先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的新時(shí)代

曹秀麗 申兵 郭彩云 王莉

摘 要：先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，逐步從傳統(tǒng)制造方式轉(zhuǎn)向智能化制造方式，利用智能技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)的深度整合，貫穿于先進(jìn)制造業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、產(chǎn)品提供和服務(wù)的整個(gè)生命周期中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。利用智能技術(shù)對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和整合，不僅提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、性能和服務(wù)水平，而且還減少資源消耗。智能化制造是新一輪工業(yè)革命的核心動(dòng)力，并將繼續(xù)成為未來幾十年制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要途徑。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造業(yè) 智能化制造 轉(zhuǎn)型升級(jí)

智能化制造業(yè)的發(fā)展被認(rèn)為是為全球主要國家制造業(yè)確立競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵措施。“中國制造2025”計(jì)劃原名“中國制造2025”，專門將智能化制造推廣作為其主要方向，重點(diǎn)是新一代信息技術(shù)在制造業(yè)中的深度整合。各國制造企業(yè)也都急需提高質(zhì)量、提高效率，降低成本，迅速反應(yīng)市場(chǎng)。企業(yè)更需要不斷適應(yīng)日益增長(zhǎng)的用戶個(gè)性化消費(fèi)需求，同時(shí)應(yīng)對(duì)資源、能源和環(huán)境約束等現(xiàn)實(shí)問題。現(xiàn)有的先進(jìn)制造系統(tǒng)幾乎無法滿足智能產(chǎn)品和服務(wù)價(jià)值增值和升級(jí)要求，制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展面臨巨大的瓶頸和困難。為了解決這些問題，制造業(yè)迫切需要促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和完善智能升級(jí)。

一、智能化制造成為先進(jìn)制造業(yè)革命的核心技術(shù)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，也是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的根本動(dòng)力?，F(xiàn)階段數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化使得信息的獲取、使用、控制和共享非常迅速和廣泛。此外，新一代技術(shù)的突破和應(yīng)用進(jìn)一步提高了制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。人工智能的最基本特征是認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)，可以更有效利用知識(shí)。人工智能可以從根本上提高工業(yè)信息的生成和利用效率，極大地解放人的體力和智力，極大地加快了創(chuàng)新步伐，使應(yīng)用遍布全球。智能化制造的突破和廣泛應(yīng)用將推動(dòng)新的工業(yè)革命達(dá)到高峰，重塑制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)形式。

利用智能化制造，產(chǎn)品高度智能化、人性化。同時(shí)，生產(chǎn)過程具有高質(zhì)量、靈活性、高效率和環(huán)保的特點(diǎn)。工業(yè)模式將發(fā)生革命性的變化。面向服務(wù)業(yè)的制造業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)將取得更大的發(fā)展，并將優(yōu)化和整合新的制造業(yè)體系，從而全面重建制造業(yè)的價(jià)值鏈，大大提高制造業(yè)的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)力。

智能化制造將給人類社會(huì)帶來革命性的變化。一方面，人與機(jī)器之間的界限將發(fā)生巨大變化，智能機(jī)器接管大量體力勞動(dòng)和大量人類腦力勞動(dòng)。這種轉(zhuǎn)變將使人類更多地參與創(chuàng)造性工作。另一方面，我們的工作和生活環(huán)境和模式將變得更加以人為本。同時(shí)，智能化制造將有效降低能源消耗和能源浪費(fèi)，同時(shí)不斷推動(dòng)制造業(yè)綠色和諧發(fā)展。

二、智能化制造對(duì)先進(jìn)制造業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)化

智能化制造技術(shù)是一項(xiàng)核心技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于整個(gè)制造價(jià)值鏈的全流程創(chuàng)新與優(yōu)化，包括離散制造和基于工藝的制造中的產(chǎn)品、生產(chǎn)和服務(wù)創(chuàng)新。

（一）智能化產(chǎn)品

在先進(jìn)制造業(yè)中的系統(tǒng)、產(chǎn)品和設(shè)備是智能化制造的核心。產(chǎn)品是智能化制造的價(jià)值載體，設(shè)備則是實(shí)施智能化制造的先決條件和基礎(chǔ)。

