國內外智能制造發展現狀研究與思考

姚振玖

智能制造作為先進制造技術與信息技術深度融合的成果，已經成為制造業的發展趨勢，《中國制造2025》的頒布標志著智能制造成為我國制造業轉型升級的主攻方向。大力發展智能制造不僅符合我國制造業轉型升級的要求，而且是推動供給側結構性改革、適應并引領“新常態”的重要抓手。20世紀80年代末，Wright和Bourne合著的《智能制造》一書的出版標志著智能制造概念的提出。經過了數十年的發展，智能制造的內涵逐漸豐富化，目前一般認為智能制造的含義是，在新一代信息技術的基礎上，將產品制造流程和生命周期作為對象，實現系統層級上的實時優化管理，是成熟階段的制造業智能化。相比于數字化和網絡化階段，智能制造全面使用計算機自動控制，并實現工業互聯網、工業機器人、大數據的全面綜合應用。智能制造可以大大縮短產品研發時間、提質增效、降低成本，體現了實體物理與虛擬網絡的深度融合特征。

一、國際智能制造發展現狀

（一）德國智能制造發展現狀

德國作為全球制造業中最具競爭力的國家之一，德國的西門子、奔馳、博世、寶馬等品牌以其高品質享譽世界。為了保持德國制造在世界的影響力，推動德國制造業的智能化改造，在德國工程院及產業界共同推動下，德國在2013年正式推出了德國工業4.0戰略。工業4.0的內涵是憑借智能技術，融合虛擬網絡與實體的信息物理系統，降低綜合制造成本，聯系資源、人員和信息，提供一種由制造端到用戶端的生產組織模式，從而推動制造業智能化的進程。德國智能制造以信息物理系統為中心，促進高端制造等戰略性新興產業的發展，大幅減少產品生產成本，構建德國特色的智能制造網絡體系。德國工業4.0戰略的智能化戰略主要包括智能工廠、智能物流和智能生產三種類別?？偠灾?，德國制造業的智能化過程以工業4.0戰略為依托，順應第四次工業革命的歷史機遇，通過標準化規范戰略部署，重視創新驅動，實現制造業智能化轉型升級的戰略目標，使德國在全球化生產中保持科研先發優勢。

（二）美國智能制造發展現狀

美國制造業長期以來飽受“去工業化”、產業轉移的困擾。為了復蘇實體經濟，美國政府大力推動以發展智能制造為重點的“制造業回流”戰略以應對其國內愈發嚴重的產業空心化問題。2011年，由美國政府、產業界和學術界共同組建的美國智能制造領導聯盟發布了《實施二十一世紀智能制造》，該報告明確了智能制造發展的目標和路徑，為制造業智能化建設提供了可參考的標準。2012年，美國國家科技委員會發布了《先進制造業國家戰略計劃》，該計劃明確指出要加強智能制造建設。在實行制造業智能化的過程中，尤其要重視創新在其中的引領作用。通過營造良好的創新環境，并通過眾包、獎勵等模式大力鼓勵開放式的全民創新，將創新驅動戰略放在首位，從而在重大的核心技術領域實現突破并搶占制造業升級發展的先機?？偠灾绹闹悄苤圃彀l展由政府牽頭，依托技術創新能力強的大企業和制造業科研機構，重視中小企業和民眾的創新成果，取得了一定的成效。

（三）日本智能制造發展現狀

日本在二戰之后經歷了制造業高速發展的黃金時期，但由于勞動力短缺、生產要素成本高昂、國際貿易摩擦加劇等外部原因，以及日本國內信息技術已經與制造技術成規模的融合并應用到制造業生產中的內部條件，使日本擁有了實行智能制造戰略的需求和動機。20世紀80年代末，日本工業界專家提出希望能夠通過對制造業的智能化改造來提高要素生產率，并將先進制造技術推向世界。但是由于該戰略項目的國際合作成本過高，以及技術交流產生的知識產權保護問題未能得到妥善解決，導致其實施效果大打折扣。近年來，日本政府針對先進制造部門采用資金推動戰略，并通過努力加強知識產權保護、促進產學研深度合作來鼓勵技術創新和進步。但總的來說，日本的智能制造戰略并未達成使日本制造業加速發展的戰略目標。深層次原因在于，支撐日本智能制造發展的相關因素未能達到發展要求，包括信息化建設水平較低、企業和行政體制僵化，以及未能對創新驅動發展戰略加以足夠的重視等。

