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1　全球智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

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(yè)的發(fā)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(yè)轉型升級的主攻方向。大力發(fā)展智能制造不僅符合我國制造業(yè)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(tài)”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(shù)十年的發(fā)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(xiàn)系統(tǒng)層級上的實時優(yōu)化管理，是成熟階段的制造業(yè)智能化。相比于數(shù)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(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網、工業(yè)機器人、大數(shù)據(jù)的全面綜合應用。智能制造可以大大縮短產品研發(fā)時間、提質增效、降低成本，體現(xiàn)了實體物理與虛擬網絡的深度融合特征。

（1）德國

德國作為全球制造業(yè)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(yè)的智能化改造，在德國工程院及產業(yè)界共同推動下，德國在2013年正式推出了德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略。工業(yè)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(tǒng)，降低綜合制造成本，聯(lián)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(yè)智能化的進程。德國智能制造以信息物理系統(tǒng)為中心，促進高端制造等戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)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(yè)4.0戰(zhàn)略的智能化戰(zhàn)略主要包括智能工廠、智能物流和智能生產三種類別。總而言之，德國制造業(yè)的智能化過程以工業(yè)4.0戰(zhàn)略為依托，順應第四次工業(yè)革命的歷史機遇，通過標準化規(guī)范戰(zhàn)略部署，重視創(chuàng)新驅動，實現(xiàn)制造業(yè)智能化轉型升級的戰(zhàn)略目標，使德國在全球化生產中保持科研先發(fā)優(yōu)勢。

工業(yè)4.0發(fā)布后，德國各大企業(yè)積極響應，產業(yè)鏈不斷完善，已經形成工業(yè)4.0生態(tài)系統(tǒng)。德國的工業(yè)4.0平臺還發(fā)布了工業(yè)4.0參考架構。

2014年8月，出臺《數(shù)字議程（2014-2017）》，這是德國《高技術戰(zhàn)略2020》的十大項目之一，旨在將德國打造成數(shù)字強國。議程包括網絡普及、網絡安全及“數(shù)字經濟發(fā)展”等方面內容。

2016年，發(fā)布《數(shù)字化戰(zhàn)略2025》，目的是將德國建成最現(xiàn)代化的工業(yè)化國家。該戰(zhàn)略指出，德國數(shù)字未來計劃由12項內容構成：工業(yè)4.0平臺、未來產業(yè)聯(lián)盟、數(shù)字化議程、重新利用網絡、數(shù)字化技術、可信賴的云、德國數(shù)據(jù)服務平臺、中小企業(yè)數(shù)字化、進入數(shù)字化等。

2019年11月，發(fā)布《德國工業(yè)戰(zhàn)略2030》，主要內容包括改善工業(yè)基地的框架條件、加強新技術研發(fā)和調動私人資本、在全球范圍內維護德國工業(yè)的技術主權。德國認為當前最重要的突破性創(chuàng)新是數(shù)字化，尤其是人工智能的應用。要強化對中小企業(yè)的支持，尤其是數(shù)字化進程。

（2）美國

美國是智能制造的重要發(fā)源地之一。早在2005年，美國國家標準與技術研究所提出“聰明加工系統(tǒng)研究計劃”，這一系統(tǒng)實質就是智能化，研究的內容包括系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化、設備特征化、下一代數(shù)控系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)控和可靠性、在加工過程中直接測量刀具磨損和工件精度的方法。2006年，美國國家科學基金委員會提出了智能制造概念，核心技術是計算、通信、控制。成立智能制造領導聯(lián)盟SMLC，打造智能制造共享平臺，推動美國先進制造業(yè)的發(fā)展。

2017年，美國清潔能源智能制造創(chuàng)新研究院（CESMII）發(fā)布的《智能制造2017—2018路線圖》指出，智能制造是一種制造方式，在2030年前后就可以實現(xiàn)，是一系列涉及業(yè)務、技術、基礎設施及勞動力的實踐活動，通過整合運營技術和信息技術的工程系統(tǒng)，實現(xiàn)制造的持續(xù)優(yōu)化。該定義認為智能制造有四個維度，“業(yè)務”位于第一位，智能制造最終目標是持續(xù)優(yōu)化。該路線圖的目標之一就是在工業(yè)中推動智能制造技術的應用。

