現代製造業

製造業是將已獲取的物質資源作為勞動對象，通過加工、製作、裝配等環節以形成新部件、新產品的工業部門。製造業主要有冶金工業、機械工業、食品工業、紡織工業、電子工業等。

從製造業的發展歷史來看，主要有兩類製造業：一個是加工製造業，一個是裝備製造業。大批量、標準化、生產線是加工製造業的最重要的特點。在工業化發展過程當中，加工製造業最基本的競爭方式就是成本價格的競爭。技術達到一定水平，質量達到一定標準，如果產品之間沒有差異，價格競爭的最後結果就是沒有利潤。

製造業不僅僅是採購和銷售而已，還包括了將價值較低的材料轉換為價值較高的產品。所以製造業的特色有下列兩個：一是供貨商的材料經由工廠裝配或加工後流到顧客的手上；另一個是這些信息流動到所有相關的部門。而時間是製造業流程上最重要、最寶貴的資源。將材料轉變為成品的時間如果愈短，製造業所獲得的利益將愈高。所以在信息系統而言，做到快速反應（Quick Response）和敏捷（Agility）是幫助製造業信息化成功的關鍵因素。

上世紀七十年代末到八十年代初，由於微電子技術的飛速進展，現代數字化製造技術和裝備也獲得了空前發展和廣泛應用，極大地推動了製造業勞動生產率的提高，使製造業的發展進入了一個新時代：由主要依靠勞動能力的改善轉向主要依靠科技進步。新技術的應用使製造業勞動生產率的增長速度大大加快。 現代製造業的概念從此誕生，這區別於以往靠廉價勞動力、虛耗能源、大規模手工製作等發展起來的傳統制造業。

市場研究機構IDC最新發布的預測報告顯示，2015年數字標牌將引領物聯網市場增長19%，受提升運行效率及連接自動化“孤島”兩大需求的持續驅動，2013~2018年間，製造業物聯網市場規模將由422億美元增至988億美元，複合年均增長率為18.6%。

這份報告着重分析了消費業、零售業、醫療、政府、製造業和交通等11個垂直行業的物聯網發展趨勢，同時還提供了25個特定行業充分利用物聯網機遇的案例。此外，這份預測着重分析了物聯網案例的全球支出情況，包括智能家電、自動化的公共交通、遠程健康監護、數字標牌、車聯網、航空管控等。通過構建綜合性的支出模型，該報告有助於幫助供應商清楚地認識當前特定領域依靠物聯網技術可實現的發展機會。

IDC還預測，2013~2018年，由於零售商不斷提升用户數字化體驗，零售業的數字標牌市場規模將由60億美元增至275億美元，複合年均增長率為35.7%；預計2015年車聯網市場規模同比增長34.8%，成為美國發展最為火爆的市場。 ^[1] 

當下，“低碳”、“節能”、“增效”，這些字眼不斷在人們的視野中出現，不僅表明了當前的技術熱點，同時也揭示了現代製造業的一種發展趨勢――綠色。不管綠色背後的目的到底是什麼，環境的承載能力已經迫使我們開始不斷尋找減緩能源消耗的捷徑，而物聯網的“火熱”適時地打開了人們思維的閘門，每一個行業似乎都有物聯網的位置，那麼物聯網到底能否賦予“低碳”、“節能”、“增效”以新的含義？

信息化説到底就是把生產過程中的物資流管理起來，實際上就是對物資流的追蹤。從物聯網的角度看，鋼鐵企業的生產過程就是一個行業內部的物流過程，這其中也有物聯網的問題。對生產過程中各個環節的追蹤和優化安排，可以使得產銷銜接更為準確，而且對能源、原料的消耗以及效率的提高都有很大的影響。例如，沙鋼從鍊鐵到鍊鋼採用“一包到底”的技術，使得電爐鋼每噸鋼冶煉電耗由改造前的221度下降到167.7度，降幅達24.12%，既減少了鐵水熱量消耗，又提高了效率。其中，“一包到底”工藝在鐵水包運輸的過程中省去了中間包和混鐵爐等環節，但還需要對運輸過程進行全程跟蹤與調度，這就需要用物聯網信息系統來解決。

我們知道，不斷追求勞動生產率的提高，是製造業永恆的主題，這是由製造業自身的生存和發展需要所決定的。國際經合組織(OECD)的調查結果表明，價格的變化要滯後於成本的增加，從而形成“生產率差距”，這是對製造業的一種長期挑戰。

現代數字化製造技術就是為了滿足製造業提高生產率的需求而發展起來的。作為一個完整的製造技術體系，現代數字化製造技術主要由數控機牀、數控量儀和數控刀具(國際上習稱“現代高效刀具”)三部分組成。這三個子系統既獨立發展，又相輔相成、互相促進，不斷推動製造業勞動生產率的提高。

以現代高效刀具為例，儘管其價格大大高於傳統的標準刀具，但由於其優良的性能，使加工質量和加工效率大幅度提高，從而使製造業提高了勞動生產率，降低了生產成本，獲得了更大收益，其效益槓桿比達到五倍以上。例如，美國每年的刀具消費額為30多億美元，而製造業因提高效率、降低成本而獲得的收益卻達到150億美元。

與此同時，現代高效刀具對解決長期困擾製造業的重大環保難題——大量使用冷卻潤滑液造成的環境污染——也提供了有效的解決途徑。通過刀具基體材料和塗層技術的突破性改進，以及刀具切削參數的優化設計，使高速切削實現了僅使用微量潤滑液的MQL加工和完全不使用冷卻液的乾式加工。在發達國家，冷卻液的使用和無害化處理費用達到製造成本的15%，為刀具費用的4－5倍。實現微量潤滑和乾式加工，對大幅降低製造成本和實現綠色加工發揮了決定性的作用。

