李廉水,石喜愛,劉 軍
(1.南京信息工程大學 中國制造業發展研究院,江蘇 南京,210044;2. 東南大學經濟管理學院,江蘇 南京,211189)
從改革開放至今,中國制造業40年取得了舉世矚目的成就,無論是制造業整體規模,還是技術含量,均實現了巨大跨越[1]。從發展戰略上來看,中國制造業經歷了從改革開放初期的來料加工,用市場換技術以滿足國內需求,到成為全球第一制造和貿易大國,以科技創新支撐發展新型工業化,再到以發展智能制造謀求引領全球制造業變革,中國制造業在開放包容中實現規模擴張和質量提升。中國制造業通過提升產品品質和優化產業結構,逐步融入世界貿易體系,成為世界制造業生產和出口大國,制造業增加值逐年攀升(如圖1),展現出強勁的發展動力。
中國制造業保持良好發展態勢的同時,也面臨著多重困境。一方面,中國勞動年齡人口數量自2012年起每年以百萬之巨縮減,人口紅利褪去和要素成本上升使得傳統比較優勢的日漸消失[2];另一方面,制造業的創新型人才匱乏與創新能力不足,導致產品附加值低,使得我們仍然處于價值鏈低端環節。與此同時,制造業企業稅負過重、部分行業產能嚴重過剩等問題也制約著中國制造業的發展。中國制造業尋求轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的愿望愈加迫切。
如何突破諸多限制,對于中國制造業持續健康穩定發展而言至關重要。智能制造是中國制造業高質量發展和競爭力提升的關鍵。從實踐進程來看,中國的智能制造確實已經呈現了良好的發展態勢。以工業機器人為例,根據國際機器人聯合會(The International Federation of Robotics,IFR)的統計數據[3],2017年中國的工業機器人出貨量近14萬套,而2006年僅出貨5800套,年供貨數量在十余年時間內翻了20倍,占世界工業機器人出貨的比例不斷提升。然而,從橫向對比來看,中國每萬人擁有工業機器人數量僅為68套,而位于世界第一的韓國則達到了631套,是中國的近10倍。統計結果顯示,中國目前每萬人擁有量尚未達到世界平均水平(世界平均水平為74套/萬人),與韓日及歐美發達國家相比差距甚遠。智能制造為中國制造業實現后發趕超和搶占未來制造業制高點提供了契機。十九大報告指出,深化供給側結構性改革,必須把發展經濟的著力點放在實體經濟上,把提高供給體系質量作為主攻方向。《智能制造發展規劃(2016-2020年)》(以下簡稱《規劃》)指出發展智能制造對于推動中國制造業供給側結構性改革,實現制造強國具有重要戰略意義,要將發展智能制造作為長期堅持的戰略任務。典型化事實和官方一系列重要文件均說明,制造業智能化是未來中國制造業發展的重要方向。
早在20世紀80年代末和90年代初,學者就已關注到制造業智能化的技術發端[4-5],同時也有學者對“智能制造”這一概念進行了理論拓展,并就其影響進行了探索性分析。Kusiak(1990)[6]認為智能制造是在制造過程中通過計算機來模擬人類腦力活動進行分析與決策,旨在替代或延伸人力的腦力與體力功能。Swinbanks 和 Anderson(1990)[7]則分析了智能制造所產生的技術推動作用及其引發的弊端與社會問題。隨著工業互聯網、大數據和云制造等新技術的出現,涌現了更多制造業智能化相關的概念研究。Davis等(2012)[8]認為智能制造是以優化產品生產與交易為目標,利用先進的信息和制造技術來提高制造過程的靈活性和柔性以應對動態變化的全球市場。周佳軍和姚錫凡(2015)[9]則從技術的角度對智能制造進行了解讀,提出智能制造技術是在新一代信息技術和人工智能等技術的基礎上通過感知、人機交互等類人行為操作來實現產品設計、制造、管理與維護等一系列流程,是兩化融合的集中體現。