智能制造工程驅動工業創新發展

陳寧

摘 要：工業改變了人類的世界，社會發展非常迅猛，這正是工業創造所帶給人類的財富和價值。在國防民用領域，工業也實踐著科學技術的突飛猛進，制造出大量的國防民用裝備和產品。同時，現代工業也給人類社會帶來了的諸多困惑和迷茫。能源、生態、金融、經濟危機都在警示和告誡著人類，經歷了三次工業革命所建立起來的現代工業體系迫切需要新的變革。

傳統工業走向智能時代

金融危機以后，美國提出了再工業化，以期重塑美國制造業體系，奪回制造業競爭力;德國也在思考如何能保持強大的工業優勢，繼續引領世界工業的方向;我國歷經30多年的改革開放，已然成為世界大國、制造大國、網絡大國，但是我們還要走向世界強國。

互聯網時代的工業變革成為新時代的變革之路。在這個思路下，工業互聯網成為美國在推動工業發展方面非常明確的戰略走向;德國從工業轉型升級角度提出工業4.0，把網絡創造的數字空間和工業創造的物理空間高度融合，形成虛擬銜接，進一步在工業改造升級、邁上新工業臺階上發力;在錯過三次工業變革的熱潮后，我國在互聯網工業變革中終于走在了時代的前沿，《中國制造2025》戰略目標聚焦在進入制造強國行列。不管是美國工業互聯網、德國工業4.0，還是我國的兩化融合，都從不同的角度預示著，工業正朝著以新一代信息技術和工業深度融合的戰略道路上發展。

新一代信息技術，不管是云計算、物聯網、移動互聯網技術，還是大數據、智能化技術，都為我們提供了龐大的數據和智慧的空間與網絡。工業革命用機器建立了現代工業體系，在信息化的時代，我們建立了數據知識強大的平臺。現在的工業變革，實際上是用信息技術所創造的互聯網+、數字空間、網絡空間，特別是由數字知識網絡構建起的龐大空間、平臺、手段來武裝工業，使得工業不僅用機器代替了人的體力，而且正在用網絡替代人的腦力，釋放人的智慧，讓人不斷站在更高的臺階上對工業進行開放的變革。

在這輪工業變革中，智慧的流動不可忽視。當年，蒸汽機使人類進入大規模生產，現在，網絡又使得我們進入了知識大規模生產。從這個角度來講，云計算提供的智慧資源無所不在，就像水電一樣隨時可用。物聯網使得人類的知識既可以在人和人之間流動，在物和物之間同樣也可以產生智慧和知識，推動人和物之間高度的智慧流動。正如數字化大師尼葛洛·龐帝所說：“人們經常把物聯網與下一代手機聯系起來，但大部分認為自己已經融入物聯網時代的人，其實對物聯網存在很大的誤解。”這個誤解就是，物聯網就是諸如利用手機與門或烤箱的連接，遙控開門，或者開啟、關閉烤箱。他認為，“真正的入門玩家應該是利用物聯網實現智力的流通。”大數據的出現成了用知識和數據來產生價值最重要的資源，移動互聯使得知識和智慧在時間和空間上得到了高度的流動、高度的自由。

智能制造工程體系及發展

信息技術以其龐大的滲透力、變革力所帶來的知識和智慧處理能力，使得各行各業都處在變革中。現在，在網絡所創造的龐大智能基礎上，制造業正在進行全方位的變革、推進、調整和創新。

對工業4.0，我的理解是，利用全新的網絡智慧技術對工業進行全方位的改造，打造新工業體系的藍圖。智慧體、智慧工業的發展目標，是如何把網絡空間、知識和智慧處理機器與工業產品裝備生產線和企業全方位融合，形成CPS信息物理融合。通過這樣的網絡空間和工業物理空間高度的融合，引領工業向智能的生產、智能的工廠、物流以及服務方向發展。

實現高度的工業智能化、智慧化，必須實現縱向、橫向和端到端的互聯，要把工業生產各個要素有機地銜接和結合。工業4.0既是以龐大信息網絡支撐現代技術體系，也是以龐大的工業體系實現變革。《中國制造2025》已明確把推動智能制造作為我國工業的主攻方向和落腳點，把智能制造工程作為新時代工業轉型升級重大專項工程并給予推動，這必將推動我國走向世界工業的前沿。

《中國制造2025》主要目標是推動制造業的數字化、網絡化和智能化。智能制造是系統化的工程體系，不是一個工廠智能化就代表了制造業智能化。系統化的工程體系應從基礎層面上進行部署，是對整個工業體系進行全方位改造提升和創新發展的過程。現在的工業體系有四個層面：一是企業層面，或者企業間合作層面;二是工廠生產層面;三是生產線和裝備層面;四是基礎支撐層面。智能制造是從這四個層面進行企業、工廠、裝備、技術的全方位改造。不管是縱向、橫向產品全生命和使用服務周期，還是端到端系統化的工程體系，都是對工業體系和工業能力全方位改造的過程。

