“中國制造2025”戰略背景下中小企業實現智能制造途徑探析

◎文/陳前程 李粟 郭存露

（安徽建筑大學城市建設學院 中機第一設計研究院有限公司 安徽投資俱樂部）

一、“中國制造 2025”戰略

1.提出背景

近年來，實體經濟日益受到各國的重視。制造業是實體經濟的主體，是國民經濟和國防建設的支柱，是人民幸福安康的物質基礎，也是新常態下經濟“轉方式、調結構”的主戰場。制造業的興衰，印證的是大國的興衰，沒有強大的制造業，就不可能成為經濟大國和強國[1]。制造業對服務業的發展具有重要的支撐帶動作用。正是基于此，自2013年至今，德國、美國和中國先后推出了“工業4.0”項目、“先進制造伙伴計劃”和“中國制造2025”。這些計劃都以智能制造為主題，利用信息網絡技術推動制造業向智能化轉型升級[2,3]。

我國工業化已告別重化工時代，傳統制造業發展進入中低速增長新常態。總體來看，我國制造業面臨三大困境。一是制造業大而不強。具體表現為創新能力不強、產品質量問題突出、處于價值鏈低端。價值鏈高端是“產品創新研發和服務”兩端，而我國制造業多數處于附加值較低的“生產—加工—組裝”環節，如生產一部蘋果手機所需的178.96美元中負責組裝的中國企業僅得6.5美元。二是發展方式迫切需要改變。具體表現為主要依靠資源要素投入和規模擴張的粗放發展方式、資源環境約束限制、勞動力成本不斷上升、進出口增速放緩、對外投資規模同比減少。三是制造業面臨“兩頭擠”的挑戰。美國等發達經濟體明確提出“再工業化”戰略，首要目標是搶占裝備制造業新制高點，而制造業中心逐漸向俄羅斯、巴西、印度、越南等發展中國家轉移，我國正處于這兩種狀態的中間，面臨“兩頭擠”的發展挑戰。在國際大趨勢下，世界主要經濟體國家紛紛制定自己的制造業強國計劃（具體見圖 1）。

2.“中國制造 2025”主要內容

2015年3月5日，國務院總理李克強在《2015年政府工作報告》中明確提出要實施“中國制造2025”，加快從制造大國向制造強國的轉變；5月19日，國務院正式下發《國務院關于印發〈中國制造2025〉的通知》（國發〔2015〕28號），部署全面推進實施制造強國戰略。

《中國制造2025》是推動我國制造業進入世界強國行列的行動綱領，也是我國制造強國戰略第一個十年行動綱領。其主要內容可以從“一、二、三、四、五、九、十”幾個層次進行闡述。

“一”是指“一個目標”，即從制造大國邁向制造強國。“二”是指“兩化融合”，即制造業的工業化和信息化進行深度融合。“三”是指“三步走戰略”，即：第一步是到2025年中國制造業可進入世界第二方陣，邁入制造強國行列；第二步是到2035年中國制造業將位居第二方陣前列，成為名副其實的制造強國；第三步是到2045年中國制造業可望進入第一方陣，成為具有全球影響力的制造強國。“四”是指“四項原則”，即市場主導，政府引導；立足當前，著眼長遠；整體推進，重點突破；自主發展，開放合作。其基本含義是以市場和政府引導為導向，結合目前的國家制造業和企業的制造能力，作出合理的、全面的、重點突出的發展規劃，鼓勵企業自主創新發展的同時加強行業間及跨國合作，力爭企業實現在制造強國戰略上的重點突破。“五”是指“五大工程”，分別是工業強基工程、綠色制造工程、高端裝備創新工程、制造業創新中心建設工程和智能制造工程，其中智能制造工程是主攻方向。“九”是指“九大戰略任務”，分別是強化工業基礎能力、全面推行綠色制造、推進工業化和信息化深度融合、提高國家制造業創新能力、加強質量和品牌建設、深入推進制造業結構調整、積極發展服務型制造和生產性服務業、大力推進重點領域突破發展、提高制造業國際化發展水平。“十”是指“十大優勢和戰略領域”，分別是新一代信息技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械、電力裝備、農業裝備，其中屬于裝備制造業（斜體部分）的在7個以上。可見，“中國制造2025”戰略最核心的是裝備制造強國戰略。

