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中国制造要被美国制造取代?3D打印技术或将成为博弈的关键

然而对比美国的制造业,特别是财富500强工业巨头们在3D打印的投入,两国之间还存在一定的差距。财富500强中的美国制造业企业利用3D打印技术进行生产工艺改进与创新的成果,或将对中国的包括大飞机在内的一系列高端制造产品产生冲击。本文就财富500强中的美国企业的3D打印技术投入情况稍作归纳介绍,以飨读者。]

通用电气公司 (2016年财富500强第26位)

2012年,收购了位于美国辛辛那提的3D打印公司Morris科技,该公司的技术,帮助通用电气降低了航空发动机燃油喷嘴的制造时间和成本。2015年通用电气公司利用3D打印机制造了一台喷气发动机。在这个项目中,通用电气公司的工程师利用3D打印机制作发动机的部件,打印机用激光把薄薄的一层层金属熔合起来。这些形状各不相同的金属层被堆放起来并熔化,从而形成发动机的所有部件——包括压缩机、涡轮、喷嘴和燃烧室。GE公司最近分别完成了对瑞典3D打印公司Arcam和德国Concept Laser的收购,并成立了新的GE Additive公司。自2010年以来,通用电气已经在3D打印该领域投资了超过15亿美元。GE旗下的六家公司也一直在开发增材应用。此外,GE还创造出新的服务应用,并在增材制造金属粉末领域获得了346项专利。

波音公司 (2016年财富500强第61位)

波音从1997年起就开始使用3D打印技术。在737、747、787、777等10个不同的飞机上已经3D打印了超过20,000个金属与非金属零部件。2015年,波音提交了一份3D打印飞机零部件的专利申请,该专利体现了波音通过3D打印完成航空备件,减少航空运营商的备件库存,从而削减运营商成本。2016年波音公司又开发了3D打印的耐热陶瓷用于制造发动机热端部件、火箭喷嘴和头锥等组件,其外形复杂采用传统陶瓷工艺无法铸造,而使用3D打印技术可以完成。目前,波音还与美国橡树岭国家实验室合作开发打印下一代梦想客机-波音777X机翼结构。

霍尼韦尔公司 (2016年财富500强第256位)

而总部位于美国的多元化、高科技的先进制造企业霍尼韦尔也正在四个增材制造技术中心开展3D打印的研究,这四个技术中心分别位于美国凤凰城、印度班加罗尔、捷克布尔诺和中国上海。上海的增材制造技术中心设立于2014年,旨在向亚太市场提供快速原型和快速模具的服务,并跟其他的全球试验室一样,还专注于增材制造技术的研究。该中心可以打印出长宽高最大为25cm X 25cm X 32.5cm的部件。目前由霍尼韦尔的两个主要业务板块航空航天与汽车共用。公司计划到2020年实现40%的部件都具备采用3D打印技术生产的能力。霍尼韦尔主要使用EOS的设备。

如何紧追美国制造业的步伐,一站式地详尽地了解不同3D打印技术对您工艺流程的改进,帮助企业转型高端制造,更多的3D打印最前沿技术将于2017年3月8-10日在上海举行的亚洲3D打印、增材制造展览会(简称TCT亚洲展)跟大家见面。

在2017 TCT亚洲展中,不但EOS、Renishaw、SLM Solutions、Arcam、TRUMPF和Sisma将带来全球最新的金属3D打印解决方案;民族企业鑫精合、铂力特、华曙高科、北京隆源、中科煜宸、青岛卓思、信达雅、大族激光、易加三维也将呈现其加速工业级金属增材制造的国产化进程的实力; 3D Systems、Stratasys、EnvisionTEC、Materialise、联泰科技、中瑞机电、Raise3D则会展示从原型到制造的转变进程。

