國外工業智能化發展對我國的啟示

李恒欣

（國家工業信息安全發展研究中心人工智能所，北京 100040）

1 國外工業智能化發展現狀

第一次工業革命是水和蒸汽推動機械生產，第二次工業革命是電能實現大規模生產，第三次工業革命是電子和信息技術實現生產自動化，第四次工業革命是數字技術和網絡技術革命，企業進一步提高生產效率。隨著第四次工業革命的到來，搶抓信息化產業革命契機、推動工業智能化發展已成為全球共識，智能制造成為各國競爭的主戰場。美、日、德等發達國家高度重視工業智能化發展，美國提出智能制造，日本提出“互聯工業”,德國提出“工業4.0”，國內提出了“互聯網+”和中國制造等計劃。

1.1 美國智能制造發展思路及路徑

1.1.1 國家完善頂層設計牽引發展

2011年6月24日，美國時任總統奧巴馬公布推動美國的“先進制造伙伴計劃”（Advanced Manufacturing Partnership,AMP），目的在于建構制造業產政學研聯合的基礎平臺，形成創新智能制造生態體系，參與的學術單位包括麻省理工學院、卡內基美隆大學、史丹佛大學等知名學府，產業界則包括康寧玻璃、福特汽車、英特爾、寶僑等大企業。同年11月，美國商務部在美國標準與技術研究院（NIST）設立國家先進制造項目辦公室（Advanced Manufacturing National Program Of fice,AMNPO），主要負責協調產業界、學界和聯邦政府部門，統籌規劃與先進制造相關施政、管理公開競爭的研究所篩選創建流程[1]。2013年，美國推出AMP2.0版，以平臺建構為起點，強化其網絡與軟件優勢，設定重要的發展項目為實踐，以確保美國的先進制造地位。

1.1.2 搭建聯盟形成強大支撐

美國善于通過搭建聯盟等第三方中介機構統籌協調公私力量，為智能制造發展提供必要的資源，強化資源的有序引導和上下游的合理聯動。先進制造技術聯盟（AMTech）為業界提供必要資源，為鼓勵創新技術與提升現有技術，先進制造技術聯盟提供“技術提案獎（planningaward）”和“專案執行獎（projectaward）”補助支持具長遠競爭力的基礎和應用研究，目的是從基礎研究中找出符合長期產業研發需求的技術，并依據需求迫切性排序，促進更高效率的制造技術移轉，整合價值鏈上所有相關企業。美國工業物聯網聯盟（Industrial Internet Consortium,IIC）為AT&T、Cisco、GE、IBM與Intel于2014年共同成立，目前已有超過200家會員，如軟件平臺廠商PTC、機電大廠ABB、云端廠商Microsoft、測試廠商National Instrument、傳統制造大廠Siemens與芯片廠商Qualcomm，生態系相當完整。智能型制造領導聯盟（Smart Manufacturing Leadership Alliance，SMLA）為個體非營利機構組織，由制造業公司、供貨商、技術公司、制造商集團、大學、政府機構和實驗室所組成，目標是讓制造業利益相關者形成協同研發和推廣的團體，可以發展出相關的方法、標準、平臺和共享的基礎架構，促進智能化制造。

1.1.3 推動主流企業智能制造實踐形成豐富經驗

GE公司的智能化發展是美國代表性的智能制造實踐案例。GE公司在2013年11月一口氣推出了9項全新的工業互聯網服務技術，涵蓋運輸、能源、醫療等多個領域。GE的工業型因特網乃從技術應用面切入，并和GE的航空、鐵路、醫療儀器與工業型因特網結合。透過“互聯網+”的組合公式，讓風電廠變成數字化風電廠，也讓航空公司的每一臺飛機發動機都能進行單獨的數據分析，提升燃油管理效率。此外，還能讓醫院的醫療設備提升診斷能力和利用率。GE工業互聯網將把所有各自獨立運作的“應用孤島”緊密連接，運用大數據分析技術、云端運算技術、移動技術，建構一個由機器、設備與人工智能組成的龐大的網絡。有別于消費性互聯網，GE所建構的工業互聯網是垂直的，是將產業深度的經驗，轉化為有用的知識，這正是所謂“互聯網+”的模式。

