淺談制造業從制造到智造

張群嶺

隨著社會經濟邁入數字化經濟發展進程，制造業正在面臨前所未有的洗禮，以大數據、物聯網、云計算為代表的新一輪工業革命正在進行，新技術將成為制造業未來競爭力的關鍵，智能制造作為新一代信息技術和制造業深度融合的產物，涵蓋了自動化、數字化、網絡化、云化、智能化等技術手段，正在改寫傳統制造業。

據國家統計局發布，2018年工業增加值總量達到30.52萬億元人民幣，其中，制造業增長6.5%。高技術制造業增加值比上年增長11.7%，裝備制造業增加值增速達到8.1%，均明顯高于6.2%的整體工業增速。一方面，制造業擴張提速，呈現穩中有升態勢，市場需求持續釋放拉動生產平穩增長。另一方面，高技術制造業繼續領跑，高技術制造業發展態勢較好，賦能制造業轉型升級。發展制造業是實現我國工業數字化轉型升級、推進供給側結構性改革的重要途徑和必由之路。

一、發展現狀

當前全球經濟在經濟低迷、產能過剩、人口老齡化、激烈競爭的趨勢下，德國、美國、日本等國家均在尋找發展的新動力，不約而同的制定了相應的國家戰略，推進數字化轉型，構建新型的數字經濟，掀起了制造業走向智能制造的浪潮，制造業正重回全球經濟和產業競爭的制高點，搶占高端制造市場并不斷擴大競爭優勢。

從國際發展態勢看，2011年美國提出“先進制造伙伴關系計劃”（AMP），2012年又提出了“先進制造業國家戰略”計劃，致力于制造業強國，將制造業提升為國家戰略。2013年，德國提出“工業4.0”戰略計劃，引發了新一輪的工業革命，將自動化、數字化、網絡化相融合的智能制造技術，提升國內工業體系、保持其在全球的領先地位。2015—2016年日本相繼提出“機器人新戰略”和超智巧“社會5.0”國家戰略，解決“少人化和老齡化”帶來的新問題。

最具有代表性的屬德國提出的工業4.0，從工業革命解讀劃分制造業經歷的歷程。制造業經歷了三次的工業革命，迎來了以智能制造為主導的第四次工業革命。第一次工業革命是機械化革命，為工業1.0時代，18世紀晚期以蒸汽機的發明、紡紗機的問世，促使人類從農耕時代邁向工業時代。

第二次工業革命是電氣化革命，為工業2.0時代，1870年以電機的發明開始了流水線生產作業，工業進入了大批量標準化的生產階段。這是人與機器之間的協同，提高了生產效率。

第三次工業革命是信息化革命，為工業3.0時代，隨著計算機的問世，電子工程和IT技術的應用，20世紀70年代開始以PLC和互聯網技術推動了生產自動化。人與機器之間增加了物理信息系統，尤其是數控機床的自動化加工，大大提升了工作效率和質量。

第四次工業革命是人工智能革命，為工業4.0時代，通過賽博物理系統（CPS），將實體物理世界和虛擬網絡世界融合形成虛實融合，人、智能機器、傳感器、存儲系統和生產設施融入到整個生產系統中，推動制造向智能轉型。

工業4.0的核心技術是將CPS應用到制造系統中，圍繞縱向集成、端到端集成和橫向集成，全面打通企業內部信息系統和生產設備、企業之間、社會化的集成、協同，實現敏捷、高效、智能化、個性化、社會化的生產和服務。

2019年2月5日德國經濟和能源部發布《國家工業戰略2030》，旨在針對性扶持機械、化工、汽車、材料、醫療、3D打印等重點工業領域，計劃到2030年將工業產值占國內生產總值的比例增至25%，提高德國工業在全球的競爭力。

從國內發展態勢看，2015年我國提出了以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備的需求為目標，強化工業基礎能力，促進產業轉型升級，實現制造業由大變強的歷史跨越。

智能制造的基礎是數字化。目前，我國工業基礎相對薄弱，傳統制造業在智能制造方的發展普遍較慢，廣大中小企業還遠遠未實現“數字化制造”，制造業處于工業2.0補課、工業3.0普及和工業4.0示范引領的并聯方式發展。