风电装备加快向“智造” 升级

装备制造业是国民经济支柱企业,是建设制造强国的主战场,大力培育和发展以风电装备为代表的高端装备制造业,不仅是提升中国产业核心竞争力的必然要求,也是加快供给侧结构性改革,促进工业向中高端迈进的重要举措。

目前,风电在价格、表现和可靠性方面正在朝向更有竞争力的方向发展。截至2015 年底,全球风电装机容量达到4.33 亿千瓦。全球风能理事会预计,到2020 年底,全球风电装机容量将增长至7.92 亿千瓦。作为全球战略性新兴产业,风电的发展离不开技术创新支撑。

近几年,中国风电行业在智能制造的背景下不断蜕变与创新,无论是在捕风能力、气动效率、风能转换能力等技术方面,还是设备质量方面都有大幅提高,智能化、信息化、大数据、云计算的理念也迅速融入到风电建设的各个环节。风电设备制造企业也在不断从技术、质量等多方面整体提升竞争力。

随着能源互联网概念提出,众多风电企业早已开始重视布局“互联网+风电”,纷纷聚焦分布式能源、微电网和智慧能源网,提出了全新的智慧能源一体化解决方案。风电行业企业通过将信息化技术与业务进行结合,投入并完成IT 系统,完成大数据平台,将控制策略与互联网技术、大数据、云存储前沿技术融合,进行风电场优化、定制化设计、资源评估、智能风场管理,推进无人值守智慧风电场建设。

此外,通过对SCADA 系统进行创新升级,形成包括风机远程监控、机组在线状态检测、远程故障诊断与修复、风功率预测的大数据云平台,实现风机及风场智能化管理目标。智能制造是未来中国制造业发展的重要方向。智能制造也给风电场带来了颠覆性变化。风电机组的智能化将是重要发展趋势,而风机的智能化发展必须在传统制造工艺过关的基础上,充分融合互联网技术创新。运用大数据、云计算等新一代信息技术,最终实现远程风机的后台监控和全生命周期管理,确保风机运行状态最优化。在精细化管理的基础上,运用大数据、云计算等新一代信息技术实现协同控制是未来智慧风电场解决方案的升级方向。

机械工业 2016 年运行形势回顾和 2017 年展望

首先是有“两喜”——第一“喜”是去年我国机械工业逐渐回升,增长速度明显反弹。如果进行横向比较的话,2016年1~11月,我国机械行业的工业增加值增速为9.6%,全国工业平均水平为6.0%,明显高于全国工业平均水平,且增速逐月上行。如果进行纵向比较的话,我们可以看到,2016年机械行业主要经济指标在上年历史低点上普遍反弹——2015年机械行业的工业增加值增速为5.5%,2016年1~11月是9.6%;主营收入2015年的增速是3.32%,去年前11个月是7.41%;利润总额增速2015年是2.46%,去年1~11月是7.07%,很明显,各项指标均在增长。

第二“喜”则是我国机械工业在去年优胜劣汰加剧,总体呈现出升级态势。在严峻的市场倒逼作用和“三去一降一补”的政策引导下,行业优胜劣汰的进程明显加快。虽然全行业产销仍处于明显的相对困难时期,但总体而言,行业呈现出了升级态势。这种态势从五个方面表现了出来。第一,与实物产品产量的弱势增长相比,行业的主营收入和利润实现了相对较高的增幅;第二,“中国制造2025”深入人心,得到越来越多的企业关心、认同和响应,转型升级、由大变强正成为全行业的追求和实际行动;第三,在进出口中,一般贸易增幅明显高于加工贸易,说明中国机械工业进出口结构在优化升级,去年前11个月的贸易顺差累计为936亿美元,占进出口额的比重在增大,说明机械工业国际竞争力在提高;表现之四,新能源汽车、可再生能源产品、节能减排产品、机器人,以及数字化、网络化、智能化技术产品的产量增长势头大大好于传统产品;表现之五是,中国机械工业中的民营企业的发展势头强于全行业平均水平。实际上,2015年民营企业主营收入占比就已经超过了55%,利润占比超过了59%,而在出口总量的占比中,去年前11个月,民营企业的占比已经达到了39.8%,再次上升1.2个百分点。可以说民营企业增强了行业发展的内生活力。

