科研人員在中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所實驗室內(nèi)工作。
新華社記者 孫凡越攝
華工激光工程師在調(diào)試激光設(shè)備。
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江蘇省淮安市比亞迪卡車智慧工廠的自動涂裝生產(chǎn)線。
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大力發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)，是引領(lǐng)科技進步、帶動產(chǎn)業(yè)升級、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的戰(zhàn)略選擇。今年1月印發(fā)的《工業(yè)和信息化部等七部門關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》明確，將“重點推進未來制造、未來信息、未來材料、未來能源、未來空間和未來健康六大方向產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。
推進未來制造，其內(nèi)容包括：發(fā)展智能制造、生物制造、納米制造、激光制造、循環(huán)制造，突破智能控制、智能傳感、模擬仿真等關(guān)鍵核心技術(shù)，推廣柔性制造、共享制造等模式，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)元宇宙等發(fā)展。
大力建設(shè)智能工廠、前瞻布局新興賽道、加速科技成果轉(zhuǎn)化……把握科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，制造業(yè)正加速邁向未來。
已是大勢所趨
近日，在上海市舉辦的第十八屆慕尼黑上海光博會上，一款由華工科技子公司華工激光展示的輪胎模具激光清洗裝備，吸引了眾多參觀者。
伴隨著輕微的“嗞嗞聲”，機械臂緊緊“握”住激光清洗頭，依照指令上下調(diào)節(jié)、左右移動。很快，一副表面附著污垢的全鋼輪胎模具，就完成了“激光深度美容”，用時僅45分鐘。據(jù)了解，使用傳統(tǒng)酸洗、干冰清洗方式至少耗費4小時。使用激光清洗裝備不僅大大提高了效率，還減少了對環(huán)境的污染。
激光被譽為是“最亮的光、最快的刀、最準的尺”。在工信部等提出的未來制造產(chǎn)業(yè)方向中，激光制造位列其中。
“隨著科技的進步，激光技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。”華工激光總經(jīng)理鄧家科接受本報采訪時表示，激光技術(shù)的加工方式多樣，包括標記、切割、焊接、清洗、3D打印、熱處理等。除了傳統(tǒng)的宏觀加工領(lǐng)域，如航空航天、機械制造、動力能源等，激光加工設(shè)備已經(jīng)逐步滲透到顯示面板、消費電子、集成電路等精細微制造領(lǐng)域。
例如，手機、電腦、汽車等產(chǎn)品的芯片，離不開半導(dǎo)體。晶圓就如同半導(dǎo)體的母體，其生產(chǎn)制造的精度，將直接影響半導(dǎo)體芯片的性能，而激光作為加工工具，對于確保半導(dǎo)體芯片的性能起著十分重要的作用。
鄧家科介紹，激光制造還是一種非接觸式的制造方式，相較于傳統(tǒng)的機械加工，它能夠減少材料的浪費、降低能耗，符合未來產(chǎn)業(yè)對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。激光可以進行微米甚至納米級別的加工，這對于制造高精度的電子元件、醫(yī)療器械等產(chǎn)品至關(guān)重要。高度柔性化的激光技術(shù)，與智能化、自動化技術(shù)結(jié)合，為制造業(yè)提供了更加智能的生產(chǎn)解決方案。比如將激光制造技術(shù)與信息技術(shù)、人工智能技術(shù)結(jié)合，華工科技已實施了多個標桿智能工廠案例。
近年來，中國智能制造發(fā)展取得一系列重大實踐成果，其中一個重要內(nèi)容就是建成了一批特色鮮明、引領(lǐng)發(fā)展的智能工廠。工信部數(shù)據(jù)顯示，已支持遴選421家國家級示范工廠，推動各地建設(shè)萬余家數(shù)字化車間和智能工廠，樹立了5500多個可復(fù)制、可推廣的智能制造典型場景范例。
位于江蘇省淮安市的比亞迪卡車智慧工廠，就是一家智能工廠。在這里，涂裝、沖壓、焊裝、車架、總裝五大生產(chǎn)環(huán)節(jié)全線引入機器人，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。2023年10月份正式投產(chǎn)后，工廠里的多套信息系統(tǒng)，可以對產(chǎn)品制造過程進行全面的數(shù)字化管理和追溯。
以總裝車間為例，車間配備了助力機械手、智能平衡吊、自動擰緊機、自動涂膠機等工藝設(shè)備，可減少裝配誤差、減輕勞動強度；安裝了智能化空中輸送線，可以實現(xiàn)物料的空中準時輸送；采用了柔性化設(shè)計，可兼容比亞迪5種以上車型，生產(chǎn)輕卡、重卡。工廠相關(guān)負責(zé)人表示，未來將把這個卡車工廠打造成工藝數(shù)字化、裝備自動化、物流智能化、信息集成化、績效可視化、管理透明化的智能標桿工廠。
