什麼是數字化制造、制造業數字化？什麼是再制造?什麼是全球化個性化制造？

　　數字化制造技術：在數字化技術和制造技術融合的背景下，並在虛擬現實、計算機網路、快速原型、資料庫和多媒體等支撐技術的支援下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組，實現對產品設計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產出達到用戶要求性能的產品整個制造全過程。

　　通俗地說，數字化就是將許多複雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這就是數字化的基本過程。數字化制造就是指制造領域的數字化，它是制造技術、計算機技術、網路技術與管理科學的交叉、融和、發展與應用的結果，也是制造企業、制造系統與生產過程、生產系統不斷實現數字化的必然趨勢，其內涵包括三個層面：以設計為中心的數字化制造技術、以控制為中心的數字化制造技術、以管理為中心的數字化制造技術。

　　數據化制造的目的是提高生產效率，提高產品質量，降低工作強度，最大限度地解放制造生產力。

　　數字化制造技術的起源和發展：

　　1952年，美國麻省理工學院首先實現了三坐標銑床的數控化，數控裝置採用真空管電路。1955年，第一次進行了數控機床的批量制造。1955年美國麻省理工學院(MIT)伺服機構實驗室公佈了APT(Automatically Programmed Tools)系統。其中的數控編程主要是發展自動編程技術。1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。1963年美國出現了CAD的商品化的計算機繪圖設備，進行二維繪圖。20世紀70年代，出現了三維的CAD表現造型系統，中期出現了實體造型。1967年，美國實現了多台數控機床連接而成的可調加工系統，最初的FMS（Flexible Manufacturing System）出現。20世紀80年代中期，出現CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）計算機集成制造系統。波音公司成功應用於飛機設計、制造、管理，將原需八年的定型生產縮短至三年。80年代末期至今，CAD/CAM一體化三維軟體大量出現，並應用到機械、航空航天、汽車、造船等領域。

　　數字化制造技術的主要內容：

　　（1）CAD在早期是英文Computer Aided Drawing(計算機輔助繪圖)的縮寫，隨著計算機軟、硬體技術的發展，人們逐步地認識到單纯使用計算機繪圖還不能稱之為計算機輔助設計。（2）計算機輔助工程分析：通常指有限元分析和機構的運動學及動力學分析。（3）CAM（Computer Aided Manufacture）是計算機輔助制造的縮寫，能根據CAD模型自動生成零件加工的數控代碼，對加工過程進行動態模擬、同時完成在實現加工時的干涉和碰撞檢查。（4）CAPP——計算機輔助工藝規劃，世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始於1966年，並於1969年正式推出世界上第一個CAPP系統AutoPros，並於1973年正式推出商品化AutoPros系統。（5）PDM（產品數據管理）是從管理CAD/CAM系統的高度上誕生的先進的計算機管理系統軟體，管理的是產品整個生命週期內的全部數據。PDM關註的是研發設計環節。（6）ERP——企業資源計劃，建立在信息技術基础上，對企業的所有資源（物流、資金流、信息流、人力資源）進行整合集成管理，採用信息化手段實現企業供銷鏈管理，從而達到對供應鏈上的每一環節實現科學管理。（7）RE——逆向工程技術，對實物進行快速測量，並反求為可被3D軟體接受的數據模型，快速創建數字化模型。進而對樣品作修改和詳細設計，達到快速開發新產品的目的。屬於數字化測量領域。（8）快速成型（Rapid Prototyping）技術是20世紀90年代發展起來的，被認為是近年來制造技術領域的一次重大突破，對制造業的影響可與數控技術的出現相媲美。

　　數字化制造技術的未來發展方向：

　　（1）利用基於網路的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技術，實現產品全數字化設計與制造。（2）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技術與企業資源計劃、供應鏈管理、客戶關係管理相結合，形成制造企業信息化的總體構架。（3）虛擬設計、虛擬制造、虛擬企業、動態企業聯盟、敏捷制造、網路制造以及制造全球化，將成為數字化設計與制造技術發展的重要方向。（4）以提高對市場快速反應能力為目標的制造技術將得到超速發展和應用。（5）制造工藝、設備和工廠的柔性、可重構性將成為企業裝備的顯著特點。

　　將數字化技術用於制造過程，可大大提高制造過程的柔性和加工過程的集成性，從而提高產品生產過程的質量和效率，增強工業產品的市場競爭力。而數字化制造具有標志性的新型生產工具，正是所謂的3D打印機，其如同人們都知曉的普通打印機一樣，一層一層地把構成工件（或對象）材料直接印出來，或?說“堆砌”出一個產品來。這種工藝方式可取代傳統的車、銑、磨等，將颠覆性地改變制造業的生產方式。

　　3D打印技術，使經濟性地制造個性化、多樣性的（單件）產品成為可能，從而也使制造業能夠走出流水線式大批量生產方式之時代。此外，這種近乎神奇的3D打印機設備除了具有無人值守的特點外，還可使你在任何地方制造出你想要的東西。

　　在第三次工業革命時代，工廠是這樣子的：基本上是按照用戶的要求定制；工廠里的機器非常幹淨，而且幾乎都是無人值守；生產效率高，一些汽車制造商比起大約十年前，已經能以同樣的人力生產兩倍乃至數目更多的汽車；大多數工作將不在工廠現場進行，而是在附近的辦公室里，辦公室內滿是設計師、工程師、IT專家、物流專家、市場專員和其他領域的專業人員。

