中國智能制造發展的國際背景與政策研究

趙光輝 馮帆

[摘要]文章在對世界智能制造發展做出評價的基礎上，剖析了我國智能制造的發展進程和瓶頸問題，分析了我國智能制造的趨勢及影響，提出了未來我國智能制造的發展政策建議與對策措施，如將基礎系統軟件開發與標準制定納入頂層設計，攻克關鍵核心技術，打造自主機器人品牌，培養技能工人，利用全球人才資源，完善落實相關政策，鼓勵技術創新等。

[關鍵詞]智能制造；發展進程；政策措施

[DOI]1013939/jcnkizgsc201731012

智能是以新一代信息通信技術為支撐，利用新技術推動生產方式、商業模式等變革升級。互聯網、物聯網、云計算、大數據等新一代信息通信技術的發展成熟和廣泛應用，在全球范圍內掀起了新一輪的技術與產業革命，逐漸顛覆重塑了國際產業分工格局。其中，依托先進互聯網信息化技術的智能制造成為各國發展布局的核心內容，如美國的“工業互聯網”、德國的“工業40”等，都是以智能制造為主攻方向，希望借此增強本國在新一輪全球產業分工和價值鏈中的地位與話語權。我國發展智能制造是我國整體經濟轉型升級、供給側結構性改革、從制造大國邁向制造強國、打造經濟增長新引擎的必然路徑。我國經濟正處于轉型升級的拐點期，面臨眾多痛點和復雜的發展環境。如果對發達國家來說，基于新一輪技術和產業革命的新經濟本質上是通過信息化實現“再工業化”，那么對我國而言，發展以智能制造為核心的新經濟則是進行“兩化融合”（工業化與信息化），是通過智能制造轉型為傳統工業制造業注入新的發展活力，實現提質增效、結構調整、動能轉換、由大變強的戰略目標。

1世界主要發達國家的智能制造發展概況

11美國：以智能制造重塑競爭優勢

高速發展的互聯網、不斷崛起的大數據新技術正在推動智能制造不斷發展，其裝備也呈現出了模塊化、個性化、開源化的趨勢。雖然目前我國在智能制造領域取得了突破性的成果，但仍面臨著很多發展困境，比如關鍵零部件依賴進口、高端市場需應對外資的挑戰、對系統軟件的重視程度較低，等等。新一代科技革命與產業革命正在興起，全球工業技術體系、競爭格局、發展模式將被全面顛覆，發生重大變化。在這種形勢下，德國、美國、日本、韓國等工業發達國家紛紛推出了“再工業化”戰略。

美國圍繞“工業互聯網”與“新一代機器人”布局智能制造戰略；德國推出了“工業40”戰略，以期借智能制造提升制造業的競爭力；歐盟推出了“2020增長戰略”，聚焦先進制造業的發展；日本、韓國也推出了與智能制造有關的戰略。由此可見，在世界范圍內，智能制造已成為制造業發展的主方向，已成為先進制造業發展的制高點。面對全球制造業向智能制造轉型發展的趨勢，我國也推出了“中國制造2025”戰略，提出要將智能制造基礎系統軟件的開發與標準的制定納入頂層設計，攻克關鍵核心技術難關，創建自主品牌，做好高級技工與高端技術人才的培養工作，將相關配套政策落到實地，鼓勵技術創新，使我國制造業的國際競爭力得以進一步提升。我國制造業發展表現出了四大特點，分別是中高速發展、結構優化升級、挑戰逐漸增多、有了全新的動力支持。在這種情況下，對于我國制造業來說，借助智能制造，產業不僅能成功地轉型升級，還能重塑競爭優勢。所以，無論是從理論上來講，還是從實踐上來講，各界都普遍將智能制造視為未來制造業的發展方向。

2008年國際金融危機結束之后，很多發達國家為了刺激本國經濟快速回暖，重塑市場競爭力，推出了一系列國家戰略，比如德國的“工業40”戰略，日本的“再興”戰略，韓國的“新增長動力”戰略等。雖然，這些戰略的側重點各有不同，但有一些共同點，比如：都關注新興產業；都針對新興產業制定了幫扶政策；都支持企業研發前沿技術；都對中小企業采取了扶持措施；都關注競爭環境的改善；都關注新產品市場的培育；都關注人才培育的改革；等等。另外，這些戰略還希望通過智能制造的發展實現對新要素、新市場環境的適應。在2008年金融危機結束之后，為了刺激本國制造業再次發展，美國出臺了一系列政策文件，規劃了制造業未來的發展路徑，展現了美國希望在新一輪科技革命中搶占主導權，以智能制造的發展重塑國家競爭優勢的目的。

繼工業革命與互聯網革命之后，通用電氣公司（GE）提出了“工業互聯網革命”。GE對工業互聯網的解釋是一個開放的、全球化的網絡，能實現人、機器、數據的相互連接。工業互聯網倡導借助物聯網及被軟件定義的設備來對工業領域隱藏的巨大經濟效益進行充分挖掘。工業互聯網在整合兩大革命性轉變方面有兩大優勢：第一，隨著工業革命的展開，無數機器、設備、機組、工作站都涌現了出來；第二，在強大的網絡革命的影響下，計算機系統、信息與通信系統產生并發展。在這種發展態勢下，三種元素逐漸融合，將工業互聯網的精髓充分展現了出來。

據GE預測，借助工業互聯網，美國工業的年生產率將提升1%～15%。未來20年，美國人的平均收入將因工業互聯網提升25%～40%。在此期間，在工業互聯網的作用下，全球GDP將增加10萬億～15萬億美元。截至目前，在工業互聯網建設方面，通用電氣公司推出的工業互聯網產品已多達24種，包括鐵路機車效率分析、石油天然氣平臺監測管理，等等。美國較高的勞動力成本一直制約著本國制造業的發展，智能制造能有效地解決這一問題，引導高端制造業回歸。從2009年至今，美國先后發布了多項政策文件，比如《制造業促進法案》《重振美國制造業框架》等，這些政策文件均明確表示，要降低制造成本，拉動就業，實現能源獨立，打造企業總部基地。

