全球智能制造發展模式及我國智能制造發展現狀

侯瑞

近幾年，隨著全球互聯互通技術發展腳步的加快，智能制造在全球得以快速發展。但由于各國的技術水平和工業制造業基礎不同，其發展水平也各不相同。在中國信息化百人會舉行“智能制造模式創新與發展方向”公共政策圓桌會上，中國信通院兩化融合所副所長朱敏為大家帶來了全球智能制造的發展模式以及我國智能制造發展的現狀。

智能制造的四大應用模式

要了解全球智能制造的發展模式，首先要了解智能制造的本質。朱敏指出，智能制造的本質是借助全面互聯和數據智能實現價值提升。其核心是IT與OT融合，通過對海量工業數據的深度感知、泛在傳輸與高級分析，打通端到端的數據鏈，實現從單臺機器、單個企業到整個社會生產制造活動的智能決策、動態控制與有機協同。

智能制造在工廠內聚焦設計、制造、管理等生產活動的改進優化，在工廠外強調在連接用戶、企業和產品基礎上進行智能協同與服務，并最終通過工廠內外的交互反饋推動整個價值鏈條的提升。其中，工業互聯網是推動智能制造發展的關鍵基礎，是通過相應的低實驗、高可靠的關鍵網絡基礎設施提供全面互聯的制造體系，同時通過端到端打造全面信息數據鏈，催生融合發展新模式新業態。

基于此，朱敏總結出智能制造的四大應用模式：

第一種模式是基于現場連接的智能化生產。這種模式主要應用于石化、鋼鐵、電子信息、家電、航空航天、汽車等行業中，例如尼桑在汽車生產中采集控制器參數，分析比較機械臂運行異常狀態，可以提前三周預測潛在故障問題。

第二種模式是基于產品聯網的服務化延伸。這種模式主要應用于工程機械、電力設備、供水設備、家電等行業中，例如通用可以基于Predix平臺監控飛機燃油消耗狀態，并進行分析以優化飛行管理，幫助亞航1年節省2000萬美元燃油費用。

第三種模式是基于企業互聯的網絡化協同。這種模式主要應用于航空航天、汽車、船舶、家電等行業中，例如寶鋼與一汽就新車型開發進行縱向協同設計，預先對44個零件進行選材和優化，使新零件屈服強度提升50%。

第四種模式是基于需求精準對接的個性化定制。這種模式主要應用于家電、服裝、家具等行業中，例如紅領根據消費者個性化需求進行服裝設計、數據分析和信息交換，實現以多品種、小批量、快翻新為特征的C2B定制生產。

各國積極推動智能制造發展

全球各國政府高度重視智能制造的戰略規劃，積極推動智能制造的發展。從2011年以來，全球各國尤其是先進國家都面臨這制造業實力下滑的問題，大家不約而同紛紛選擇先進制造戰略，希望通過信息技術的深度融合和應用，重新提振制造業，提出一系列戰略。例如英國制造2050、美國先進制造、新工業法國、巴西工業強國計劃、印度國家制造業政策、日本機器人新戰略和韓國制造業創新3.0等等。

2013年，德國聯邦政府立足于自身裝備加工、自動化等制造優勢，正式發布《實施工業4.0戰略規劃建議》，將工業4.0上升為國家戰略。德國的制造業相當發達，提出工業4.0戰略旨在加強促進信息技術的融合應用，著力提升信息化的價值。德國提出了數據的縱向集成，橫向集成端到端的打通，實現整個企業體系的協同優化，其中最重要的抓手就是政府強引導的工業4.0平臺，這個平臺扮演著推進指導的作用。工業4.0平臺的頂層設計包括工業4.0實施戰略和參考體系架構，關鍵技術包含信息物理系統和工業4.0組件。工業4.0平臺被列入德國2020年十大項目之一，給予了2億歐元的資金支持，并組建了相應的協同創新體系。在這個基礎上，德國的政學界、產業界共14家企業組成了協同創新聯盟，同時他們推動著相關標準的制定，已經在12個領域明確了研究重點，其中7個領域已經推出了標準化架構，基礎設施的建設也得以強化，并發布了相應的建設議程。德國政府在工業4.0戰略的推進落實上，很大程度依托于區域產業集群的發展計劃，推動整個戰略的落地和實施，圍繞尖端集群計劃，加入相應的集群，同時明確要求每個產業集群必須有中小企業加入，讓中小企業在這個集群中獲取培訓和相應研究合作的機會，分享這個集群在進行項目研究中取得的一系列創新突破成果，進行知識產權轉移和相應的應用拓展。

