推動我國智能制造發展的思考

◎鄧洲

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推動我國智能制造發展的思考

◎鄧洲

摘要：智能制造的本質是實現虛擬網絡與制造業生產過程的相互滲透和深入融合。由于智能制造將對傳統的制造方式、生產組織方式、投入要素組合和產品功能產生深遠影響，建議從技術和市場兩方面突破短板，并培育適應智能制造需要的人力資源結構。

關鍵詞：智能制造；制造業；人力資源結構

為應對金融危機造成的經濟下滑，世界各國更加重視以制造業為主的實體經濟發展，加大對制造技術、工藝和生產組織創新投入力度，促進新科技革命和產業變革。各國在近幾年推出的戰略、計劃和規劃的一個共同特點，是強調智能制造在突破制造業發展瓶頸、促進制造業轉型升級和引領技術創新上的作用。我國在2015年推出的“中國制造2025”戰略中也強調了智能制造的重要性。在當前以中高速、優結構、新動力和多挑戰為主要特征的新常態下，發展智能制造不僅是我國產業轉型升級的突破口，也是重塑制造業競爭優勢的新引擎。

智能制造的本質和內涵

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是以信息技術為基礎，配合新能源、新材料和新工藝，貫穿設計、生產、管理和服務等制造活動各個環節，具有信息深度自感知、智慧優化自決策和精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。與20世紀在全球逐漸普及的制造自動化相比，智能制造實現了虛擬網絡與生產過程的相互滲透和深入融合，是“互聯網+工業”的結果，這是智能制造的本質所在。

從互聯網與制造業融合方式和程度看，智能制造的內涵分為三個層次：生產設備的智能化、生產系統的智能化和生產決策的智能化。目前，即便是最先進的國家也僅僅是初步實現了生產設備的智能化，生產系統的智能化和生產決策的智能化都還處于起步階段。

1.生產設備的智能化

新一代智能工業機器人的使用僅僅是生產設備智能化的表現。工業機器人的發展大致經歷了三代：第一代機器人采用示教再現技術，能夠按照預裝程序完成規定動作；第二代機器人編程系統采用離線計算，適應能力得到了顯著提高；最新的第三代機器人集成了各種傳感器，實現了對外部信息的實時反饋，具有智能特征，并且，配備更友好的界面、更智能的分析軟件以及智能規避系統和緩沖裝置的機器人能夠實現與人類勞動者的互動與合作。目前，日本、德國和美國等發達國家的工業部門正在向第三代智能機器人升級換代，而我國制造業實際安裝的主流機型仍然是第二代機器人。

2.生產系統的智能化

自我糾錯、柔性生產和網絡學習是生產系統智能化區別于自動化生產系統的特征。自我糾錯是在機器出現故障時能夠自我恢復，這不僅大大減少對工人和現場工程師的依賴，還能夠節約時間提高生產效率。柔性生產系統是大規模定制的前提和條件，生產系統模塊化程度提高能夠縮短生產設備調整和調試時間，甚至在同一生產線上生產不同定制要求的多種產品。物聯網技術催生的網絡學習將制造、銷售和使用環節產生的數據綜合在一起，從而使得生產系統能夠以一種單個機器無法實現的方式進行快速學習，完成單臺設備難以完成的操作。

3.生產決策的智能化

隨著市場環境越來越復雜，即便是最優秀的管理者都難免在制定決策和戰略時犯錯誤，而生產決策的智能化能夠有效彌補人類在信息獲取和計算考慮上的局限性，協助管理者選擇產品和產量，在必要的時候甚至可以自動生成生產計劃。生產決策的智能化最早應用于能源生產領域，如美國的智能電網系統計劃是利用大數據分析，根據風速、光照情況和電力需求，實時調節水電站和火力電廠產能，從而使得整個電力系統更加高效和節能。這種理念正在從公共電網推廣到微網系統，使得以家庭為單位的分布式電站能夠發揮更好的作用。

智能制造的影響

1.制造方式

智能制造作為一種全新的制造方式，將促進制造業由過去的生產自動化向生產智能化轉型和升級，這是智能制造最直接的影響。

（1）智能化能夠優化生產流程和任務安排，減少人為因素對生產過程造成的不良干預，有效縮短設備調試、重組和糾錯的時間，這將在保障產品質量的前提下大幅度提高生產效率。如通過互聯網技術及其他智能化手段，中聯重科建設了全球第一條塔機和升降機標準節智能生產線，30臺聯網工業機器人并行完成整個制造過程，不僅能夠實現根據訂單自動匹配物料，還能夠在同一生產線上同時實現10種不同規格和標準的產品生產，生產效率提高到之前的4.8倍。

（2）智能制造代表更高的生產精度和質量控制，使制造業能夠滿足更加苛刻的用戶需求。如以3D打印為代表的基于智能軟件和裝備的增材制造能夠一次成型更加復雜的產品，滿足更加精密和獨特的加工要求，這促進了新能源、裝備和航空航天等產業的發展。此外，智能化可以實現對產成品質量和標準的全面和全程監控，大大降低產品不良率。

2.生產組織

智能制造不僅促進制造業由大規模制造向大規模定制轉型，也在一定程度上改變了傳統的全球制造業分工體系。

（1）基于互聯網、大數據和智能制造裝備的智能制造系統能夠更快和更準確地感知、反饋和分析市場信息，并通過柔性生產系統滿足客戶提出的個性化需求。

（2）促進制造企業在全球配置和優化資源。新一代互聯網技術催生了虛擬產業集群，使得全球供應鏈管理向網絡化和虛擬化轉變。需要指出的是，智能制造將使制造業大規模回流發達國家的說法并不準確，比較優勢仍然是國際貿易和分工的基本原則，雖然智能制造可能改變當前國際制造分工格局，但并不會使發展中國家“無事可做”。隨著發展中國家智能制造的普及，國際制造分工將會朝著更加公平和合理的方向發展。