（四）韓國智能制造發展現狀

進入21世紀以來，韓國制造業面臨著產業競爭日益加劇、原有優勢產業受到新興工業國崛起沖擊的挑戰。因此，韓國政府在2014年提出了“制造業革新3.0戰略”，意圖實現國家產業的轉型升級。該戰略的主要目標是將傳統優勢的信息、軟件技術融入制造業。具體而言，韓國希望通過制定智能制造技術發展路線圖并大力扶持中小企業的智能化發展，實現制造業產業鏈的智能化，提高生產效率并改善工廠環境及工業基礎設施。2015年末，韓國政府發布了“智能制造研發路線圖”，意圖重點將3D打印、物聯網、云計算等八大智能制造技術實現規模化的產業應用。此外，韓國產業研發創新過去過于依賴三星、現代等產業巨頭，中小企業的研發能力一直未能得到充分的挖掘，并且一直未能建立起完善的產學研聯動體系。為此，韓國近年來建立了創新經濟中心用于開發培育中小企業的智能工廠項目，旨在推動部分工廠實現智能化。但在實際執行過程中，韓國“制造業革新3.0”戰略更多地流于形式。加之韓元升值、經濟增長停滯的壓力以及新冠肺炎疫情的反復沖擊，韓國的智能制造計劃沒有達到預期效果。

二、國內智能制造發展現狀

改革開放至今，我國制造業發展取得了舉世矚目的成就，從發展的整體規模和技術含量上都成功實現了歷史性的跨越。2006年，我國制造業的整體規模就超過了日本，四年之后又成功超越美國成為全球制造業第一大國。但是我國的制造業的智能化程度仍然較低，落后于部分西方發達國家，且存在核心技術未能實現完全自主、整體仍處在世界制造業價值鏈下游等問題。此外，人口紅利的迅速減退和要素成本的不斷提升也使傳統比較優勢日漸弱化。為了提升我國制造業的綜合競爭力，加快我國由制造大國向制造強國的歷史轉變，國務院于2015年正式頒布了《中國制造2025》，規劃明確指出，要以推進智能制造為制造業發展的主攻方向，從而推動制造業協同創新和向服務型制造的轉變。

我國智能制造發展歷程可分為三個階段：第一階段可概括為工業化帶動信息化階段（1956—2006年）。1956年“一化三改”的基本完成標志著我國社會主義工業化正式起步。改革開放以來，我國制造業信息化進入了發展的快車道，信息技術成為國家高技術研究發展計劃（863計劃）圈定的七個重點發展領域之一，同時期“工業智能工程”建設的提出標志著我國探索智能制造發展的開端。第二階段是“兩化”融合階段（2007—2014年），黨的十七大正式提出大力推進信息化與工業化的融合，振興裝備制造業。到2010年，全域信息化已經基本在我國實現，為帶動引領工業發展創造了良好的外部條件。第三階段是信息化引領工業化階段（2015年至今），2015年《中國制造2025》的頒布標志著智能化成為我國制造業發展的新目標和新方向。同年《國家智能制造標準體系建設指南（2015年版）》提出了智能制造標準體系應用標準的建設目標，大數據、物聯網、云計算等新興業態不斷與傳統產業融合，我國智能制造呈現出良好的發展態勢。

當前，以工業機器人、智能控制系統、新型傳感器等為代表的智能制造產業體系已經在我國基本形成。以工業機器人為例，根據國際機器人聯盟的統計數據，我國工業機器人應用市場規模從2014年開始就穩居世界第一，年供貨量在十年間增長了二十余倍。但是我國人均擁有的工業機器人數量仍然較低，未達到世界平均水平。我國智能制造仍然有著后發優勢和廣闊的市場前景。我國智能制造的發展特征如圖1所示。

具體而言，我國智能制造產業增長迅速，核心智能測控裝置進入產業化發展階段，智能制造對制造業競爭力的提振效果日益凸顯，特別是儀器儀表及食品包裝機械領域的發展十分突出。重大智能制造成套設備取得重要成果，成功自主研制了全自動油田固井車、萬噸產量烷基化廢酸再生裝置、千萬噸級煉油加氫裝置循環氫壓縮機高壓干氣密封及其控制系統等重要工業設備。機器人自動化智能沖壓生產線等智能制造裝備成功中標，進軍國際高端市場。智能制造裝備示范應用進展顯著，長三角、環渤海、珠三角等地區已經逐步發展成為智能制造裝備產業集聚區。