2018年，發(fā)布《先進制造業(yè)美國領導力戰(zhàn)略》，提出三大目標，開發(fā)和轉化新的制造技術、培育制造業(yè)勞動力、提升制造業(yè)供應鏈水平。具體的目標之一就是大力發(fā)展未來智能制造系統(tǒng)，如智能與數(shù)字制造、先進工業(yè)機器人、人工智能基礎設施、制造業(yè)的網絡安全。

2019年，發(fā)布《人工智能戰(zhàn)略：2019年更新版》，為人工智能的發(fā)展制定了一系列的目標，確定了八大戰(zhàn)略重點。

（3）日本

日本在智能制造領域積極部署。積極構建智能制造的頂層設計體系，實施機器人新戰(zhàn)略、互聯(lián)工業(yè)戰(zhàn)略等措施，鞏固日本智能制造在國際上的領先地位。

日本提出以工業(yè)互聯(lián)網和物聯(lián)網為核心的協(xié)同制造發(fā)展策略。事實上，日本的智能生產起步很早，在上世紀70、80年代，日本就提出柔性制造FMS()。1989年，日本率先提出了智能制造系統(tǒng)IMS()的概念，主要關注工廠內部系統(tǒng)智能化，并沒有加入互聯(lián)網因素。2015年起，日本開始發(fā)力智能制造。2015年1月發(fā)布“新機器人戰(zhàn)略”，其三大核心目標分別是世界機器人創(chuàng)新基地、世界第一的機器人應用國家及邁向世界領先的機器人新時代。2015年10月，日本設立IoT推進組織，推動全國的物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術開發(fā)和商業(yè)創(chuàng)新。之后，由METI（日本經濟貿易產業(yè)省）和JSMEMSD（日本機械工程師協(xié)會）發(fā)起產業(yè)價值鏈計劃，基于寬松的標準，支持不同企業(yè)間制造協(xié)作。2016年，日本提出IVR，開始推動信息技術在工業(yè)領域的應用，并發(fā)布相應的體系架構。2017年3月，日本明確提出“互聯(lián)工業(yè)”的概念，安倍發(fā)表《互聯(lián)工業(yè)：日本產業(yè)新未來的愿景》的演講，其中三個主要核心是：人與設備和系統(tǒng)的相互交互的新型數(shù)字社會，通過合作與協(xié)調解決工業(yè)新挑戰(zhàn)，積極推動培養(yǎng)適應數(shù)字技術的高級人才。互聯(lián)工業(yè)已經成為日本國家層面的愿景。在《制造業(yè)白皮書（2018）》中，日本經產省調整了工業(yè)價值鏈計劃是日本戰(zhàn)略的提法，明確了“互聯(lián)工業(yè)”是日本制造的未來。為推動“互聯(lián)工業(yè)”，日本提出支持實時數(shù)據(jù)的共享與使用政策；加強基礎設施建設，提高數(shù)據(jù)有效利用率，如培養(yǎng)人才、網絡安全等；加強國際、國內的各種協(xié)作。2019年，日本決定開放限定地域內的無線通信服務，通過推進地域版5G，鼓勵智能工廠的建設。

（4）歐盟

歐盟委員會于2020年3月發(fā)布了面向2030年的《歐盟新工業(yè)戰(zhàn)略》，與《歐盟數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》《人工智能白皮書》共同構成歐盟“數(shù)字化轉型計劃”的重要組成部分。《歐盟新工業(yè)戰(zhàn)略》旨在推動歐盟工業(yè)在氣候中立和數(shù)字化的雙重轉型中保持領先，意圖搶占數(shù)字化工業(yè)主導地位、提升全球數(shù)字競爭力、釋放數(shù)字經濟潛力，以應對全球經濟前景的不確定性。戰(zhàn)略提出，綠色、循環(huán)、數(shù)字化是工業(yè)轉型的關鍵驅動因素，并提出了一系列具體行動計劃，特別是在新冠肺炎疫情爆發(fā)的背景下，強調借助數(shù)字基礎設施、數(shù)字技術等手段提高歐盟工業(yè)競爭力和戰(zhàn)略自主性至關重要，值得深入思考。

