走向綠色和智能制造——路甬祥在裝備制造業(yè)振興專家論壇上的主旨報告（節(jié)選）

路甬祥

當(dāng)前,環(huán)境對制造業(yè)提出了更高的要求，能源緊缺對制造業(yè)的制約日益加劇，中國制造業(yè)必須要增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力,以人為本,實(shí)現(xiàn)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，提升附加值和國際品牌競爭力,實(shí)現(xiàn)由制造大國向制造強(qiáng)國的歷史跨越。而發(fā)展綠色和智能制造則是實(shí)現(xiàn)該歷史跨越的關(guān)鍵所在。

1 綠色制造

綠色制造(Green Manufacturing-GM)，指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量和成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、使用到報廢的整個產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或使環(huán)境污染最小化，符合環(huán)保要求；節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會生態(tài)效益協(xié)調(diào)最優(yōu)化。

綠色制造已成為21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢，是實(shí)現(xiàn)資源能源高效清潔循環(huán)利用與環(huán)境影響的最小化，有效保障我國現(xiàn)代化進(jìn)程與裝備制造的有效供給與有效利用，建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要途徑，且具有相當(dāng)?shù)木o迫性。

(1)改進(jìn)制造工藝，實(shí)現(xiàn)少廢或無廢生產(chǎn)

改革制造工藝，開發(fā)新的工藝技術(shù)，采用能夠使資源和能源利用率高、原材料轉(zhuǎn)化率高、污染物產(chǎn)生量少的新工藝，減少制造過程中資源浪費(fèi)和污染物的產(chǎn)生，使中間廢棄物能夠回收再利用、最終廢棄物可以分解處理，盡最大限度實(shí)現(xiàn)少廢或無廢生產(chǎn)。在機(jī)械加工中，鑄造、鍛造沖壓、焊接、熱處理、表面保護(hù)等過程中都可以實(shí)行綠色制造工藝。具體可以從以下幾方面入手：改進(jìn)工藝，提高產(chǎn)品合格率，采用合理工藝，簡化產(chǎn)品加工流程，減少加工工序，謀求生產(chǎn)過程的廢料最少化，避免不安全因素，減少產(chǎn)品生產(chǎn)過程中污染物排放，如減少切削液的使用或使用綠色切削液等。目前干式切削技術(shù)得到較大發(fā)展。

示例：南汽集團(tuán)公司通過改革工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

南汽集團(tuán)公司以前老工藝的生產(chǎn)過程為：先鍛造成型，然后進(jìn)行常規(guī)熱處理，即把鍛件從常溫加熱到淬火溫度860℃。為滿足履帶鏈節(jié)的淬火需要，鍛造公司專門準(zhǔn)備了2臺熱處理爐：1臺為長桿件爐，此爐的功率為280 kW，另1臺為鏈板淬火專用爐，此爐功率為380 kW?，F(xiàn)工藝改為余熱淬火，其工藝過程為：通過一系列的工藝參數(shù)控制，把鍛后的熱鍛件直接放入淬火油槽，完成淬火工序。為此,公司投資了專用余熱淬火油槽、用于鍛件加熱高溫、合適、低溫控制的三路分選裝備、1臺大功率的中頻感應(yīng)加熱裝置、為整個系統(tǒng)配套了排油煙通風(fēng)裝置，總投資約250萬元。按原工藝，每噸鍛件淬火需耗能583 kWh，現(xiàn)僅需1臺油循環(huán)泵，每噸鍛件耗電能15 kWh，以年180萬件計,每件4.5 kg，年節(jié)約電能460萬kWh，節(jié)約電費(fèi)322萬元，不到1年即可收回工藝改造設(shè)備投資。

(2)研發(fā)節(jié)能設(shè)備或改造老設(shè)備，減少資源消耗

要在生產(chǎn)加工過程中實(shí)施清潔生產(chǎn),也需要從綠色制造設(shè)計與裝備等入手。采用節(jié)能設(shè)備，研發(fā)新設(shè)備或改造老設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