美國基于技術優勢提出先進制造戰略，在政府支持和產業支撐兩端發力。美國利用基礎學科、信息技術等領域綜合優勢，一方面聚焦創新技術研發應用，突破制造業尖端領域，另一方面利用互聯網能力帶動工業提升，重塑制造業領先地位。美國可以說是全球互聯網技術最發達的國家，在此基礎上，2011年提出了先進制造業戰略，2013年又明確提出把這個戰略聚焦為先進傳感、控制和平臺制造技術（ASCPM），可視化、信息化和數字化制造和先進材料制造等三大技術的優先突破。朱敏指出，這其中前面兩個技術都是典型的智能制造的技術，也就是說美國聚焦的核心技術逐步與智能制造技術趨同。這個戰略發布以后，美國經過研究認為，他們的核心問題是在基礎研究和產業化之間存在鴻溝，因此提出國家創新網絡計劃，到2016年底已經建立了14個創新中心。這些創新中心實際上是把政產學研用圍繞著建立的創新中心，按照企業化運作，項目制管理進行共同創新、共同分享，以及應用化實施。政府給予每個創新中心1.5-3億美元的支持，但只支持5-7年，之后中心要能獨立存活，政府成立管理辦公室，每年對中心進行相應檢查。通過這樣的機構，美國政府促進了研究機構、大型企業、中小企業都能加入到同一個機構或者組織中去，共同進行研發、突破、培訓、共享，以及信息和創新紅利的分享。

日本提出以工業互聯網和物聯網為核心的協同制造發展策略。事實上，日本的智能生產起步很早，在上世紀70、80年代，日本就提出柔性制造FMS（Flexible Manufacturing System）。1989年，日本率先提出了智能制造系統IMS（Intelligent Manufacturing System）的概念，主要關注工廠內部系統智能化，并沒有加入互聯網因素。2015年起，日本開始發力智能制造。2015年1月發布“新機器人戰略”，其三大核心目標分別是世界機器人創新基地、世界第一的機器人應用國家及邁向世界領先的機器人新時代。2015年10月，日本設立IoT推進組織，推動全國的物聯網、大數據、人工智能等技術開發和商業創新。之后，由METI（日本經濟貿易產業省）和JSME-MSD（日本機械工程師協會）發起產業價值鏈計劃，基于寬松的標準，支持不同企業間制造協作。2016年，日本提出IVR，開始推動信息技術在工業領域的應用，并發布相應的體系架構。

通過觀察，朱敏發現一個趨勢和動向：即各國在推動本國制定的戰略的同時，也在積極開展合作。比如美國和德國在積極對接后，提出工業4.0平臺和IVC進行合作，因為他們認為彼此的架構是相互呼應的，可以融合發展，在一系列產品解決方案、參考架構對接和標準化工作方面進行全方位的合作。此外，德國在對各國智能制造戰略進行系統性研究后，明確了自己的國際化戰略。即不管是對美國還是對中國，一方面強調通過貿易和設備供應的方式，與不同國家進行合作；另一方面又非常強調在技術和標準上以“我”為主，強化合作。

