紧盯当今三大风口：3D打印 大数据 机器人

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全球先进制造业正专注于3d打印、大数据和机器人等前沿热点。在实施“中国制造2025”的过程中，中国需要密切跟踪和借鉴全球制造业的前沿热点和发展路径，引导企业及时、适当地改善和调整发展重点，使“中国制造2025”在类似的全球规划中更具竞争力和主动性。

中国先进制造业寻求“全球坐标”

《中国制造2025》发布后，国内外企业和智库对此进行了关注和研究。在比较了美国的“中国制造2025”、“再工业化概念”、日本的“工业智能”和德国的“工业4.0”之后，他们认为世界先进制造业正专注于3d打印、大数据和机器人等前沿热点，而中国正在实施“中国制造2025”。在此过程中，要密切跟踪和借鉴全球制造业的前沿热点和发展路径，引导企业及时、适当地改善和调整发展重点

3d打印应用于子扇区

"归根结底，先进的制造技术使新的设计和新的材料得以应用."通用电气公司中国研发中心总经理魏斌对3d打印技术发表了评论。

最近，欧美制造联盟已经明确指出了3d打印子行业的发展，并将3d打印技术的市场需求定位于医疗和飞机关键小零件的制造。

对此，中国工程院的相关报告指出，3d技术将推动智能生产、智能加工和智能设备。中国的3d打印技术应该在可穿戴电子设备、可穿戴设备、个性化手术指南和一些医学模型方面取得更大的成就。

3d技术是一种基于数字模型文件的技术，它使用粘性材料，如粉末金属或塑料，通过逐层打印来构建对象。虽然3d打印技术近年才进入公众视野并引起广泛关注，但诞生于20世纪80年代的3d打印技术早已在医疗行业出现。

比利时马里乌斯3d打印技术有限公司总经理凯姆·弗朗索瓦(Kaiem Francois)表示，仅在2013年，该公司就打印了15万种医学模型，包括个性化手术指南和一些医学模型。目前，全球已有1000多万人开始使用定制的3D打印助听器。

上海交通大学数字医学部工程研究中心教授王认为，个性化、精密化、微创化和远程化是21世纪临床医学发展的四大方向，其中数字化技术是主要支撑，3d打印技术是重要内容。

据王介绍，目前3d打印技术在临床医学中的应用主要有三个领域——建模、精密手术和个性化种植。下一步的研发方向是软组织系统和组织工程支架的三维打印，同时对模型的物理性质，如血管和肌肉是否可以打印提出了更高的要求。

据了解，3d打印技术在本质上不是一种打印技术，而是一种制造技术，在业内也被称为“添加剂制造”。与最终通过加工原材料形成的传统制造业不同，3d打印技术是一种“无中生有的制造工艺”，它不受原材料几何形状的限制，而且几乎不产生浪费，可以有效节约成本。

“3d打印技术可以解决许多传统工艺无法解决的问题。”通用电气公司中国研发中心总经理魏斌表示，先进制造的根本在于先进的产品，必须采用先进可靠的加工方法来生产出能够应用新材料的先进产品。在制造复杂和个性化产品方面，3d打印技术比传统制造工艺更具优势。

以魏斌为例，他说飞机发动机叶片前的防鸟零件形状复杂，加工难度大，但3d打印技术可以实现“一次成型”，不仅提高了制造效率，而且使产品具有满足功能要求的机械特性。

当然，3d打印技术的应用和管理并不局限于3d打印机，也不意味着只要有机器、模型和好的材料，就能生产出好的产品。像传统制造业一样，3d打印行业也需要管理操作的技术流程，而机器只是其中一个环节。

虽然3d打印技术越来越受到重视，3d打印行业已经成为十大增长最快的行业之一，但与传统制造业的规模相比，它仍然是沧海一粟。据世界3d打印技术产业联盟统计，截至2013年，全球3d打印市场仅近40亿美元，低于大型企业的年产值。

业内人士表示，3d打印技术更适合“制造和销售高利润产品和服务，为消费者提供个性化和革命性的体验。”其发展的出路不是与传统制造业竞争，而是通过其高加工灵活性和广泛的材料适用性来补充传统制造业的优势，并以其“精准、快速”的制造特征推动传统制造业的转型升级。

3d打印技术正在成为世界性的科技竞争，它不仅为先进制造业的发展指明了道路，也为传统制造业的转型升级指明了方向。

大数据+云计算:嵌入整个生产过程

美国的“再工业化理念”、日本的“工业智能”和德国的“工业4.0”都将大数据和云计算等新一代信息技术嵌入到制造业生产和服务的全过程中，其实施过程和效果受到广泛关注。

“大多数制造企业所理解的竞争主要集中在解决问题和解决问题上。这只是可见的竞争。更聪明的公司已经在努力避免问题。这是无形的竞争。未来的竞争主要是这样的。”国家科学基金会智能维护系统产学研合作中心主任李杰表示，在互联网时代，全球制造模式正在发生变化，大数据技术将发挥重要作用。

大数据是指所涉及的海量数据，当前主流软件无法在合理的时间内对其进行捕获、管理和处理，从而使其成为有助于企业做出业务决策和实现更积极目标的信息。

李杰表示，信息时代制造业的大数据源是6c:连接(传感器和网络)、云(任何时间和需求的数据)、虚拟网络(网络)、内容(相关性和意义)、社区(共享和交流)和定制(个性化服务和价值)。

“大数据技术的最大价值在于使用上述大数据来发现尚未发生的隐藏问题，然后避免出现问题。”李杰说道。

据报道，为了防止尿布泄漏等质量问题，P&G曾经用摄像机一个接一个地进行筛选。发现问题后，它不得不停止机器，挑出不合格的尿布，重新开始生产。如何在不停止生产线的情况下挑出不合格产品？