通過觀察，各國在推動本國制定的戰(zhàn)略的同時，也在積極開展合作。比如美國和德國在積極對接后，提出工業(yè)4.0平臺和IVC進行合作，因為他們認為彼此的架構是相互呼應的，可以融合發(fā)展，在一系列產品解決方案、參考架構對接和標準化工作方面進行全方位的合作。此外，德國在對各國智能制造戰(zhàn)略進行系統(tǒng)性研究后，明確了自己的國際化戰(zhàn)略。即不管是對美國還是對中國，一方面強調通過貿易和設備供應的方式，與不同國家進行合作；另一方面又非常強調在技術和標準上以“我”為主，強化合作。

2　全球智能制造業(yè)格局

當今世界的很多工業(yè)強國都在將人工智能看成是下一個發(fā)展風口。日本、德國、美國自不必說，巴西、印度等新興經濟體同樣把人工智能看做是一個新興領域不斷加持。它作為全球下一輪科技革命與產業(yè)革命的關鍵領域，對整個世界的發(fā)展具有重大意義。

根據(jù)《全球智能制造發(fā)展指數(shù)報告》評價結果顯示，美國、日本和德國名列第一梯隊，是智能制造發(fā)展的“引領型”國家；英國、韓國、中國、瑞士、瑞典、法國、芬蘭、加拿大和以色列名列第二梯隊，是智能制造發(fā)展的“先進型”國家。目前全球智能制造發(fā)展梯隊相對固定，形成了智能制造“引領型”與“先進型”國家穩(wěn)定發(fā)展，“潛力型”與“基礎型”國家努力追趕的局面。

新一代信息技術與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠的產業(yè)變革，形成新的生產方式、產業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經濟增長點。各國都在加大科技創(chuàng)新力度，推動三維（3D）打印、移動互聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)、生物工程、新能源、新材料等領域取得新突破。基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領制造方式變革；網絡眾包、協(xié)同設計、大規(guī)模個性化定制、精準供應鏈管理、全生命周期管理、電子商務等正在重塑產業(yè)價值鏈體系；可穿戴智能產品、智能家電、智能汽車等智能終端產品不斷拓展制造業(yè)新領域。我國制造業(yè)轉型升級、創(chuàng)新發(fā)展迎來重大機遇。

當前，智能制造已經成為全球價值鏈重構和國際分工格局調整背景下各國的重要選擇。各發(fā)達國家紛紛加大制造業(yè)回流力度，提升制造業(yè)在國民經濟中的戰(zhàn)略地位。德國的“工業(yè)4.0”，美國“工業(yè)互聯(lián)網”戰(zhàn)略、日本《機器人新戰(zhàn)略》、法國“新工業(yè)法國”方案，均在積極部署自動化、智能化。

除了國家以外，企業(yè)也在進行積極的探索。例如相當一部分的傳統(tǒng)制造業(yè)基于傳統(tǒng)制造能力的優(yōu)勢，著重提升數(shù)字化的能力，推動智能制造。西門子著手智能制造的推進，依托自己在裝備和自動化技術上的優(yōu)勢，通過合作、并購不斷補齊數(shù)據(jù)、軟件等信息技術的短版，打造了一個全面化智能制造解決方案體系。這是非常傳統(tǒng)經典的提升路徑。還有一些老牌裝備企業(yè)，利用互聯(lián)網技術重構生產體系，推動智能制造。以GE為例，通過構建工業(yè)互聯(lián)網平臺Predix，將傳統(tǒng)層級制造體系轉化為以平臺為核心的網絡制造體系，通過開放平臺，引入產業(yè)合作力量，塑造產業(yè)競爭新優(yōu)勢。這是非典型的工業(yè)企業(yè)的轉型發(fā)展路徑。還有一些互聯(lián)網企業(yè)通過引發(fā)產品變革乃至顛覆原有產業(yè)形態(tài)，來推動智能制造。以谷歌為例，其不斷將其互聯(lián)網技術和思維傳遞至工業(yè)領域，促進工業(yè)企業(yè)推出智能化產品，并使得原來以產品銷售為核心的產業(yè)形態(tài)轉化為以智能服務為核心的新形態(tài)。

文章摘自《中國智能制造產業(yè)發(fā)展報告（2022年）》

摘自《自動化博覽》2023年7月刊