要想實現這些目標，就必須利用智能制造對傳統制造業進行改造，重點發展新興領域，比如清潔能源、生物與納米技術、智能電網、新一代機器人、先進汽車、先進材料等。另外，借助智能制造，制造業的用工需求將大幅下降，企業在勞動力方面的支出能得到有效控制，科技優勢能順利地轉化為產業優勢。對于智能制造的實現來說，下一代機器人是關鍵。美國政府在多個法案中都明確表示要發展先進機器人技術，并推出了下一代機器人研究計劃，該計劃預計耗資7000萬美元。endprint

2011年6月，美國總統奧巴馬宣布啟動國家機器人技術計劃；2013年，美國機器人研發路線圖制定完畢，該路線圖涵蓋了制造機器人、服務機器人、醫療保健機器人、國防機器人、空間機器人的研發制造，并從戰略意義、重點發展領域、研究路線圖等方面，對這些機器人的研發進行了剖析，以期借此推動機器人技術得以廣泛應用，從而強化其在機器人技術領域的領導地位。由此可見，美國將下一代機器人視作了其在智能制造產業布局的重點領域，工業機器人的普及應用彌補了美國勞動力成本高的短板，緩解了其對制造業發展的限制，成功地重塑了制造業的競爭優勢。

12德國：基于工業40的智能生產

國際金融危機過后，在歐洲地區，德國經濟率先回暖，其中制造業出口為經濟增長做出了2/3的貢獻，是其經濟回暖的主要驅動力。一直以來，德國都非常注重發展制造業，注重對工業科技產品進行創新，對復雜的工業過程進行管理。

2010年，德國推出了《高技術戰略2020》，開始聚焦未來科技與全球競爭，將“工業40”納入了十大未來項目之中。2013年，德國聯邦教研部聯合經濟技術部發布了一個關于“工業40戰略”如何推行的文件，該文件在德國學術界與產業界引起了極大的震動，“工業40”戰略也因此升級為國家級戰略。在“工業40”戰略中，智能工廠成為未來的發展方向。智能工廠建立在信息物理系統的基礎上，利用社交網絡能實現人機互動，將顛覆傳統工廠模式下人與機械之間操控與被操控的關系，使其得以重塑。

為了實現該目的，工廠要將智能終端廣泛地用在制造裝備、零部件、原材料、生產設施等方面，借助物聯網引導終端之間進行實時互動，自動交換信息，自動觸發行動，進行獨立控制，個性化管理整個生產過程。另外，借助遠程控制系統，人還能對生產系統進行調控，使其工作與生活之間的關系變得更加和諧。“工業40”戰略還將構建嵌入式的智能生產系統。工業生產構建所需的要素有很多，不僅有土地、資本、勞動、企業家等傳統要素，還有數據等新型要素，其中數據這種生產要素甚至能對全局產生影響。

以信息物理系統為基礎，智能工廠生產出來的智能產品能實時生成數據，形成大數據系統。通過對大數據進行實時分析、整理能形成智慧數據，通過對智慧數據進行可視化、互動式加工，將產品與工藝流程的實時優化方案反饋到智能工廠能形成一個閉環，推動生產系統朝智能化方向發展。要想將這些設想變成現實，就要加強互聯網基礎設施的建設與應用，比如云技術等。

智能工廠與智能產品聯合在一起就能構成嵌入式制造系統，其特點是：企業間的業務流程與企業內部的運營流程分別形成橫向價值鏈與縱向價值網絡，終端到終端技術實現橫向與縱向整合。以智能工廠為基礎，在物聯網與務（服務）聯網的作用下，實現智能交通、智能建筑、智能電網、智能物流的連接，以新型工業化推動經濟社會系統實現全面智能化。

13英國：新技術重構制造業價值鏈

在國際金融危機爆發之前，英國一直在推行去工業化戰略，因此，在國際金融危機期間，英國的實體經濟受到了極大的打擊，使得英國政府不得不重新探索制造業重振策略。為了讓本國的制造業吸引世界各地的制造商，英國政府積極建設制造基地，面向全球制造企業進行招商。

2011年12月，英國政府發布了“先進制造業產業鏈倡議”，支持飛機、汽車等傳統產業及可再生能源、低碳技術等新型產業發展，并計劃投入135億英鎊，構建一個先進的制造業產業鏈，以帶動整個制造業再次振興。在新科學技術、產業形態層出不窮的形勢下，傳統的制造模式被顛覆，全球產業格局得以重塑。2012年1月，英國政府推出了一項預測制造業未來的戰略研究項目，該項目以2050年英國制造業的發展為定位，通過對制造業面臨的問題與挑戰進行研究，提出推動制造業發展振興的相關政策。2013年10月，英國政府就未來制造業的發展發布了一份報告，報告稱：制造業并不是人們通常認為的制造產品、銷售產品，而是“服務+再制造”，并倡導企業在多個技術領域進行布局，比如通信、綠色技術、大數據、機器人、物聯網、發光材料、增材制造等，以構建智能制造格局。2014年，英國有關部門發布了《工業戰略：政府與工業之間的伙伴關系》，該文件的目的是：提升英國制造業的競爭力，推動其實現可持續發展，減少未來發展的不確定性。

該文件對英國制造業的現狀進行了剖析，對政府重點扶持的領域與技術做出了明示（這些領域與技術包括大數據、衛星、高效能計算、航天商業化、先進制造業、機器人與自動化等），提出要以平臺創新將創新研發與工業銜接在一起，完善技能培訓體系，對有發展潛力的小企業扶持鼓勵其進行技術創新，鼓勵商業合作模式的創新，構建公平、透明的政府采購體系。

14日本：制定推行機器人大國戰略

日本在智能制造領域的研究開始于1990年，當時，日本通產省提出了一個關于智能制造研究的十年計劃，并與歐共體委員會、美國商務部合作成立了智能制造系統國際委員會。1990—2000年，日本在智能制造系統研究方面共投入1500億日元。

1992年，日本、美國、歐共體提出要研發一種合作系統，該系統能使人與智能設備擺脫生產操作與國界限制。1994年，先進制造國際合作研究項目正式啟動，其內容包括全球制造、分布智能系統控制、制造知識體系等。之后，機器人迅速在日本的制造工廠普及應用，智能制造技術為八大汽車制造商采用，對自動化、信息化與傳統制造業的融合給予了充分關注，借助計算機軟硬件技術，自動化制造系統實現了有機集成。

在世界范圍內，日本的工業機器人裝機數量最多，機器人產業的競爭力也非常大。為滿足產業變革需求，保住其“機器人大國”的地位，日本政府于2015年1月發布了《機器人新戰略》，制定了三個核心目標：