另外，微軟與GE所推出一套提供企業用戶在Azure云端服務中使用GE的PaaS（Platform as a Service）平臺Predix。Predix平臺可提供產業企業用戶打造工業網絡應用程序，用來鏈接工業資產、搜集和分析工業數據，同時也能提供實時信息來優化工業基礎建設。例如Predix中的資產性能管理（Asset Performance Management,APM）和營運優化服務。GE的APM系統每天共監控和分析來自1兆個設備資產上的1000萬個傳感器，所發回的5000萬條數據，終極目標是為客戶實現100%的無障礙運行。此項目的是借由搜集該公司所售出機器上的資料并加以分析，以用于提高機器效率。

1.2 日本“互聯工業”發展思路及路徑

2017年3月份，在德國漢諾威召開的信息通訊展覽會上，日本時任首相安倍晉三明確提出“互聯工業”的概念，其三個主要核心就是：人與設備和系統的相互交互的新型數字社會，通過合作與協調解決工業新挑戰，積極推動培養適應數字技術的高級人才。作為日本國家戰略層面的產業愿景，“互聯工業”強調“通過各種關聯，創造新的附加值的產業社會”，包括物與物的連接、人和設備及系統之間的協同、人和技術相互關聯、既有經驗和知識的傳承，以及生產者和消費者之間的關聯。

“互聯工業”面向各種各樣的產業，通過企業、人、數據、機械相互連接，產生出新的價值，同時創造出新的產品和服務，提高生產力。這與日本政府一個更高的目標“Society5.0社會5.0”密切相關。日本正在朝著超智能社會——也就是“社會5.0”方向發展，以解決一些迫切性的社會問題，包括老齡化、人手不足、社會環境能源制約等[2]。為了推進“互聯工業”，日本經濟產業省推進了一系列的工作，提出了“東京倡議”，確立了五個重點領域：無人駕駛-移動性服務、生產制造和機器人、生物與素材、工廠-基礎設施安保和智能生活。

為此，日本采取了交叉式的各種政策推進這五個領域發展，主要包括三類橫向政策：一是實時數據的共享與使用；二是針對數據有效利用的基礎設施建設（如培養人才、研究開發、網絡空間的安全對策等）；三是國際、國內的各種橫向合作與推廣（如向中小企業的推廣普及）。

在鋼鐵工業領域，2019年日本在信息技術方面以“人工智能”和“物聯網”為代表取得進展。日本制鐵推出具備超強計算能力、實施各種數據分析并應用AI的平臺“NS-FIG?”，在其供應鏈和工程鏈中部署先進互聯網技術。該平臺采用先進IT技術，可對大量數據進行深度分析。JFE鋼鐵公司2019年完成8座高爐人工智能化（AI）生產，使用AI進行分析并根據數據進行操作，從而實現提前12個小時預測高爐溫度。

1.3 德國“工業4.0”發展思路及路徑

“工業4.0”是德國政府旨在將信息通信技術同傳統制造技術進行深度結合以保持制造業世界領先地位的一項發展戰略，被稱為“第四次工業革命”。這一概念的提出同德國工業科學研究聯盟有密不可分的關系。2006年，德國聯邦教育和科研部發起成立工業科學研究聯盟，旨在推動科學同工業的結合。2011年1月，工業科學研究聯盟正式發起動議，將“工業4.0”作為德國政府未來項目。后來，“工業4.0”成為德國政府2020年高科技戰略行動計劃中10大未來項目之一。

為推進“工業4.0”項目，2013年，德國信息技術、電信和新媒體協會、德國機械設備制造業聯合會和德國電氣電子行業協會于漢諾威工博會上正式成立了德國“工業4.0平臺”，平臺由德國聯邦經濟部長加布里爾、教育和科研部長約翰娜·萬卡以及來自行業、科技界和工會的代表共同領導。按照平臺的定義，“工業4.0”是產品生命周期內全價值鏈的組織和控制的一種新水平。在“工業4.0”條件下，人、物品和系統相互聯接，從而形成有活力的、實時優化、具有自我組織功能、跨企業的價值附加網絡。這種網絡能夠根據成本和資源消耗等不同的標準進行優化。

