□文/李正海

我國在推行多年的兩化融合基礎(chǔ)上，今年提出了《中國制造2025》。它成為實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)，也被外界解讀為中國版的工業(yè)4.0計劃。面對熱議，中國振興智能制造的路徑又在哪里？

智能制造是《中國制造2025》、德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的交會點，而這三者內(nèi)容都十分豐富，存在著大量的技術(shù)要素、眾多應(yīng)用領(lǐng)域、涉及價值鏈方方面面，在項目實施中也需要大量投入。因此，政府部門、制造業(yè)企業(yè)、相關(guān)軟硬件企業(yè)和集成企業(yè)都在積極思考，如何確立具有中國特色的智能制造發(fā)展路徑。

打造具有中國特色的智能制造

“智能制造”從字面上理解，可以分成幾個部分，首先是“智”，相對而言，“智”強調(diào)知識，強調(diào)獲取信息、運用知識的能力。“能”是一種使能技術(shù)，意味著決策、執(zhí)行。而“制造”可以理解成物理與化學(xué)的變化，涉及連續(xù)制造、間隙制造、離散制造，另外我們也可以把制造分成狹義的制造以及物流。我國的工業(yè)基礎(chǔ)與德國、美國相比，可謂種類全面、大而不強。工業(yè)的技術(shù)水平千差萬別，可以說工業(yè)1.0、工業(yè)2.0和工業(yè)3.0都存在。同時我國人口基數(shù)巨大，在工業(yè)領(lǐng)域，工程技術(shù)人員和產(chǎn)業(yè)工人眾多。因此，中國的智能制造需要有中國特色，而這種特色就是由智能裝備、人類專家和廣大工人組成的人機一體化系統(tǒng)。這個系統(tǒng)在制造過程中能夠進行信息的采集、傳遞、分析、運算、可視化，再進行決策，然后由裝備、機器人和人類進行控制與制造執(zhí)行。在其中的分析運算中，充分利用人類專家的知識成果，利用計算機的強大運算能力去擴大、延伸人類專家的腦力勞動，而對于缺少人類專家的場景，系統(tǒng)也可部分替代人類專家的作用，從而實現(xiàn)制造的數(shù)字化、自動化和智能化。

智能制造覆蓋的內(nèi)容很多，各方強調(diào)的內(nèi)容也不同。如德國工業(yè)4.0強調(diào)信息物理系統(tǒng)(CPS)系統(tǒng)，利用自動化和軟件領(lǐng)域的優(yōu)勢將集中式控制變成分散式控制，促進個性化、數(shù)字化和集成化；美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強調(diào)傳感采集、強調(diào)數(shù)據(jù)分析、強調(diào)高級分析，也強調(diào)工作中與人的聯(lián)系，其技術(shù)核心是互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)；我國的《中國制造2025》則除了智能制造和兩化融合外，也在構(gòu)建創(chuàng)新中心、工業(yè)強基、綠色制造、重點裝備領(lǐng)域等方面，尤其強化總體的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模與結(jié)構(gòu)。

多樣化的智能制造產(chǎn)業(yè)格局

智能制造產(chǎn)業(yè)涉及的面比較寬，包括先進制造技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、自動化技術(shù)等。傳統(tǒng)意義的智能裝備制造業(yè)主要包括高檔數(shù)控機床、智能測控裝置、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件以及重大智能裝備。而在社會經(jīng)濟發(fā)展到新的時期，智能制造產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵也將發(fā)生變化，在原來的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了細分的機器人行業(yè)。更加強調(diào)促進智能生產(chǎn)的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、信息物理系統(tǒng)(CPS)等，強調(diào)相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算系統(tǒng)，以及促進智能發(fā)展的教育、各種標準制定、技術(shù)研發(fā)、咨詢服務(wù)等。智能制造產(chǎn)業(yè)主要包括如下部分：

高檔數(shù)控機床。分為大型、高精度數(shù)控母機與面向行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵高精密數(shù)控機床。進一步細化則包括通用行業(yè)的重型立臥車床、龍門銑床、落地鏜床、軋輥磨床、高速精密車床、加工中心、復(fù)合機床、各種數(shù)控磨床、大型滾齒機和磨齒機、數(shù)控線切割和成形機床、大型數(shù)控成形設(shè)備等；面向行業(yè)應(yīng)用的分為數(shù)控葉根槽銑床、數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床、數(shù)控成型銑齒機、數(shù)控成型磨齒機、超重型深空鉆床、連桿加工機床等。