（1）讓日本成為世界機器人創新基地。通過產、學、官合作引導用戶與機器人制造廠商對接，刺激機器人創新。同時，要做好人才培養工作，推進下一代機器人技術的研發，開展國際標準化等，以進一步強化其機器人產業的培育能力。endprint

（2）成為世界第一的機器人應用國家。讓機器人在制造、服務、醫療、自然災害應對、農業、工程建設等領域得以廣泛應用，一方面推進機器人開發與應用，另一方面做好環境建設，讓機器人隨處可見。

（3）邁向世界領先的機器人新時代。隨著物聯網的發展及數據應用水平的提升，借助互聯網，所有物聯都能實現互聯，人們的日常生活也將產生海量的大數據。所以，機器人數據交換與存儲也將通過互聯網進行，在這種情況下，平臺安全與標準化就顯得尤為重要。

日本智能制造設計研發的一大特征就是技術嚴格保密。為了保證核心技術的安全，日本所有大中型制造企業都建設了智能制造“設計中心”，將研發出來的新技術固化在生產出來的智能制造裝備中。比如，發那科（日本機器人制造商）以“黑匣子”的形式壓縮控制軟件，將其交給客戶，以保證該軟件的安全；天龍工場燃氣儀表制造公司的所有設備都是根據客戶需求定制的，都是自主研發、制造出來的。總之，日本的制造企業通過對核心技術的加密與保護，切實為其智能制造產品的長期競爭力提供了保障。

15中國：智能制造的發展勢頭猛勁

隨著工業化進入后期，中國的工業化表現出了一系列新的發展特征，為了更好地應對新科技革命與產業革命帶來的挑戰，我國政府與企業推出了一系列政策、措施來推動智能制造迅速發展，實現普及應用。

（1）智能制造戰略框架逐漸完善。為了推動智能制造更好地發展，我國政府出臺了一系列政策、措施，使得我國智能制造戰略的框架逐漸清晰、完善。2010年10月，國務院發布了一項關于戰略性新興產業如何培育、如何發展的決定，明確提出要大力發展七大戰略性新興產業，包括節能環保產業、新能源汽車產業、新興信息產業、生物產業、新能源產業、高端裝備制造業、新材料，其中高端裝備制造業將智能制造裝備視作了重點發展方向。2012年5月，一項關于高端裝備制造業發展的“十二五”規劃問世，該規劃明確了智能制造裝備領域四類重點發展產品，分別是智能儀器儀表與控制系統、高檔數控機床與基礎制造裝備、關鍵基礎零部件、重大智能制造成套裝備。2012年4月，科技部發布了關于智能制造科技發展的“十二五”規劃，明確了智能制造科技發展的五大階段性重點任務，分別是基層理論與技術研究、制造過程智能化成套技術與裝備、智能化裝備、系統集成與重大示范應用、智能制造集成技術與部件。2011—2014年，國際發改委連同財政部與工業和信息化部全面落實了《智能制造裝備發展專項》，對自動控制系統、伺服和執行部件、工業機器人等智能裝備進行重點突破，從金融財稅政策方面加大了對智能制造的支持。2015年3月，智能制造試點示范專項行動正式啟動，對智能制造綜合標準化體系建設進行了全面部署。同年，“中國智造2025”升級為國家戰略，提出要推進新一代信息技術與制造業融合，推動智能制造迅速發展，增強我國制造業的競爭力。隨著一系列國家政策、國家戰略、國家規劃的出臺、落地，我國智能制造的重點發展方向與發展領域逐漸明確，智能制造戰略框架逐漸完善。

（2）中國國內發達地區率先發展智能制造。自改革開放以來，歷經三十多年的發展，東部發達地區制造業的要素供給發生了翻天覆地的變化，勞動力制約、能源制約、土地制約相繼出現，邁進了一個全新的發展階段。在該階段，制造業要發展，必須以技術進步與產業變革為驅動力，于是，對智能制造產生了迫切需求。受需求拉動，發達地區的地方政府率先制訂了關于推進智能制造發展的計劃。比如，2012年，浙江省開始推行“全面推進機器換人”項目，并為這一項目注資5000億元，預計到2017年全面落實這一項目。自2014年始，廣東東莞每年投入2億元對企業的“機器換人”計劃進行扶持，已有大量機器人在生產線中得到了應用。另外，受政策扶持，機器人制造商越來越多，廣東、江蘇、上海等多個省市都成立了“工業機器人產業技術創業聯盟”。中國機器人產業創新聯盟于2013年3月在北京成立，隨著這一聯盟的成立，我國智能制造產業也邁進了一個全新的發展階段。

（3）中國國內領先制造企業加速智能制造布局。2012年，海爾數字化互聯網工廠進入了規劃建設階段，對智能制造模式的創新進行了探索。截至目前，海爾已建成了兩大支撐平臺（眾創匯用戶交互平臺、海大源模塊商資源平臺），四大互聯工廠（沈陽冰箱工廠、佛山洗衣機工廠、鄭州空調工廠、青島熱水器工廠），開始推行大規模定制化生產模式，與工業40的智能制造之路相契合。在海爾的數字化互聯網工廠中，用戶可以從多個終端進入工廠的交互平臺，對大規模定制化生產的全過程（定制下單、訂單下線、訂單配送等過程）進行實時追蹤。在這種生產方式下，用戶一改被動接受的角色，轉變為產品的設計創造者。而位于生產制造另一端的零部件供應商則升級為模塊商，直接與用戶需求對接，和用戶一起設計產品，對產品的增值空間進行拓展。總之，海爾的互聯工廠對家電業的制造模式進行了創新，引領了全球家電制造業智能制造的發展。在汽車生產領域，奇瑞在汽車智能制造方面做出了成功示范。為了做好智能生產，奇瑞建立了機器人公司，將自主研發的200臺機器人投入生產，打造了一個初具規模的工業機器人產業化基地。在通信設備領域，中興、華為引領了智能制造，其中，中興建設了25條全自動生產線用于生產智能手機，并在多個環節實現了全自動化生產。