示例：采用新設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能

在機(jī)械設(shè)備中，電氣傳動系統(tǒng)所耗費(fèi)的電能占到了60%～70%，采用節(jié)能的傳動系統(tǒng)可以為機(jī)械設(shè)備降低更多的能源消耗。通過采用變頻器產(chǎn)品調(diào)速改變電機(jī)、風(fēng)機(jī)及水泵的控制方式，能夠產(chǎn)生十分可觀的節(jié)能效果，也成為當(dāng)前廣泛使用的節(jié)能方式。例如在一條紡織機(jī)械生產(chǎn)線上,變頻器除調(diào)節(jié)生產(chǎn)線的電機(jī)運(yùn)行速度外，還可以對生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行恒溫及恒濕控制，這種對工藝流程的改變不僅提高生產(chǎn)質(zhì)量，還減少了故障率，減少了能耗。

示例：改造設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

新飛改造了成型冷卻水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)每年節(jié)水18萬t；北京松下彩管公司改造了涂屏工序的清洗系統(tǒng)，每年可節(jié)水12.7萬t。大連三洋家電公司更新了舊的空壓機(jī)，每年可節(jié)電1萬度，而且解決了噪音問題。大連三洋公司改造了蒸汽輸送系統(tǒng)，每年可節(jié)約蒸汽300 t，鍋爐冷凝水2000 t，柴油2萬升。

在改造設(shè)備方面效果最為突出的是寶山鋼鐵公司，寶鋼是我國的超大型企業(yè),是耗能耗材大戶。為降低資源和能源消耗，寶鋼制定了19項(xiàng)節(jié)能降耗的環(huán)境目標(biāo)和7項(xiàng)節(jié)約材料的目標(biāo)，使本來管理和技術(shù)水平已經(jīng)屬世界先進(jìn)水平的寶鋼又上了一個臺階。寶鋼實(shí)施上述管理和技術(shù)體系的11個月與上年同期相比，降低原材料消耗的效益達(dá)3700萬元；節(jié)能的效益為1.25億元,使噸鋼綜合煤耗水平在原來已達(dá)世界先進(jìn)水平的基礎(chǔ)上再降29 kg。

(3)采用綠色設(shè)計與全生命周期評價方法，減輕環(huán)境負(fù)荷

綠色設(shè)計是從可持續(xù)發(fā)展的高度審視產(chǎn)品的整個生命周期，強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品開發(fā)階段按照全生命周期的觀點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析與評價，消除潛在的、對環(huán)境的負(fù)面影響，為求形成“從搖籃到再生”的過程。

產(chǎn)品全生命周期評價(LCA: Life Cycle Assessment)技術(shù)正在成為綠色設(shè)計和綠色制造實(shí)施的重要工具，是綠色制造前沿技術(shù)領(lǐng)域之一，同時也是實(shí)施綠色設(shè)計和制造的關(guān)鍵和共性基礎(chǔ)技術(shù)。根據(jù)ISO的定義，產(chǎn)品全生命周期評價是對某一產(chǎn)品系統(tǒng)全生命周期的輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響進(jìn)行評價的過程。

示例：Nokia 3G手機(jī)生命周期評價

Nokia對其一款3G手機(jī)進(jìn)行了生命周期分析。在此次生命周期分析中，針對一次能源消耗(PEC)、全球變暖指數(shù)(GWP)、臭氧破壞潛力指數(shù)(ODP)、酸雨指數(shù)(AP)、人體健康損害指數(shù)(HTP)、光化氧化污染潛力(POCP)等環(huán)境影響方面對一款3G手機(jī)進(jìn)行了生命周期評價。其分析結(jié)果如下：

在產(chǎn)品制造階段，對于適度使用的手機(jī)來說，一次能源消耗占產(chǎn)品全生命周期能耗的60%；對于過度使用的手機(jī)來說，則占54%。

在使用階段，適度使用的手機(jī)一次能源消耗占全生命周期能耗的29%，過度使用的手機(jī)一次能源消耗占全生命周期能耗的35%。在使用階段的能源消耗中，充電器待機(jī)能耗占重要比例。