制造業普遍面臨著提質、增效、降本和快速響應的強烈需求，傳統的機床、專用設備、人工運輸等正在升級為數控機床、機器人、3D打印、AGV小車等智能工具。通過應用數字化研發設計CAD、CAE、CAM等工業軟件提高產品研發效率，縮短研發周期、降低研發成本、對接制造環節。通過ERP、MES、CRM等神經系統感知環境、獲取信息、傳遞指令。其中，ERP知道“為什么”，解決生產計劃、采供銷等生產管理問題；MES知道“怎么做”，解決生產制造過程中的計劃排程、設備使用等。

通過ERP/CRM/PLM/MES/WMS等各類信息化系統和數控機床、機器人等數字化生產設備設施互聯進行集成，對數據進行采集、傳輸、分析和決策，其中，PLM系統將來自不同源頭的數據整合到一個“數據池”，為企業提供決策分析，建立起靈活的、可配置的數字化生產線、數字化車間，構成了智能制造的縱向集成。

通過產品的研發、生產、服務等產品全生命周期內的一系列工程活動來實現全價值鏈上的所有終端/用戶的集成，先進的汽車、手機制造廠家正是圍繞產品的企業之間的集成和合作，使現實世界和數字世界完成整合，構成了智能制造端到端的集成。

將各種使用不同制造階段和信息化系統集成，以價值網絡為主線，實現不同企業間的物流、能源流、信息流三流合一，實現社會化、生態化的協同生產，構成了智能制造橫向的集成。

近年來，華為、吉利汽車、濰柴動力等制造業通過數字化網絡制造系統的應用，基本實現了信息互通、協同集成優化，將人、流程、數據和事物連接起來，人機料法環策有機結合，推動了制造向智能制造的轉變。

隨著滴滴打車平臺、共享單車的問世，推動了“互聯網+”的發展，互聯網+傳統行業=網絡環境下的新興行業。

數字化轉型，給很多制造業企業帶來了可觀的利潤，誕生了新的商業模式，典型C2B經營模式實現了定制化生產。

二、發展趨勢與方向

“發展是硬道理”。科技創新引領未來，從制造到智造，是一個長期、復雜的過程。新能源、新材料、生物制造等新興技術的交叉融合，新一代人工智能已經成為助推新一輪智能制造的核心技術。

新一輪智能制造是數字化、網絡化、智能化技術與制造技術的深度融合，人工智能即是智能制造的產物，又是新一輪智能制造的核心技術。這種技術不僅適用于離散型制造業，同樣也適用于流程型制造業。從制造向智能制造發展，并最終向服務型發展轉型。

2019年我國政府工作報告中提出了全新的戰略思想，“拓展智能+，為制造業轉型升級賦能”。

實現智能制造的全過程需要集成，需要構建智能制造云和工業智聯網絡，發展智能產品、智能生產和智能服務。基于網絡建立智能制造云，將數字化、網絡化、智能化與制造技術進行集成并迭代。

隨著客戶需求的不斷提高，多品種、小批量、定制化的生產模式將會在國內逐步普及，數字化車間走向智能工廠，智能系統從供應鏈將延伸至生產后服務等各個環節，新一代智能制造將會更加聰慧。

一是柔性化生產是制造業發展的核心競爭力，生產制造型企業再向供應鏈協同型企業轉型。制造業正在利用互聯網+、智能+等技術去轉型，通過數字化生產線的建立實現柔性化生產，實現多品種生產組裝的快速切換，提高產能效率，消除不必要的浪費。

二是全域經濟的產物C2B模式將引領制造業。制造業商業模式的轉變，以小米、海爾為代表的制造業建立了拉動式配送體系，開啟了客戶定制化的C2B發展模式。定制化生產，是制造業企業發展的延伸方向，邁向電子商務平臺。

三是智能化云服務將助推智能產品。未來的產品基于模塊化、互聯功能，帶有先進的傳感器、智能芯片的產品，通過云平臺智能采集數據，實現對產品整個生命周期的管理，有助于提高產品服務質量，構建新的數字化生態系統。

三、結論

物聯網、互聯網和ERP、MES、CRM、PLM等工業軟件的數字虛體技術和物理實體經濟深度融合，制造業將邁入一個新生態的工業時代，提高傳統制造業在數字化、網絡化和智能化應用水平和服務質量，提升企業競爭力，實現價值創造、價值優化，助推數字經濟快速發展，促進國家制造業又好又快發展。

作者單位：陜西北方動力有限責任公司