一、本周重点事件回顾与分析
(一)浅谈国防领域的3D打印零部件快速修复技术
澳大利亚国防科技集团(DSTG)是澳大利亚负责国防科技研发的领先机构,隶属于澳国防部,其前身为澳大利亚国防科学技术组织(DSTO)。DSTG国防研究员凯文·沃克(Kevin Walker)表示:“相比于制造新部件,对现有军用飞机部件进行维修加固通常可以提高成本效益与效率。DSTG与皇家墨尔本理工大学(RMIT)及行业合作伙伴一起,开发了激光增材制造维修技术,可以对腐蚀、磨损和疲劳裂纹等故障进行修复。在某些情况下,我们甚至可以使被修复零件的性能比原来更好。”
沃克的团队使用增材制造技术来修复F/A-18飞机的方向舵防旋转支架,这种维修方法已经通过了设计验收和飞行认证。另一个例子是利用增材制造来维修C-130J“大力神”军用运输机的起落架部件。沃克解释道:“C-130J中起落架部件有4个,通常情况下,每过6年,大约有2~3个部件会由于腐蚀而出现故障或隐患。“对于这种起落架部件,我们开发了一种使用激光熔融增材制造打印不锈钢粉末的修补方法,预计这将比原始部件的4140锻钢具有更好的耐腐蚀性。”
作为与美国、英国、加拿大和新西兰技术合作计划的一部分,澳大利亚国防科技集团正在与国际合作伙伴共同研究在军事基地增设增材制造设备与材料的可能性。目前的工作重点在于量化增材制造过程中出现的性能变化。这对所有应用都很重要,尤其是解决航空航天应用认证问题。沃克说:“例如,美国海军已经在舰船上安装增材制造设备,所以我们在这个领域有很多共同利益和合作基础。在前沿部署的基地内对部件进行维修将简化后勤保障流程,进一步缩短军用平台的维修时间,加快其重新入役的速度。”
简单地说,维修人员可以向海外部署的国防平台上传CAD文件,并在需要时打印零件。这将缩短后勤补给时间,并且不再需要装满备件的大型仓库,从而以更低的成本提高了作战戒备水平。增材制造还有望在保持与传统铸锻件相当强度的基础上,显著降低几何形状复杂的零部件的重量。
沃克承认,尽管利用增材制造技术制造和全面维修关键部件可能还需要五到十年之久,但他的团队正在通过全球技术合作计划等途径为实现这一目标作出努力。这项工作目前已经在零部件几何复位(非结构件)修复、二手和三手零件制造等方面取得了阶段性成果。
(二)芯片市场Q2保持增长三星有望掀翻英特尔成全球芯片霸主
5月3日,市场研究公司当地时间周二发表报告称,如果芯片市场价格在今年第二季度继续保持增长,三星极有可能将把美国竞争对手英特尔拉下马,成为全球第一大芯片厂商。这是自1993年以来英特尔首次被超越。目前,两家公司在2017年的半导体销售额都达到了600亿美元左右。
英特尔主要生产电脑和服务器处理器,在PC时代,英特尔就成为了成为芯片业霸主。不过随着智能手机时代逐渐取代了电脑时代,英特尔的PC芯片已成为夕阳业务,被三星电子超越也在预料当中。
今年第一季度,英特尔芯片销售额为人民币979亿元,高于三星的人民币931亿元。然而,IC Insights的数据显示,今年4-6月份三星芯片销售额将达到人民币1027亿元——环比第一季度增长7.5%,高于英特尔预期的人民币993亿元。
IC Insights在一份研究报告中称,“如果第二季度和今年剩余时间内存芯片价格继续保持稳定或上涨,三星将取代英特尔,成为第一大芯片厂商。自1993年以来,英特尔一直稳坐这一宝座。”
报告指出,“如果三星芯片销售额超过英特尔,不仅仅对于三星,对于其他半导体厂商来说,这都将是下一个里程碑,多年来它们一直在尝试把英特尔拉下马。”
伴随着智能手机硬件配置上升,厂商之间也展开了配置大战,这导致了全球内存芯片和闪存芯片市场的火爆。不过上述机构也表示,到今年下半年,这两个市场将会出现降温。据分析,全球内存和闪存市场仍将具有高增长潜力,今年内存市场将增长39%,闪存则增长25%。
据IC Insights预计,今年三星将花费125亿美元支出在芯片业务上,而英特尔将投资120亿美元,世界第三大芯片制造商台积电预计将花费100亿美元。
统计数据显示,在全球内存市场,三星电子占据了47.5%的份额,而在闪存市场占据了37.1%。除了直接生产芯片销售之外,三星电子半导体事业部还拥有庞大的代工业务,其中每年都会给苹果代工A系列处理器。相比之下,英特尔主要生产芯片,代工业务比例很小。
英特尔的芯片业务已经陷入了前途危机中。英特尔错过了智能手机时代,由于无法和高通联发科争夺市场,英特尔已经停止了手机处理器的后续升级,主动退出了竞争。英特尔布局了很多新兴业务,渴望物联网、智能家居、汽车、自动驾驶等芯片能够弥补电脑芯片的萎缩,然而让英特尔倍感失望的是,这些新兴业务启动缓慢,收入微小,远远无法成为芯片领域支柱性业务。
二、本周重点政策跟踪分析
(一)2017年智能制造试点示范项目申报要求出炉
4月21日,工信部印发了《关于开展2017年智能制造试点示范项目推荐的通知》(以下简称《通知》),规定了智能制造试点示范项目推荐的基本条件、推荐程序及申报要求等内容。
《通知》要求项目实施单位应在中华人民共和国境内注册,具有独立法人资格,运营和财务状况良好;项目技术上处于国内领先或国际先进水平,项目中使用的关键技术装备、软件需安全可控;项目须符合《2017年智能制造试点示范项目要素条件》(见附件1)中相应模式的具体要求;项目须已投入运营,且在降低运营成本、缩短产品研制周期、提高生产效率、降低产品不良品率、提高能源利用率等方面已取得显着成效,并持续提升,具有良好的增长性。