智能化制造將為產(chǎn)品和制造設(shè)備創(chuàng)新帶來無限空間，并將引發(fā)革命性變革，導(dǎo)致 “智能時(shí)代”的到來。從技術(shù)機(jī)制上看，產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備具有高度智能化、人性化、高質(zhì)量、低成本的特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)是各種產(chǎn)品創(chuàng)新的最重要環(huán)節(jié)。智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能協(xié)作設(shè)計(jì)、用戶交互式智能定制以及基于群體智能的大規(guī)模創(chuàng)作都是智能設(shè)計(jì)的主要組成部分。智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)是開發(fā)智能化制造的關(guān)鍵一步。

（二）智能化生產(chǎn)

智能化生產(chǎn)是先進(jìn)制造業(yè)的核心部分，智能化生產(chǎn)線、智能化車間和智能化工廠是制造業(yè)生產(chǎn)的主要載體。智能化制造實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜系統(tǒng)的精確建模和實(shí)時(shí)優(yōu)化與決策，形成自學(xué)習(xí)、自感知、自適應(yīng)、自控智能生產(chǎn)線。實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、靈活高效、安全綠色的產(chǎn)品制造。

（三）智能化服務(wù)

以智能化服務(wù)為中心的工業(yè)模式變革是先進(jìn)制造業(yè)的主題。在智能時(shí)代，包括市場(chǎng)營銷、銷售、供應(yīng)、運(yùn)營和維護(hù)在內(nèi)的所有產(chǎn)品生命周期服務(wù)將接受由物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和其他新技術(shù)支持的全新內(nèi)容。智能技術(shù)的應(yīng)用將催生制造業(yè)的新模式和新商業(yè)模式：一是大規(guī)模精簡(jiǎn)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∫?guī)模定制生產(chǎn)，二是以生產(chǎn)為基礎(chǔ)的制造業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)業(yè)面向制造業(yè)。這些變化將推動(dòng)服務(wù)型制造業(yè)與生產(chǎn)型服務(wù)業(yè)的一體化發(fā)展，并將創(chuàng)造新的通用型制造業(yè)務(wù)形式。制造業(yè)的工業(yè)模式將從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心的模式發(fā)生根本性變化，并將為供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革提供變革性支持。

（四）智能化制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

智能化制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是支持先進(jìn)制造業(yè)智能化制造的基礎(chǔ)。

隨著新一代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能化制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將向前發(fā)展。智能化制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能平臺(tái)系統(tǒng)和智能安全系統(tǒng)組成，將為智能化制造提供增長(zhǎng)空間和生產(chǎn)力和模式變化的要求。

（五）系統(tǒng)集成

智能化制造系統(tǒng)呈現(xiàn)了全方位的內(nèi)部和外部集成特性。一方面，在內(nèi)部全面整合中，智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)和管理流程實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的動(dòng)態(tài)整合，從而實(shí)現(xiàn)了縱向整合。通過智能化制造云和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，可以在企業(yè)間實(shí)現(xiàn)集成、共享、協(xié)作和優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)橫向集成。另一方面，在外部關(guān)聯(lián)企業(yè)的整合中，制造業(yè)、金融業(yè)和上下游產(chǎn)業(yè)之間存在深度融合，實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)的制造和基于生產(chǎn)服務(wù)的新商業(yè)共同開發(fā)。此外，智能化制造業(yè)與智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧社會(huì)相結(jié)合，形成智能化制造的生態(tài)系統(tǒng)。

三、促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)智能化制造的路徑

先進(jìn)制造業(yè)對(duì)智能升級(jí)的需求非常強(qiáng)烈，雖然近年來制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步日新月異，但智能化制造業(yè)基礎(chǔ)普遍薄弱。大多數(shù)企業(yè)和許多中小企業(yè)尚未完成向智能化制造的轉(zhuǎn)型。在推進(jìn)智能升級(jí)的過程中，企業(yè)必須腳踏實(shí)地，牢固樹立智能化基礎(chǔ)，鞏固智能化制造的基礎(chǔ)。同時(shí)，企業(yè)應(yīng)該努力探索智能化制造業(yè)“跨越式發(fā)展”的新道路。