“工業4.0”致力于滿足不斷上升的個性化消費需求，涉及產品從概念到訂單，從研發到生產，從產品配送到回收等所有階段，其潛力體現在高度彈性、高生產率及資源友好式生產，使得高度個性化產品的低成本生產變成可能[3]。

近年來，“工業4.0”所涵蓋的內容不斷擴充。德國企業在“工業4.0”產品和解決方案的研發方面進展迅速。在2015年之前，漢諾威工博會上的展商對“工業4.0”大都停留在概念探討層面，而2015年不少大企業展出了示范性的“工業4.0”生產線，2016年則展示了400多個“工業4.0”的實用案例，標志著當年已實現“工業4.0”最后的突破。

2 對我國工業智能化發展的啟示

近年來，黨中央、國務院高度重視戰略性新興產業的培育和工業轉型升級，將智能化發展作為推進工業轉型升級的重要抓手，取得了較好的成績，中國企業在人工智能、云計算、大數據、物聯網以及工業數字化解決方案提供能力方面處于“并跑”和局部“領跑”位置。未來，在全力推進現代化建設的偉大征程中，智能化仍將是一大主題和我國制造業高質量發展的重要動力，但依然存在諸多困難，需要逢山開路、遇水架橋，積極建立適宜工業智能化發展的良性機制和沃土。

2.1 完善政策體系

我國近年來先后出臺了《制造強國國家行動綱領》《積極推進“互聯網+”行動指導意見》《關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》《智能制造發展規劃(2016—2020)》《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》等系列政策。然而，政策扶持體系與美日德等發達經濟體相比，仍有很大完善空間，存在規劃不夠具體、支持力度不強、推廣面不深等問題。比如，日本為推進智能制造發展，在稅收、財政、金融等方面提供全面扶持，不僅征收低稅率，而且提供一定的財政補貼。為此，根據工業體系各產業的智能化發展特點，制定更具體的扶持政策，在稅收、資金和產品銷售補貼等方面形成全方位立體式的支撐體系，引導有毒、有害、高溫等存在危險的生產企業積極采用機器人代替人工操作。同時，強化監督管理，避免無序競爭。

2.2 增強研發力度

當前，我國和國外發達經濟體在智能發展領域可以說是處于勢均力敵的一種狀態，部分領域領先于世界。為補齊短板、做強長板，實現補鏈強鏈，政府和企業應加大技術研發、提高技術水平作為工作的重中之重。首先，應積極構建智能化發展技術研究機制。以科研院所、高等院校等搭建技術研發平臺，創造靈活適宜的科研環境。其次，要加快智能技術研究。加快梳理亟需解決的卡脖子技術和需要持續攻關的長遠性戰略性技術，牢牢把核心技術掌握在自己手中，確保形成極具競爭力的智能化發展產業。最后，要積極引導企業參與智能設備研究。企業是智能設備的使用者，應結合自身實力及需求，積極聯合相關研發機構參與機器人等智能設備的研究，著力推動生產有市場前景的產品。

2.3 優化人才梯隊

工業智能化發展的關鍵在于創新，而創新的核心在于人才。我國智能化發展存在諸多短板和弱項，最重要的原因在于人才的匱乏。政府和企業要充分支持科研院所、高等院校、職業院校的人才工作，培養全體系、多層次人才；運用工業智能相關協會和平臺力量，舉辦一系列線上線下崗位培訓，加大地方的職業技術人才的培養力度；建立海外招聘平臺，吸引海外留學生歸國、海外人才來華；積極培育本土人才和引進國外人才，積極到海外去設立研究機構，利用好國外的人才資源。

3 結語

綜上所述，工業智能化是美日德保持制造業世界領先地位的首要條件，是時代發展的必然趨勢。未來，制造業將結合人工智能、物聯網、大數據等技術，進一步改變產品配置、生產計劃和實時決策，從而優化盈利能力。工業智能化改造將使用更多尖端的技術，例如物聯網將工廠里所有人、產品和設備連接起來，使得人類和機器能夠協同工作，從而創建更高效、更具成本效益的業務流程。為此，我們要從政策體系完善、研發力量增強、人才隊伍優化三方面著力，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指引，錨定制造強國和網絡強國發展目標，推動我國工業智能化改造取得新成績，把握住“第四次工業革命”的歷史機遇。