除了國家以外，企業也在進行積極的探索。例如相當一部分的傳統制造業基于傳統制造能力的優勢，著重提升數字化的能力，推動智能制造。西門子早早著手智能制造的推進，依托自己在裝備和自動化技術上的優勢，通過合作、并購不斷補齊數據、軟件等信息技術的短版，打造了一個全面化智能制造解決方案體系。這是非常傳統經典的提升路徑。還有一些老牌裝備企業，利用互聯網技術重構生產體系，推動智能制造。以GE為例，通過構建工業互聯網平臺Predix ，將傳統層級制造體系轉化為以平臺為核心的網絡制造體系，通過開放平臺，引入產業合作力量，塑造產業競爭新優勢。這是非典型的工業企業的轉型發展路徑。還有一些互聯網企業通過引發產品變革乃至顛覆原有產業形態，來推動智能制造。以谷歌為例，其不斷將其互聯網技術和思維傳遞至工業領域，促進工業企業推出智能化產品，并使得原來以產品銷售為核心的產業形態轉化為以智能服務為核心的新形態。

總而言之，無論是國家也好，還是企業也好，整個智能制造發展呈現兩大路徑。一種是從下到上的路徑，是對實體的信息化。由內及外，漸進、改良、升級，生產系統的智能化，推進的主體是工業企業。另一種是從上到下的路徑，強調信息的實體化。由外及內，變革、顛覆、重構，商業系統的智能化，推薦主體是互聯網企業。目前，兩種路徑都存在，但較為活躍的是第二條路徑。

我國智能制造發展情況

朱敏認為，中國在整個智能制造發展過程中，無論是政策、標準，還是產業生態都是在有體系地推進，并且已經取得一些成果。比如在模式創新方面，已經有206個智能制造試點示范項目；在標準研制方面，有188項智能制造國家標準研制；在產業突破方面，有304個智能制造專項行動。

在中國智能制造的推進過程中，我國的配套政策也在不斷出臺。2015年5月8日，《中國制造2025》【國發〔2015〕28號】發布，提出培育智能監測、遠程診斷管理、全產業鏈追溯等工業互聯網新應用；加強工業互聯網基礎設施建設規劃與布局，建設低時延、高可靠、廣覆蓋的工業互聯網。2015年7月1日，《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》【國發〔2015〕40號】發布，提出鞏固網絡基礎……研究工業互聯網網絡架構體系，構建開放式國家創新試驗驗證平臺。2016年3月17日，《國民經濟和社會發展“十三五”規劃綱要》發布，提出加強工業互聯網設施建設、技術驗證和示范推廣，推動“中國制造+互聯網”取得實質性突破。2016年5月13日，《關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》【國發〔2016〕28號】發布，提出強化融合發展基礎支撐……加快構筑自動控制與感知、工業云與智能服務平臺、工業互聯網等制造新基礎。2016年7月27日，《國家信息化發展戰略綱要》發布，提出加快實施《中國制造2025》，推動工業互聯網創新發展。2017年10月30日，《深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》發布，提出“三步走”目標和323行動，全面部署推進工業互聯網發展。

同時，地方政府也在積極配合，紛紛結合自身地方特點進行路徑探索。據不完全統計，目前各地出臺智能制造相關政策145項，投入地方財政資金37.5億元，支持了智能制造相關項目2709個；在市場度較高的地區，龍頭企業發揮了重要作用，積極推進機器換人、生產線改造和裝備企業發展。此外，一些先進發達地區開始嘗試創新中心建設，進行相關技術突破和產業化。在產業聚合方面，一批產業聯盟正在發揮重要作用。在整個實踐探索領域，中國智能制造是并聯式路徑的實施。

最后，朱敏總結說：智能化生產、服務化延伸、網絡化協同、個性化定制應用模式的智能制造是全球共同關注的焦點。因為不同國家、不同企業由于基礎情況和優勢能力的區別，形成了各具特色的發展模式，整體上呈現出兩大路徑——自下而上和自上而下。創新中心在技術成果產業化中發揮重要作用，產業聯盟成產業生態構建重要載體。工業互聯網是智能制造關鍵基礎，是兩大路徑的交匯點。