什么是数字化制造、制造业数字化？什么是再制造?什么是全球化个性化制造？

　　数字化制造技术：在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。

　　通俗地说，数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。

　　数据化制造的目的是提高生产效率，提高产品质量，降低工作强度，最大限度地解放制造生产力。

　　数字化制造技术的起源和发展：

　　1952年，美国麻省理工学院首先实现了三坐标铣床的数控化，数控装置采用真空管电路。1955年，第一次进行了数控机床的批量制造。1955年美国麻省理工学院(MIT)伺服机构实验室公布了APT(Automatically Programmed Tools)系统。其中的数控编程主要是发展自动编程技术。1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。1963年美国出现了CAD的商品化的计算机绘图设备，进行二维绘图。20世纪70年代，出现了三维的CAD表现造型系统，中期出现了实体造型。1967年，美国实现了多台数控机床连接而成的可调加工系统，最初的FMS（Flexible Manufacturing System）出现。20世纪80年代中期，出现CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）计算机集成制造系统。波音公司成功应用于飞机设计、制造、管理，将原需八年的定型生产缩短至三年。80年代末期至今，CAD/CAM一体化三维软件大量出现，并应用到机械、航空航天、汽车、造船等领域。

　　数字化制造技术的主要内容：

　　（1）CAD在早期是英文Computer Aided Drawing(计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步地认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。（2）计算机辅助工程分析：通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。（3）CAM（Computer Aided Manufacture）是计算机辅助制造的缩写，能根据CAD模型自动生成零件加工的数控代码，对加工过程进行动态模拟、同时完成在实现加工时的干涉和碰撞检查。（4）CAPP——计算机辅助工艺规划，世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1966年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AutoPros，并于1973年正式推出商品化AutoPros系统。（5）PDM（产品数据管理）是从管理CAD/CAM系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件，管理的是产品整个生命周期内的全部数据。PDM关注的是研发设计环节。（6）ERP——企业资源计划，建立在信息技术基础上，对企业的所有资源（物流、资金流、信息流、人力资源）进行整合集成管理，采用信息化手段实现企业供销链管理，从而达到对供应链上的每一环节实现科学管理。（7）RE——逆向工程技术，对实物进行快速测量，并反求为可被3D软件接受的数据模型，快速创建数字化模型。进而对样品作修改和详细设计，达到快速开发新产品的目的。属于数字化测量领域。（8）快速成型（Rapid Prototyping）技术是20世纪90年代发展起来的，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美。

　　数字化制造技术的未来发展方向：

　　（1）利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术，实现产品全数字化设计与制造。（2）CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的总体构架。（3）虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。（4）以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将得到超速发展和应用。（5）制造工艺、设备和工厂的柔性、可重构性将成为企业装备的显著特点。

　　将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高产品生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力。而数字化制造具有标志性的新型生产工具，正是所谓的3D打印机，其如同人们都知晓的普通打印机一样，一层一层地把构成工件（或对象）材料直接印出来，或?说“堆砌”出一个产品来。这种工艺方式可取代传统的车、铣、磨等，将颠覆性地改变制造业的生产方式。

　　3D打印技术，使经济性地制造个性化、多样性的（单件）产品成为可能，从而也使制造业能够走出流水线式大批量生产方式之时代。此外，这种近乎神奇的3D打印机设备除了具有无人值守的特点外，还可使你在任何地方制造出你想要的东西。

　　在第三次工业革命时代，工厂是这样子的：基本上是按照用户的要求定制；工厂里的机器非常干净，而且几乎都是无人值守；生产效率高，一些汽车制造商比起大约十年前，已经能以同样的人力生产两倍乃至数目更多的汽车；大多数工作将不在工厂现场进行，而是在附近的办公室里，办公室内满是设计师、工程师、IT专家、物流专家、市场专员和其他领域的专业人员。

　　在未来数字化制造模式下，传统的巨无霸企业将会消失，代之而起的企业将构筑生产、销售、研发的网状式平台，而中小企业、甚至是迷你企业是市场竞争的主力和生力军。

　　制造业数字化：是网络信息革命和材料技术革命的结合。网络的发展，使信息传递的费用近乎于零；3D打印机就是未来制造业数字化的典型代表。21世纪初，网络和新材料技术结合，3D打印技术诞生。我们在牙医诊所中已经时常领教：当医生决定修复牙时，就通过计算机生成牙齿的模具造型，并按照指令用精密仪器将粉末材料熔合，当场就制造出一个小部件，严丝合缝地安装或填制在牙齿上。以后，不管是关节、牙齿，还是飞机部件，通过计算机即可建立模型，随心所欲地“打印”出自己想要的部件。