王喜文(2015)[10]從企業的邊界與關聯的角度將智能制造解讀為工廠內實現“信息物理系統”, 工廠間實現“互聯制造”,工廠外實現“數據制造”。韓江波(2017)[11]認為智能制造是智能技術對于制造業價值鏈的各環節的滲透,并“模糊化”不同階段的界限,是制造業價值鏈創新的必要條件,其特征表現為體力勞動逐漸被資本智能化所取代。Thoben等(2017)[12]將智能制造描述為在車間及以上級別應用數據密集型信息技術,以實現智能高效和實時響應的操作系統。

一些權威著作、學術機構和政府部門也對智能制造進行了定義。《麥格勞-希爾科技術語辭典》認為智能制造是通過生產工藝及技術的使用,自動適應不斷變化的環境和不同工藝要求,能在最少的操作人員的監督和協助下生產各種產品[13]。美國國立標準與技術學會將智能制造定義為實時響應以滿足工廠/供應網絡/客戶要求中不斷變化的需求與條件的全集成且能協同生產的系統。《規劃》指出智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節,具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。
綜上所述,無論是國際組織或主要國家的相關報告,還是學者們的研討,焦點均將智能制造描述為一種新的制造方式,已有的文獻主要從技術、戰略或行業的視角對智能制造進行了解析,而較少從制造業智能化的角度進行解讀,也很少研究制造業智能化的特征、內涵和機理。實則,智能化不僅是一種制造技術的普及,也代表著制造業技術不斷進化演變的過程。那么,什么是制造業智能化?其內涵與外延又是什么?目前關于這些問題并沒有得到清晰的界定,以往與智能制造的相關論述也難以適應當前發展要求,因而,有必要界定制造業智能化的深刻內涵和刻畫制造業智能化的外延,并探討未來發展方向。
世界制造業智能化發展歷程。世界智能制造發展歷程可以概括為三個階段:第一階段為數字化制造階段(1952-1966),1952年MIT采用真空管電路實現了三坐標銑床的數控化,標志著數字化制造的誕生,1955年實現了數控機床的批量制造,數字化制造技術實現商用。第二階段為網絡化制造階段(1967-2012),1967年美國將多臺數控機床連接成可調加工系統,成為了柔性制造系統的雛形。20世紀70年代和80年代CAD和CAM開始出現,在波音公司和通用公司的共同開發下實現了二者的融合,并與其他相關系統一起構建形成了計算機集成制造系統。從20世紀90年代CAD/CAM一體化三維軟件大量出現,并應用到機械、航空航天等領域,形成了現代信息化制造技術體系。此時,智能制造系統概念剛提出不久,日本和加拿大先后實現了分布智能系統控制和機器人控制等技術,智能制造逐漸在世界興起。第三階段為智能制造階段(2013-),2013年4月德國在漢諾威工業博覽會正式推出“工業4.0”戰略,旨在通過充分利用信息通信技術和信息-物理系統來引導制造業智能化轉型。同年9月美國宣布重新成立“AMP指導委員會2.0”,并于2014年發布《振興美國先進制造業》,旨在通過創新領先和發展工業互聯網來引領美國制造業在全球的主導地位。而日本則在2015年初推出了《機器人新戰略》,希望通過發展機器人技術來應對全球制造業變革。
