3.2 国外智能制造装备产业发展政策支持
20世纪90年代以来,各发达国家和地区,如美国、日本、欧共体、德国等都针对先进制造技术的研发提出了国家级发展计划,旨在提高本国、本地区制造业的国际竞争能力。
3.2.1 美国产业发展政策支持
为了保持其制造业的全球竞争优势,美国联邦政府推出了一系列的制造业振兴计划。1991年美国里海大学(Lehigh University)提出“美国企业网”(FAN,Factory American Net)计划,该计划的目的是研究如何利用信息高速公路,把美国的制造企业联系在一起。1992年,美国执行被总统称之为“关键重大技术”( Critical Technology)的新技术政策,其中包括信息技术和新的制造工艺,智能制造技术也在其中。美国政府希望借此改造传统工业并启动新产业。随后,美国相继开展了“敏捷制造的使能技术”(Technologies Enabling Agile Manufacturing,TEAM)的研究(1994—1999年)、以敏捷制造和虚拟企业为核心内容的“下一代的制造”模式的研究(1995年)、计算机辅助制造网(CAM Net)的研究(1996年)、俄罗斯-美国虚拟企业网(Russian-American Virtual Enterprise Network,RA-VEN)的研究(1997年)等。为支持中小企业技术创新、提高中小企业技术创新能力和效率,美国政府帮助中小企业建立了信息网络,为中小企业免费提供广泛的信息服务。在美国空军科学制造计划的资助下,卡内基梅隆大学完成了首台智能加工工作站的样机。与此同时,美国工业界以极大的热情投入到智能制造的开发与研究中,提出“智能制造,新技术、新市场、新动力”的口号。2000年,美国洛克希德·马丁公司提出了F-22飞机研制的虚拟工厂概念,打通了从设计、生产到管理的全数字化信息流。2001年,该公司为完成美国联合攻击战斗机(JSF)的研制和采购项目,采用产品全生命周期管理(PLM)技术,构建了全球性的虚拟企业,实现了单架飞机的全生命周期的跨地区、跨企业的协同设计、协同制造以及协同维护的全生命周期。2005年,美国政府出资创建了智能机床启动平台(SMPI),该平台成员涵盖公司、政府部门以及机床厂,重点开展智能机床方面的研究。2009年12月,美国提出《重振美国制造业政策框架》、2011年6月提出《先进制造伙伴计划》、2012年提出《先进制造业国家战略计划》,这一系列计划旨在依托新一代信息技术、新材料、新能源等创新技术,加快发展技术密集型的先进制造业,实施基于信息高速公路的敏捷制造的美国21世纪的制造战略。作为先进制造业的重要组成,以先进传感器、工业机器人、先进制造测试设备为代表的智能制造得到了美国政府、工业界各层面的高度重视,目前已经取得长足进展,相关技术产业出现良好的发展势头。
3.2.2 日韩产业发展政策支持
1990年,日本东京大学Furkawa教授提出智能制造系统(IMS)国际合作项目并被日本通产省正式立案为国际共同研究开发项目。日本、美国、加拿大、澳大利亚、瑞士、韩国和欧盟在1991年1月联合开展了IMS国际合作计划。这是为了克服FMS(柔性制造系统)、CIMS的局限性,把日本工厂和车间的专业技术与欧盟的精密工程技术、美国的系统技术充分地结合起来,开发出能使人和智能设备都不受生产操作和国界限制、彼此合作的高技术生产系统。该计划鼓励工业界、学术界和政府在现代制造技术领域里进行广泛的研究与合作,其目标是全面展望21世纪现代制造技术的发展趋势,先行开发下一代的制造技术,以解决全球制造业面临的共同问题,改善地球环境(包括生产环境),提高资源有效利用率,提高产品质量和性能,促进现代制造技术成果向生产力的转化,积极推动全球制造信息、制造技术的体系化和标准化,快速响应制造业全球化的发展趋势。
从1995年开始,IMS计划进入全面实施阶段,IMS的国际合作研究开发一般分为全球合作、复杂制造、先进制造、发展制造业、扩大和开放市场五个层次。1992至1994年间,日本投资10亿美元建立了六项工业界主导的“可行性国际合作测试案例”,包括“流程工业洁净制造”“全球化制造同步工程”“世纪全球化制造”“全方位制造系统”“快速产品开发”和“知识系统化”智能系统,重点研究了开发全球化制造、下一代制造系统、全能制造系统等技术。2004年,日本启动了“新产业创造战略”,为制造业寻找未来战略产业,并将信息家电、机器人、环境能源等领域作为重点发展对象,努力提高日本制造业在国际上的产业竞争力。
韩国于1991年年底提出了“高级先进技术国家计划”,即“G -7计划”,包括七项先进技术及七项基础技术,目标是到2000年把韩国的技术实力提高到世界第一流发达国家的水平,该目标已基本达到。为占领智能化生产技术的制高点,韩国目前又将智能制造技术列入“高级先进技术国家计划”之中,重点研究智能化生产技术。
3.2.3 欧盟产业发展政策支持
欧盟早在1982年制定的信息技术发展战略计划中就强调了智能制造核心技术的开发。由德国、法国和英国发起的主题为“未来的工厂”的尤里卡项目,将解决敏捷智能制造方面的研究与开发作为重点。德国西门子、瑞士ABB、法国施耐德电气等公司已将部分人工智能技术应用到工业控制设备与系统中。由欧盟资助的智能制造系统IMS2020计划囊括了意大利、德国、瑞士、美国、日本、韩国等多个发达国家与SAP、IBM、Siemens、BMW、MIT、Cambridge 等多家企业与高校。针对可持续制造领域、节能制造领域、关键技术领域、标准化领域、创新培训领域五个关键领域,规划并逐步完成1~3年的短期目标、7~10年的中期目标以及10~15年后的智能制造蓝图。1998年12月,欧洲联盟公布了“第五框架计划(1998—2002)”,将虚拟网络企业列入研究主题。2002年,欧盟提出了“第六框架计划”,选定了需要重点攻关的7大领域,计划中的第三部分涉及制造技术前沿的研究,主要包括加工仿真与新技术开发、新型机床研发,轻型结构及机床组件研究和并联机床研发等内容。加工仿真与新技术开发研究包括表面加工质量检测与切削参数优化,铣削、车削加工过程建模与仿真,超精密加工技术等方面的研究。新型机床研发包括高速机床的研发、开放式数控系统及光纤传感器应用等方面的研究。机床组件研究包括轻型材料机床组件、旋转轴准确度测定及空气静力轴承等的研究。参加单位包括西门子、达诺巴特等机床生产企业,博世、菲亚特等终端用户企业,以及德国亚琛工业大学机床与生产工程研究所,汉诺威大学生产工程研究所、布达佩斯技术与经济大学等研究机构。
2013年,德国针对来自亚洲制造业的竞争威胁和美国的《先进制造业国家战略计划》,提出了“工业4.0”计划,期望充分发挥德国在制造业的现有优势,以确保德国制造业的未来。“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法,两大主题分别为“智慧工厂”和“智能生产”。德国依托其在加工过程中广泛应用的信息和通信技术、强大的机械和装备制造业、在嵌入式系统和自动化工程方面的高技术水平和全球市场的领导地位,通过“工业4.0”计划的实施进一步巩固其作为全球领先生产制造基地、生产设备供应商和IT业务解决方案供应商的地位。工业发达国家都把先进制造技术作为国家级关键技术和优先发展领域,尽管决定国家综合竞争力的因素有多种,但制造业的基础地位不能忽视。