在大数据技术的支持下，P&G改变了以往处理问题的传统方式。相反，它实时监控尿布生产，提前发现不健康状态，并在这种状态下移除所有尿布，确保生产线的连续运行。仅这一项每年就为P&G节省了4.5亿美元的生产成本。

“中国拥有最大的应用市场，拥有大量数据，如高铁数据、机床数据和生产线数据。如果我们不能分析它，我们将失去最大的市场。美国缺少19万大数据分析工程师，而中国缺少190万。”李杰说道。

高德纳咨询公司认为，大数据成为海量、高增长和多样化的信息资产的前提需要一种新的处理模式，即云计算。

“云计算，简单来说，就是网络计算，也就是说，计算不需要围绕着cpu，而是围绕着网络，就像是附在网络上的一层能力，网络延伸到哪里，你的计算能力就在哪里。无论它延伸到哪里，它就无处不在。”思科大中华区高级副总裁康殷说。

云计算是传统计算机和网络技术融合发展的典型产物，它使零碎的数据成为相关的数据，腐朽的数据成为新鲜的数据。通过云计算，可以根据需要向计算机和其他设备提供共享的软硬件资源和信息。

康殷说，云计算使大数据具有生存的空空间和价值，并有可能“从智能走向智慧”。专家表示，信息化与工业化的融合非常重要，融合过程由两个引擎驱动:纵向的云计算性能提升和横向的产业发展开放。

ibm软件集团智能城市事业部总设计师朱华雨认为，对制造过程的洞察依赖于对大数据的实时监控和有效预测，而对产品优化的洞察则依赖于客户反馈。因此，处理非结构化数据的能力是大数据技术应用于制造业时需要突破的瓶颈。

大数据和云计算的结合，是针对企业的，是为了促进企业从生产导向型制造向服务导向型制造的转变，通过互联网+技术消除不对称的商业模式，培养对制造过程和产品优化的洞察力。

在整个制造层面，大数据和云计算可以带来更高的效益、生产的灵活性和安全性，以及一个新的创新平台，推动制造业从生产导向型制造向服务导向型制造转变，最终走向智能制造和云制造。

新一代机器人的人机集成

在未来，机器人不仅会与人结合，而且会变得更便宜。目前很难实现让中小企业负担得起机器人的目标，但这是下一步的方向。

根据国家部署，未来十年中国机器人产业发展将重点关注工业机器人和汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等特种机器人以及医疗卫生、家庭服务、教育娱乐等服务机器人的应用需求，积极开发新产品，推进机器人标准化和模块化，拓展市场应用。突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器和驱动器等关键零部件和系统集成设计制造的技术瓶颈。

作为自动化技术的大师，工业机器人被誉为自动化领域的“皇冠上的宝石”。中国工程院院士王天然表示，工业机器人自诞生以来已经取得了广泛的发展，它们也在向其他领域转移技术，并衍生出新的领域，如服务机器人。

据权威机构预测，机器人是未来影响人类工作和生活的关键技术之一，其中用于提高人类生产力的工业机器人和用于医疗的机器人将产生巨大影响。

特别是在缓解劳动力短缺方面，工业机器人发挥着越来越重要的作用。以日本为例，王天然说，从20世纪70年代到90年代，日本经历了快速的经济增长和严重的劳动力短缺。它花了20年才成为最大的机器人国家和制造大国。20世纪90年代，亚洲经济发展迅速，该地区对工业机器人的需求增长居世界首位。目前，全球对工业机器人的需求仍然非常广泛，按工作岗位计算，工业机器人仅占5.63%。

王天然表示，目前，工业机器人已经很好地应用于汽车及零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力等领域，机器人技术仍在不断完善和发展，主要有两个方向:一是追求机器人操作能力的完善，提高其速度、精度和适应性，拓展其应用领域；第二，在机器人的智能化和网络化方面不断努力，提高机器和人之间的交互能力。

统计显示，从1990年到2000年，工业机器人的定位精度提高了61%，平均故障时间提高了137%，价格下降了近一半。根据日本的预测，到2030年，机器人的重复定位精度将提高一倍，绝对定位精度将提高一个数量级。

“现在教机器人如何工作的方法是愚蠢的。人们必须拿着教学设备，一步一步地教机器人如何操作。机器人一遍又一遍地重复操作，不能移动位置来更换产品，否则会被再次示教。”王天然说，目前的努力方向是把机器人变成生产过程中的一个组成部分，即插即用。

目前，机器人的应用领域正在扩大。据了解，日本在仿人机器人的研发方面取得了一些突破。日本大阪大学国际电信基础技术研究所的高级研究员西尾一休说，这个机器人看起来像一个人，可以由操作员远程控制，实现机器人和用户之间的自由通信。

“人机一体化是新一代机器人的本质特征，也是国际机器人产业的主要发展方向。”王天然说，以工业机器人为例，未来机器人将与人在同一个自然的空房间里工作，这可以满足人们的需求，学习人们的技能。“将来，机器人可以像学徒一样和主人一起工作，向主人学习，人和机器人之间的关系也将从主仆关系转变为合作关系。”

近年来，随着中国有效劳动力的减少和劳动力成本的上升，对机器人的需求迅速增长。据统计，2013年中国机器人销量为3.6万台，比2012年增长41%，超过日本，成为全球最大的机器人市场。国际机器人联合会预测，到2017年，中国将拥有40万个工业机器人，达到历史最高水平。

“按照每台机器人25万元的价格，年销售量为3.6万台，每台完成4倍价格的应用项目。国内市场每年高达数百亿美元。”王天然表示，开放的市场将吸引全球机器人制造商，市场竞争将继续加剧。