淺談我國(guó)智能制造發(fā)展

左俊中 趙幫榮 鄭華清 金懷勇

摘要：智能制造是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，是我國(guó)建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的主攻方向。加快推進(jìn)智能制造，有利于促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。文章圍繞智能制造，簡(jiǎn)要介紹了智能制造的關(guān)鍵技術(shù)、我國(guó)智能制造的技術(shù)路線和我國(guó)推進(jìn)智能制造產(chǎn)業(yè)的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：智能制造;關(guān)鍵技術(shù);技術(shù)路線;政策建議

0? 引言

智能制造是新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，具備自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行等功能的新型制造模式。智能制造貫穿于產(chǎn)品、裝備、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等環(huán)節(jié)，推動(dòng)制造業(yè)朝著創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、開發(fā)、共享的方向發(fā)展。智能制造是一種發(fā)展趨勢(shì)，將成為衡量各國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要領(lǐng)域。為了適應(yīng)全球發(fā)展新形勢(shì)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，我國(guó)先后發(fā)布了《中國(guó)制造2025》、《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》等相關(guān)政策，推進(jìn)我國(guó)智能制造發(fā)展。

1? 智能制造的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 信息物理系統(tǒng)（CPS）技術(shù)? CPS是將工業(yè)化和信息化進(jìn)行深度融合，集計(jì)算、通信和控制等技術(shù)于一體的新一代智能系統(tǒng)。CPS技術(shù)致力于將虛擬網(wǎng)絡(luò)空間與現(xiàn)實(shí)物理世界進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境和信息等要素的適時(shí)交互和高效協(xié)調(diào)，從而以遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、高效、協(xié)調(diào)、安全的方式控制物理實(shí)體。CPS技術(shù)的研究涉及感知設(shè)計(jì)、信息處理、建模與認(rèn)知、決策與控制、集成設(shè)計(jì)、數(shù)字孿生和安全性等方面，CPS技術(shù)的應(yīng)用推廣對(duì)我國(guó)智能制造的發(fā)展具有重大的意義。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能感知技術(shù)? 物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能制造的前提，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為載體，對(duì)制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面感知。采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行篩選，剔除其中錯(cuò)誤的和不完整的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、完整和安全。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)提高了數(shù)據(jù)壓縮效率，也避免大量數(shù)據(jù)資源出現(xiàn)冗余現(xiàn)象。數(shù)據(jù)交融技術(shù)提高了數(shù)據(jù)精度，有效預(yù)防數(shù)據(jù)沖突的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)匯集技術(shù)減少了數(shù)據(jù)的傳輸量，只傳輸使用者需要的數(shù)據(jù)信息，緩解了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸壓力。

1.3 基于大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)優(yōu)化技術(shù)? 工業(yè)大數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要因素，智能感知技術(shù)的不斷發(fā)展，通過對(duì)制造過程的全面感知，產(chǎn)生了大量的工業(yè)數(shù)據(jù)信息。對(duì)工業(yè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲取制造過程中的熱能、材料、壓力、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，不僅可以了解控制整個(gè)生產(chǎn)加工過程，還可以通過與預(yù)期數(shù)據(jù)的對(duì)比，改進(jìn)制造工藝，優(yōu)化加工工序，提升生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低企業(yè)能耗，合理配置有效資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的科學(xué)管控，使企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行方案達(dá)到最優(yōu)化。

1.4 基于云制造的智能服務(wù)技術(shù)? 云制造是根據(jù)用戶的需求，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和云制造平臺(tái)，在網(wǎng)上為用戶組織制造資源與能力，完成設(shè)計(jì)、加工、生產(chǎn)、協(xié)作等訂單，為用戶提供制造服務(wù)。云制造服務(wù)平臺(tái)的效率更高，且高度開放，可以根據(jù)用戶需求的變化，靈活變換企業(yè)資源，同時(shí)企業(yè)資源與能力也可自由出入云平臺(tái)。另外，云制造服務(wù)平臺(tái)還可以為用戶在產(chǎn)品論證與設(shè)計(jì)階段提供仿真技術(shù)服務(wù)。云制造服務(wù)平臺(tái)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置和有效利用。

