“工业4.0”是2012年德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界在3位德国教授倡议的基础上推动形成的。随后,即2013年,德国联邦政府将“工业4.0”上升为国家级战略,并正式发布了《实施工业4.0战略规划建议》白皮书,旨在确保德国在工业界综合实力的领先地位,推出以来受到全球工业界、媒体和经济学人士的广泛热捧。随着全球各国相继提出类似“工业4. 0”的发展目标,以智能化制造、两化深度融合为代表的新型制造方式终将引起工业界乃至社会发展的巨大变革。

“工业4.0”将促进生产方式进行深刻变革。“工业4.0”归根结底是一个通过顶层设计整合各种技术手段来完成工业效率最大化的前瞻性战略。“工业4.0”将建立一个物联网服务(IOTS)和互联网服务充分交互的网络化世界,可实时影响所有工业生产性设备,人与设备、设备之间、设备与产品,乃至产品与客户/管理/物流等可进行自发性连通与交流,并自动向最优解决方案调整,从而构建一个具有高度灵活性、个性化、利用最少资源进行最高效率生产的工业生产体系。

我国复合材料工业发展已近60年,年产量达到300万吨以上,产量、规模连续多年成为世界第一,但制造技术水平、产品质量、生产效率与国外发达国家相比还存在很大差距,尤其是在复合材料设计与产品研发、低成本制造等关键环节。

我国复合材料行业要实现由大变强,必须要完成由要素驱动向创新驱动的转变,由低成本竞争向质量效益竞争的转变,由资源消耗大、污染排放多向绿色制造的转变,由生产型制造向服务型制造的转变。而完成这些转变的技术方向恰恰是“工业3.0” 和“工业4.0”已经选择的和正在选择的,即信息技术和制造技术及工业自动化技术的深度融合,用精益制造管理取代粗放型制造管理,由产业集群取代产业集聚,从而完成由生产低端产品向制造高端装备的过渡。“工业4.0”战略思想在复合材料工业的实现将为未来复合材料工业发展提供重大机遇。

复合材料的应用范围和数量很大程度上取决于成本的高低。相对较高的产品价格影响了复合材料的推广应用,随着工业化生产的日趋成熟,构成复合材料的基础原材料树脂、纤维的价格下降空间已不大,降低成本的核心途径就是降低制造成本,提高生产效率,减少人工成本,改善劳动环境,降低能源消耗,提高自动化作业水平。

目前复合材料成型的几大主要工艺技术发展的趋势是: 缠绕工艺将逐步向连续缠绕工艺发展; 拉挤工艺逐步向注射拉挤、缠绕拉挤、编织拉挤发展; 热固性SMC模压工艺向在线SMC-D模压、热塑性LFT-D发展; 预浸料、层压、热压釜工艺向在线层压工艺发展; 手糊与RIM/RTM工艺向自动铺放-注入工艺发展。上述这些工艺技术的核心就是自动化水平大大提高,人员劳动强度大大降低,作业环境彻底改变,生产效率大大提高,制造成本大大降低。目前我国复合材料制造技术的发展为实现复合材料的“工业4.0”奠定了基础,使其成为可能。

“工业4.0”的战略目的和意图是积极应对新科技产业革命,争夺国际产业竞争话语权。美国等发达国家纷纷把重振制造业作为近年来最优先的战略议程。当前,信息通信、新能源、新材料、生物等领域的多点突破,正孕育新一轮科技和产业变革。复合材料作为新材料领域的重要主导材料,面临着前所未有的发展机遇。复合材料工业要决胜未来的竞争,必须在构建信息物理系统网络平台上先行一步。要充分运用“工业4.0”的战略理念,将工业化和信息化深度融合作为主要着力点,通过智能技术、装备和理念改造提升传统的制造模式。选择当前自动化水平较好的成型制造工艺和产业进行试点,以行业骨干企业为龙头,联合科研实力雄厚的大学和科研机构,率先推进“工业4.0”实现于复合材料工业,充分发挥示范效应和引领作用,促使我国复合材料产业的发展跃上一个新台阶。