在運(yùn)輸階段，零部件運(yùn)輸?shù)窖b配廠的一次能源消耗占總能源消耗的6%，成品運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者手中的一次能源消耗占總能源消耗的5%。

印刷電路板(PWB)的制造是手機(jī)中一次能源消耗最多的部件,PWB原材料的消耗和制造消耗一次能耗占總能耗的40%。IC材料消耗和制造能源消耗也占有很大的比重。

生命周期評價提供了產(chǎn)品整個生命周期的能源、資源消耗和環(huán)境排放物的廣泛信息，并可提出環(huán)境負(fù)荷改善的措施和建議,是一種具有巨大潛力的環(huán)境影響評價理論工具。

(4)利用回收再生和復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可再生循環(huán)

可再生循環(huán)的制造過程主要應(yīng)用拆卸技術(shù)和循環(huán)再利用技術(shù)。拆卸技術(shù)指依據(jù)最小附加成本及產(chǎn)品被拆卸后所能獲取最大綜合利用價值的原則，開發(fā)最佳的拆卸程序和方法。通過二次制造將已用過產(chǎn)品的性能特征恢復(fù)到接近于新產(chǎn)品的狀態(tài),不僅延長產(chǎn)品壽命而且促進(jìn)部件和材料的循環(huán)再利用。循環(huán)再利用技術(shù)是對拆卸下來的零部件或者分解、還原的材料進(jìn)行二次利用的技術(shù)，在產(chǎn)品的設(shè)計制造中考慮兩個因素：回收和分解?；厥赵O(shè)計致力于開發(fā)材料回收技術(shù)，如廢棄金屬粉碎重熔。分解設(shè)計是指通過將產(chǎn)品分解為最基本的組分，而盡可能地使產(chǎn)品中幾乎所有的材料能夠循環(huán)利用，金屬和非金屬材料可通過分解而回收，避免廢物產(chǎn)生污染環(huán)境。

示例：日本富士施樂的成功經(jīng)驗(yàn)

富士施樂在日本的循環(huán)利用率高達(dá)99.99%，在亞太地區(qū)為99.3%。2007財年，富士施樂在日本及亞太地區(qū)運(yùn)營的整合資源循環(huán)系統(tǒng)成功削減使用新資源3860 t，降低二氧化碳排放達(dá)2.5萬t。同年，富士施樂減少了全新零部件的使用，利用循環(huán)使用的零部件生產(chǎn)的設(shè)備由2005財年的1.1萬臺增加到2007財年的1.7萬臺。

通過整合資源循環(huán)系統(tǒng)，富士施樂將從用戶處回收使用過的復(fù)印機(jī)和數(shù)碼多功能設(shè)備拆解成零部件，經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)后，符合標(biāo)準(zhǔn)的零部件被送到生產(chǎn)線，而那些不能再利用的零部件則被拆分成44種(日本)或74種(亞太)部件，通過循環(huán)處理將其轉(zhuǎn)化為原材料，作為新資源進(jìn)行再利用，其中包括通常認(rèn)為最難循環(huán)利用的金屬、橡膠、玻璃等。

示例：重慶機(jī)床(集團(tuán))“機(jī)床綠色再制造成套技術(shù)研究與應(yīng)用工程”

2009年2月，由重慶機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司與重慶大學(xué)共同完成的“機(jī)床綠色再制造成套技術(shù)研究與應(yīng)用工程”項(xiàng)目通過了重慶市科委組織的科技成果鑒定。從2006年至今，該項(xiàng)目已完成350多臺廢舊裝備的提升改造，實(shí)現(xiàn)了銷售收入1200余萬元，為相應(yīng)企業(yè)盤活存量資產(chǎn)價值達(dá)3000多萬元，節(jié)省購置同類數(shù)控設(shè)備的費(fèi)用達(dá)1800萬元以上。該項(xiàng)目已獲得2項(xiàng)國家授權(quán)發(fā)明專利,1項(xiàng)軟件著作權(quán),起草并報批國家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，并應(yīng)邀參加了4次國際、國內(nèi)“節(jié)能減排”主題展。

