加快構(gòu)建和完善智能制造知識體系

文 ｜國家智能制造專家委員會委員、電子工業(yè)出版社總編輯兼華信研究院院長 劉九如

思想之旗領(lǐng)航向，長風(fēng)浩蕩啟新程。黨的二十大報告指出，要“建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上，推進新興工業(yè)化，加快建設(shè)制造強國、質(zhì)量強國、航天強國、交通強國、網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國。實施產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造工程和重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程，支持專精特新企業(yè)發(fā)展，推動制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展。”同時強調(diào)，“必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢。” 制造業(yè)是立國之基、強國之本；智能制造又是制造強國建設(shè)的主攻方向，其發(fā)展程度直接關(guān)乎我國制造業(yè)質(zhì)量水平；發(fā)展智能制造對于鞏固實體經(jīng)濟根基、建成現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系、實現(xiàn)新型工業(yè)化具有重要作用。在新的形勢下，進一步推進智能制造，順利實施《“十四五”智能制造規(guī)劃》，關(guān)鍵是要落實基礎(chǔ)支撐，加強智能制造知識體系建設(shè)，以此促進智能制造人才培養(yǎng)。

一、人才是深入推進智能制造的第一資源

隨著新一代信息通信、生物、新材料、新能源等技術(shù)不斷突破，并與先進制造技術(shù)加速融合，為制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了歷史機遇。同時，全球科技和產(chǎn)業(yè)競爭更趨激烈，大國戰(zhàn)略博弈進一步聚焦制造業(yè)，美國先后提出《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計劃憲章》《無盡前沿法案》《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略》，德國發(fā)布《國家工業(yè)戰(zhàn)略2030》，英國提出《英國工業(yè)2050戰(zhàn)略》，日本提出《超智能社會戰(zhàn)略》，都將發(fā)展智能制造作為構(gòu)建制造業(yè)競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵舉措，其中的重中之重就是人才策略。

我國智能制造的深入推進，不僅迫切需要一批能夠突破智能制造關(guān)鍵技術(shù)、帶動智能制造轉(zhuǎn)型的高層次領(lǐng)軍人才，而且亟需一批既擅長制造企業(yè)管理，又擅長高新技術(shù)的復(fù)合型人才。據(jù)人社部統(tǒng)計預(yù)測，到2025年，我國智能制造人才需求達900萬人，人才缺口達450萬人，行業(yè)人才缺乏已成為制約智能制造發(fā)展的重要瓶頸。由此，《“十四五”智能制造規(guī)劃》明確要求，要定期編制智能制造人才需求預(yù)測報告和緊缺人才需求目錄，研究制定智能制造領(lǐng)域職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。依托高技能人才培訓(xùn)基地等機構(gòu)，開展大規(guī)模職業(yè)培訓(xùn)。要深化新工科建設(shè)，在智能制造領(lǐng)域建設(shè)一批現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院和特色化示范性軟件學(xué)院，優(yōu)化學(xué)科專業(yè)和課程體系設(shè)置，加快高端人才培養(yǎng)。

研究人才培養(yǎng)的規(guī)律，我們應(yīng)該充分認(rèn)識到，加快構(gòu)建智能制造完整知識體系，建立適應(yīng)需求的知識庫及服務(wù)平臺，是促使智能制造人才快速成長的關(guān)鍵。現(xiàn)代制造業(yè)的重心已由基于經(jīng)驗的設(shè)計、生產(chǎn)制造、服務(wù)，向基于知識的設(shè)計、生產(chǎn)制造、服務(wù)轉(zhuǎn)變，知識的累積與應(yīng)用成為制造業(yè)最為重要的智力和資產(chǎn)。智能制造更是一個多學(xué)科、多目標(biāo)、多主體的交叉領(lǐng)域，其內(nèi)涵、外延及其相關(guān)技術(shù)都處于日新月異的發(fā)展之中，業(yè)界亟需從總體上把握清晰的智能制造發(fā)展技術(shù)路線，以及對于企業(yè)推進智能制造落地實施的明確的技術(shù)指導(dǎo)。因此，匯集大量有用、管用、能用的智能制造知識形成完整知識體系，是培養(yǎng)大量智能制造人才的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