3.要素組合

智能制造在整體提升制造業生產效率、降低生產成本的同時，也改變不同投入要素之間的比重關系。由于生產工藝的改進、生產管理更加有效，制造業的能耗物耗將大大降低；柔性化的生產系統、自我糾錯功能和研發制造的一體化，縮短了產品從設計到投入市場，以及生產線調整調試的周期，與時間相關的成本也將顯著下降；智能制造也在改變人力資源需求結構，對知識型、技能型勞動者需求增加的同時對非技能型普通勞動者的需求會減少。每一次技術進步都會引發造成大量失業的擔憂，智能制造的出現和普及同樣引發了對就業問題的關注。但事實上，人類自從進入工業化的發展階段以來，從未因為技術進步造成過長期和全面的失業或饑餓，智能制造可能影響就業結構但不會造成長期的失業問題。“機器換人”的主要目的是實現制造升級而非降低成本。當然，教育和培訓也必須改革，以形成符合智能制造要求的人力資源結構。

4.產品功能

智能制造能夠促進制造產品由傳統功能向融合服務、嵌入網絡功能轉變。

（1）智能制造將促進制造業服務化轉型。由于實現了與用戶需求的有效互動，產品用戶不僅能夠以低成本獲得個性化定制產品，還可以參與到產品的設計、制造和銷售環節，甚至能夠在過程中隨意改變決策。相應地，企業也可以在產品制造之外提供更加豐富的服務組合，如在農化產品銷售趨于穩定的情況下，為農戶提供測土配方、農技咨詢和銷售信息等，并作為農業化學企業新的增長點。

（2）傳統產品與互聯網功能結合，形成新的增長點。如通過在傳統家具家電產品上嵌入互聯網功能，使得家電與安防、監控、醫療、健康和通信融合，實現家居生活的智能化；通過在傳統工程機械裝備上嵌入互聯網功能，實現對機械的遠程定位、監控和維護，方便制造企業提供售后服務，也方便業主實時掌握機械使用情況。

智能制造的應對

1.規劃與行動

近年來，為應對新科技革命和產業變革的挑戰，我國中央政府、地方政府和部分企業先后制定并實施了一系列促進智能制造發展的戰略和措施。特別是2015年3月國務院審議通過《中國制造2025》，提出以加快新一代信息技術與制造業融合為主線，以推動智能制造為主攻方向，重塑我國制造業的競爭優勢。隨著一系列國家層面的戰略、規劃和政策的頒布和實施，我國智能制造發展的重點和方向逐漸清晰，支持智能制造發展的政策框架也基本完成。一些發達地區利用技術、資金、人才和市場上的優勢率先啟動智能制造發展，如浙江省2012年開始部署“全面推進機器換人”，廣東東莞自2014年起每年支出2億元財政資金扶持企業“機器換人”，江蘇、上海、廣東和洛陽等省市先后成立工業機器人產業技術創新聯盟。部分國內領先企業也已經開始向智能制造轉型，如海爾已經在青島、沈陽、鄭州和佛山建設了四個示范型的互聯網工廠，富士通、奇瑞和首鋼等都成立了專門的機器人公司，中興在西安建設了25條智能化生產線。

2.困難和瓶頸

（1）從硬件上看，我國智能制造所需的關鍵部件受制于人，導致國產智能裝備價格倒掛，國內企業向智能制造升級成本高。

（2）從軟件上看，我國軟件系統發展長期滯后于硬件，與國外的差距更加顯著。雖然近年來我國軟件企業系統集成能力有所增強，但能夠進行智能制造基礎軟件系統開發的企業和科研機構非常有限，國產智能裝備大多安裝國外軟件，存在低端鎖定的風險。

（3）從市場競爭看，智能裝備是發達國家振興制造業的重點方向，這對我國智能制造產業的發展形成掣肘。目前，我國制造業所需的高端智能裝備90%以上依賴于國外品牌，而以ABB、發那科、庫卡和安川為代表的跨國公司近年來加緊了向我國轉移技術、布局產能的限制，無疑將進一步擠壓國內自主品牌智能制造產品的市場空間。

3.對策建議

（1）制定和完善智能制造發展的頂層設計，要重視自主軟件系統的研發和智能制造標準的制定，利用制造業規模優勢占領智能制造發展和智能制造產業的制高點，避免在新一輪的競爭受制于人。

（2）突破智能制造發展的短板。從技術角度，要跳出“市場換技術”的傳統發展思路，大力促進智能制造相關基礎技術、應用技術的研究與開發，加強知識產權保護和產業化以激勵創新。從市場開拓角度，要培育自主智能制造產品品牌，參與和影響國際標準制定，提升國產智能制造產品的國際影響力。

（3）調整教育和培訓體制，改善我國的人力資源結構。一方面，改革學校教育和繼續教育課程安排，培育適應智能制造發展需要的技能型工人、工程師和研發人員；另一方面，改革企事業單位人事制度，積極吸引全球人才為我國智能制造發展服務。

中圖分類號：F407

文獻標識碼：A

作者單位：（中國社會科學院工業經濟研究所）

DOI：10.13561/j.cnki.zggqgl.2016.07.008 ■ 編輯：馬振東