淺談制造業(yè)從制造到智造

張群嶺

隨著社會經(jīng)濟邁入數(shù)字化經(jīng)濟發(fā)展進程，制造業(yè)正在面臨前所未有的洗禮，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算為代表的新一輪工業(yè)革命正在進行，新技術(shù)將成為制造業(yè)未來競爭力的關(guān)鍵，智能制造作為新一代信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，涵蓋了自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化等技術(shù)手段，正在改寫傳統(tǒng)制造業(yè)。

據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布，2018年工業(yè)增加值總量達到30.52萬億元人民幣，其中，制造業(yè)增長6.5%。高技術(shù)制造業(yè)增加值比上年增長11.7%，裝備制造業(yè)增加值增速達到8.1%，均明顯高于6.2%的整體工業(yè)增速。一方面，制造業(yè)擴張?zhí)崴?，呈現(xiàn)穩(wěn)中有升態(tài)勢，市場需求持續(xù)釋放拉動生產(chǎn)平穩(wěn)增長。另一方面，高技術(shù)制造業(yè)繼續(xù)領(lǐng)跑，高技術(shù)制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢較好，賦能制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。發(fā)展制造業(yè)是實現(xiàn)我國工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級、推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要途徑和必由之路。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

當前全球經(jīng)濟在經(jīng)濟低迷、產(chǎn)能過剩、人口老齡化、激烈競爭的趨勢下，德國、美國、日本等國家均在尋找發(fā)展的新動力，不約而同的制定了相應(yīng)的國家戰(zhàn)略，推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建新型的數(shù)字經(jīng)濟，掀起了制造業(yè)走向智能制造的浪潮，制造業(yè)正重回全球經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)競爭的制高點，搶占高端制造市場并不斷擴大競爭優(yōu)勢。

從國際發(fā)展態(tài)勢看，2011年美國提出“先進制造伙伴關(guān)系計劃”（AMP），2012年又提出了“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略”計劃，致力于制造業(yè)強國，將制造業(yè)提升為國家戰(zhàn)略。2013年，德國提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略計劃，引發(fā)了新一輪的工業(yè)革命，將自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化相融合的智能制造技術(shù)，提升國內(nèi)工業(yè)體系、保持其在全球的領(lǐng)先地位。2015—2016年日本相繼提出“機器人新戰(zhàn)略”和超智巧“社會5.0”國家戰(zhàn)略，解決“少人化和老齡化”帶來的新問題。

最具有代表性的屬德國提出的工業(yè)4.0，從工業(yè)革命解讀劃分制造業(yè)經(jīng)歷的歷程。制造業(yè)經(jīng)歷了三次的工業(yè)革命，迎來了以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命是機械化革命，為工業(yè)1.0時代，18世紀晚期以蒸汽機的發(fā)明、紡紗機的問世，促使人類從農(nóng)耕時代邁向工業(yè)時代。

第二次工業(yè)革命是電氣化革命，為工業(yè)2.0時代，1870年以電機的發(fā)明開始了流水線生產(chǎn)作業(yè)，工業(yè)進入了大批量標準化的生產(chǎn)階段。這是人與機器之間的協(xié)同，提高了生產(chǎn)效率。

第三次工業(yè)革命是信息化革命，為工業(yè)3.0時代，隨著計算機的問世，電子工程和IT技術(shù)的應(yīng)用，20世紀70年代開始以PLC和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動了生產(chǎn)自動化。人與機器之間增加了物理信息系統(tǒng)，尤其是數(shù)控機床的自動化加工，大大提升了工作效率和質(zhì)量。

第四次工業(yè)革命是人工智能革命，為工業(yè)4.0時代，通過賽博物理系統(tǒng)（CPS），將實體物理世界和虛擬網(wǎng)絡(luò)世界融合形成虛實融合，人、智能機器、傳感器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，推動制造向智能轉(zhuǎn)型。

工業(yè)4.0的核心技術(shù)是將CPS應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，圍繞縱向集成、端到端集成和橫向集成，全面打通企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備、企業(yè)之間、社會化的集成、協(xié)同，實現(xiàn)敏捷、高效、智能化、個性化、社會化的生產(chǎn)和服務(wù)。

2019年2月5日德國經(jīng)濟和能源部發(fā)布《國家工業(yè)戰(zhàn)略2030》，旨在針對性扶持機械、化工、汽車、材料、醫(yī)療、3D打印等重點工業(yè)領(lǐng)域，計劃到2030年將工業(yè)產(chǎn)值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例增至25%，提高德國工業(yè)在全球的競爭力。

從國內(nèi)發(fā)展態(tài)勢看，2015年我國提出了以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，以滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)對重大技術(shù)裝備的需求為目標，強化工業(yè)基礎(chǔ)能力，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)制造業(yè)由大變強的歷史跨越。

智能制造的基礎(chǔ)是數(shù)字化。目前，我國工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，傳統(tǒng)制造業(yè)在智能制造方的發(fā)展普遍較慢，廣大中小企業(yè)還遠遠未實現(xiàn)“數(shù)字化制造”，制造業(yè)處于工業(yè)2.0補課、工業(yè)3.0普及和工業(yè)4.0示范引領(lǐng)的并聯(lián)方式發(fā)展。