專家指出，大力發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)，是引領(lǐng)科技進步、帶動產(chǎn)業(yè)升級、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的戰(zhàn)略選擇。制造業(yè)的未來是智能化、自動化，而以激光、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)為核心的智能制造，是未來制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，將在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)性調(diào)整中扮演重要角色。
加強前瞻布局
走進位于天津濱海新區(qū)的中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所（以下簡稱“天津工業(yè)生物所”），實驗室里，副研究員楊建剛正和團隊成員聚精會神地做實驗。最近，他們實現(xiàn)了糖分子精準從頭合成，解決了糖分子立體結(jié)構(gòu)方面的難題。與通過種植甘蔗等農(nóng)作物提取糖分的傳統(tǒng)方式相比，糖的獲取時長實現(xiàn)了從年到小時的跨越。
生物制造是一種全新的生產(chǎn)技術(shù)，被認為具有引領(lǐng)“第四次工業(yè)革命”的潛力。我國把生物制造列為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。今年的政府工作報告提出，積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟等新增長引擎。許多地方都圍繞生物制造進行了前瞻布局。
在食品、化妝品、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的創(chuàng)新策源與應(yīng)用轉(zhuǎn)化方面，上海走在前列。伴隨技術(shù)的不斷創(chuàng)新，上海生物制造產(chǎn)業(yè)正邁向關(guān)鍵發(fā)展階段。3月19日，上海市未來產(chǎn)業(yè)生物制造專家委員會舉行成立大會。生物制造專委會旨在搭建開放、共享、協(xié)作的平臺，促進技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、市場、資本深度融合，為上海生物制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展貢獻力量。
廣東省深圳市也瞄準生物制造這一賽道。2014年以來，深圳已舉辦九屆生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)高峰論壇，最近一次論壇即以“生物制造 創(chuàng)新未來”為主題。2022年，《深圳市人民政府關(guān)于發(fā)展壯大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群和培育發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)的意見》公開發(fā)布，明確重點培育“20+8”產(chǎn)業(yè)集群，其中，合成生物居8個未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向之首。
各地加強前瞻布局未來制造，因地制宜是關(guān)鍵。
近年來，江蘇省蘇州市把納米產(chǎn)業(yè)作為引領(lǐng)未來的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)加以重點培育。憑借完備的工業(yè)體系、優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)，如今，以蘇州工業(yè)園區(qū)為核心的蘇州市納米新材料集群，入選工信部第一批先進制造集群。園區(qū)積極搶占納米科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機，涵蓋新材料、芯片、醫(yī)藥等多個技術(shù)領(lǐng)域，從研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、到產(chǎn)品測試、小規(guī)模代工生產(chǎn)等，一個個圍繞著納米展開的新業(yè)態(tài)、新模式層出不窮。
四川省布局工業(yè)元宇宙，將開展核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用試點示范。四川省制造業(yè)體系全、場景多、市場大，現(xiàn)階段正聯(lián)合重慶市打造世界級電子信息產(chǎn)業(yè)集群，在工業(yè)元宇宙感知交互、網(wǎng)絡(luò)通信、存儲計算等領(lǐng)域提供了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)支撐?！端拇ㄊ≡钪娈a(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2023—2025年）》明確提出，要建設(shè)元宇宙創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)和特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，以工業(yè)元宇宙為主線，推動構(gòu)建工業(yè)元宇宙全生命周期制造體系、全系列產(chǎn)品體系、全場景應(yīng)用體系、全鏈條服務(wù)體系等四大體系。
注重科技創(chuàng)新