“十三五”規劃推進智能制造重大工程實際上明確了六大重點目標和任務，即：網絡協同制造;智能車間/工廠;智能機器人;高端成套裝備;3D打印;智能制造基礎保障。這些目標和任務既在網絡層面上、企業層面上進行智能化改造，也在工廠和車間生產線層面推進，還要在關鍵裝備上能夠取得突破，掌握核心技術能力和競爭力。

智能制造六大主攻方向和任務中，網絡層面的協同制造是指網絡層面上企業間研發體系的創新，或者通過眾籌、眾包等通過網絡匯集全球的研發體系，實現大眾創業萬眾創新。基于網絡，也可以看到制造生產運營管理，以及供應鏈全方位的運營。實際上，構建未來網絡的大平臺，要么需要擁有平臺，要么會被平臺所擁有。未來的制造，在企業間一定是基于網絡進行協同的制造、管理以及運營，網絡協同制造是未來制造業更大的發展體系和平臺。

智能工廠是最主要的。智能制造就是要通過智能工廠進行提質增效。不管是從底層設備的物聯還是生產智能化調度，還是與用戶按訂單智能地執行生產、按需生產，智能工廠都是網絡制造中最關鍵的制造節點和生產管理節點。

智能機器人是智能制造的核心裝備。未來在生產線上，通過網絡互聯，智能機器人會代替人的體力作用，通過網絡智能調度實現生產，包括高端成套裝備、3D打印信息裝備。特別是3D打印裝備，作為研究專用材料、工藝規律與控制、分析檢測與質量控制、多材料復合制造等技術的核心應用領域，其數字化、網絡化實現個性定制，將為實現全新的智能制造體系發揮重大作用。在3D打印領域，我們要在新一輪制造業的發展中占據核心前沿制高點。為此，我們要擁有自己獨特的核心競爭力，必須打造自主可控的裝備體系來實現制造能力。 實現《中國制造2025》的戰略目標，智能制造的技術保障是必須的。傳感器件、工業軟件、互聯互通的標準等，都是新時代新智能制造工業體系所必須擁有的新保障。我們在行動工信部已經提出了新四基，目的也是既要保持傳統工業基礎的增強，又要發展網絡時代新的工業技術，從而實現跨越。

工業創新發展六大途徑

工業創新發展的輪廓會通過工業發展的新模式、新面貌和新體系展現出來，主要包括六大途徑：

產品智能化。智能制造，首先要實現對未來工業產品的不斷創新和開發，進而制造出智能化的產品。新一輪信息技術革命為產品創新提供了更大的空間，幾乎所有的產品都在走向智能化。在智能化網絡互聯的水平上，互聯的智能產品將為社會提供更好的服務，為人類生活提供更好的服務。

制造過程智能化。制造過程的轉型和創新發展，使得制造過程不管是研發設計還是生產制造和運營，都會走到智能工廠發展的體系中來，智能工廠是未來發展的制高點。目前工信部在積極推動智能工廠示范試點，科技部也把智能工廠核心技術作為關鍵的要素向前推動，希望我們能夠在新的一輪工業革命進程中掌握關鍵技術并且進行應用體系推廣，在新一代工業體系的生產線、工廠、企業中建立起自己的核心競爭力。

制造走向服務化。傳統的工業體系主要關注產品的生產，互聯網時代不只關注產品的生產，更要關注產品的使用和服務。通過網絡實現對產品使用服務全生命周期的支撐、遠程健康管理、診斷運營服務，為制造業帶來全新運營方式。國內很多的企業，包括海爾，都在走向產品全生命周期服務。

制造個性化。基于網絡支持，制造業必然走向個性化，傳統的以生產為中心的模式必然造成產品過剩。互聯網時代的智能生產是需要什么就生產什么，用戶的需求和生產緊密融合，通過網絡融合，既實現個性化定制，又實現大規模生產。智能制造為智慧的生產方式提供了最有利的支持手段。通過網上的訂單、網絡的智能分析和分解，變成網絡協同化制造的單元、制造的分類，從而在全球范圍內進行資源的組織和配置，實現即時定制又具規模的生產，從而實現從生產向服務、由用戶直接驅動的制造方式和用戶體驗轉變。

制造分散化。制造未來的發展是走向分散化。未來的生產不是傳統的大規模集中式，在物理空間把最優資源匯聚到一個地方，而是通過網絡空間把最優的資源匯集、使用，制造的方式也會發生這樣的轉變。互聯網平臺匯集企業生產要素和資源，推動各產業鏈環節形成分散化的組織形態。

制造資源云化。這是制造業發展到網絡云制造、工業云發展的高級階段，通過網絡匯集所有的制造資源，讓這些制造資源在全球范圍內發揮最大、最有效的作用，從而使得更加有效地利用制造資源成為可能。提升我國制造業的核心競爭力，把制造資源利用效率最大化，制造資源云化是最智慧的形式。

當前工業創新發展途徑中，以上六個途徑是最主要的。通過這六個主流途徑，中國制造企業當自強，不斷創新、不斷進步，為實現我國制造強國夢而努力奮斗。