相較于發達工業國家，我國制造業產業技術水平相對較低、創新體系尚不完善、自主創新能力較弱等原因制約了智能制造的發展。智能制造核心軟硬件一定程度上受制于國外，創新法制保障不健全、企業融資困難等問題亟待解決。

三、對我國智能制造發展的啟示

（一）加強基礎理論體系研究，構建智能制造頂層設計

加強對智能制造的基礎理論體系研究，首先需要加強從宏觀角度對技術發展趨勢的理解，把握核心問題。牢牢把握云計算、大數據、物聯網等智能制造核心信息技術的研究前沿及科技理論，構建以工業互聯網為核心的智能制造互聯體系。充分發揮政府的頂層設計作用，通過頂層協調，加快構建智能制造基礎理論研究體系，制定基礎共性的行業標準。鼓勵智能制造領域的企業和科研院所深入合作，推動智能制造頂層設計指導基礎理論研究，從而形成有機體系，為我國智能制造長期可持續發展奠定堅實的理論基礎。

（二）構建智能制造創新產業體系，培育一批示范龍頭企業

要實現智能制造產業的可持續發展，就必須構建完善的智能制造創新產業體系。不斷強化關鍵技術和部件的基礎創新能力，在系統協同、高精度新型傳感器、智能儀表等智能制造核心軟硬件方面加大投入，提升制造業產業技術水平。在大數據和工業互聯網為主要背景下，以智能制造裝備、先進工業軟件、智能制造工廠為主要發展方向，發揮政府的組織協調作用，構建以企業為主體、自主創新為源動力、產業政策為保障的創新產業體系。實施集中突破戰略，聚焦重點目標，大力扶持培育一批具有代表性的智能制造示范龍頭企業。以龍頭企業帶動關鍵核心技術研發，在智能制造技術設施完善、智能化轉型升級要求迫切、市場需求強烈的領域進行重點突破，以實現樹立品牌、示范帶動的作用。

圖1 我國智能制造發展特征

（三）深化國際國內產學研合作，提升制造業自主創新能力

要深化國際國內與智能制造相關的產學研合作，提升我國智能制造的綜合競爭力。通過共建智能制造創新產業園區、加強產業標準和產業戰略研究的合作、建立健全對話交流機制等方式，加強經驗交流和知識成果轉化能力。從產業融合系統觀的視角同步推進智能制造技術、智能制造裝備、智能生產管理和服務等智能制造全生命周期流程。堅持人才引領，健全可持續的創新人才培育體系，培育制造業自主創新能力。通過充分發揮專業人才在智能制造科研成果轉化、創新技術開發、專門業務指導、質量流程控制等方面的主導作用，為產業“賦智”“賦才”“賦能”。

（四）加強法律和知識產權保障，完善智能制造發展軟環境

構建智能制造法律保障的基礎框架，維護核心技術應用的科學有序發展。完善相關法律保護機制，明確智能制造企業及利益相關方的法律權利、義務和責任。特別在數據隱私安全保障方面，要完善法律法規，建立事前事后的風控體系，為智能制造企業在進行新技術應用及改造升級時提供法律制度保障。特別要加強知識產權保護，完善保護智能制造企業創新的發展軟環境。通過完善知識產權保護的相關法律法規，加大對侵犯智能制造企業合理合法權利行為的懲處力度，增設具有針對性的創新成果保護政策，保障企業創新主體的合法權益。

（五）突出金融財稅支持力度，構建智能制造金融支撐體系

要強化金融財稅政策對智能制造企業的支持力度，積極引導金融機構設計有利于智能制造企業融資的創新金融產品，拓寬智能制造企業的融資渠道、降低融資成本。統籌發揮不同層級金融機構的優勢，健全多層次資本市場，給予符合要求的智能制造企業以貸款融資便利。加大政府產業基金領投力度，發揮支持引導和指向作用，帶動風險創投、私募股權基金等社會資本對智能制造企業的投資等。在財稅支持方面，一方面要制定切實有利于智能制造企業發展的稅收優惠政策，減輕企業資金負擔，從而為創新研發提供寬松的資金環境。另一方面要繼續加強財政資金對智能制造產業的傾斜，對智能制造企業的重大項目建設、技術改造和關鍵基礎設施建設提供定向稅收減免，助力智能制造新業態的健康發展。