16全球智能制造發展評價

（1）智能制造是經濟增長新渠道。智能制造部不僅僅是技術問題，而且成為經濟學研究問題。在2008年金融危機結束之后，為了探尋經濟增長新渠道，很多國家開始將目光重新放到了制造業領域。德國、美國、英國、日本等國家相繼推出了制造強國戰略，聚焦七大戰略性新興產業，包括新一代互聯網、新能源、生物技術、高端制備等，新一輪增長競賽拉開序幕，各國都火力全開以期在新一輪經濟增長中占據戰略制高點。自此之后，美國、韓國、日本、德國等國家紛紛制定了諸多政策、措施，以鼓勵、支持本國戰略性新興產業快速發展。比如，美國先后頒發了《先進制造業國家戰略計劃》《出口倍增計劃》《美國創新戰略：推動可持續增長和高質量就業》等法案，鼓勵高技術清潔能源產業、新一代互聯網產業、生物產業、汽車工業更好地發展。德國政府圍繞智能工廠制定了“工業40戰略”，鼓勵工業領域研發、創新技術以推進新一代制造業革命的開展。日本提出了新增長戰略，將環保型汽車、太陽能發電、電力汽車等列為了重點產業。韓國制定了“新增長動力規劃與發展戰略”，規定了未來制造業重點發展的6大產業及22個重點方向，其中6大產業有能源與環境產業、新興信息技術產業、生物產業等，22個重點方向包括太陽能電池、綠色汽車、海洋生物燃料等方向。歐盟早在2010年就提出了“歐洲2020戰略”，該戰略規定了三大發展重點，其中再工業化的重點內容就在智能增長中有所體現。之后，歐盟又于2012年10月發布了《指向增長與經濟復蘇的更強大的歐洲工業》，對“再工業化”戰略的目標做出了進一步明確，其目標為：到2020年，工業在歐盟生產總值中的占比要提升到20%。歐盟的成員國也為“再工業化”戰略目標的實現紛紛制定了自己的“再工業化”戰略。比如，2011年，英國在《強勁、可持續和平衡增長之路》報告中規定了六種優先發展的行業；2011年，西班牙提出了“再工業化援助計劃”，從政府手中融資46億歐元為國內再工業化項目的發展提供支持；2012年，法國成立了生產振興部支持法國工業振興發展。日本政府在2009—2012年提出了5輪經濟振興對策，其中心內容是增強日本工業的競爭力。安倍政府不僅擴張貨幣與財政，也十分關注高技術制造業的發展，并于2013年6月提出“日本再興戰略”，提出了三大重點戰略，其中之一就是產業再興戰略。同時，安倍政府還提出了產業再興的6項具體措施，分別是緊急結構改革、推進科技創新、提升地區競爭力、鼓勵中小企業發展、改革雇用制度、構建世界領先的IT社會。endprint

（2）智能制造呈現服務化趨勢。制造業服務化是在經濟全球化快速推進、客戶需求越發個性化、現代科技與信息化快速發展的形勢下產生的一種新型的商業模式與生產組織方式，其典型表現就是制造與服務相融合。據統計，目前，全球500強企業涉及的行業多達51種，其中服務業有28個；全球500強企業從事服務業的企業占比56%，并且在西方發達國家，服務業增加值在GDP中占比70%，制造服務業在整個服務業中的占比也是70%。跨國制造企業都在積極為制造服務化轉型提供助力，吹響了制造業服務化時代到來的號角。服務化已成為制造業轉型升級、實現可持續發展的重要推動力，同時，也標志著制造業已走向高級化。實現服務化之后，制造業生產將由傳統的產品制造轉向提供集產品與服務于一體的解決方案，產品生產、制造、設計、研發、售后的邊界將日漸模糊。據研究，在美國，34%的制造業從業者在從事服務類工作，并且在整個制造業產出中，其在生產性服務業方面的投入占比達到了20%～25%。中國機械工業聯合會對我國198家裝備制造企業進行了調查，調查結果顯示：企業服務收入在總營收中占比小于10%的企業占78%，在總營收中占比超過20%的企業占6%。在利潤方面，企業服務凈利潤貢獻率在10%以下的企業占81%，剩余企業的服務凈利潤貢獻率都在10%～20%。

（3）各國智能制造競爭的焦點是規則與標準。世界范圍內所有的競爭都會圍繞規則與標準展開。隨著時間的推移，全球制造業的競爭方式有了很大的改變，在國際競爭中，技術專利與標準控制已成為兩個最重要的工具。在這種情況下，發達國家意識到，要想進一步掌控科技與產業，就必須掌握標準，尤其是與安全、健康、環保等有關的標準。比如新能源汽車，美國、德國8家汽車生產廠家宣布未來的新能源汽車將使用統一的充電接口標準，該標準將在美國、歐洲國家推廣使用。對此，歐洲汽車制造商協會也做出了規定，自2017年，凡是在歐洲市場上出現的新電動汽車都要使用這個新的接口標準。德國、美國8家汽車生產廠家制定充電接口標準的主要目的是借聯盟之力在全球市場推廣標準，在全球新能源汽車產業中占據制高點，主導、控制未來新能源汽車的發展，而不只是做好本土市場的經營。

2我國智能制造產業的特征、趨勢、對全球制造業的影響與主要問題

21智能制造產業的主要特征

智能制造有四大特征：一是生產系統縱向整合及網絡化；二是價值鏈橫向整合；三是全生命周期數字化；四是技術應用指數式增長。借助這四大特征，制造企業有機會利用各種制造新技術取得革命性突破。

（1）生產系統縱向整合及網絡化。生產系統縱向整合與網絡化是智能制造的首要特點。面對不斷變更的訂單需求、庫存水平及各種突發故障，借助信息物理系統（CPPSs），網絡化的生產系統能對其做出快速響應。智慧工廠能實現自我管理及定制化生產與個性化生產。前提是，數據要充分整合在一起，依靠智能傳感技術與自動化系統幫助。生產資源與產品通過網絡連接在一起，原料與部件能根據需要在任意時間被送往任意地點。在整個生產流程中，系統能對每個環節，每個差錯進行記錄，以幫助工廠對訂單變化、質量波動、設備停機等問題進行快速處理，提高生產效率，減少生產浪費。對資源，尤其是生產資源、能源、人力資源進行優化利用是信息物理系統最大的優點。當然，要將信息物理系統的優勢發揮出來，相關員工還要擁有相關的技術與能力。