(5)構(gòu)建一體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)資源節(jié)約和再利用

我國高度重視循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前已被批準(zhǔn)建立的國家生態(tài)工業(yè)示范園有24個。以長沙黃興生態(tài)工業(yè)園為例，該生態(tài)工業(yè)園是我國第一個全新規(guī)劃的綜合類生態(tài)工業(yè)園，主要發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)。目前園內(nèi)共有企業(yè)34家，分為物質(zhì)生產(chǎn)者、技術(shù)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者及虛擬企業(yè)。構(gòu)建的多條產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)箞@區(qū)內(nèi)四大行業(yè)通過物質(zhì)流、能量流和信息流相互聯(lián)接在一起，形成了多種物質(zhì)能量鏈接的生態(tài)鏈網(wǎng)絡(luò)。在這個生態(tài)鏈網(wǎng)上，四大核心企業(yè)、附屬企業(yè)和虛擬企業(yè)之間通過物質(zhì)流，形成了一個虛實(shí)結(jié)合的生態(tài)工業(yè)園區(qū)，每個核心行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈以企業(yè)群落為主體，通過中間產(chǎn)品的交換，加強(qiáng)了工業(yè)小區(qū)中各個企業(yè)間的相互聯(lián)系，有效延長產(chǎn)品鏈。同時四大行業(yè)間的物質(zhì)流構(gòu)成了橫向連接，形成了產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)，通過信息流加強(qiáng)同工業(yè)區(qū)外虛擬企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的對接，使物質(zhì)集成的空間尺度擴(kuò)大。

示例：億利資源集團(tuán)一體化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈

2002年，億利資源集團(tuán)大膽地構(gòu)筑了煤炭、電力、PVC化工、水泥一體化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略，并按照節(jié)能減排、資源綜合利用和循環(huán)發(fā)展的要求，規(guī)劃了1000萬t/年煤炭開采、100萬kW煤矸石發(fā)電、100萬t/年環(huán)保電石、100萬t/年精制鹽、100萬t/年P(guān)VC、100萬t/年離子膜燒堿、100萬t/年煤基多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目、100萬t/年工業(yè)廢渣制水泥等“八個一”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。按照這個循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈模式和細(xì)分戰(zhàn)略目標(biāo)，億利資源集團(tuán)分別和神華集團(tuán)、上海華誼集團(tuán)、河北冀東水泥集團(tuán)共投資150億元，在億利能源達(dá)拉特循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)內(nèi)建設(shè)了1500萬t/年煤礦開采項(xiàng)目、4×20萬kW煤矸石發(fā)電項(xiàng)目、120萬t/年工業(yè)廢渣制水泥項(xiàng)目、40萬噸PVC和配套的36萬t離子膜燒堿項(xiàng)目等四大項(xiàng)目，形成了“煤—煤矸石發(fā)電—離子膜燒堿—PVC—工業(yè)廢渣制水泥”的一體化循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，成功打造了內(nèi)蒙古地區(qū)首屈一指的能源化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，該園區(qū)被內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府確定為第一批工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)，胡錦濤總書記2007年考察了園區(qū)，對企業(yè)采用的一體化循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的做法給予了高度評價。

(6)加快對節(jié)能減排核心技術(shù)的突破,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

采用綠色制造技術(shù)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和附加值的同時努力降低資源的能耗，是未來制造業(yè)的發(fā)展方向。為此，我們需要加緊研制具有先進(jìn)技術(shù)性能的能源技術(shù)裝備，包括：煤的清潔高效開發(fā)利用、液化及多聯(lián)產(chǎn)；復(fù)雜地質(zhì)油氣資源勘探開發(fā)利用；第三代20萬kW級高溫氣冷堆核電廠；提高可再生能源技術(shù)研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化水平，包括風(fēng)電機(jī)組、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)崂玫汝P(guān)鍵技術(shù)；節(jié)能工業(yè)設(shè)備和終端用能設(shè)備。

示例：由清華大學(xué)、太原鍋爐集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)制造的節(jié)能型環(huán)保循環(huán)流化床鍋爐