重大智能裝備。包括石油石化智能成套設(shè)備、冶金智能成套設(shè)備、智能化成形和加工成套設(shè)備、自動化物流成套設(shè)備、建材制造成套設(shè)備、智能化食品制造生產(chǎn)線、智能化紡織成套裝備、智能化印刷裝備等。

測控設(shè)備。包括新型傳感器、智能控制器、可編程控制器、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS、嵌入式系統(tǒng)、智能儀表、精密儀器、精密傳動裝置、伺服控制機構(gòu)、液氣密元件及系統(tǒng)等。

工業(yè)機器人與特種機器人。包括焊接、涂裝、搬運、裝配等工業(yè)機器人，以及安防、危險作業(yè)、救援等特種機器人。

軟件系統(tǒng)及平臺。包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、信息物理系統(tǒng)(CPS)、計算機仿真系統(tǒng)(CAE)、虛擬現(xiàn)實、云計算、大數(shù)據(jù)等。

在教育、技術(shù)研發(fā)、標準、咨詢等領(lǐng)域，智能制造不僅需要提升物理裝備的能力，更要提升軟能力，尤其是人的能力。因此，在智能制造的管理人員、技術(shù)人員、生產(chǎn)人員和系統(tǒng)服務(wù)人員都有大量的教育培訓(xùn)需求。而在技術(shù)研發(fā)和標準制定方面，也有大量的工作要做，并且在智能制造的方案制定、系統(tǒng)集成方面，更需要高速發(fā)展。

隨著《中國制造2025》的推出，我國智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，預(yù)計在2015年產(chǎn)值將突破1萬億元，年均增長率超過25%，工業(yè)增加值率達到35%。而一些重大智能制造產(chǎn)品也將實現(xiàn)突破，形成一批具有國際競爭力和國內(nèi)影響力的制造企業(yè)。從而實現(xiàn)我國完善的智能制造產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)裝備的智能化及制造過程的自動化，使產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品技術(shù)水平和質(zhì)量得到顯著提高，能源、資源消耗和污染物的排放明顯降低。但是我國的智能制造產(chǎn)業(yè)也面臨著創(chuàng)新能力不足、創(chuàng)新投入比例低、創(chuàng)新人才數(shù)量少、核心技術(shù)不掌握、自主品牌缺乏、重大技術(shù)裝備儀器儀表基本被國外壟斷以及機器人控制系統(tǒng)、高端傳感器、伺服電機、高檔數(shù)控機床絕大部分被國外產(chǎn)品占有等問題。而在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、高端服務(wù)器、存儲、操作系統(tǒng)等領(lǐng)域，也大多被國外企業(yè)擁有，所以我國的智能制造之路，稱得上任重道遠。

發(fā)揮主體作用 提升發(fā)展質(zhì)量和內(nèi)涵

智能制造已經(jīng)成為我國的強國戰(zhàn)略，國家和地方政府推出各種扶持政策。作為具體執(zhí)行的企業(yè)和個人，需要及時掌握并利用國家政策，提升企業(yè)智能制造能力，提高個人智能制造的知識和技能，從而夯實工業(yè)基礎(chǔ)，提升制造能力與質(zhì)量，促進制造創(chuàng)新，加快制造業(yè)與“互聯(lián)網(wǎng)+”的有機融合。

在國家層面，工業(yè)和信息化部實施啟動了智能制造試點示范項目，目標是形成智能制造體系和公共服務(wù)平臺。在具體運作方面，主要包括掌握我國智能制造產(chǎn)業(yè)狀態(tài)以及面臨的問題，明確智能制造的思路和重點方向，引導(dǎo)新一代信息技術(shù)在制造業(yè)的集成應(yīng)用。包括云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、虛擬技術(shù)等。培育新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式，推進國家制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)，構(gòu)建智能制造標準，指導(dǎo)開展標準化工作。發(fā)揮政策引導(dǎo)、推動、財稅機制，促進國際交流和合作。具體的智能制造試點項目，包括以智能工廠為代表的流程制造試點，以數(shù)字化車間為代表的離散制造試點，以信息技術(shù)深度嵌入為代表的智能裝備和產(chǎn)品試點，以個性化定制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同開發(fā)、電子商務(wù)為代表的智能制造新業(yè)態(tài)試點，以物流信息化、能源管理智慧化為代表的智能化管理試點，以在線檢測，遠程診斷和云服務(wù)為代表的智能服務(wù)試點等。

