“中國制造2025”戰(zhàn)略背景下中小企業(yè)實現(xiàn)智能制造途徑探析

◎文/陳前程 李粟 郭存露

（安徽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 中機第一設(shè)計研究院有限公司 安徽投資俱樂部）

一、“中國制造 2025”戰(zhàn)略

1.提出背景

近年來，實體經(jīng)濟日益受到各國的重視。制造業(yè)是實體經(jīng)濟的主體，是國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的支柱，是人民幸福安康的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是新常態(tài)下經(jīng)濟“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”的主戰(zhàn)場。制造業(yè)的興衰，印證的是大國的興衰，沒有強大的制造業(yè)，就不可能成為經(jīng)濟大國和強國[1]。制造業(yè)對服務(wù)業(yè)的發(fā)展具有重要的支撐帶動作用。正是基于此，自2013年至今，德國、美國和中國先后推出了“工業(yè)4.0”項目、“先進制造伙伴計劃”和“中國制造2025”。這些計劃都以智能制造為主題，利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型升級[2,3]。

我國工業(yè)化已告別重化工時代，傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展進入中低速增長新常態(tài)?？傮w來看，我國制造業(yè)面臨三大困境。一是制造業(yè)大而不強。具體表現(xiàn)為創(chuàng)新能力不強、產(chǎn)品質(zhì)量問題突出、處于價值鏈低端。價值鏈高端是“產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)和服務(wù)”兩端，而我國制造業(yè)多數(shù)處于附加值較低的“生產(chǎn)—加工—組裝”環(huán)節(jié)，如生產(chǎn)一部蘋果手機所需的178.96美元中負(fù)責(zé)組裝的中國企業(yè)僅得6.5美元。二是發(fā)展方式迫切需要改變。具體表現(xiàn)為主要依靠資源要素投入和規(guī)模擴張的粗放發(fā)展方式、資源環(huán)境約束限制、勞動力成本不斷上升、進出口增速放緩、對外投資規(guī)模同比減少。三是制造業(yè)面臨“兩頭擠”的挑戰(zhàn)。美國等發(fā)達(dá)經(jīng)濟體明確提出“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，首要目標(biāo)是搶占裝備制造業(yè)新制高點，而制造業(yè)中心逐漸向俄羅斯、巴西、印度、越南等發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，我國正處于這兩種狀態(tài)的中間，面臨“兩頭擠”的發(fā)展挑戰(zhàn)。在國際大趨勢下，世界主要經(jīng)濟體國家紛紛制定自己的制造業(yè)強國計劃（具體見圖 1）。

2.“中國制造 2025”主要內(nèi)容

2015年3月5日，國務(wù)院總理李克強在《2015年政府工作報告》中明確提出要實施“中國制造2025”，加快從制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變；5月19日，國務(wù)院正式下發(fā)《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)〈中國制造2025〉的通知》（國發(fā)〔2015〕28號），部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略。

《中國制造2025》是推動我國制造業(yè)進入世界強國行列的行動綱領(lǐng)，也是我國制造強國戰(zhàn)略第一個十年行動綱領(lǐng)。其主要內(nèi)容可以從“一、二、三、四、五、九、十”幾個層次進行闡述。

“一”是指“一個目標(biāo)”，即從制造大國邁向制造強國?！岸笔侵浮皟苫诤稀?，即制造業(yè)的工業(yè)化和信息化進行深度融合?！叭笔侵浮叭阶邞?zhàn)略”，即：第一步是到2025年中國制造業(yè)可進入世界第二方陣，邁入制造強國行列；第二步是到2035年中國制造業(yè)將位居第二方陣前列，成為名副其實的制造強國；第三步是到2045年中國制造業(yè)可望進入第一方陣，成為具有全球影響力的制造強國。“四”是指“四項原則”，即市場主導(dǎo)，政府引導(dǎo)；立足當(dāng)前，著眼長遠(yuǎn)；整體推進，重點突破；自主發(fā)展，開放合作。其基本含義是以市場和政府引導(dǎo)為導(dǎo)向，結(jié)合目前的國家制造業(yè)和企業(yè)的制造能力，作出合理的、全面的、重點突出的發(fā)展規(guī)劃，鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的同時加強行業(yè)間及跨國合作，力爭企業(yè)實現(xiàn)在制造強國戰(zhàn)略上的重點突破?！拔濉笔侵浮拔宕蠊こ獭保謩e是工業(yè)強基工程、綠色制造工程、高端裝備創(chuàng)新工程、制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工程和智能制造工程，其中智能制造工程是主攻方向?！熬拧笔侵浮熬糯髴?zhàn)略任務(wù)”，分別是強化工業(yè)基礎(chǔ)能力、全面推行綠色制造、推進工業(yè)化和信息化深度融合、提高國家制造業(yè)創(chuàng)新能力、加強質(zhì)量和品牌建設(shè)、深入推進制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、積極發(fā)展服務(wù)型制造和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、大力推進重點領(lǐng)域突破發(fā)展、提高制造業(yè)國際化發(fā)展水平?！笆笔侵浮笆髢?yōu)勢和戰(zhàn)略領(lǐng)域”，分別是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備，其中屬于裝備制造業(yè)（斜體部分）的在7個以上?？梢姡爸袊圃?025”戰(zhàn)略最核心的是裝備制造強國戰(zhàn)略。