由清華大學(xué)、太源鍋爐集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)制造的節(jié)能型環(huán)保循環(huán)流化床鍋爐,吃粗糧、用電少、效率高，可燃燒煤矸石、洗中煤、垃圾等劣質(zhì)燃料,節(jié)省煤耗6%以上,節(jié)電30%以上的特點(diǎn),達(dá)到了國際先進(jìn)水平。數(shù)據(jù)證實(shí)，每臺鍋爐每年可節(jié)約熱值3000大卡的原煤7500 t，價值110多萬元；可節(jié)電700萬度，價值350萬元；節(jié)省設(shè)備檢修費(fèi)用10%以上。節(jié)約價值相當(dāng)于1臺鍋爐1年可以發(fā)13個月的電力，一舉克服了第一代循環(huán)流化床鍋爐用電高和磨損嚴(yán)重兩大難題。如果在全國推廣這項(xiàng)技術(shù),按照當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電能力，每年至少可節(jié)電25億kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約700萬t，減少二氧化碳排放約3000萬t，對我國節(jié)能降耗具有重要意義。

示例：三一重機(jī)推出首臺國產(chǎn)混合動力挖掘機(jī)

2009年，三一重機(jī)推出首臺國產(chǎn)混合動力挖掘機(jī)，這一產(chǎn)品集中了混合動力、發(fā)動機(jī)功率優(yōu)化控制、電子控制正流量系統(tǒng)、工作裝置輕量化等各種節(jié)能技術(shù),可有效減少能量消耗，實(shí)現(xiàn)能量回收。該產(chǎn)品整機(jī)動作協(xié)調(diào)性好、安全性高,比傳統(tǒng)挖掘機(jī)節(jié)能30%以上、作業(yè)效率提高25%以上。三一重機(jī)在國內(nèi)首次將混合動力概念引入到工程機(jī)械的節(jié)能研究中。

2 智能制造

智能制造(Intel l igent Manufactur ing，IM)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng),它在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。智能制造系統(tǒng)最終要從以人為主要決策核心的人機(jī)和諧系統(tǒng)向以機(jī)器為主體的自主運(yùn)行轉(zhuǎn)變。

(1)智能化能夠提升傳統(tǒng)制造水平

智能化將進(jìn)一步提高制造系統(tǒng)的柔性化和自動化水平，使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應(yīng)能力，也將會顯著減少制造過程物耗、能耗,提升傳統(tǒng)制造業(yè)的水平。

示例：智能化鉆井技術(shù)

目前，智能化自動化鉆井的雛形已經(jīng)形成，正在逐步成熟完善，并取得了初步的效果：薄油層鉆井已經(jīng)可以達(dá)到0.8 m以下。以隨鉆地質(zhì)參數(shù)測量，包括已經(jīng)研制成功的近鉆頭井斜、方位伽馬、方位電阻率和正在攻關(guān)的隨鉆中子、密度、孔隙度等參數(shù)為“眼睛”，使鉆頭學(xué)會自己找油層；以隨鉆地震等參數(shù)為“探照燈”，讓鉆頭“看”得更遠(yuǎn)、看到的信息更豐富；以地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)和自動垂直鉆井系統(tǒng)為“方向盤”，讓鉆頭自動朝著油層打；以信息技術(shù)為“望遠(yuǎn)鏡”，對井場綜合信息的實(shí)時采集、分析、處理，實(shí)現(xiàn)鉆井遠(yuǎn)程專家實(shí)時診斷與指揮。

示例：智能化來實(shí)現(xiàn)分散采礦、集中選冶的規(guī)?；笊a(chǎn)格局

2009年，由北京礦冶研究總院作為自動化工程項(xiàng)目總承包的焦家金礦選礦廠正式投入生產(chǎn)。焦家金礦選礦廠是我國最大的黃金選礦廠之一。焦家金礦選礦廠自動化工程采用先進(jìn)的在線檢測儀表、電氣控制設(shè)備和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)，集選礦系統(tǒng)智能控制技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了黃金選礦生產(chǎn)過程的自動化、控制智能化，選礦廠的自控技術(shù)水平達(dá)到了國際先進(jìn)水平。北京礦冶研究總院開發(fā)成功的黃金選礦自動控制技術(shù)及系統(tǒng)成功的應(yīng)用，有利于提高我國黃金資源的綜合回收和選礦廠的技術(shù)水平，也有利于實(shí)現(xiàn)分散采礦、集中選冶的規(guī)?；笊a(chǎn)格局。