（2）價值鏈橫向整合。全球價值鏈橫向整合是智能制造的第二大特點。價值鏈橫向整合形成的新價值鏈是一個能實現實時優化的價值鏈網絡，能讓價值鏈更加靈活、透明，以更迅速地對各種問題、故障做出響應。全球或本地的價值鏈與生產系統網絡化非常相似，能借信息物理系統實現連接，其內容涵蓋了物流、生產、倉儲、市場營銷、銷售、下游服務等多個環節。在該系統下，與產品相關的數據、信息都能保存下來，任何產品數據與產品運行軌跡都可查詢。這樣一來，就形成了一個覆蓋采購、生產、銷售等環節，容納供應商、企業、客戶等主體的透明的價值鏈。在這個價值鏈環境下，不僅生產環節能實現定制，產品開發、組裝、配送等環節也都可以實現定制。價值鏈的橫向整合將衍生出一種新的商業模式與合作模式，與知識產權保護相關的責任與法律問題將變得越來越重要。

（3）全生命周期數字化。全生命周期數字化指的是數字化制造要用于整個產品生命周期，要在整個價值鏈中體現出來。對于智能制造來說，全生命周期數字化就是其第三個特點。

新產品經常需要配備新的生產系統或者調整后的生產系統。全生命周期數字化將促使產品開發、產品設計、產品生產等環節實現無縫銜接，讓產品開發與生產系統相適應、相協調。在這個過程中，企業可以獲取各個階段的數據，來打造更加柔性化的生產流程。

（4）技術應用的指數式增長。技術應用的指數式增長是智能制造的第四個特點，它能推動個性化方案、柔性化生產、成本節約盡快實現。智能制造對系統的要求較高，要求系統具有高度自控能力與認知能力。借助人工智能、傳感技術、機器人技術，系統的自動化能力將大幅提升，大規模定制化將加速實現。其中，借助人工智能，工廠與倉庫能實現靈活、高效的無人傳送，供應鏈管理成本能得以節約，數據分析與生產將更加可靠。另外，利用人工智能，企業還能探尋到與設計、建造有關的新方案，增強人機服務的協同作用。利用納米材料與傳感器，生產質量能得以更有效的控制，同時也為能與人并肩協作的機器人的生產帶來了可能。技術應用指數式增長的典型代表就是3D打印或增材制造的應用。借助3D打印或增材制造，工業能更迅速地朝智能制造轉型發展。另外，在3D打印的作用下還產生了新的生產解決方案、新的供應鏈解決方案與新的商業模式。

22全球智能制造的主要發展趨勢

在2008年金融危機結束之后，世界各國都加大了在科技創新領域的投入，引發了一場全球性的技術革命，這場革命有三大特征——綠色、低碳、智能。在這種背景下，智能制造一定會為全球制造業的轉型發展帶來深遠影響。智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是先進制造過程、制造系統與制造模式的總稱，它以新一代信息技術為基礎，對新能源、新工藝、新材料進行整合，全面深入制造活動的各個環節，具有精準控制自執行、信息深度自感知、智慧優化自決策等功能。從本質上來看，智能制造就是虛擬網絡與實體生產的相互滲透。一方面，在信息網絡的作用下，制造業的生產組織方式將得以徹底改變，制造效率將得以大幅提升；另一方面，作為互聯網的延伸與重要節點，生產制造將使網絡經濟的范圍與效應得以進一步擴大。智能制造就是一種最新的制造業模式，該模式以網絡互聯為依托，以智能工廠為載體，能有效縮短產品研發周期，降低企業運營成本，提升產品的生產效率，保證產品質量，減少產品生產的能源消耗。從軟件與硬件結合的角度來看，智能制造就是一個將虛擬網絡與實體物理結合在一起的制造系統。虛擬網絡與實體物理相結合是智能制造的顯著特征，德國的“工業40”、美國的“工業互聯網”等都體現了這一特征。智能制造這一概念被提出的時間非常早，早在20世紀80年代末信息技術還未在人類生產生活中發揮出巨大威力時，歐美等發達國家就已經提出了智能制造的概念。進入21世紀以來，以及互聯網、大數據等信息技術的發展，隨著資本不斷積累，在制造業面對的制約因素（資源環境壓力、勞動力成本增加等）越來越多的情況下，智能制造市場呈現出增長之勢，并顯現出一些全新的特征。endprint

（1）互聯網技術推動制造業智能化實現。廣義的互聯網包含了一系列新技術，如互聯網技術、大數據、云計算等。只有依托于互聯網，傳感器設備才能對信息做到實時感知；只有依托于寬帶網絡，才能實現數據的精確控制及遠程協作；只有依托于互聯網應用，制造業與服務業的邊界才能被打破，才能實現深度融合。只有以這些技術為基礎，智能制造才有可能成為現實。美國就是以移動互聯網技術的應用為基礎推行先進制造業戰略，對下一代機器人進行開發的；谷歌公司也是以互聯網基因為依托發展智能制造業的。由此可見，互聯網技術是智能制造實現的主要推動力。

（2）系統將具備自適應能力與人機交互功能。借助工況在線感知、裝備自律執行、智能決策與控制，智能制造能增強自適應能力，自動適應周圍的環境。借助于不斷發展的人工智能與仿真等技術，面對操作問題與故障，智能制造系統將自動生成解決方案，人與系統將形成協同的合作關系，最終讓人機交互、系統交互成為現實，讓人脫離簡單重復的勞動，從事更具創造性、擁有更高附加值的生產活動。

（3）跨國公司將持續加大在智能制造方面的投入。一方面，互聯網企業將繼續在實體經濟領域投資，將自身信息技術方面的優勢充分發揮出來。比如，谷歌收購機器人研發生產公司，收購人工智能公司與智能家居公司，將智能制造開拓成自己新的業務領域。另一方面，順應市場發展趨勢，傳統制造企業也將在智能制造領域注入大量資金，實現轉型升級。比如，富士康推出“百萬機器人”計劃，要在2018年實現自動化設備與機器人取代70%左右的人力勞動。