另外，近年來製造業的發展經驗證明，在經濟繁榮時期，為了應對需求增長、滿足市場需要，在一定條件下，通過改進刀具、提高效率來增加產能，比通過增加廠房、設備和工人來擴張產能更為合理，而且可以大大降低經濟低迷時期產能閒置的風險。

由此可見，現代高效刀具對於充分發揮數字化製造技術的綜合優勢，起着關鍵而不可替代的作用。

但是，在我國數字化製造技術的發展過程中，存在一個認識上的誤區：簡單地把數控機牀看成是數字化製造技術的全部，認為刀具和量儀只是機牀的“附件”而已，只要把主機抓好了，附件就自然能跟着上去。這種認識忽略了對數控刀具和數控量儀應有的重視和投入，其結果是我國現代切削刀具和測量技術的發展滯後於機牀的發展。國內外的發展經驗證明，數字化製造技術系統內部各子系統之間發展不平衡，會大大影響其整體效率和效益的發揮。

在發達國家，採用高效刀具來發揮數字化製造技術的潛力已成為共識。現代高效刀具的開發和應用受到高度重視。從2007年我國與幾個主要發達國家機牀與刀具消費額的對比(表1)，可以看出存在的巨大差異。

可以看出，發達國家每年的刀具消費額約為機牀消費額的50%左右。大大高於中國製造業刀具消費的比重。從全球範圍來看，2008年，機牀消費達到850億美元的水平，而刀具消費也創下了210億美元的新高，刀具消費與機牀消費比重的全球平均水平約為25%。在我國，機牀消費已連續七年高居世界第一，2008年更達到了194.4億美元的創記錄水平。我國刀具消費額也首次超過各主要發達國家，達到40億美元。但是，相對於我國製造業龐大的機牀消費規模而言，刀具消費水平仍大大偏低，僅為機牀消費的20%。這一比重不但遠低於發達國家，也低於世界平均水平。這就説明，在我國的刀具消費中，廉價而低效的傳統刀具仍佔主流，機牀功能遠未得到充分發揮，製造業提高勞動生產率的潛力巨大。這既是中國工具工業的差距所在，也是中國工具工業的用武之地。發展現代高效刀具，替代廉價、低效的傳統刀具，是中國製造業提高競爭力的必由之路。

在國際上，現代高效刀具(國內習慣稱為“數控刀具”)是伴隨着現代製造業的需求而發展起來的。在上世紀六、七十年代，各主要發達國家先後完成了後工業化發展階段，進入了新經濟時代。信息技術迅速滲透到各行各業。在製造業，以現代數字化製造技術和裝備替代和更新傳統技術和裝備也成為潮流。在此背景下，過去與機牀配套的、千篇一律的傳統標準刀具已經完全不能適應製造業新的發展需要。於是，大約在三十年前，發達國家的工具工業在製造業新需求的強勁帶動下，經歷了一場從生產傳統標準刀具到現代高效刀具的深刻變革。首先，在轎車製造業，大量採用“高精度、高效率、高可靠性和專用化”的現代高效刀具替代傳統標準刀具，使生產效率獲得極大提高。從此，現代高效刀具的發展勢如破竹，迅速推廣到各行各業，成為工具技術發展的主流。

現代高效刀具是現代數字化製造技術的一個有機組成部分，其中包括作為主流產品的硬質合金刀具和正在發展中的超硬刀具(金剛石、立方氮化硼刀具)，以及應用於特定領域的高速鋼刀具。在發達國家，硬質合金刀具已佔全部刀具銷售的70%以上。

現代高效刀具使用領域廣泛，汽車工業和通用機械行業是其最大的消費者，航空航天工業緊跟其後，名列第三。

在我國，直到上世紀末，現代高效刀具一直髮展緩慢。工具工業向製造業提供的基本上是傳統的標準高速鋼刀具和少量硬質合金刀具，相當於發達國家三十年前工具工業轉型前的水平。但進入新世紀以來，隨着我國新一輪的經濟增長，製造業現代化的步伐加快，我國數字化製造技術和裝備(包括數控機牀、配套功能部件、數控量儀和現代高效刀具)也獲得了快速發展。上世紀末，我國金切機牀年產量已達19萬台，但其中數控機牀僅有1.4萬台；當時，以新型硬質合金刀具為代表的現代高效刀具亦不足全部刀具銷售的15%，且水平較低。到2007年，我國數控機牀產量已達到12.32萬台，產值數控化率達到43.7%；與此相匹配的高效硬質合金刀具的比重亦上升到佔全部刀具銷售的40.3%。由此可見，進入新世紀以來，我國數控機牀和高效刀具取得了快速發展。國產化的現代高效刀具已經批量進入汽車、模具、航空航天、發電裝備、通用機械等各個行業。部分產品的性能已達到或接近國際先進水平，有效地打破了進口刀具在一些領域的壟斷地位，為我國高效刀具市場的規範競爭作出了貢獻。

更須指出的是，國產高效硬質合金刀具的發展突破了長期徘徊不前的局面，獲得了高速發展，連續幾年增長率都超過30%，遠高於傳統高速鋼刀具的增長速度。這種可喜的變化標誌着，進入新世紀以來，我國工具工業已經開始了從傳統標準刀具向現代高效刀具的轉型，進入了嶄新的發展軌道。當然，工具行業近年來取得的進展，與製造業的發展需要相比仍有很大差距。廣大工具企業必須認清發展趨勢，堅定不移地加速現代高效刀具的發展進程。