虽然去年我国机械工业总体呈现出回暖回升的态势,但却不无担忧。第一“忧”是行业脱实向虚堪忧,发展环境有待改善。虽然“中国制造2025”振奋了行业精神、引导了舆论氛围,但相较于炒股、炒房、炒汇,机械工业的收益率仍望尘莫及,对优质人才、资源仍缺乏应有的吸引力。机械工业中,主营活动所产生利润的增速明显低于利润总额增速,说明行业自身内部也存在某种脱实向虚的倾向。

第二“忧”则是反全球化思潮抬头,导致行业的外贸形势比较严峻。2015年机械工业出口比上年下降了3.36%,去年前11个月又同比下降了3.93%。我们放眼国际,欧洲经济复苏发力,英国去年退欧;国际贸易摩擦加剧,美国特朗普当选总统,反全球化思潮在上升。在此形势下,机械工业的外貌形势难以在短期内明显好转。

在触底回升的同时,行业在去年的发展也呈现出了一些新的趋势。这引起了我的两点思考——一是对行业分化的现象的思考,二是对行业投资的思考。2016年,机械工业的行业分化呈现出三个趋势:

第一,与消费民生紧密相关的子行业形势普遍好于投资类产品子行业。2016年1~11月机械工业全行业平均主营收入增速为7.41%,而汽车制造业的主营收入增速为13.73%,农副食品加工专用设备的增速为12.51%,光伏设备增速为11.07%,光纤光缆增速为14.21%,仪器仪表增速为8.52%,环保设备增速为7.70%,这些行业都比全行业平均水平要高,起到了拉动作用;但服务于投资活动的行业增速普遍比较低,比如机床工具行业的增速为5.42%,石化通用行业的增速为2.74%,而工程机械行业仅有1.22%的增速,重型矿山机械行业也仅有1.74%的增速。

第二个趋势,机械工业中专用设备制造业的发展形势强于通用设备制造业。去年前11个月,专用设备制造业的工业增加值增速为6.5%,而通用设备制造业的增速为5.7%;

第三个趋势是零部件行业的形势好于主机行业。去年1~11月,通用机械基础件的主营收入增速为4.75%,而重型矿山机械的增速为1.74%,石化通用机械的增速为2.74%。

仔细思索,上述三个趋势我认为对机械工业的供给侧结构性改革和调整是不无启迪。

思考之二:固定资产投资增速下降。2016年1~11月,机械行业的固定资产投资的同比增速降至1.07%的历史低点,11月当月同比下降了6.48%。这与此前连续十多年高达20%~30%,甚至30%以上的增幅不啻有天壤之别。该如何看待这一现象?这是我的第二点思考。

固定资产投资增速的下降一方面反映了机械工业趋稳回暖的势头仍不稳固,业内企业对未来的预期不高,所以不敢增加投资,而不敢增加投资则不可避免地会影响行业的发展后劲。从这一角度看,投资增幅快速下滑令人忧虑,应给予关注。另一方面,虽然去年前11个月累计投资增幅剧烈下滑,但投资金额仍达到了4.55万亿元的历史新高,这相当于2014年行业全部固定资产原值的55%,所以从具体的投资额度上来看其实不算少。而问题的关键在于,这些投资一方面结构不佳,重基建、轻技改,重产能扩张、轻研发条件建设;另一方面,相当多的企业应收账款过高,已严重影响到了正常运行。

因此,更为紧迫的是要调整投资结构。一是要大幅提高技术改造的投资比重,努力提高工艺水平;二是要大力加强研发试验条件的建设,为提高创新能力创造必要的条件。同时,还要着力解决一批重大技术装备制造企业应收账款居高不下的问题,使他们重回正常经营的轨道。