（4）智能制造裝備將實現廣泛應用。世界機械聯合會提供的數據顯示，2015年，全球工業機器人銷量達到了248萬臺，同比增長12%，亞洲市場增速最快，其中中國市場機器人銷量同比增長了17%，日本增長了20%，韓國增長了50%。并且，隨著人工智能技術，新材料技術，信息傳輸、存儲、處理技術的迅猛發展，工業機器人正在朝智能化方向發展。首先，機器人被裝配了傳感器，具備了人工智能能力，能夠對環境進行自動識別，逐漸擺脫對人的依賴；其次，借助智能工業機器人，無人工廠能根據訂單要求對產品生產流程及工藝進行自動規劃，自動完成生產任務。最后，借助高速網絡與云存儲，機器人能成為物聯網的終端與節點。待信息技術發展到一定程度之后，工業機器人將以更好的方式接入互聯網，構建一個規模更大的生產系統，屆時，多臺機器人相互協作共同完成一項生產任務將成為現實。

（5）中國將成為最大的智能制造裝備市場。中國機器人產業聯盟提供的數據顯示，2015年，我國工業機器人售出68萬臺，增速為18%；預計2017年，我國工業機器人銷量將超過10萬臺，增速將保持在15%以上。從全球來看，從2009年到現在，全球機器人市場在以超過20%的速度增長；而從2013年到現在，我國機器人市場的增長速度卻超過了50%，甚至在2014年達到了54%，遠超日本，成為世界最大的機器人需求市場。雖然我國對機器人的需求非常大，但是我國機器人的密度卻非常低，僅為30臺/萬人，與德國、日本等國家的差距非常大。由此可知，世界各國的機器人制造商都將聚焦我國的智能裝備需求市場，我國將成為全球最大的智能制造裝備市場。

23智能制造對全球制造業的影響

（1）推動制造業生產方式變革。建立在互聯網、智能制造裝備、大數據基礎上的智能制造能對事物做出更快、更準確的感知、反饋、分析與決策，能使顧客的個性化需求得到極大的滿足，能開展柔性生產。這種產品生產方式與大規模訂單生產方式有很大的區別，智能制造為大規模定制化生產帶來了可能。并且，隨著互聯網、人工智能、大數據等信息技術的發展，這種生產方式將在不久的未來成為現實。比如，大眾汽車推出的“模塊化橫向矩陣”生產戰略，借助標準化部件參數，讓一條生產線根據市場需求生產出款型各異的汽車，滿足客戶的個性化需求。

（2）創新全球供應鏈管理。在智能制造這種生產方式下，整個產品生產過程融入了人機互動、3D打印、智能物流管理等先進技術，為企業在世界范圍內對資源進行優化配置提供了可能。以新一代互聯網技術為基礎，一個虛擬的產業集群即將誕生，全球供應鏈管理即將實現網絡化、虛擬化。另外，借助3D打印技術，通過互聯網，消費者能將自己需要的產品“打印”出來，屆時，傳統的大型工廠就要想方設法地應對海量小型社區生產者的挑戰。

（3）推動制造業服務化轉型。智能制造將貫穿產品制造的各個環節，屆時，消費者不但能定制產品，還能參與到產品設計、產品生產等環節中來，對產品加工制造、物流銷售等環節進行監督，隨時參與、決策，對各功能組件進行自由調配。同時，制造企業也能生產各種契合需求的制造服務，對生產要素進行優化配置。也就是說，在智能生產模式下，制造商不僅能為用戶提供產品或附加服務，還能為用戶提供一個“產品服務包”，從產品提供者朝服務提供者轉變。

（4）加速制造企業成本再造。智能制造將進一步提升生產工藝與供應鏈管理效率，減少能源消耗，通過系統的自我完善進一步保證產品質量，提升產品的合格率，縮短產品設計、研發周期，打造快捷化、服務化的產品，為企業帶來更多市場價值。這些都將進一步改變企業的成本投入結構，使其發生顯著變化。

24我國智能制造發展的主要問題

我國工業制造業起步晚、自主創新能力弱、缺乏核心技術積累、信息化水平較低，在向智能制造的轉型升級過程中面臨著諸多挑戰。

（1）我國“兩化”融合的整體水平有待進一步提升。完善的信息化基礎設施建設是發展智能制造的基礎支撐。然而，我國的信息化發展在不同區域、不同行業、不同企業間呈現出極不平衡的狀態，一些地區、行業和企業已經開始探索工業40的智能制造路徑，而更多行業或企業卻仍處于30階段的電氣化甚至20階段的機械化、半機械化水平。

根據《中國企業兩化融合發展報告2015》的數據，到2015年國內企業中實現較高水平信息化應用的比例只有146%，基于信息技術綜合集成應用實現跨企業業務協同和模式創新的比例僅為3%，而沒有啟動信息化建設的企業占比卻高達40%。endprint

因此，發展智能制造需要首先加快推進“兩化融合”，進一步完善互聯網基礎設施建設，提高社會整體信息化水平，為制造業的數字化、網絡化、智能化轉型提供有力支撐。

（2）我國智能制造的基礎研發能力相對較弱。我國尚未建立起企業為主體、市場為導向、產學研有機結合的研發創新機制，自主創新能力弱，缺乏核心技術，在高端傳感器、操作系統、關鍵零部件等智能制造所需的軟硬件方面受制于人，從而在很大程度上影響了制造業的智能化轉型升級。

（3）我國智能制造生產模式尚處于起步階段。長期以來我國企業更喜歡利用低廉的勞動力成本優勢在國內外制造市場中打“價格戰”，多數企業并沒有利用智能設備取代人工勞作的意愿和動力，即便有些企業引入了智能制造設備，也多停留在最淺層的應用階段。這導致我國制造業始終處于全球產業價值鏈的低端，缺乏核心價值。

因此，發展智能制造，不只是簡單地引入智能設備和技術，更重要的是培養企業構建智能制造系統的戰略思維，發揮智能制造在價值鏈整合與商業模式創新方面的巨大功能，推動智能制造模式在更多企業中的廣泛深度應用。

（4）我國智能制造標準、工業軟件、網絡信息安全基礎薄弱。在制造產業尤其是高新技術產業競爭中，行業標準是工業強國、巨頭企業爭搶的重要內容，誰能在產業標準和規則制定中占據主導地位，誰就可以在市場競爭和價值分配中擁有更大話語權。比如，首先提出“工業40”概念的德國，不僅在國內和歐盟積極進行工業40的標準化工作，還在國際標準化組織中專門成立了工業40咨詢小組，希望通過主導產業標準與規則的制定，在未來的全球工業制造市場中擁有更大的影響力和話語權。

就我國而言，雖然制造業規模位居世界第一，但在全球產業價值鏈中其實是處于低端位置，不論是主導制定的制造業國際標準數量還是國際市場對中國標準的認可度，都無法與德國等工業強國媲美，因此在全球工業制造標準領域中話語權和影響力稍弱。

