激光落料系統(tǒng)、冶金部件軋輥等的激光再制造裝備等等；石化行業(yè)各類裝備的激光焊接、激光切割、激光再制造等等；航空航天領(lǐng)域的激光焊接、三維激光切割、激光增材制造等等；電子電器、光伏、顯示面板等等行業(yè)激光維加工生產(chǎn)線（激光打標(biāo)、激光劃線、激光刻蝕、激光打孔等等）。。。。。。激光加工技術(shù)作為先進制造產(chǎn)業(yè)的核心加工方式，憑借其高效率、高質(zhì)量、污染小、節(jié)能環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點正逐漸替代傳統(tǒng)的加工制造方式。

　　目前，德國、日本和美國成為激光產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)國家，并產(chǎn)生了諸如通快公司、羅芬公司，相干、光譜物理、IPG等著名公司，幾乎壟斷了國際市場。2013年，我國激光市場已突破200億元規(guī)模，近幾年年均增長率約18%～22%，已經(jīng)成為最大的世界激光加工產(chǎn)品市場。同時，隨著我國重大基礎(chǔ)設(shè)施和重大科技專項的不斷發(fā)展，激光技術(shù)正在向多個領(lǐng)域滲透和擴散，市場潛力巨大。然而，我國大部分激光企業(yè)缺少自主創(chuàng)新和核心技術(shù)，大都采取進口激光器及零部件進行簡單粗放的集成；激光加工工業(yè)基礎(chǔ)水平也比較低，正面臨著快速發(fā)展和不斷創(chuàng)新的局面。未來通過提升核心器件的自主研發(fā)能力，和提高激光加工工藝的技術(shù)水平，將給我國的激光企業(yè)提供更多的發(fā)展機會。

　　人類社會將邁入光的世界，以光加工為表現(xiàn)形式的第三次工業(yè)革命即將到來，中國準(zhǔn)備好沒有？

　　機器人—先進制造產(chǎn)業(yè)的核心單元

　　縱觀世界經(jīng)濟發(fā)展，人口條件一直是世界經(jīng)濟走勢的主脈絡(luò)，其它因素似乎都是補充條件。戰(zhàn)前嬰兒潮讓戰(zhàn)后日本迅速崛起，隨著嬰兒潮人口的退休，日本經(jīng)濟開始急速下滑。歐美是戰(zhàn)后嬰兒潮，也帶來七八十年代的高速發(fā)展，而今歐美經(jīng)濟已陷入泥沼。而中國60年代和70年代上半期的嬰兒潮帶來了30多年中國經(jīng)濟突飛猛進，隨著該時期出生人口的逐步走向老齡化和退休，勞動力成本上升和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級等壓力，廉價勞動力優(yōu)勢不在，預(yù)料15年后中國經(jīng)濟發(fā)展的人口紅利將完全喪失，中國經(jīng)濟將面臨巨大考驗。而近些年來，機器人的大量研究和廣泛應(yīng)用似乎給未來中國經(jīng)濟注入了新的希望，工業(yè)機器人代替人工將成為發(fā)展趨勢。

　　機器人的應(yīng)用是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來，機器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、自動化工廠（FA）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動化工具。工業(yè)機器人作為先進制造產(chǎn)業(yè)的核心單元，廣泛使用后不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量，而且對保障人身安全、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義，并正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

　　縱觀目前經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，我國機器人市場增長異常迅猛。2012年，盡管全球工業(yè)機器人的需求增長有所放緩，但機器人銷量仍然繼2011年后創(chuàng)出歷史第二高，全年銷量超過15.9萬臺。其中，中國工業(yè)機器人銷量約2.7萬臺，同比增速達到19.2%。中國是全球工業(yè)機器人需求增長最快的市場，也是僅次于日本的全球第二大市場。2005-2012年，中國工業(yè)機器人的市場銷量以年均29%左右的速度高速增長。目前，汽車行業(yè)、電子行業(yè)、工程機械行業(yè)成為了中國工業(yè)機器人應(yīng)用規(guī)模最大的幾個領(lǐng)域，主要以焊接、搬運、裝配等類型的工業(yè)機器人為主。