近年來，中國工業(yè)界大力推行“互聯(lián)網(wǎng)+制造”理念。一方面，一批具有良好制造基礎(chǔ)的企業(yè)成功轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化制造；另一方面，一些尚未實(shí)現(xiàn)智能化制造的企業(yè)采用了智能化制造和網(wǎng)絡(luò)化制造并行推廣的技術(shù)路線圖，在制造業(yè)成功地向網(wǎng)絡(luò)化制造邁進(jìn)了一大步。為促進(jìn)智能化制造，應(yīng)采取“共存”的發(fā)展方式和“平行推進(jìn)與整合發(fā)展”的技術(shù)路線，即企業(yè)應(yīng)在兼顧快速應(yīng)用先進(jìn)信息技術(shù)和集成創(chuàng)新先進(jìn)制造技術(shù)的同時(shí)，推動(dòng)智能化制造、網(wǎng)絡(luò)化制造。

目前，智能化制造正在興起，但尚未成熟。因此，未來幾年，先進(jìn)制造業(yè)升級(jí)的努力應(yīng)著眼于“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的大規(guī)模推廣和綜合應(yīng)用。在大力推廣“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的過程中，應(yīng)特別重視向各種先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，以便將低端技術(shù)升級(jí)為高端技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)整體發(fā)展。一方面，大多數(shù)企業(yè)可以通過使用新的高質(zhì)量技術(shù)來糾正系統(tǒng)的錯(cuò)誤；另一方面，有必要盡快且盡可能地應(yīng)用智能化制造技術(shù)。因此，制造升級(jí)的速度可以在很大程度上提升，制造業(yè)將進(jìn)入新一代智能化制造全面推廣應(yīng)用的新階段。

在促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)智能化制造綜合發(fā)展的同時(shí)，在智能化轉(zhuǎn)型過程中將面臨幾輪轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級(jí)。因此，為能夠成功推動(dòng)分階段實(shí)施和智能化制造業(yè)的不斷升級(jí)，應(yīng)堅(jiān)持以下幾方面發(fā)展：

（一）堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展

要抓住智能化制造的歷史機(jī)遇，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，主攻先進(jìn)制造業(yè)方向。加強(qiáng)智能化制造技術(shù)的研究、開發(fā)、示范、推廣和應(yīng)用，通過創(chuàng)新來促進(jìn)制造業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量、效率和績(jī)效的提升，這將使制造業(yè)從“大”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬?qiáng)”。

（二）堅(jiān)持實(shí)施企業(yè)特色發(fā)展

要推進(jìn)智能化制造，充分調(diào)動(dòng)企業(yè)內(nèi)部動(dòng)力至關(guān)重要。企業(yè)之間差異很大，一個(gè)特定的智能轉(zhuǎn)型模式不可能適合所有企業(yè)。不同企業(yè)從具體發(fā)展形式入手，保持技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)經(jīng)濟(jì)的平衡，切實(shí)探索適合其轉(zhuǎn)型升級(jí)的技術(shù)路徑。

（三）堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)升級(jí)

推進(jìn)智能化制造不應(yīng)局限于模型、示范和某些制造環(huán)節(jié)或制造領(lǐng)域。相反，必須重視從企業(yè)、行業(yè)以及整個(gè)制造業(yè)來推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的質(zhì)量、效率，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造業(yè)的智能轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（四）堅(jiān)持建立更好的生態(tài)系統(tǒng)

各級(jí)政府、學(xué)術(shù)界、金融部門等機(jī)構(gòu)要共同建立協(xié)同的生態(tài)體系，幫助和支持企業(yè)的智能升級(jí)，形成創(chuàng)造和創(chuàng)新的環(huán)境。智能化制造的創(chuàng)新體系應(yīng)該結(jié)合工業(yè)、大學(xué)、研究院所、金融機(jī)構(gòu)和公共行政部門的努力來建立。同時(shí)，形成一批從事推廣應(yīng)用各種扶持性技術(shù)和系統(tǒng)解決方案的新興企業(yè)。

（五）堅(jiān)持“開放”和協(xié)作

先進(jìn)制造業(yè)應(yīng)繼續(xù)擴(kuò)大國際合作交流，實(shí)行更高層次的“對(duì)外開放”。因此，企業(yè)必須與全球制造業(yè)企業(yè)共同努力，共同推進(jìn)智能化制造，推動(dòng)新的工業(yè)革命，并使先進(jìn)制造業(yè)以可持續(xù)發(fā)展的方式為人類服務(wù)。

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（作者單位：河北工程大學(xué)）

責(zé)任編輯：代建明