中國制造業智能化發展歷程。中國的智能制造發展歷程也可以劃分為三個階段:第一階段為工業化帶動信息化階段(1958-2006),盡管1958年中國成功研制第一臺數控機床,但是直到改革開放以后制造業信息化才真正進入正常的發展軌道。從1979年開始,高新技術產業化走上了快車道,電子工業作為優先發展行業,并將電子技術應用到機床改造、工業爐窯控制等多個方面。1987年信息技術(智能計算機系統、光電子器件及其系統集成技術等)在863計劃中被列為七大重點發展領域之一,80年代末期科技部提出建設“工業智能工程”,嘗試探索智能制造。20世紀90年代至21世紀初,中國逐步開展先進制造技術的推廣應用和互聯網建設,重點科研院所和高校連接上國際互聯網,誕生了眾多互聯網公司和軟件服務企業,覆蓋全國范圍的信息網絡逐漸成型。第二階段為兩化融合階段(2007-2014),2007年黨的十七大提出“大力推進信息化與工業化融合,促進工業由大變強,振興裝備制造業”,亦即是提出“兩化融合”戰略,標志著“兩化融合”的開啟。2010年,全國已基本實現信息化,信息產業成為國民經濟的重要支撐部分。第三階段為信息化引領工業化階段(2015-),2015年《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》指出推動互聯網與制造業融合,大力發展智能制造。同年《中國制造2025》將推進智能制造作為制造業發展的主攻方向。一系列重要文件預示著制造業智能化將成為中國制造業未來的發展方向,推動制造業生產方式的重大變革。制造業智能化發展歷程如圖2所示。
從世界制造業智能化和中國制造業智能化的發展歷程來看,世界制造業智能化發展的每個階段跨越時間較長,并且以新興技術的開發與應用作為發展的歷程的拐點,長時間的技術積淀為下一個階段的躍遷做好了充分準備。而中國制造業智能化的發展更多地是以國家政策文件引導作為開端,體現了中國社會主義市場經濟下制造業發展的特點。另外,中國制造業智能化初始階段的時間跨度較長,這主要是因為中國制造業基礎薄弱,需要通過長時間的規模擴張、技術引進和模仿學習來實現技術創新[14]。同時,我們還可以發現中國制造業智能化各個階段時間跨度差異較大,反映了中國制造業不斷追趕發達國家制造業智能化發展的軌跡,并通過壓縮中間跨越階段的時間來嘗試超越世界制造業發展進程。
制造業智能化不是憑空產生的社會進程,而是以前期技術積淀為支撐,以人工智能和新一代信息通信技術等先進技術作為產業變革的拐點。具體來看,制造業智能化是以數字化制造為發展起源的,中間經歷了網絡化制造階段,逐步過渡至智能制造時代,如圖3所示。


數字化制造是制造業智能化的初始階段。數字化制造是以數字化技術為基礎,伴隨著數碼控制技術與數控機床的發展,以產品的設計與生產制造環節為作用對象,強調生產流程的數字化。從設計環節來看,數字化制造相較于傳統制造而言,主要是將傳統的手工草圖設計轉換為計算機模擬設計,極大地提升了設計效率。從生產制造環節來看,數字化制造實現了部分制造程序的自動化,表現為將一些復雜且精密的加工程序用機器來完成。數字化制造的代表性技術有數控機床等。
網絡化制造是制造業智能化的發展階段。網絡化制造是以網絡化時代為背景,伴隨著信息與通訊技術的發展,以企業間的協同生產運作為作用對象,強調企業合作與信息共享。從技術基礎來看,網絡化制造是以Internet技術作為支撐的,突破了地理空間對于企業生產經營的約束,企業間通過互聯網進行信息溝通與協調。從制造目的來看,相較于數字化制造,網絡化制造從聚焦于企業內部生產轉移到聚焦于企業間協同生產,表現為以網絡的方式實現資源的共享與集成。網絡化制造的代表性技術有基于網絡的分布式CAD系統和開放結構控制的加工中心等。
智能制造是制造業智能化的成熟階段。智能制造是在數字化制造和網絡化制造基礎上發展而來的,數字制造與網絡制造是智能制造的必要條件。智能制造是以產品制造全流程和全生命周期作為作用對象,強調運用新一代信息通信技術和人工智能,表現為將人工智能賦于生產運作系統,使其能夠自感知、自決策和自執行。智能制造的核心在于“智能”。相較于數字化制造,智能制造不僅全面利用計算機來進行控制,利用增材制造等新型制造方式來實現特殊形狀與結構的產品設計,極大地替代了人的腦力與體力,賦予了制造過程以分析、推理與執行能力。相較于網絡化制造,智能制造通過工業互聯網實現智能機器間的互聯甚至人機互聯,是互聯網向工業的延伸與擴展,表現為通過大數據技術充分挖掘制造潛力,而不僅限于企業間的協同,從而實現人、機、網的高度融合。