对于2017年发展我有两点估计:汽车和电工这两大行业今年的增速将明显回落;机械工业全行业2017年的增速将略低于2016年。

2016年,汽车和电工电气成为机械工业回暖回升的两大当之无愧的“拉动力”——从主营收入来看,两个行业对机械工业总体增长的贡献率达到了79%,而从利润方面来看,两个行业的贡献率更是高达88%。倘若扣除这两大行业,2016年1~11月其余机械行业累计主营业务收入同比仅增长3.63%,利润总额仅增长2.19%。某种程度上可以说,这两大行业的发展步伐几乎决定了机械工业整体前行的速度。

汽车行业受国家出台刺激车市政策的影响(指1.6升及以下排量乘用车购置税减半),从2015年四季度起增速明显回升,从而使2016年汽车产销实现了高速增长,但这已经导致2017年的对比技术明显抬升。虽然国家已经明确优惠政策今年继续执行,但优惠的幅度将比去年减半,本来政策刺激的效果历来就是随时间迁延而衰减的,更何况优惠力度又将减半。所以2017年的车市将无法与去年相比,增速将明显回落。至于电工行业,2016年增速最高的是光伏和光纤产品,但由于对光伏发电的补贴有较大削减,因此光伏行业在明显降温。加上电力供应过于求日益严重,常规发电设备需求必将更加疲软。此外,房地产热的退潮和铜铝道题的明显涨价对电工行业也有较大的不利影响,因此2017年电工行业的增速也将回落。

汽车和电工两大主力难以“指望”,而从其他方面看,今年的机械工业发展仍面临多重不利因素——从国内看,机械工业传统的服务领域“钢电煤化油”等行业的去产能、去库存、去杠杆的任务仍然很重,相关需求难有明显回升;全社会固定资产投资明显增长乏力,尤其是房地产明显降温。虽然今年投资类主机产行业将有所回暖,但绝不应过度乐观。此外,2016年下半年,尤其是四季度以来,钢铁、焦炭、铜铝导体、油品等大宗物资价格快速上扬,将明显增加机械企业的生产成本,从而对机械工业2017年的效益增长带来不可小看的困难。而从国际来看,多数地区经济仍处于低速状态,加之在此背景下反全球化思潮和贸易保护主义抬头,出口市场困难仍不容小觑,今年的外贸市场不容乐观。

综合上述分析,预计2017年机械工业的工业增加值比2017年增长7%左右,主营收入和利润总额比2016年回落1个百分点左右,即增长约6%。此外,出口增速可能仍为负数。

未来5年我国3D打印产业规模年增长率或超40%

据悉,目前我国在3D打印已有部分技术处于世界先进水平。其中,激光直接加工金属技术发展较快,已基本满足特种零部件的机械性能要求。在这方面,西北工业大学的黄卫东团队采用这类技术直接制造金属零件,并已成功对航空发动机叶片进行了再制造修复。与此同时,北京航空航天大学教授王华明领衔的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”,让我国在高性能金属材料3D打印上,跻身世界领先行列,如今已广泛应用于我国的航空航天领域。     

2016年8月23日,住建部发布《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》,其中提出积极开展建筑业3D打印设备及材料的研究,探索3D打印技术运用于建筑部品、构件生产,开展示范应用。这意味着在国家层面对3D打印建筑技术的认可和推广应用的鼓励。      

采用3D打印技术,对房地产来说将是一次颠覆性的革命。今后顾客不但可以定制家居,还可以定制个性化的房子,打印各种异形构件,做到一套房一张设计图。小区内的建筑,在保持风格协调的基础上,也不必千篇一律等。  

 

在大部分人心中,3D打印只存在于高新科技领域。但随着3D打印建筑技术的日益完善,特别是3D打印建筑技术在建筑行业的成功应用,3D打印建筑技术引领的产业变革有望成为建筑业和房地产业未来的方向。