　　在未來數字化制造模式下，傳統的巨無霸企業將會消失，代之而起的企業將構築生產、銷售、研發的網狀式平台，而中小企業、甚至是迷你企業是市場競爭的主力和生力軍。

　　制造業數字化：是網路信息革命和材料技術革命的結合。網路的發展，使信息傳遞的費用近乎於零；3D打印機就是未來制造業數字化的典型代表。21世紀初，網路和新材料技術結合，3D打印技術誕生。我們在牙醫診所中已經時常領教：當醫生決定修复牙時，就通過計算機生成牙齒的模具造型，並按照指令用精密儀器將粉末材料熔合，當場就制造出一個小部件，嚴絲合縫地安裝或填制在牙齒上。以後，不管是關節、牙齒，還是飛機部件，通過計算機即可建立模型，隨心所欲地“打印”出自己想要的部件。

　　再制造：再制造是綠色社會的題中應有之義。由於自工業化時代的到來，使得工業產品的再制造成為可能。未來可能出現像超市一樣的再制造“超級工廠”，這樣的“超級工廠”里不僅僅賣原材料和服務，還可以自助式地進行產品的再制造。

　　隨著時代的發展，比如一個看上去還很新、很漂亮的汽車眼看著到了報廢期，如已經行駛了60萬公里了，或者已經用了20多年了，已經到了使用壽命期限就非要把它砸掉不可，這是極大的浪費。我們現在有那麼多的手機，這些手機按照摩爾定律在不斷地更新換代；我們家裡還有很多其他的“電子垃圾”，這麼多電子垃圾實際上都是可用的，因為功能的變化，因為人們心理需求的變化，才變為不可用。那麼，怎麼把這些經過工業化制造出來的芯片、元器件、部件、電器整機通過再制造來恢復和註入新的功能，來滿足我們不斷與時俱進的生理、心理需求？這就是第三次工業革命的第二個重要內涵。

　　再制造將會極大地改變工業的運行模式。當汽車壽命到期了，需要再制造時，就可以把車開進“超級工廠”，對舊車進行自助式的再制造。比如說把一部老爺車進行現代化的再制造。進行新的裝飾，或者進行電子系統的升級，整車制造不再經歷從鍛壓、鑄造、沖壓、成型、焊接、油漆晾幹，再到裝配成一輛汽車的全過程。當然再制造的出現，也必然會引發人們審美觀念等價值觀的變化，新型或新款式不再是最好的，老型或老款式改造成實用產品才是最好的。這樣將更有利於綠色和環保。

　　根據自工業化和再制造，第三次工業革命中，工業制造技術要發展的主要方向有兩個方面：一是要發展自動化、個性化、快捷化的制造能力，這種能力還必須是基於雲計算信息化技術的。二是要發展新材料技術，利用新材料技術和新的制造工藝技術，既可以對已有的舊材料進行改進和再生利用，還可以適應自動化、個性化和敏捷化的制造。

　　全球化個性化制造：是由美國密歇根大學Koren（2008年）提出的一種制造範式，是全球化浪潮下企業為適應日益激烈的跨國競爭而發展起來的一種新興生產範式，其核心特徵是制造對全球的個性化市場需求的快速反應，可以認為是第三次工業革命取得突破和深入發展後的結果。全球化使得市場的國家邊界變得越來越模糊。一方面，由於全球企業參與全球市場的爭奪，過去穩定的市場結構變得不再穩定，每個企業的剩餘需求都變得難以預測，制造和產能的靈活性在競爭中的重要性突出出來；另一方面，越來越挑剔的消費者和更加激烈的企業間競爭共同推動了消費需求由規模化向小衆化、甚至個性化發展，即企業生產的產品不僅要能夠滿足細分市場上具有相似偏好的消費者，而且要能夠以消費者能夠承擔的價格滿足其獨特需要。可重構生產系統和添加制造技術的快速發展，大大提升了工業滿足這些新的市場要求的能力，是實現全球化制造範式的最主要的技術支撐。

　　全球化制造範式對產業組織的影響，不僅促進了市場結構由線性向網路和生態化的轉變，而且超越了傳統產業的邊界，重新定義了供給和需求、廠商和消費者之間的關係。例如，在以3D打印為代表的個性化制造系統中，消費者不再被動接受或僅僅從企業給出的產品清單中選擇自己喜好的產品，而是親身參與產品的設計過程，並直接成為產品生產者。

本文摘自《第三次工業革命與當代中國》

　　由“改革開放30年‘中國教育風雲人物’”，著名學者週洪宇先生領銜執筆，本書以知識點解讀方式對廣大讀者進行第三次工業革命的概念普及。對第三次工業革命進行了系統的解讀，從概念、理論、政府、企業、產業、社會、教育、生活、大衆等多方位展開，每個闆塊又依次細化，網羅了第三次工業革命的內涵以及外延的所有節點，對各個層面的問題作了全面的梳理和系統地解答，並著墨探讨第三次工業革命對當代中國發展進程的促進作用，旨在實現中國夢。