圖1 世界主要經(jīng)濟體國家的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

二、中小企業(yè)實現(xiàn)智能制造的途徑

1.知識管理

企業(yè)制造系統(tǒng)的知識管理可以從基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范三個知識庫維度進行梳理，逐步實現(xiàn)對知識庫的運用及其管理[4]。

基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：術(shù)語定義、參考模型、元數(shù)據(jù)、對象標(biāo)識注冊與解析等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)；體系架構(gòu)、安全要求、管理和評估等信息安全標(biāo)準(zhǔn)；評價指標(biāo)體系、度量方法和實施指南等管理評價標(biāo)準(zhǔn)；環(huán)境適應(yīng)性、設(shè)備可靠性等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：工業(yè)機器人、集成軟件、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)裝置、增材制造、人機交互友好界面及裝置、產(chǎn)品質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)；體系架構(gòu)、互聯(lián)互通和互操作、現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)融合、工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無線、工業(yè)網(wǎng)關(guān)通信協(xié)議和接口等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)字化設(shè)計仿真、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、智能檢測、智能物流和精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理等智能工廠標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)分析、云服務(wù)等工業(yè)云和工業(yè)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；個性化定制和遠(yuǎn)程運維服務(wù)等服務(wù)型制造標(biāo)準(zhǔn)。

行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：以典型離散行業(yè)的數(shù)字化車間集成應(yīng)用和流程行業(yè)智能工廠集成應(yīng)用為代表的十大重點領(lǐng)域行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

針對非標(biāo)型生產(chǎn)企業(yè)和多品種小批量的生產(chǎn)制造型企業(yè)，還可以搭建面向客戶參與的產(chǎn)品智能快速研發(fā)平臺的知識管理構(gòu)架[5]（見圖2）。

圖2 面向客戶參與的產(chǎn)品智能快速研發(fā)平臺的知識管理構(gòu)架

2.現(xiàn)代研發(fā)技術(shù)及制造資源管理

面對“中國制造2025”計劃，中小企業(yè)可以通過引進現(xiàn)代化的研發(fā)設(shè)計軟件及創(chuàng)建產(chǎn)品測試平臺，提升企業(yè)的現(xiàn)代化研發(fā)水平和生產(chǎn)制造資源的管理水平，進而提高研發(fā)效率，實現(xiàn)制造資源的高效運用。具體可以從以下幾個方面入手。

設(shè)計仿真軟件：計算機輔助類（CAD/CAM/CAE/CAPP）軟件、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的三維設(shè)計與建模軟件、數(shù)值分析與可視化仿真軟件、模塊化設(shè)計工具以及專用知識、模型、零件、工藝和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫等。

圖3 制造型企業(yè)的智能工廠構(gòu)建框架

工業(yè)控制軟件：高安全、高可信的嵌入式實時工業(yè)操作系統(tǒng)，智能測控裝置及核心智能制造裝備嵌入式組態(tài)軟件。

業(yè)務(wù)管理軟件：制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、企業(yè)資源管理軟件（ERP）、供應(yīng)鏈管理軟件（SCM）、產(chǎn)品全生命周期管理軟件（PLM）、商業(yè)智能軟件（BI）等。

數(shù)據(jù)管理軟件：嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與實時數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘分析平臺、基于大數(shù)據(jù)的智能管理服務(wù)平臺等。

系統(tǒng)解決方案：生產(chǎn)制造過程智能管理與決策集成化管理平臺、跨企業(yè)集成化協(xié)同制造平臺，以及面向工業(yè)軟件、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工控安全系統(tǒng)、智能機器等集成應(yīng)用的行業(yè)系統(tǒng)解決方案。

測試驗證平臺：設(shè)計、仿真、控制、管理類工業(yè)軟件穩(wěn)定性、可靠性測試驗證平臺，重點行業(yè)CPS關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用環(huán)境的兼容適配、互聯(lián)互通、互操作測試驗證平臺。

3.搭建智能工廠

近年來，歐美針對流程工業(yè)提出了“智能工廠”的概念，韓國政府也在《制造業(yè)創(chuàng)新3.0戰(zhàn)略》中提出計劃在2020年之前打造10000個智能生產(chǎn)工廠，將韓國20人以上的工廠總量中的1/3都改造為智能工廠。

智能工廠由商業(yè)智能、運營智能、操作智能三個層次組成。其在商業(yè)智能方面的含義是智能分析、經(jīng)營預(yù)測、數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能；在運營智能方面的含義是運營優(yōu)化、預(yù)警預(yù)報、實時績效、應(yīng)急指揮；在操作智能方面的含義是傳感分析、現(xiàn)場總線、先進控制、實時優(yōu)化、動態(tài)模擬、在線仿真。制造型中小企業(yè)可以根據(jù)自身的經(jīng)營狀況，逐步搭建自己的智能工廠（模塊結(jié)構(gòu)見圖3）。

綜上所述，中小企業(yè)可以通過以下途徑實現(xiàn)智能制造：一是做到規(guī)范化的知識管理，從基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范三個維度提高企業(yè)的知識管理水平；二是通過引進現(xiàn)代化的研發(fā)設(shè)計系列軟件，如設(shè)計仿真軟件、工業(yè)控制軟件、業(yè)務(wù)管理軟件、數(shù)據(jù)管理軟件等，提高企業(yè)的設(shè)計與管理水平，并通過創(chuàng)建產(chǎn)品測試平臺，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和耐用性；三是從商業(yè)智能、運營智能、操作智能三個層面搭建智能工廠，逐步實現(xiàn)智能制造，從而提高企業(yè)的核心競爭力。