二、知識體系建設(shè)是培養(yǎng)智能制造人才的源泉

智能制造知識體系泛指以智能制造為主線，圍繞智能制造建設(shè)的全領(lǐng)域、多形式的知識服務(wù)系統(tǒng)，以多媒體形態(tài)全方位、多角度地展示智能制造發(fā)展的技術(shù)路線，利用軟件技術(shù)平臺為智能制造行業(yè)人員提供學(xué)習(xí)、科研、生產(chǎn)等多維度獲知和使用渠道。從專業(yè)角度，智能制造知識體系是智能制造領(lǐng)域根據(jù)應(yīng)用需求，按照一定規(guī)則形成的、具有互相關(guān)系構(gòu)成的知識集合，其包括信息與通信技術(shù)、先進制造技術(shù)、人工智能技術(shù)等使能技術(shù)，智能研發(fā)、智能裝備、智能生產(chǎn)等產(chǎn)品周期，以及流程制造、離散制造、混合制造三種生產(chǎn)模式。

為加快構(gòu)建智能制造知識體系，中國工程院周濟院士等編寫推出《智能制造導(dǎo)論》、李培根院士等出版《智能制造概論》，鐘詩勝等推出《智能制造系列叢書》。電子工業(yè)出版社近年來與中國工程院等相關(guān)研究機構(gòu)密切合作，先后組織出版了《制造強國戰(zhàn)略研究》系列、《工業(yè)強基戰(zhàn)略研究》系列、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)》系列、《智能工廠》系列，以及《互聯(lián)網(wǎng)+制造》《綠色制造》《數(shù)字孿生》《工業(yè)元宇宙》《智能制造探索與實踐》《智能制造案例匯編》等圖書近80種 ，對智能制造相關(guān)知識體系進行了初步梳理，其中包括智能制造技術(shù)體系和應(yīng)用成果、智能制造關(guān)鍵共性技術(shù)和知識圖譜等。與此同時，電子工業(yè)出版社華信研究院智能制造研究所還搭建了“智能制造知識服務(wù)系統(tǒng)”“制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級線上知識服務(wù)”等數(shù)字資源知識庫，并以此為十堰、德陽、綿陽等地區(qū)提供了“產(chǎn)業(yè)人才培訓(xùn)”“智能制造診斷”服務(wù)，覆蓋制造業(yè)重點行業(yè)，貫穿研發(fā)、設(shè)計、制造、管理、服務(wù)全過程，推動引領(lǐng)企業(yè)智能化改造。華信研究院智能制造研究所還參與了中國智能制造解決方案大會暨“智能制造創(chuàng)新大賽”等活動，通過各種探索，不斷豐富智能制造知識體系，助推形成智能制造的“中國方案”，為培育新時代智能制造需要的特色人才提供了堅實基礎(chǔ)和知識源泉。

三、加快構(gòu)建智能制造知識體系相關(guān)建議

黨的二十大提出了加快高質(zhì)量發(fā)展和推動我國制造業(yè)邁向智能化的新要求，站在新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革與我國加快高質(zhì)量發(fā)展的歷史性交匯點，我們必須進一步充實和完善智能制造知識體系，解決人才供需缺口，持續(xù)推進制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化變革，為促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、加快制造強國建設(shè)提供有力支撐。

在制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型過程中和新的制造模式下,“人-機-物”之間關(guān)系被重新審視和定義,人才、智能化設(shè)備、技術(shù)、信息數(shù)據(jù)、知識圖譜構(gòu)成一個共同的制造系統(tǒng),人作為這個系統(tǒng)中的關(guān)鍵節(jié)點,需要實現(xiàn)與智能制造系統(tǒng)的有機融合。構(gòu)建智能制造知識體系需要從不同維度進行梳理，遵循科學(xué)性、全面性、實用性原則，建立基于理論、技術(shù)、應(yīng)用的知識源的集合。基于“十四五”規(guī)劃的實施和智能制造工作的不斷推進，我們建議從以下方面加快智能制造知識體系的構(gòu)建和完善：

一是針對人才培養(yǎng)需求完整描述智能制造知識框架。智能制造具有多學(xué)科屬性，涉及的領(lǐng)域包括機械、儀器儀表、工業(yè)工程、自動化、計算機、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等多個領(lǐng)域；同時，智能制造以制造為主體、智能為主導(dǎo)、人為主宰，三者貫通升華，設(shè)計、建設(shè)、運行智能制造都要以多樣化人才為本；而完善以多學(xué)科交叉融合實踐為主導(dǎo)的智能制造創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動實踐和追求創(chuàng)新，需要具備與智能制造發(fā)展相匹配、與人工智能未來趨勢相適應(yīng)的知識、能力和素養(yǎng)，成為熟識智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、掌握迅猛發(fā)展的新一代信息技術(shù)、深刻了解高端裝備制造的多元化復(fù)合型人才。針對這些需求，主管部門應(yīng)協(xié)同產(chǎn)學(xué)研用各環(huán)節(jié)，主動做好頂層設(shè)計，組織專家詳細(xì)描述和設(shè)計好智能制造知識體系框架，進而找準(zhǔn)哪些知識需要補充完善，哪些需要重新總結(jié)梳理，以便形成完整知識體系。