圖1 世界主要經濟體國家的制造業發展戰略

二、中小企業實現智能制造的途徑

1.知識管理

企業制造系統的知識管理可以從基礎共性標準與規范、關鍵技術標準與規范、行業應用標準與規范三個知識庫維度進行梳理，逐步實現對知識庫的運用及其管理[4]。

基礎共性標準與規范：術語定義、參考模型、元數據、對象標識注冊與解析等基礎標準；體系架構、安全要求、管理和評估等信息安全標準；評價指標體系、度量方法和實施指南等管理評價標準；環境適應性、設備可靠性等質量標準。

關鍵技術標準與規范：工業機器人、集成軟件、物聯網技術裝置、增材制造、人機交互友好界面及裝置、產品質控標準；體系架構、互聯互通和互操作、現場總線和工業以太網融合、工業傳感器網絡、工業無線、工業網關通信協議和接口等網絡標準；數字化設計仿真、網絡協同制造、智能檢測、智能物流和精準供應鏈管理等智能工廠標準；數據質量、數據分析、云服務等工業云和工業大數據標準；個性化定制和遠程運維服務等服務型制造標準。

行業應用標準與規范：以典型離散行業的數字化車間集成應用和流程行業智能工廠集成應用為代表的十大重點領域行業應用標準與規范。

針對非標型生產企業和多品種小批量的生產制造型企業，還可以搭建面向客戶參與的產品智能快速研發平臺的知識管理構架[5]（見圖2）。

圖2 面向客戶參與的產品智能快速研發平臺的知識管理構架

2.現代研發技術及制造資源管理

面對“中國制造2025”計劃，中小企業可以通過引進現代化的研發設計軟件及創建產品測試平臺，提升企業的現代化研發水平和生產制造資源的管理水平，進而提高研發效率，實現制造資源的高效運用。具體可以從以下幾個方面入手。

設計仿真軟件：計算機輔助類（CAD/CAM/CAE/CAPP）軟件、基于數據驅動的三維設計與建模軟件、數值分析與可視化仿真軟件、模塊化設計工具以及專用知識、模型、零件、工藝和標準數據庫等。

圖3 制造型企業的智能工廠構建框架

工業控制軟件：高安全、高可信的嵌入式實時工業操作系統，智能測控裝置及核心智能制造裝備嵌入式組態軟件。

業務管理軟件：制造執行系統（MES）、企業資源管理軟件（ERP）、供應鏈管理軟件（SCM）、產品全生命周期管理軟件（PLM）、商業智能軟件（BI）等。

數據管理軟件：嵌入式數據庫系統與實時數據智能處理系統、數據挖掘分析平臺、基于大數據的智能管理服務平臺等。

系統解決方案：生產制造過程智能管理與決策集成化管理平臺、跨企業集成化協同制造平臺，以及面向工業軟件、工業大數據、工業互聯網、工控安全系統、智能機器等集成應用的行業系統解決方案。

測試驗證平臺：設計、仿真、控制、管理類工業軟件穩定性、可靠性測試驗證平臺，重點行業CPS關鍵技術、設備、網絡、應用環境的兼容適配、互聯互通、互操作測試驗證平臺。

3.搭建智能工廠

近年來，歐美針對流程工業提出了“智能工廠”的概念，韓國政府也在《制造業創新3.0戰略》中提出計劃在2020年之前打造10000個智能生產工廠，將韓國20人以上的工廠總量中的1/3都改造為智能工廠。

智能工廠由商業智能、運營智能、操作智能三個層次組成。其在商業智能方面的含義是智能分析、經營預測、數據挖掘、商業智能；在運營智能方面的含義是運營優化、預警預報、實時績效、應急指揮；在操作智能方面的含義是傳感分析、現場總線、先進控制、實時優化、動態模擬、在線仿真。制造型中小企業可以根據自身的經營狀況，逐步搭建自己的智能工廠（模塊結構見圖3）。

綜上所述，中小企業可以通過以下途徑實現智能制造：一是做到規范化的知識管理，從基礎共性標準與規范、關鍵技術標準與規范、行業應用標準與規范三個維度提高企業的知識管理水平；二是通過引進現代化的研發設計系列軟件，如設計仿真軟件、工業控制軟件、業務管理軟件、數據管理軟件等，提高企業的設計與管理水平，并通過創建產品測試平臺，提高產品的穩定性和耐用性；三是從商業智能、運營智能、操作智能三個層面搭建智能工廠，逐步實現智能制造，從而提高企業的核心競爭力。