《通知》提出重点围绕五种智能制造模式,鼓励新技术创新应用,开展智能制造试点示范。
其中,五种智能制造模式要素条件包括离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务。
离散型智能制造
1、车间/工厂的总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型,并进行模拟仿真,实现规划、生产、运营全流程数字化管理。
2、应用数字化三维设计与工艺技术进行产品、工艺设计与仿真,并通过物理检测与试验进行验证与优化。建立产品数据管理系统(PDM),实现产品设计、工艺数据的集成管理。
3、制造装备数控化率超过70%,并实现高档数控机床与工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等关键技术装备之间的信息互联互通与集成。
4、建立生产过程数据采集和分析系统,实现生产进度、现场操作、质量检验、设备状态、物料传送等生产现场数据自动上传,并实现可视化管理。
5、建立车间制造执行系统(MES),实现计划、调度、质量、设备、生产、能效等管理功能。建立企业资源计划系统(ERP),实现供应链、物流、成本等企业经营管理功能。
6、建立工厂内部通信网络架构,实现设计、工艺、制造、检验、物流等制造过程各环节之间,以及制造过程与制造执行系统(MES)和企业资源计划系统(ERP)的信息互联互通。
7、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系,具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。建有功能安全保护系统,采用全生命周期方法有效避免系统失效。
通过持续改进,实现企业设计、工艺、制造、管理、物流等环节的产品全生命周期闭环动态优化,推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益生产、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升。
流程型智能制造
1、工厂总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型,并进行模拟仿真,实现生产流程数据可视化和生产工艺优化。
2、实现对物流、能流、物性、资产的全流程监控,建立数据采集和监控系统,生产工艺数据自动数采率达到90%以上。
3、采用先进控制系统,工厂自控投用率达到90%以上,关键生产环节实现基于模型的先进控制和在线优化。
4、建立生产执行系统(MES),生产计划、调度均建立模型,实现生产模型化分析决策、过程量化管理、成本和质量动态跟踪以及从原材料到产成品的一体化协同优化。建立企业资源计划系统(ERP),实现企业经营、管理和决策的智能优化。
5、对于存在较高安全与环境风险的项目,实现有毒有害物质排放和危险源的自动检测与监控、安全生产的全方位监控,建立在线应急指挥联动系统。
6、建立工厂通信网络架构,实现工艺、生产、检验、物流等制造过程各环节之间,以及制造过程与数据采集和监控系统、生产执行系统(MES)、企业资源计划系统(ERP)之间的信息互联互通。
7、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系,具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。建有功能安全保护系统,采用全生命周期方法有效避免系统失效。
通过持续改进,实现生产过程动态优化,制造和管理信息的全程可视化,企业在资源配置、工艺优化、过程控制、产业链管理、节能减排及安全生产等方面的智能化水平显着提升。
网络协同制造
1、建有网络化制造资源协同云平台,具有完善的体系架构和相应的运行规则。
2、通过协同云平台,展示社会/企业/部门制造资源,实现制造资源和需求的有效对接。
3、通过协同云平台,实现面向需求的企业间/部门间创新资源、设计能力的共享、互补和对接。
4、通过协同云平台,实现面向订单的企业间/部门间生产资源合理调配,以及制造过程各环节和供应链的并行组织生产。
5、建有围绕全生产链协同共享的产品溯源体系,实现企业间涵盖产品生产制造与运维服务等环节的信息溯源服务。
6、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系,具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。
通过持续改进,网络化制造资源协同云平台不断优化,企业间、部门间创新资源、生产能力和服务能力高度集成,生产制造与服务运维信息高度共享,资源和服务的动态分析与柔性配置水平显着增强。
大规模个性化定制
1、产品采用模块化设计,通过差异化的定制参数,组合形成个性化产品。
2、建有基于互联网的个性化定制服务平台,通过定制参数选择、三维数字建模、虚拟现实或增强现实等方式,实现与用户深度交互,快速生成产品定制方案。
3、建有个性化产品数据库,应用大数据技术对用户的个性化需求特征进行挖掘和分析。