二是筑牢技術(shù)底基，破解智能制造創(chuàng)新發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。按照《“十四五”智能制造規(guī)劃》要求，當(dāng)前推進智能制造的重點是要加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。聚焦設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造全過程，突破設(shè)計仿真、混合建模、協(xié)同優(yōu)化等基礎(chǔ)技術(shù)，開發(fā)應(yīng)用增材制造、超精密加工等先進工藝技術(shù)，攻克智能感知、人機協(xié)作、供應(yīng)鏈協(xié)同等共性技術(shù)，研發(fā)人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等在工業(yè)領(lǐng)域的適用性技術(shù)。智能制造知識體系的構(gòu)建和完善，要側(cè)重圍繞破解關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)先總結(jié)提煉先進制造技術(shù)、精密測量技術(shù)、精密加工技術(shù)、增材制造技術(shù)、微納制造技術(shù)、高速加工技術(shù)、綠色制造技術(shù)、新材料技術(shù)、先進制造工藝，以及人工智能技術(shù)、自然語言處理、智能語音、計算機視覺等知識體系。與此同時，智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式，有關(guān)技術(shù)融合、產(chǎn)業(yè)融合的知識圖譜，以及自感知、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的知識技藝，急需盡快總結(jié)提煉。

三是構(gòu)建智能制造知識庫及服務(wù)平臺，推動理論創(chuàng)新。加快智能制造知識體系建設(shè)，應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動，定期修訂《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，盡快健全紡織、石化、建材、汽車、航空、船舶、電力裝備、軌道交通裝備、家電、食品、鋼鐵、有色金屬、新能源等細(xì)分領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，并加快推動數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)字典、人機協(xié)作、智慧供應(yīng)鏈、系統(tǒng)可靠性、信息安全與功能安全一體化等基礎(chǔ)共性和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制或修訂，引導(dǎo)智能制造知識體系的構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)鼓勵相關(guān)咨詢機構(gòu)，建立智能制造知識庫和服務(wù)平臺，建設(shè)數(shù)字內(nèi)容資源，綜合運用大數(shù)據(jù)、數(shù)字媒體、版權(quán)保護、知識管理與云計算服務(wù)等技術(shù)，不斷補充和更新智能制造知識內(nèi)容，通過網(wǎng)絡(luò)釋義和大量案例研究提煉解決方案，通過智能制造知識服務(wù)平臺網(wǎng)站門戶，面向智能制造行業(yè)用戶提供專業(yè)化、定制化服務(wù)，可打破區(qū)域局限、行業(yè)限制，供更多企業(yè)和人員學(xué)習(xí)使用。

此外，回顧智能制造的發(fā)展歷程，我們可以看到，20世紀(jì)80年代，智能制造概念正式提出，1998年美國賴特（Paul KennethWright）和伯恩（ David Alan Bourne）正式出版了智能制造研究領(lǐng)域的首本專著《制造智能》，就智能制造的內(nèi)涵與前景進行了系統(tǒng)描述。20世紀(jì)90年代，智能制造概念提出不久后，歐、美、日等工業(yè)化發(fā)達國家圍繞智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)開展國際合作研究。期間，智能制造技術(shù)、智能制造系統(tǒng)等概念相繼提出。21世紀(jì)以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展及應(yīng)用，智能制造被賦予了新的內(nèi)涵，即新一代信息技術(shù)條件下的智能制造；各國提出了各自的創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略。基于中國特色，推動智能制造方面的理論創(chuàng)新，也應(yīng)該是中國各行各業(yè)深入拓展智能制造的題中之義，更是智能制造知識體系不斷完善的重要一環(huán)，期待“十四五”期間，我國智能制造不斷實現(xiàn)技術(shù)突破、模式創(chuàng)新的同時，贏得基礎(chǔ)理論和知識體系的重大突破。