與天津工業(yè)生物所一墻之隔的，是即將交付的國家合成生物技術(shù)創(chuàng)新中心。據(jù)介紹，中心初步建成了包括國內(nèi)外逾50家高校院所的聯(lián)合創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和包括162家企業(yè)、金融機構(gòu)的生物制造產(chǎn)業(yè)（人才）聯(lián)盟，將進一步推動聯(lián)合創(chuàng)新和快速轉(zhuǎn)化。中心還打造了多個高端實驗室，引進分析檢測、智能發(fā)酵等大型設(shè)施裝備，瞄準基因合成、生物制造等領(lǐng)域，致力于成為天津工業(yè)生物所科技成果的主要轉(zhuǎn)化平臺。
科技創(chuàng)新能夠催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動能，是發(fā)展未來制造業(yè)的核心要素。對此，華工科技董事長馬新強的感受尤為深刻。
在汽車白車身激光焊接領(lǐng)域，華工科技市場份額已達國內(nèi)第一。但在15年前，還沒有一家中國企業(yè)能夠?qū)⒆灾餮邪l(fā)的激光焊接技術(shù)應(yīng)用到汽車制造領(lǐng)域。試驗機沒有經(jīng)過大規(guī)模生產(chǎn)實踐檢驗，怎么能保證成功率和焊接效果的穩(wěn)定？華工科技團隊開始了爭分奪秒的測試。如今，企業(yè)研發(fā)的三維五軸激光切割智能裝備配備具有自主研發(fā)的核心部件及配套軟件，市場占有率穩(wěn)居國內(nèi)第一。
除了汽車智能制造領(lǐng)域，華工科技不斷拓展激光技術(shù)在高端制造領(lǐng)域的應(yīng)用場景。目前，華工激光擁有700余項創(chuàng)新專利，面向國產(chǎn)化需求，針對半導(dǎo)體、航空航天等重點領(lǐng)域持續(xù)加強創(chuàng)新研發(fā)，突破卡脖子技術(shù)。馬新強表示，一定要增強創(chuàng)新的自覺性、堅定性，堅持需求導(dǎo)向、問題導(dǎo)向，與產(chǎn)業(yè)鏈上下游伙伴一起協(xié)同創(chuàng)新，做厚技術(shù)積淀，提升制造工藝水平，開發(fā)出更多、更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品去贏得市場。
未來產(chǎn)業(yè)由前沿技術(shù)驅(qū)動，當前處于孕育萌發(fā)階段或產(chǎn)業(yè)化初期，是具有顯著戰(zhàn)略性、引領(lǐng)性、顛覆性和不確定性的前瞻性新興產(chǎn)業(yè)。業(yè)內(nèi)人士指出，發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)，從根本上說源于科技的創(chuàng)新和應(yīng)用。
在深圳市光明區(qū)，合成生物產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)出欣欣向榮的發(fā)展勢頭。和一般的由“鏈主”企業(yè)帶動上下游構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈不同，合成生物產(chǎn)業(yè)前沿新穎，更多是摸索中的中小企業(yè)。“先有創(chuàng)新，再有產(chǎn)業(yè)”——這是光明區(qū)合成生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點。在光明科學(xué)城，創(chuàng)新中心和產(chǎn)業(yè)園是合成生物企業(yè)的主要聚集形式，關(guān)注科研和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新中心是企業(yè)“孵化器”，從“孵化器”“成長畢業(yè)”的企業(yè)才可以入駐場地更大的產(chǎn)業(yè)園，從而進入更大規(guī)模的實驗或生產(chǎn)。
國務(wù)院發(fā)展研究中心研究員王立坤表示，面對全球創(chuàng)新浪潮，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，進而提高全要素生產(chǎn)率，能夠助力我國企業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中開拓新賽道。我們要咬定創(chuàng)新不放松，及時將科技創(chuàng)新成果應(yīng)用到具體產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈上，推動更多科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。
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智能制造
工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會組織編制的《國家智能制造標準體系建設(shè)指南（2021版）》指出，智能制造是基于先進制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等特征，旨在提高制造業(yè)質(zhì)量、效率效益和柔性的先進生產(chǎn)方式。
生物制造
生物制造是一種利用生物組織或生物體等進行物質(zhì)加工，從而生產(chǎn)各種人類所需產(chǎn)品的先進物質(zhì)轉(zhuǎn)化工業(yè)模式。不同于以化石資源為原料的傳統(tǒng)工業(yè)制造，生物制造所使用的生產(chǎn)材料基本上是可持續(xù)再生的原料，生產(chǎn)的產(chǎn)品也可降解可回收，生產(chǎn)過程更加綠色低碳。