智能制造是制造業智能化的具體表現,學者、機構和政府部門從不同角度對智能制造進行闡述,本文更加認同《規劃》對于智能制造的定義。智能制造從本身來講,更加偏向于工程術語,強調對于制造這一過程和方式的理解。本文研究的制造業智能化是對智能制造概念的延伸與拓展,是從經濟學的角度去認識制造業變遷。制造業智能化是指在實現智能制造過程中,制造業通過不斷努力推進其生產方式實現智能的過程,表現為通過以人工智能和新一代信息通信技術等技術對制造全過程(設計、生產、管理、服務等)和生命周期進行改造,以適應不斷變化的環境并產生社會效益和經濟效益的過程。同時,制造業智能化也呈現出層級發展關系特點,基礎層面的制造業企業為尋求轉型升級而對各環節進行智能化投入,進而引發制造業企業之間的關聯和產業結構發生轉變,而國家則會從宏觀層面通過政策激勵和限制等手段對制造業進行引導和服務,以謀求制造業價值鏈攀升。
制造業智能化具有豐富的內涵。從制造業智能化的概念出發,我們可以得到幾點基本認識:
一是基礎要素投入是制造業智能化的基礎。智能制造的目的是產品生產,人工智能等技術只是各個環節生產效率提升的手段,因而制造業智能化仍然需要落實到人力資源和生產資料等的基本要素投入。首先,人力資源投入是最重要的要素投入,所有生產活動一旦脫離人力就無法保持正常的運轉。作為制造業智能化中的人力資源投入又與一般的勞動力投入有所區別,一般活動中的勞動力對于腦力投入需求較少,而制造業智能化則更多地需要腦力投入,需要運用技術、知識、經驗等來保障智能制造的穩定運行和解決制造活動中的問題[15]。其次,智能設備投入是基本組成要素,智能化的設備是制造業智能化的集中體現,是人類智力轉移的作用對象,智能設備能夠替代人力處理生產活動中的各種問題。最后,制造業智能化背景下的企業存在由一體化科層結構走向網絡化的趨勢[11],那么,企業走向網絡化生產就需要互聯網基礎設施的支撐,將互聯網從消費領域向工業領域深入拓展,構建工業互聯網體系,形成基于數據驅動的智能生產力,連接企業內外部數據鏈。
二是軟件技術開發與應用是制造業智能化提升的關鍵。強調人工智能技術的應用與實現,要求以新一代信息通信技術和先進制造技術進行融合,而這又需要落實到軟件應用的開發與使用,諸如自感知等類人思維與行為是軟件技術應用的高級形式。實現制造業智能化轉型升級關鍵在于智能軟件的開發與應用[16],硬件智能化升級替代了體力勞動,而軟件智能化升級則替代了腦力勞動。從成本角度來看,智能軟件的開發與應用在一定程度上減少了勞動力的投入,減小了人為操作失誤帶來的風險損失;從價值角度來看,智能軟件釋放了更多的勞動生產力,同時將生產運營過程中產生的數據重新利用起來預防運營風險和開發新的價值。
三是經濟效益與社會效益是制造業智能化發展的目的。制造業智能化的內涵絕不僅限于設備投入與技術應用,而是更加強調其所帶來的經濟效益與社會效益[17]。制造業智能化反映了制造業謀求勞動效率提升和智力替代的訴求,是從制造業企業內生發展向社會化的演變,從而必然會在市場經濟中體現其發展價值。中國制造業的高質量發展應當以制造業智能化為契機,帶動制造業新一輪的技術創新,將智能制造技術貫穿制造全流程,達到制造業智能化引領產業實現轉型升級的目的。因而,反映經濟效益和社會效益的市場實踐層面也是制造業智能化內涵的重要方面。