各地政府為促進地區(qū)發(fā)展，推出大量的政府扶持項目，如浙江提出5年投入5000億元實施機器換人項目；天津發(fā)布智能制造重大科技專項，打造5—10家智能制造示范工廠，建設(shè)100家機器換人示范企業(yè)，同時計劃3年累計投入1億元，面向全國從事機器人科研生產(chǎn)的企業(yè)、高校和科研院所，征集智能制造重大科技項目。各地紛紛構(gòu)建智能制造、工業(yè)機器人園區(qū)以及智能制造聯(lián)盟。各地政府需要結(jié)合本地特色，加強地區(qū)統(tǒng)籌，促進產(chǎn)業(yè)宏觀指導(dǎo)，制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)布局與區(qū)域分工，促進高水平創(chuàng)新；促進服務(wù)平臺建設(shè)，實現(xiàn)技術(shù)、研發(fā)、中試、轉(zhuǎn)化等一系列公共平臺的建設(shè)；構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研研究轉(zhuǎn)化體系，形成產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成產(chǎn)業(yè)集群，實現(xiàn)規(guī)模發(fā)展，提升服務(wù)能力和競爭力；加強人員培養(yǎng)，促進創(chuàng)新，深化大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)的應(yīng)用，促進地區(qū)經(jīng)濟綠色、安全、高速創(chuàng)新發(fā)展。

企業(yè)是實施智能制造最主要的主體。企業(yè)在實施智能制造過程中，一方面需要進行新設(shè)備引進，另一方面更需要對已有裝備進行改造，在做好頂層設(shè)計的基礎(chǔ)上進行智能制造升級。在實施的過程中，確立自身的優(yōu)勢。在制造方面，按照產(chǎn)品裝配工藝、部件裝配工藝、零件生產(chǎn)工藝、工序、工步進行細化分解，實現(xiàn)信息化、數(shù)字化、知識化、集成化、自動化和智能化。而在此過程中需要強調(diào)，自動化是在可以保證質(zhì)量穩(wěn)定基礎(chǔ)后才實施，智能化也是在實施自動化以后實施。當(dāng)然對于引進的智能化系統(tǒng)，不僅要看重其包含的硬件部分，更要看重其軟件部分，同時關(guān)注其中蘊含的知識部分，也就是大數(shù)據(jù)部分。另外作為智能生產(chǎn)裝備，其學(xué)習(xí)能力、推理能力應(yīng)該作為重中之重進行考察分析。智能制造的路徑有向上與向下兩種，向上是與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，向下是工業(yè)強基?；ヂ?lián)網(wǎng)結(jié)合的核心是實現(xiàn)與企業(yè)的客戶、供應(yīng)商實現(xiàn)互聯(lián)互通，與行業(yè)信息實現(xiàn)集成，從而實現(xiàn)規(guī)?；瘮?shù)據(jù)應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳遞、轉(zhuǎn)換、生產(chǎn)，實現(xiàn)遠程控制和云服務(wù)。而向下必須保證生產(chǎn)線的連續(xù)、穩(wěn)定地生產(chǎn)，因此需要有各種傳感技術(shù)，實現(xiàn)CPS系統(tǒng)，構(gòu)建設(shè)備的監(jiān)控、故障診斷和預(yù)防性維護。對于集團性企業(yè)，更需要實現(xiàn)集團間的數(shù)據(jù)集成、工作集成、管理集成和創(chuàng)新集成。比較典型的應(yīng)用，如利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)各企業(yè)的數(shù)據(jù)之間的集成，從而實現(xiàn)對標分析，促進標準化發(fā)展?；蛘呷缈v向分析設(shè)備的生命周期狀態(tài)，橫向監(jiān)控設(shè)備是否正常，從而減少設(shè)備的計劃外維修，保證生產(chǎn)的平穩(wěn)。