同時，我國發展智能制造還面臨著工業軟件開發缺乏自主知識產權、網絡信息安全基礎薄弱等痛點。如國際工業制造業中較為常用的幾個產品生命周期管理（PLM）軟件是德國西門子、美國PTC或法國達索公司研發的。

（5）我國智能制造高素質復合型人才匱乏。高素質復合型人才的匱乏，也是傳統制造轉型智能制造的一個重要瓶頸。主要表現在：經營管理層面，既缺少具有長遠視野和前瞻思維的行業領軍人物，也缺少高水平研發、市場開拓、財務管理等專業性人才；制造企業員工組成上，初級技工多、高級技工少，傳統型技工多、現代型技工少，單一技能的技工多、復合型技工少；國家產業戰略層面，缺少能制定智能制造標準、進行國際談判和相關法律法規建設的高級專業人才。

3促進我國智能制造發展的政策建議

隨著新科技革命的到來，我國智能制造產業迎來了一次重大的發展機遇。我國智能制造企業要把握這一機遇，吸收、借鑒國外的先進經驗，從智能制造切入，推動我國產業技術不斷升級，引導制造業的競爭優勢從傳統要素優勢朝技術優勢轉變。

（1）將基礎系統軟件開發與標準制定納入頂層設計。智能制造將以軟件系統開發為核心實現發展，比如，德國智能工廠以信息物理系統為基礎進行建設；西門子、GE等企業朝服務化轉型，從為用戶提供產品轉變為為用戶提供解決方案；谷歌在機器人操作系統研發與標準建設方面投入了諸多人力、物力。

我國智能制造核心零部件、高端設備、成套生產線依賴進口的主要原因是：我國沒有自主工藝數據庫與專家系統，使得我國智能制造產業的發展深受制約。所以，我國智能制造企業必須做好基礎軟件系統的開發工作，制定標準，形成自主研發系統，打破國外操作系統對我國硬件制造的制約。

（2）攻克關鍵核心技術，打造自主機器人品牌。我國機器人產業的發展時間較晚，受發展階段、發展條件、發展目標差異的影響，機器人產業難以再沿循“市場換技術”的舊路發展。所以，我國機器人制造企業必須攻克關鍵技術，加大對技術研發成果的保護力度。同時，還要培育一批具有世界影響力的大型企業，發展一批具有超強創新力的中小型企業，增強我國機器人品牌的國際競爭力。

（3）培養智能制造技能工人和在全球范圍內選用人才。美國為智能制造發展頒布的一系列法規、文件都將提升勞動者素質作為主要內容，借助培訓提升其勞動技能，以滿足智能制造等先進技術發展的需要。借鑒美國的做法，我國也要大力發展與智能制造相關的職業技能教育，對相關從業人員進行培訓，以不斷滿足制造業變革發展對人才的需求。同時，我國還要在世界范圍內廣泛地吸收人才，尤其是高級人才，以全球的人才資源助力我國智能制造的發展。

（4）與時俱進完善技術創新相關配套政策。美國、日本、歐洲等國家的智能制造都得到了政府的大力支持，政府在智能制造研發創新領域投入了大量資金。比如，2006—2010年，日本政府每年投入1000萬美元用于攻克服務機器人的核心技術；美國政府對每個制造業創新研究資助7000萬～12億美元。

為了刺激智能制造的發展，我國也要完善相關政策并將其落到實處，比如在財政、稅收方面加大對智能制造產業的扶持，為智能機器人研發設立風險準備金，激發相關企業的創新活力；政府要加大對國產智能制造裝備的采購，給予一定的保護期；選擇一些優勢地區與行業開展試點，對新模式、新方法進行探索，逐漸實現普及應用，等等。

（5）抓住我國智能制造的關鍵問題。在組織統籌與發展策略方面，要對國家、企業、地方的分工定位、工作任務做出進一步明確，具體來說就是，國家主導，地方組織，企業實施；在國家層面，要以各項與智能制造有關的法規、文件為依據，做好宏觀指導，制訂年度發展計劃，對智能制造發展過程中遇到的問題進行研判，為我國智能制造的發展導航；在地方層面，要綜合考慮對省市的產業特點、產業發展優勢、產業發展劣勢，制訂具體的行動計劃來指導智能制造發展，創造良好的產業發展環境，將國家頒布的與智能制造有關的方針政策落到實地，為產業發展服務；在企業層面，要以實際需求為依據，明確智能制造發展的關鍵環節，突破制約智能制造發展的關鍵問題，鼓勵企業一方面解決智能制造的發展問題；另一方面樹立標桿、完善標準，推動智能制造在行業、地區快速發展。具體來看，智能制造的發展要做到以下五點：endprint

（1）組建專門的工作小組負責智能制造的實施，構建一個龍頭企業、科研院所、行業協會等主體參與的組織體系，負責統籌、協調智能制造在全國各行各業實施、應用，以少數企業為試點，根據不同的行業有針對性地對智能制造的發展路徑進行規劃。根據我國制造業發展實際，尊重客觀規律對智能制造進行規劃，推動試點示范工作有序開展。智能制造的落地推行是一個循序漸進的過程，政府要加強引導，不要炒作概念，不要盲從，以免出現“高端產業低端化、低端產能過剩”等問題。

（2）重點關注智能成套裝備的發展，做好系統頂層設計，以鏈條的形式制定解決方案，系統化地組織方案實施。傳統產業的智能化改造，智能制造的落地實施，其基礎就是智能制造技術裝備，由此可見，智能高端裝備擁有巨大的市場。《中國制造2025》就提出了很多關于自主創新、核心裝備自主可控的措施，但這些措施遭到了歐美等國家的反對與批評，其根源在于，歐美等國家希望限制中國在高端裝備、高技術產業領域的發展，不希望失去其在這方面的優勢與競爭力。

（3）在關鍵技術方面，企業負責出題，國家負責整合優勢科研資源，聽從總體協調推進工作組的指令，集中力量取得突破性進展。企業負責出題的根本原因在于，關鍵技術需求是從生產制造的過程中產生的，這一安排體現了問題導向。在具體實踐方面，可以邀請專家進企業進行調研，召開行業座談會邀請企業家參與，鼓勵企業提出與關鍵技術有關的需求，等等。比如，在總體協調推進工作組中給企業留出一定的席位，搭建一個平臺為企業出題提供方便。