制造業智能化是當前制造業發展的重要趨勢,與其他發展方向相比,制造業智能化存在獨特的性質,本文從企業特征、產業特征和宏觀(總體)特征三個方面進行闡述。
企業特征是制造業微觀個體智能化的體現,包括產品智能化、裝備智能化、生產方式智能化、管理智能化、服務智能化等。
(1)產品智能化。產品智能化是制造業智能化的動力源泉。改革開放初期,產品同質化和消費同質化是過去傳統制造時代的主要特點。隨著消費水平的提升,消費者的要求也進一步提高,智能化產品滿足了其對于科技和個性化的追求。設計和生產智能化產品,客觀上要求制造業的各個流程環節實現智能化,通過制造的智能化推動產品的智能化,賦予產品更多的科技含量從而實現其價值增值。
(2)裝備智能化。裝備智能化是制造業智能化的基本要求。中國制造裝備經歷了機床-柔性生產系統-CIMS-智能生產車間的大致進程,而其生產的產品也相應地經歷了從粗放到精細再到智能的轉變,顯然,只有裝備的智能化才能有效支撐產品的智能化。裝備智能化需要高端智能裝備產業的支撐,而在這些產業領域目前中國對于國外技術依賴程度較高,《中國制造2025》要求到2025年要實現具有自主知識產權的高端智能裝備市場占有率的大幅提升,以確保實現核心技術對外依存度的明顯下降。
(3)生產方式智能化。生產方式智能化是制造業智能化的重要體現。從需求來看,在物質貧乏時期,大規模生產標準化產品符合時代的需求,但隨著大規模個性化的消費需求逐漸成為市場主流,以智能化生產方式為代表的非標準生產方式更加符合社會消費潮流。從技術變遷來看,制造業生產方式也經歷了數字化制造到網絡化制造再到智能制造的變遷,生產方式的變遷蘊含著生產技術的變遷和裝備的變遷,表現為生產技術到生產方式實現質變的過程。因而,制造業智能化集中體現在于生產方式由數字化/網絡化制造到智能制造的變化。
(4)管理智能化。管理智能化是制造業智能化的關鍵環節。傳統的管理方式耗時耗力,維護保養和運行費用較高,并且容易帶來管理風險,且難以與智能化的生產進行有效對接。智能化的生產系統離不開科學高效的管理體系,將智能技術應用于管理,建立基于智能技術的全面管理體系,通過人工智能和大數據分析技術對管理數據進行挖掘,可以更為準確地發現和尋找管理漏洞,從而提高工作效率,減少運行成本。
(5)服務智能化。服務智能化是制造業智能化的必然選擇。智能化服務是以智能技術為支撐,通過歷史數據積累并應用智能分析手段為客戶或企業提供按需或主動獲取的服務。一方面,在資源和環境雙重約束下,制造業呈現出服務化趨勢,企業由原來的生產環節向研發和營銷等方向延伸,以智能化支撐業務發展方向。另一方面,消費互聯網向產業互聯網擴張,建立人與設備和服務的聯系,有效實現了從消費者參與研發到售前和售后的服務全生命周期的管理。
產業特征體現了制造業行業在推進智能化進程中所呈現的發展特點,包括以下三點:
(1)以人工智能等新技術作為技術支撐。制造業智能化的關鍵在于“智能”,而“智能”是依托人工智能技術來實現的,因而人工智能技術是制造業智能化的支撐技術[18]。以離散型制造為例,離散型制造具有設備分散、工序不連續等特點,推動離散型制造智能化就需要通過智能傳感器來收集基礎數據,通過智能機床、工業機器人以及智能倉庫系統來實現柔性生產運作、賦予產品智能實現價值增值。這一系列過程均是以人工智能技術作為基礎,通過對各個制造流程進行智能化改造而最終得以達到的。
(2)以工業互聯網作為連接方式。企業智能化不代表產業智能化,由企業智能化走向產業智能化需要將所有企業連接起來,因而工業互聯網是制造業智能化的連接方式。工業互聯網的作用在于將生產制造中涉及的機器、設備、網絡和工作人員通過互聯網的方式建立起關聯,實現人機物的充分互聯,基于多種智能預測算法來量化制造活動和環節,構建起龐大的工業互聯網,并以工業互聯網作為制造業企業協同發展的紐帶,不斷推進制造業智能化進程。