(2)智能化能夠滿足高技術(shù)發(fā)展要求

伴隨著機(jī)械制造業(yè)用戶行業(yè)的技術(shù)不斷發(fā)展，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，對機(jī)械制造業(yè)提出了更高的要求。計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在裝備上的迅速應(yīng)用，使用戶行業(yè)的工藝技術(shù)不斷集成在裝備中，與裝備制造業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)相結(jié)合，形成了新的裝備，滿足了用戶不斷增長的需求。裝備制造業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)正向信息集成、接口集成、系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，同時生產(chǎn)過程自動化、智能化水平不斷提高。

示例：智能化應(yīng)用于軋制過程

目前，傳統(tǒng)的軋制力計算公式已經(jīng)不能適應(yīng)高精度的要求，數(shù)學(xué)模型方法則是一種比較理想的方法，應(yīng)用于軋制過程操作和軋機(jī)設(shè)備的設(shè)計。我國近年來開展了“熱軋工藝的模擬和優(yōu)化”、“人工智能在軋鋼中的應(yīng)用”等研發(fā)工作，提出連軋數(shù)模參數(shù)智能優(yōu)化的思想，開發(fā)了連軋過程數(shù)學(xué)模型解析工具，使數(shù)學(xué)模型的維護(hù)與參數(shù)優(yōu)化由個人行為變?yōu)橛嬎銠C(jī)的智能行為，形成具有我國特色的軋制過程數(shù)模調(diào)優(yōu)理論體系和實(shí)用方法。目前，國內(nèi)正在開發(fā)熱連軋精軋機(jī)組負(fù)荷分配智能優(yōu)化技術(shù)，既可以對壓下量的分配進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)板形控制和負(fù)荷均衡的目標(biāo)；也可以通過智能算法從實(shí)際生產(chǎn)積累的大量數(shù)據(jù)中提煉出最優(yōu)的工藝參數(shù)，從而穩(wěn)定和優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)智能化有助于緩解環(huán)境和能源對機(jī)械制造業(yè)的制約

智能化在提高專業(yè)化分工與協(xié)作配套，促進(jìn)生產(chǎn)要素的有效集聚和優(yōu)化配置，降低成本以及節(jié)約社會資源、能源等方面具有重要作用。例如，日本的ICT創(chuàng)新戰(zhàn)略，實(shí)際上是信息化、智能化促進(jìn)節(jié)能，推進(jìn)綠色高附加值制造。

示例：智能電網(wǎng)

2009年5月，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、自動化、互動化為特征的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)概念，并明確了公司建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)和發(fā)展路線。智能電網(wǎng)現(xiàn)已成為世界電網(wǎng)發(fā)展的共同趨勢。世界各國特別是歐美等發(fā)達(dá)國家，根據(jù)各自的國情及電力工業(yè)特點(diǎn)提出了不同的智能電網(wǎng)定義，其核心理念都是利用現(xiàn)代信息通信、控制等先進(jìn)技術(shù)，提升電網(wǎng)的智能化水平，適應(yīng)可再生能源接入、雙向互動等多元化電網(wǎng)服務(wù)要求，提供安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的可持續(xù)電力供應(yīng)。堅強(qiáng)智能電網(wǎng)通過提升發(fā)電利用率、輸電效率和電能在終端用戶的使用效率，以及推動水電、核電、風(fēng)能及太陽能等清潔能源開發(fā)利用，每年可以帶來巨大的節(jié)能減排和化石能源替代效益。