制造業(yè)普遍面臨著提質(zhì)、增效、降本和快速響應(yīng)的強烈需求，傳統(tǒng)的機床、專用設(shè)備、人工運輸?shù)日谏墳閿?shù)控機床、機器人、3D打印、AGV小車等智能工具。通過應(yīng)用數(shù)字化研發(fā)設(shè)計CAD、CAE、CAM等工業(yè)軟件提高產(chǎn)品研發(fā)效率，縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本、對接制造環(huán)節(jié)。通過ERP、MES、CRM等神經(jīng)系統(tǒng)感知環(huán)境、獲取信息、傳遞指令。其中，ERP知道“為什么”，解決生產(chǎn)計劃、采供銷等生產(chǎn)管理問題；MES知道“怎么做”，解決生產(chǎn)制造過程中的計劃排程、設(shè)備使用等。

通過ERP/CRM/PLM/MES/WMS等各類信息化系統(tǒng)和數(shù)控機床、機器人等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施互聯(lián)進行集成，對數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、分析和決策，其中，PLM系統(tǒng)將來自不同源頭的數(shù)據(jù)整合到一個“數(shù)據(jù)池”，為企業(yè)提供決策分析，建立起靈活的、可配置的數(shù)字化生產(chǎn)線、數(shù)字化車間，構(gòu)成了智能制造的縱向集成。

通過產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的一系列工程活動來實現(xiàn)全價值鏈上的所有終端/用戶的集成，先進的汽車、手機制造廠家正是圍繞產(chǎn)品的企業(yè)之間的集成和合作，使現(xiàn)實世界和數(shù)字世界完成整合，構(gòu)成了智能制造端到端的集成。

將各種使用不同制造階段和信息化系統(tǒng)集成，以價值網(wǎng)絡(luò)為主線，實現(xiàn)不同企業(yè)間的物流、能源流、信息流三流合一，實現(xiàn)社會化、生態(tài)化的協(xié)同生產(chǎn)，構(gòu)成了智能制造橫向的集成。

近年來，華為、吉利汽車、濰柴動力等制造業(yè)通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)的應(yīng)用，基本實現(xiàn)了信息互通、協(xié)同集成優(yōu)化，將人、流程、數(shù)據(jù)和事物連接起來，人機料法環(huán)策有機結(jié)合，推動了制造向智能制造的轉(zhuǎn)變。

隨著滴滴打車平臺、共享單車的問世，推動了“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)行業(yè)=網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的新興行業(yè)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型，給很多制造業(yè)企業(yè)帶來了可觀的利潤，誕生了新的商業(yè)模式，典型C2B經(jīng)營模式實現(xiàn)了定制化生產(chǎn)。

二、發(fā)展趨勢與方向

“發(fā)展是硬道理”。科技創(chuàng)新引領(lǐng)未來，從制造到智造，是一個長期、復(fù)雜的過程。新能源、新材料、生物制造等新興技術(shù)的交叉融合，新一代人工智能已經(jīng)成為助推新一輪智能制造的核心技術(shù)。

新一輪智能制造是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合，人工智能即是智能制造的產(chǎn)物，又是新一輪智能制造的核心技術(shù)。這種技術(shù)不僅適用于離散型制造業(yè)，同樣也適用于流程型制造業(yè)。從制造向智能制造發(fā)展，并最終向服務(wù)型發(fā)展轉(zhuǎn)型。

2019年我國政府工作報告中提出了全新的戰(zhàn)略思想，“拓展智能+，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能”。

實現(xiàn)智能制造的全過程需要集成，需要構(gòu)建智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)和智能服務(wù)?；诰W(wǎng)絡(luò)建立智能制造云，將數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化與制造技術(shù)進行集成并迭代。

隨著客戶需求的不斷提高，多品種、小批量、定制化的生產(chǎn)模式將會在國內(nèi)逐步普及，數(shù)字化車間走向智能工廠，智能系統(tǒng)從供應(yīng)鏈將延伸至生產(chǎn)后服務(wù)等各個環(huán)節(jié)，新一代智能制造將會更加聰慧。

一是柔性化生產(chǎn)是制造業(yè)發(fā)展的核心競爭力，生產(chǎn)制造型企業(yè)再向供應(yīng)鏈協(xié)同型企業(yè)轉(zhuǎn)型。制造業(yè)正在利用互聯(lián)網(wǎng)+、智能+等技術(shù)去轉(zhuǎn)型，通過數(shù)字化生產(chǎn)線的建立實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，實現(xiàn)多品種生產(chǎn)組裝的快速切換，提高產(chǎn)能效率，消除不必要的浪費。

二是全域經(jīng)濟的產(chǎn)物C2B模式將引領(lǐng)制造業(yè)。制造業(yè)商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，以小米、海爾為代表的制造業(yè)建立了拉動式配送體系，開啟了客戶定制化的C2B發(fā)展模式。定制化生產(chǎn)，是制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的延伸方向，邁向電子商務(wù)平臺。

三是智能化云服務(wù)將助推智能產(chǎn)品。未來的產(chǎn)品基于模塊化、互聯(lián)功能，帶有先進的傳感器、智能芯片的產(chǎn)品，通過云平臺智能采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對產(chǎn)品整個生命周期的管理，有助于提高產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量，構(gòu)建新的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)。

三、結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和ERP、MES、CRM、PLM等工業(yè)軟件的數(shù)字虛體技術(shù)和物理實體經(jīng)濟深度融合，制造業(yè)將邁入一個新生態(tài)的工業(yè)時代，提高傳統(tǒng)制造業(yè)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化應(yīng)用水平和服務(wù)質(zhì)量，提升企業(yè)競爭力，實現(xiàn)價值創(chuàng)造、價值優(yōu)化，助推數(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展，促進國家制造業(yè)又好又快發(fā)展。

作者單位：陜西北方動力有限責任公司