(3)以構建新型制造體系作為發展目標。制造業智能化的推進不僅需要制造業企業實現智能化,還需要依賴其他相關行業的發展,也就是說要以構建新型制造體系作為產業智能化的發展目標。以制造業企業智能化作為主要發展方向,發揮相關產業(如信息服務業)對制造業企業配套支撐作用,鼓勵不同產業領域企業信息互聯跨界融合,立足于高端智能裝備國產化,完善工業互聯網基礎設施建設,從而達到構建中國新型制造體系的目的。
宏觀(總體)特征反映了國家在服務和引導制造業發展方向所表現出來的特點,包括以下三點:
(1)以吸收和培養人才來構建核心競爭力。制造業智能技術開發、創新和應用是人才驅動的結果。智能制造的技術開發與創新依賴于高端技術人才,而智能制造技術應用對于從業人員也提出了更高的要求。中國制造業在與歐美發達國家之間的競爭,不僅是市場的競爭,同時也是人才的競爭,只有人才驅動制造業的創新發展才能帶來產業競爭力持續提升。因而,適應未來智能制造發展需要吸收國內外高端人才,培養基礎應用人才,需要構建完善的人才體系,從而為制造業智能化發揮基礎性人才保障作用。
(2)以統籌兼顧和全面推進來擺脫發展短板。全面推進有利于中國智能制造的綜合競爭力提升。制造業智能化涉及到多學科多領域的專業知識和技能,推進制造業智能化過程中需要大量相關學科和領域的產學研協同創新,從知識和技術層面保障智能化進程。德國智能制造在于通過傳感器構建智能生產系統,以智能工廠作為發展目標。美國智能制造的重點在于利用工業互聯網從上至下地來重塑制造業。中國應借鑒美國和德國等發達國家成功做法,結合中國制造業現狀,通過鼓勵產學研合作創新,加強智能制造發展的頂層設計和全產業鏈及相關產業的智能化協同,鼓勵各產業集成創新,從而全方位推進制造業智能化進程。
(3)以重點突破來引領智能化全方位發展。重點突破有利于中國制造業形成發展特色和占領智能制造關鍵技術領域。中國制造業智能化發展應當聚焦新一代信息技術和工業機器人等關鍵領域,重點突破是智能化的基礎性環節,如關鍵共性技術、智能制造標準體系和工業互聯網等,通過對這些關鍵環節的重點突破,優化智能制造的頂層設計,從點到線到面發揮拉動作用,引領中國制造業邁入智能化發展的新時代。
通過系統性梳理中國制造業智能化的歷程,依據制造業智能化的內涵、特征及現狀,我們認為,中國制造業智能化未來發展趨勢大致如下。
這主要體現在兩方面:(1)基本掌握智能制造核心技術與裝備制造。目前,中國智能制造核心技術稍顯薄弱,高精尖零部件進口依賴度很大,但是《規劃》正逐步實施,系統性技術創新、重點領域技術突破以及創新人才隊伍建設已經在全面加速,全面掌握和達到較高的核心技術及裝備自給率的日子即將到來。根據2014年統計數據,中國自主品牌工業機器人銷量達到1.7萬臺,比2013年增長78%,預計到2025年中國自主品牌工業機器人銷售數量將達到600萬臺。(2)人工智能技術成為中國制造業生產過程的支撐技術。根據德勤《2015年中國制造業企業信息化調查》發現,中國制造業企業信息化正在由單向業務覆蓋向綜合集成階段過渡,2015年制造業企業智能設備使用率已經由2013年的51%提高到59%。我們認為,按照目前的發展趨勢,到2025年以高端數控機床、工業機器人等人工智能技術將全面滲透到制造業的各個環節,成為制造業發展的主要支撐技術。