(4)信息化、智能化技術(shù)將推動機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生全新的改變

未來的機(jī)械制造將是由信息主導(dǎo)的，并采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理方式的全新的機(jī)械制造業(yè)。我國的離散型制造主要集中在機(jī)械加工、電子元器件制造、汽車等行業(yè)，信息化為具有離散特點(diǎn)的機(jī)械制造業(yè)進(jìn)行協(xié)同制造創(chuàng)造了條件。信息技術(shù)將促進(jìn)設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)代化，加工制造的精密化、快速化，自動化技術(shù)的柔性化、智能化，整個制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、全球化。各種先進(jìn)生產(chǎn)模式也無不以智能信息技術(shù)的發(fā)展為支撐。智能信息技術(shù)將改變機(jī)械制造業(yè)的設(shè)計方式、生產(chǎn)方式、管理方式和服務(wù)方式。

(5)信息化、智能化技術(shù)為現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)提供了技術(shù)保障

現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)是面向制造業(yè)的生產(chǎn)性社會化的服務(wù)業(yè)，已成為制造業(yè)增加值的主要來源。開展增值服務(wù)是機(jī)械制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要途徑。在德國機(jī)械設(shè)備制造企業(yè)中，服務(wù)在營業(yè)額中的比重從1999年的13%升至2005年的20%，如蒂森克虜伯集團(tuán)2007年的服務(wù)收入為167億歐元，占集團(tuán)銷售收的比例達(dá)32.3%，而我國的制造服務(wù)業(yè)尚處于起步階段。借助信息化技術(shù)手段，制造業(yè)服務(wù)的模式得以不斷改進(jìn)和優(yōu)化，服務(wù)得以向業(yè)務(wù)鏈的前后端延伸，能夠不斷優(yōu)化服務(wù)內(nèi)容，持續(xù)改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量。

示例：信息化、智能化在數(shù)控機(jī)床服務(wù)中的應(yīng)用

未來數(shù)控機(jī)床的一種趨勢是網(wǎng)絡(luò)化，通過開放式的CNC同網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，車間能夠從跟蹤到收集企業(yè)的機(jī)床生產(chǎn)情況等更多的信息。機(jī)床數(shù)據(jù)也能夠在用戶與設(shè)備供應(yīng)商之間共享。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家可以通過Internet對用戶的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行快速診斷與維護(hù)，可以大大減少維護(hù)的盲目性，提高設(shè)備完好率。滿足用戶對數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程故障監(jiān)控、故障診斷、故障修復(fù)的要求。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家紛紛調(diào)整其產(chǎn)業(yè)政策與技術(shù)政策，將高新技術(shù)的重點(diǎn)和科技發(fā)展的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)技術(shù)主要是智能化制造技術(shù)領(lǐng)域，使智能化制造技術(shù)由傳統(tǒng)意義上的單純機(jī)械加工技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榧瘷C(jī)械、電子、材料、信息和管理等諸多技術(shù)于一體的先進(jìn)制造技術(shù)，并加速用現(xiàn)代智能化制造技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的高技術(shù)化。

當(dāng)前，國際智能化制造業(yè)采用或準(zhǔn)備采用的先進(jìn)制造技術(shù)主要體現(xiàn)在：(1)新型(非常規(guī))加工方法的發(fā)展，包括激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)及兩種以上加工方法復(fù)合應(yīng)用等;(2)專業(yè)、科學(xué)間交叉融合，冷熱加工、加工過程、檢測過程、物流過程、設(shè)計、材料應(yīng)用、制造等方面，界限逐漸淡化;(3)工藝研究由“經(jīng)驗(yàn)”走向“定量分析”;(4)高新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝緊密結(jié)合，使傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生顯著的、本質(zhì)的變化，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;(5)常規(guī)制造工藝的優(yōu)化，以形成優(yōu)質(zhì)高效、低耗、少污染的制造技術(shù)為主要目標(biāo);(6)以計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心。

(6)智能化與智理化

智能制造系統(tǒng)最終要從以人為主要決策核心的人機(jī)和諧系統(tǒng)向以機(jī)器為主體的自主運(yùn)行轉(zhuǎn)變，這就要求智能系統(tǒng)最終必須能夠像人一樣具備做出符合人文倫理和生態(tài)環(huán)境倫理的行為。因此，當(dāng)前，在我國智能化發(fā)展初期就應(yīng)當(dāng)明確智理化(既智能又符合倫理標(biāo)準(zhǔn))發(fā)展的大方向。