（4）構建國家智能制造數據中心，完善國家大數據庫，為智能制造的發展提供支撐，根據行業有針對性地建設智能制造標準庫。智能制造的發展需要依賴三大基礎——標準、工業互聯網與核心支撐軟件。目前，這三大基礎已獲得普遍認同，但數據的作用卻尚未得到關注。智能制造的感知、處理、反饋、決策等都與數據密切相關，對于智能制造來說，大數據就是核心。智能制造產業的大數據需要積累、總結，所以要提前準備、布局。首先，要建設國家數據中心，打破信息孤島，推動信息流通與數據交換，實現數據共享；其次，要建立具有權威性的語義化描述與數據字典標準，進一步強化基礎支撐，使大數據得以有效的處理、利用。

（5）借企業智能制造試點為行業推廣奠定基礎，在試驗的過程中形成標準體系。企業是創新的主體，也是智能制造試點的主體。凡是承擔智能制造試點項目的企業都是各細分行業的領軍企業，從行業競爭角度出發，這些企業不會主動在行業內推廣使用關鍵共性技術，但可以引導符合標準的企業參與到技術標準體系建設中來。作為一個公共產品，技術標準是科研成果的固化，能引導科研成果完成產業化轉化。通過技術標準的制定、宣傳與貫徹落實，智能制造試點示范成果能得以進一步推廣、應用。

4研究結論

（1）經過幾十年的發展積累，我國已建立了完整的工業制造體系，制造業規模躍居世界第一，但“大而不強”的特征明顯；另外，2008年全球金融危機后，美、德、日、法等發達國家將目光重新聚焦到了工業制造業等實體經濟層面，紛紛出臺了以智能制造為核心的再工業化戰略。這一背景下，我國政府在2015年公布了《中國制造2025》行動綱要，通過發展以智能制造為核心的新經濟，應對新一輪技術和產業革命的挑戰，實現“彎道超車”和經濟社會現代化目標。工業制造業是國民經濟發展的基礎支撐，是“立國之本、強國之基、興國之器”。從這一角度來看，《中國制造2025》并不只是對工業制造業發展轉型的方向引導和戰略規劃，更是關系到我國總體經濟的轉型升級，影響著未來經濟的可持續發展能力。《中國制造2025》綱要明確提出要加快新一代互聯網信息化技術與傳統工業制造業的深度融合，通過智能制造轉型，增強工業制造業的基礎能力，實現結構調整、產業升級和動能轉換，從而完成從制造大國到制造強國的跨越。可見，在以最新的互聯網信息技術為基礎的新經濟動力藍圖中，智能制造是核心內容和主攻方向。智能制造，簡單地講就是通過人工智能等先進信息化技術與工業制造的深度融合，更好滿足優化目標的先進制造系統或模式。隨著新技術的發展、新制造模式涌現，智能制造也從最初相對狹義具體的內容和優化目標逐步廣義化。

（2）智能制造被認為是依托大數據、物聯網等最新信息技術，在產業運作中自主識別和適應快速變化的制造環境，通過對產業鏈流程的優化再造，構建高效化、優質化、綠色化、網絡化、敏捷化、個性化的先進制造系統，覆蓋智能產品、智能生產、智能服務、智能回收等諸多內容。智能制造的內涵拓展體現在以下方面：技術基礎上，從最初單一的人工智能技術到備受關注的物聯網、云計算、大數據等新型信息通信技術；制造過程上，從生產制造端延伸到產品的全生命周期；制造系統層次上，從獨立的制造裝備單元到覆蓋車間、企業、供應鏈等所有環節的整個制造生態系統；優化目標上，從自動化小批量生產到個性化柔性制造、靈活生產、優化決策、提質增效、綠色環保等更多目標。

（3）智能制造被普遍認可的智能制造技術基礎是CPS（信息物理系統或虛擬實體系統），即在機器、物料、工藝、人等工業制造的實體世界中嵌入智能裝置或系統，通過虛擬與實體的有效深度連接對各種工業制造數據進行全面感知、實時采集傳輸和建模分析，然后基于工業大數據分析形成客戶與產品洞察、智能決策和控制等，提高產業全流程的智能化水平。這種深度融合工業實體世界與虛擬網絡空間的智能制造系統，在美國主要體現為“工業互聯網”。即以互聯網基礎設施為支撐，將長期積累的大量高新技術紅利廣泛應用到工業制造業的所有領域和整個產業價值鏈中，提高制造企業的信息化、數字化、網絡化、智能化水平，實現制造流程的智能化組織、協調與決策，自主、動態適應環境變化，完成高效高質、綠色環保、多品種、個性化等一系列優化目標，推動本國工業制造業的快速發展。根據相關的經濟學研究，制造復雜產品的能力是影響一國經濟整體競爭力和可持續發展能力的關鍵，而依托最新互聯網信息化技術的智能制造則是未來制造業發展以及總體經濟結構升級的必然方向，直接決定著一國制造復雜產品的能力與水平。

（4）智能制造已成為新一輪科技與產業革命浪潮下各國競爭布局的主要內容與方向：發達國家希望通過智能制造實現“再工業化”，繼續保持和增強本國工業制造業的全球競爭優勢；后發國家則希望借助智能制造轉型全面完成工業化、現代化目標，甚至實現“彎道超車”，改變在國際產業分工中的弱勢地位。因此，《中國制造2025》的主攻方向也是智能制造。我國發展智能制造面臨著比美、德等制造強國更加復雜的環境和更多的壓力與挑戰。不過，智能制造是涉及工藝、產品、企業、產業鏈等各個方面和環節的先進的制造系統和商業模式，因此可以通過科學合理的戰略規劃，實現從點到線、從線到面、從面到體的逐步切入與突破，最終完成一系列優化目標，建設成為制造強國。

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本人感謝世界經濟論壇先進制造全球議事委員會副主席倪軍教授。

[作者簡介]趙光輝（1976—），男，漢族，湖北漢川人，貴州財經大學公共管理學院教授，中國社會科學院農村發展研究所博士后，研究方向：公共管理及產業經濟；馮帆（1997 —），男，漢族，廣西玉林人，廣西大學數學與信息科學學院，研究方向：制造業經濟政策及金融數學。endprint