4、个性化定制平台与企业研发设计、计划排产、柔性制造、营销管理、供应链管理、物流配送和售后服务等数字化制造系统实现协同与集成。
通过持续改进,实现模块化设计方法、个性化定制平台、个性化产品数据库的不断优化,形成完善的基于数据驱动的企业研发、设计、生产、营销、供应链管理和服务体系,快速、低成本满足用户个性化需求的能力显着提升。
远程运维服务
1、采用远程运维服务模式的智能装备/产品应配置开放的数据接口,具备数据采集、通信和远程控制等功能,利用支持IPv4、IPv6等技术的工业互联网,采集并上传设备状态、作业操作、环境情况等数据,并根据远程指令灵活调整设备运行参数。
2、建立智能装备/产品远程运维服务平台,能够对装备/产品上传数据进行有效筛选、梳理、存储与管理,并通过数据挖掘、分析,向用户提供日常运行维护、在线检测、预测性维护、故障预警、诊断与修复、运行优化、远程升级等服务。
3、智能装备/产品远程运维服务平台应与设备制造商的产品全生命周期管理系统(PLM)、客户关系管理系统(CRM)、产品研发管理系统实现信息共享。
4、智能装备/产品远程运维服务平台应建立相应的专家库和专家咨询系统,能够为智能装备/产品的远程诊断提供智能决策支持,并向用户提出运行维护解决方案。
5、建立信息安全管理制度,具备信息安全防护能力。通过持续改进,建立高效、安全的智能服务系统,提供的服务能够与产品形成实时、有效互动,大幅度提升嵌入式系统、移动互联网、大数据分析、智能决策支持系统的集成应用水平。
三、本周聚焦
(一)世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机今日在我国诞生
5月3日,中国科学院在上海召开新闻发布会。发布会上,中科院宣布我国量子计算机研究取得了重大突破:全球首台首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国正式诞生。
据了解,量子计算机是指利用量子相干叠加原理,理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。量子计算利用量子相干叠加原理,在原理上具有超快的并行计算和模拟能力,计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可超过超级计算机。量子计算技术主要通过发展高精度、高效率的量子态制备与相互作用控制技术,实现规模化量子比特的相干操纵。由于其巨大的潜在价值,欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源,开展协同攻关,同时,谷歌、微软、IBM等大型高科技公司也强势介入量子计算研究。
记者从发布会上获悉,全球首台首台超越早期经典计算机的光量子计算机是由中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学教授王浩华研究组共同攻关突破取得的。相关系列成果发表于国际学术期刊《自然-光子学》和《物理评论快报》上。
对于全球首台首台超越早期经典计算机的光量子计算机取得的突破,潘建伟表示:“这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。”
此外,潘建伟还透露,研究团队目前正致力于20个超导量子比特样品的设计、制备和测试,并计划于今年年底前发布量子云计算平台和实现大约20个光量子比特的操纵。
(二)一季度高技术产业增速快 工业机器人同比增55.1%
“一季度,高技术产业、装备制造业保持较快增长,光电子器件、工业机器人、太阳能电池产量同比分别增长51.6%、55.1%和18.8%;20个省份规模以上工业增加值增速快于去年同期。”今日,工业和信息化部新闻发言人郑立新在国务院新闻办公室的新闻发布会上披露上述信息,并介绍2017年第一季度工业通信业发展情况。
郑立新称,高技术产业保持良好发展势头,传统产业企稳向好。在一系列稳增长调结构增效益政策措施作用下,大多数行业生产经营好于去年同期。在41个大类行业中,一季度有36个行业增加值同比增长,前两个月36个行业利润总额同比增加。高技术产业、装备制造业保持较快增长。高技术制造业增加值同比增长13.4%,快于整体工业6.6个百分点;前两个月实现利润同比增长16.8%。装备制造业和电子制造业继续保持强劲增长态势,增加值分别增长11.4%和14.9%;前两个月实现利润分别增长14.7%和20.5%。光电子器件、工业机器人、太阳能电池产量同比分别增长51.6%、55.1%和18.8%,汽车产量增长9%。消费品工业运行总体平稳,一季度增加值同比增长7.1%。原材料工业生产经营状况好转,一季度粗钢和十种有色金属产量分别增长4.6%和9%;前两个月,冶金行业由去年同期亏损转为盈利453亿元,有色金属行业实现利润同比增长1.08倍。
“工业大省持续发挥支撑作用,困难地区下行压力有所缓解。”郑立新说,一季度,20个省份规模以上工业增加值增速快于去年同期。占全国工业总量前五位的江苏、广东、山东、河南和浙江工业增加值增速在7%-8%之间,均快于全国平均增速。近年来比较困难的西部和东北地区出现积极变化。宁夏、青海、云南和内蒙古工业增加值增速分别为10.2%、7.9%、9.3%和7.6%,均快于全国平均增速。前两个月西部和东北地区规模以上工业企业去年同期亏损省份均实现扭亏为盈。