3 綠色和智能制造也要面向大多數(shù)人

收入結(jié)構(gòu)決定了我國在發(fā)展綠色和智能制造的過程中，既要注重高端、高附加值產(chǎn)品的開發(fā)，同時也要大力發(fā)展面向大多數(shù)中低收入人群的高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品開發(fā)。2007年，我國的基尼系數(shù)為0.48，已經(jīng)超過了國際上0.4的警戒線。同時，研究發(fā)現(xiàn)，目前我國的收入結(jié)構(gòu)是呈倒丁字形，上部是高收入和中高收入的人群，底部是大量的低收入和中低收入者。按照世界銀行的劃分標(biāo)準(zhǔn)，2008年，我國人均國民總收入為2770美元，我國仍處于世界中等偏下收入國家行列。因此，制造業(yè)發(fā)展要有市場需求并且能為消費(fèi)能力所接受，就不能只注重高端產(chǎn)品的開發(fā)，而忽視了大多數(shù)人的需求。

4 完善綠色和智能制造方面的相關(guān)政策措施

從各國的做法來看，綠色和智能制造成為機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化的必由之路。要推動綠色和智能制造的發(fā)展，為其營造良好的政策環(huán)境是關(guān)鍵：首先是采取措施大力發(fā)展綠色和智能工程教育。創(chuàng)新是工程教育的本質(zhì)屬性，當(dāng)前中國的工程教育多重知識的傳授，而忽視工程訓(xùn)練、解決問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致工程教育與市場需求脫節(jié)?？梢栽谥攸c(diǎn)大學(xué)及其他工程技術(shù)教育單位建立培養(yǎng)創(chuàng)新能力的工程實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新設(shè)計機(jī)構(gòu)，作為學(xué)生工程創(chuàng)新基地。要鼓勵企業(yè)建立工程教育基地，為學(xué)生提供優(yōu)良的工程實(shí)踐場所。其次，通過金融、稅收和信貸政策方面的支持來鼓勵綠色和智能方面的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。同時，應(yīng)在綠色和智能制造方面，逐步建立和完善產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合、以企業(yè)為主的自主創(chuàng)新體系，并建立產(chǎn)學(xué)研合作的工程創(chuàng)新中心，加快行業(yè)的技術(shù)與產(chǎn)品的升級換代。

5 綠色制造、智能制造是未來戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的“關(guān)鍵詞”

綠色制造和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)密不可分。首先，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)離不開綠色制造技術(shù)，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)必須綠色化。在當(dāng)前環(huán)境和能源約束趨緊的大趨勢下，只有具備了資源和能源消耗低的特征，才能可能成為新興產(chǎn)業(yè)，才具有生命力。反過來，綠色制造技術(shù)從一定程度上催生和拉動了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智能制造是發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，具備國際競爭力，智能制造技術(shù)是支撐發(fā)展和提升競爭力的核心。

目前，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家都把爭奪經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)作為本國的戰(zhàn)略重點(diǎn)，把科技創(chuàng)新投資作為重要的戰(zhàn)略投資，把發(fā)展以高科技為主要特征的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為帶動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略突破口。高技術(shù)及其新興產(chǎn)業(yè)將成為推動世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)力量。

發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是我國轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，搶占新一輪發(fā)展制高點(diǎn)的根本途徑，也是立足當(dāng)前、渡過難關(guān)，著眼長遠(yuǎn)、上水平的重大戰(zhàn)略選擇。發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，必須選擇正確的方向，要選擇具有市場前景、資源消耗低、帶動系數(shù)大、就業(yè)機(jī)會多、綜合效益好的產(chǎn)業(yè)。發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)必須掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，而綠色、智能制造與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)密不可分，智能制造又是發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要支撐！為此，走向綠色和智能制造，是中國制造業(yè)發(fā)展的必由之路！