　　再制造：再制造是绿色社会的题中应有之义。由于自工业化时代的到来，使得工业产品的再制造成为可能。未来可能出现像超市一样的再制造“超级工厂”，这样的“超级工厂”里不仅仅卖原材料和服务，还可以自助式地进行产品的再制造。

　　随着时代的发展，比如一个看上去还很新、很漂亮的汽车眼看着到了报废期，如已经行驶了60万公里了，或者已经用了20多年了，已经到了使用寿命期限就非要把它砸掉不可，这是极大的浪费。我们现在有那么多的手机，这些手机按照摩尔定律在不断地更新换代；我们家里还有很多其他的“电子垃圾”，这么多电子垃圾实际上都是可用的，因为功能的变化，因为人们心理需求的变化，才变为不可用。那么，怎么把这些经过工业化制造出来的芯片、元器件、部件、电器整机通过再制造来恢复和注入新的功能，来满足我们不断与时俱进的生理、心理需求？这就是第三次工业革命的第二个重要内涵。

　　再制造将会极大地改变工业的运行模式。当汽车寿命到期了，需要再制造时，就可以把车开进“超级工厂”，对旧车进行自助式的再制造。比如说把一部老爷车进行现代化的再制造。进行新的装饰，或者进行电子系统的升级，整车制造不再经历从锻压、铸造、冲压、成型、焊接、油漆晾干，再到装配成一辆汽车的全过程。当然再制造的出现，也必然会引发人们审美观念等价值观的变化，新型或新款式不再是最好的，老型或老款式改造成实用产品才是最好的。这样将更有利于绿色和环保。

　　根据自工业化和再制造，第三次工业革命中，工业制造技术要发展的主要方向有两个方面：一是要发展自动化、个性化、快捷化的制造能力，这种能力还必须是基于云计算信息化技术的。二是要发展新材料技术，利用新材料技术和新的制造工艺技术，既可以对已有的旧材料进行改进和再生利用，还可以适应自动化、个性化和敏捷化的制造。

　　全球化个性化制造：是由美国密歇根大学Koren（2008年）提出的一种制造范式，是全球化浪潮下企业为适应日益激烈的跨国竞争而发展起来的一种新兴生产范式，其核心特征是制造对全球的个性化市场需求的快速反应，可以认为是第三次工业革命取得突破和深入发展后的结果。全球化使得市场的国家边界变得越来越模糊。一方面，由于全球企业参与全球市场的争夺，过去稳定的市场结构变得不再稳定，每个企业的剩余需求都变得难以预测，制造和产能的灵活性在竞争中的重要性突出出来；另一方面，越来越挑剔的消费者和更加激烈的企业间竞争共同推动了消费需求由规模化向小众化、甚至个性化发展，即企业生产的产品不仅要能够满足细分市场上具有相似偏好的消费者，而且要能够以消费者能够承担的价格满足其独特需要。可重构生产系统和添加制造技术的快速发展，大大提升了工业满足这些新的市场要求的能力，是实现全球化制造范式的最主要的技术支撑。

　　全球化制造范式对产业组织的影响，不仅促进了市场结构由线性向网络和生态化的转变，而且超越了传统产业的边界，重新定义了供给和需求、厂商和消费者之间的关系。例如，在以3D打印为代表的个性化制造系统中，消费者不再被动接受或仅仅从企业给出的产品清单中选择自己喜好的产品，而是亲身参与产品的设计过程，并直接成为产品生产者。

本文摘自《第三次工业革命与当代中国》

　　由“改革开放30年‘中国教育风云人物’”，著名学者周洪宇先生领衔执笔，本书以知识点解读方式对广大读者进行第三次工业革命的概念普及。对第三次工业革命进行了系统的解读，从概念、理论、政府、企业、产业、社会、教育、生活、大众等多方位展开，每个板块又依次细化，网罗了第三次工业革命的内涵以及外延的所有节点，对各个层面的问题作了全面的梳理和系统地解答，并着墨探讨第三次工业革命对当代中国发展进程的促进作用，旨在实现中国梦。