大規模個性化定制已經成為當下市場需求潮流。改革開放以后,中國制造業企業開始向歐美發達國家學習包括大批量生產方式在內的生產技術。在過去賣方主導市場的時代背景下,大批量生產方式迅速成為提升企業生產力的動力源泉。隨著物質生活的豐富和生產規劃能力的增強,企業通過差異化生產針對特定群體提供商品服務逐步成為增加附加值的重要方式。如今,消費者需求越來越多元化和個性化,傳統的大批量生產方式只能為企業降低生產成本,而不能為其帶來競爭優勢,以維意定制、青島紅領等一系列定制廠商的實踐表明,通過智能化改造升級,打造數字化驅動的智能工廠,可以有效支撐產品快速迭代和推向市場,融合消費大數據和工業大數據來對消費者需求進行預測,從而推動大批量生產向大規模個性化定制轉變。
標準化是促進科技進步和提升企業協同效率的重要途徑。智能制造標準體系的制定,一方面為企業發展提供指引作用,另一方面,有利于中國制造業企業以標準作為技術載體,積極參與國際競爭。工業和信息化部和國家標準化管理委員會在2015年底聯合發布了《國家智能制造標準體系建設指南(2015版)》,構建了智能制造標準體系參考模型,提出了智能制造標準體系框架以及關鍵技術標準。為了進一步加強頂層設計和規范市場,2018年1月兩部門又形成了《國家智能制造標準體系建設指南(2018年版)》(征求意見稿),給出了具體修訂計劃,要求到2019年修訂300項以上智能制造標準,全面覆蓋基礎共性標準和關鍵技術標準,通過在制造業領域的推廣應用以及標準的細化不斷完善智能制造標準體系。因而,可以預計在未來10年,中國將形成較為完整的智能制造標準體系,并不斷完善改進,最終成為智能制造發展的全球先進的標準體系。
智能制造的持續發展不僅需要技術標準體系支撐,更需要產業協同創新,形成智能制造生態系統,最終發展成為新型制造體系。智能制造涉及到硬件生產、軟件開發、信息技術等行業領域,關系到政府、企業、科研院所、高等院校等部門,打造智能制造生態體系需要依靠各產業協作和各部門協同,共同打造智能制造產業鏈,形成以智能制造系統集成商為核心企業,各部門和行業聯合推進和深度參與、相互支持和維系發展的智能制造生態體系。根據《工業和信息化部辦公廳關于開展2017年智能制造試點示范項目推薦的通知》,試點項目名單中包括97家制造業核心企業,覆蓋全國14個省級地區,涵蓋醫療、汽車、機器人、光電和食品等多個工業領域。我們認為,通過打造智能制造試點不斷完善智能制造生態體系,推動兩化融合,利用工業互聯網逐步實現智能制造全產業鏈覆蓋,不斷完善智能制造產業鏈和生態圈,一定會構建出中國特色的智能化新型制造體系。
龐大的市場空間和巨大的創新潛能將助推中國成為智能制造的領導者。第一,隨著信息化和智能化的推進,云計算和大數據技術發展迅速,智能制造相關核心技術將全面創新突破,目前在通訊集成制造、軌道交通設備和石油化工設備等眾多技術領域已實現世界先進程度的智能化,工業機器人由依靠進口轉變為大批出口,相比國外,中國的智能制造成本投入更低,易于普及智能制造。第二,通過各種人才計劃引進大量高科技人才,極大地提升了人工智能技術水平,有力地帶動智能制造的高質量發展。第三,中國擁有世界上最完整的工業制造體系,立足通過掌握核心技術、轉變生產方式、構建標準體系來全方位、立體系統地推進中國智能制造進程,必將成為世界智能制造領域的標準制定者和主要領導者之一。
首先,本文回顧了世界和中國制造業智能化的發展歷程,以技術發展史為背景,刻畫了中國智能制造的發展軌跡,并抽象出制造業智能化的內涵;其次,本文從企業層面、產業層面和宏觀(總體)層面分析了制造業智能化的特征;最后,本文展望了中國制造業的發展方向,推出中國將成為世界智能制造的主要領導者之一的結論。簡言之,中國制造業的40年,是從擴張式發展向內涵式發展轉變的40年,是兩化融合邁向深度智能化的40年;中國制造業智能化在繼承、創新和發展已有技術基礎上,已經走在面向于全球制造業市場,貫穿于制造業企業、產業和區域各個層級的發展軌道上,創新引領發展前景光明,必將崛起為世界制造業智能化發展的主導力量。