國家發(fā)展和改革委員會印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，明確將生物制造作為生物經(jīng)濟戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，提出“依托生物制造技術(shù)，實現(xiàn)化工原料和過程的生物技術(shù)替代，發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，推動化工、醫(yī)藥、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造與生物技術(shù)深度融合，向綠色低碳、無毒低毒、可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型”。
納米制造
納米是一個非常小的長度單位，只有“十億分之一米”，相當于人類頭發(fā)絲直徑的萬分之一。
根據(jù)國家自然科學(xué)基金委員會網(wǎng)站，納米制造是全球制造技術(shù)競爭的制高點，旨在通過納米精度制造、納米尺度制造和跨尺度制造為產(chǎn)品和器件提供特定功能。納米制造技術(shù)的發(fā)展使制造對象由宏觀進入到介觀和微觀，不僅可以大大拓寬制造技術(shù)的尺度范圍、大幅度提升制造的精度和質(zhì)量，而且可以發(fā)展基于物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研究成果和信息技術(shù)進步的新制造理論、方法和工藝，使得制造科學(xué)的研究更為深入，不同學(xué)科的交叉與融合得以拓展，相關(guān)學(xué)科的進一步發(fā)展成為可能。
激光制造
制造業(yè)采用激光技術(shù)，有易于操作、非接觸、高柔性、高效率和節(jié)能環(huán)保等突出優(yōu)點，是切割、焊接、表面處理、高性能復(fù)雜構(gòu)件制造和精密制造的主流手段。
柔性制造
根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會網(wǎng)站的介紹，柔性制造是指一種應(yīng)對大規(guī)模定制需求而產(chǎn)生的新型生產(chǎn)模式。具體包括：一是生產(chǎn)能力的柔性反應(yīng)能力，即機器設(shè)備的小批量生產(chǎn)能力；二是供應(yīng)鏈的敏捷和精準的反應(yīng)能力，從傳統(tǒng)“以產(chǎn)定銷”的“產(chǎn)供銷人財物”轉(zhuǎn)變成“以銷定產(chǎn)”的“人財產(chǎn)物銷”。
共享制造
工業(yè)和信息化部印發(fā)的《關(guān)于加快培育共享制造新模式新業(yè)態(tài)促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，共享制造是共享經(jīng)濟在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新，是圍繞生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)，運用共享理念將分散、閑置的生產(chǎn)資源集聚起來，彈性匹配、動態(tài)共享給需求方的新模式新業(yè)態(tài)。發(fā)展共享制造，是順應(yīng)新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展趨勢、培育壯大新動能的必然要求，是優(yōu)化資源配置、提升產(chǎn)出效率、促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會網(wǎng)站的介紹，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，通過人、機、物的全面互聯(lián)，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置，通過構(gòu)建海量數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析體系，建立面向工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲、集成、訪問、分析、管理的開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、知識的模型化、標準化、軟件化、復(fù)用化，不斷提高研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運營管理效率，實現(xiàn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的連接。
工業(yè)元宇宙
工信部網(wǎng)站對于《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃（2023—2025年）》的解讀指出，元宇宙是人工智能、區(qū)塊鏈、5G、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)的集大成應(yīng)用，是具有廣闊空間和巨大潛力的未來產(chǎn)業(yè)。發(fā)展元宇宙產(chǎn)業(yè)將極大開辟數(shù)字經(jīng)濟的新場景、新應(yīng)用、新生態(tài)，培育經(jīng)濟新動能。特別是發(fā)展虛實融合互促的工業(yè)元宇宙，將進一步加速制造業(yè)高端化、智能化、綠色化升級，是新型工業(yè)化建設(shè)的重要發(fā)力點之一。
（朱嘉樂整理）