具體而言，企業(yè)實現(xiàn)智能制造要分成智能的產(chǎn)品、智能的裝備、智能的生產(chǎn)、智能的物流、智能的組織和智能的管理與決策六大領(lǐng)域來實施。系統(tǒng)性地采購智能裝備、工業(yè)機器人，構(gòu)建智能生產(chǎn)線、生產(chǎn)車間、應(yīng)用制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、生產(chǎn)計劃系統(tǒng)(APS)、信息物理系統(tǒng)(CPS)等。結(jié)合人員教育和商業(yè)模式改進，從而構(gòu)建智能工廠。

智能制造離不開人，一方面需要利用軟件系統(tǒng)實現(xiàn)人的知識顯性化管理，另一方面需要提升企業(yè)各級人員的智能制造水平，充分學(xué)習(xí)掌握軟件的應(yīng)用，提升智能制造的能力，掌握智能裝備的使用、維護和改進，并控制新技術(shù)帶來的安全與風(fēng)險。從而保證智能制造的落地有效運行，促進企業(yè)的智能能力的提升。由于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，企業(yè)人員流動加大，因此實現(xiàn)智能組織和智能人員管理勢在必行，比較典型的是促進創(chuàng)新，培育創(chuàng)客，企業(yè)改變績效考核制度，實現(xiàn)復(fù)合收益模式、長效收益模式，以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+時代的人員發(fā)展和企業(yè)創(chuàng)新需要。對于制造業(yè)的個人而言，充分學(xué)習(xí)智能制造知識，掌握智能制造技能，避免被機器人所代替，利用互聯(lián)網(wǎng)的高速傳遞能力和海量的用戶基礎(chǔ)，發(fā)揮自身潛能，創(chuàng)造自身價值。

最后需要提及的是，我國是個工業(yè)大國，普遍存在著信息不對稱現(xiàn)象，因此在實施智能制造時，可以根據(jù)不同的應(yīng)用狀態(tài)采取不同的策略。如短期內(nèi)國內(nèi)不能生產(chǎn)供應(yīng)的，那么可以引進。但要實施集成性引進，也就是只引進核心部分，加上國內(nèi)的產(chǎn)品功能組件，從而形成解決方案。對于這部分產(chǎn)品，要逐步降低對外的依賴比例和進口總額；對于國內(nèi)已經(jīng)可以實現(xiàn)生產(chǎn)供應(yīng)的產(chǎn)品，要降低信息不透明性，作為生產(chǎn)企業(yè)，提升自身的宣傳策劃能力，加大宣傳力度；對于購置企業(yè)，在條件基本相當(dāng)情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇國內(nèi)企業(yè)。另外在政府引導(dǎo)下，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)合作平臺，促進信息溝通，促進產(chǎn)業(yè)的合作；對于已經(jīng)達到量產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的智能制造相關(guān)產(chǎn)品，要普及性應(yīng)用，根據(jù)企業(yè)的實際情況，實現(xiàn)工業(yè)2.0補課、工業(yè)3.0普及和工業(yè)4.0試點，從而形成中國強大的制造體系，做大制造業(yè)規(guī)模，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

智能制造引領(lǐng)未來發(fā)展

智能制造的相關(guān)核心技術(shù)將會發(fā)生巨大的變化，比較典型的是人工智能技術(shù)。包括機器學(xué)習(xí)、感知技術(shù)、知識表達等。而專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯將得到廣泛應(yīng)用。在智能裝備方面，設(shè)備的自感知、自省、自律和自維護將得到普遍應(yīng)用。另外虛擬制造技術(shù)和三維仿真技術(shù)也將對制造業(yè)產(chǎn)生巨大影響。而3D打印則會促進生產(chǎn)效率和材料利用水平的進一步提高。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將發(fā)生突飛猛進的變化。數(shù)據(jù)傳遞的速度、容量、可靠性和抗干擾性將大幅度提升、結(jié)合各自控制器和執(zhí)行機構(gòu)，裝備的控制執(zhí)行能力將會有革命性的變化，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和消費互聯(lián)網(wǎng)的有機整合，從而改變整個世界制造信息和知識的傳遞模式。

隨著中國智能制造能力的提升，從制造大國成為制造強國，以創(chuàng)客為代表的大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時代到來，構(gòu)建出柔性的生產(chǎn)組織，通過泛在人機一體化，生產(chǎn)出海量的智能化產(chǎn)品和智能服務(wù)。人類將享有數(shù)量更多、質(zhì)量更高的科技成果，從而獲得更多的幸福感。