2? 國(guó)外智能制造實(shí)踐概述

美國(guó)發(fā)展智能制造，優(yōu)先發(fā)展先進(jìn)傳感與控制技術(shù)、人工智能、工業(yè)機(jī)器人和制造創(chuàng)新平臺(tái)，利用其先進(jìn)的信息通信技術(shù)和軟件技術(shù)，將制造環(huán)境和信息通信技術(shù)進(jìn)行深度融合。2016年，美國(guó)通過創(chuàng)建制造業(yè)創(chuàng)新中心，打造制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行制造業(yè)智能升級(jí)。2018年，《美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)戰(zhàn)略》將智能制造系統(tǒng)列為美國(guó)未來四年實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)全球先進(jìn)制造目標(biāo)的發(fā)展重點(diǎn)之一。

2013年，德國(guó)正式推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，是以智能制造為主導(dǎo)的一次新的工業(yè)革命。德國(guó)發(fā)展智能制造，以智能工廠為重要載體，利用信息物理系統(tǒng)（CPS），實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)資源與物理資源的結(jié)合與協(xié)作，形成工廠、產(chǎn)品、數(shù)據(jù)相互融通的制造系統(tǒng)。德國(guó)的龍頭企業(yè)建設(shè)智能工廠更加注重利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及人工智能，促成人、設(shè)備以及數(shù)據(jù)的密切協(xié)作，重新塑造生產(chǎn)鏈與服務(wù)鏈。

2017年，日本明確提出“互聯(lián)工業(yè)”的概念，為了推進(jìn)“互聯(lián)工業(yè)”，智能制造和機(jī)器成為日本尋求發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。日本發(fā)展智能制造，強(qiáng)調(diào)人存在的意義，發(fā)展人工智能，發(fā)展智能機(jī)器人，不是消滅人，而是構(gòu)建人與機(jī)器人之間相互依存、相互協(xié)作的伙伴關(guān)系。日本采取了一系列的措施，包括推廣智能工廠等示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化、制造網(wǎng)絡(luò)安全化、智能化人才培養(yǎng)等，推進(jìn)智能制造的發(fā)展。

3? 我國(guó)智能制造的技術(shù)路線

第一代智能制造：數(shù)字化制造。上世紀(jì)50年代，以數(shù)字化為主要特征的信息技術(shù)開始應(yīng)用于制造業(yè)。自上世紀(jì)80年代以來，我國(guó)企業(yè)逐步推廣數(shù)字化制造，尤其是近些年，一大批數(shù)字化的生產(chǎn)線、車間及工廠的建立，顯示了我國(guó)數(shù)字化制造取得了巨大的進(jìn)步。第二代智能制造：數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造。自上世紀(jì)90年代末以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷成熟，我國(guó)大力推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)被應(yīng)用于制造領(lǐng)域，涌現(xiàn)出一批成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)的制造示范型企業(yè)。新一代智能制造：數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造。近年來，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)著智能技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合，形成新一代智能制造。新一代智能制造將深刻影響和改變社會(huì)的產(chǎn)品形態(tài)、生產(chǎn)方式和服務(wù)模式，給制造業(yè)帶來革命性的變化。三代智能制造的不斷演變，體現(xiàn)了智能制造發(fā)展的階段性和融合性的特點(diǎn)，中國(guó)應(yīng)結(jié)合實(shí)際的國(guó)情，堅(jiān)持三代智能制造“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”的技術(shù)路線。堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展，加快研究開發(fā)云服務(wù)、先進(jìn)傳感與控制、人工智能等先進(jìn)技術(shù)。堅(jiān)持因企制宜，循序漸進(jìn)地推進(jìn)企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4? 我國(guó)推進(jìn)智能制造產(chǎn)業(yè)的建議

4.1 推進(jìn)智能制造技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用? 鼓勵(lì)支持智能制造創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)，加強(qiáng)智能制造技術(shù)的自主研發(fā)，突破智能制造核心共性技術(shù)壁壘，開發(fā)支撐智能制造的高端工業(yè)軟件，研發(fā)智能制造高端關(guān)鍵裝備，提升智能制造領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。著力打造智能制造示范企業(yè)和示范車間，并加大試點(diǎn)示范的推廣應(yīng)用。

4.2 增加智能制造的財(cái)稅支持? 一方面，政府加大財(cái)政資金投入，圍繞智能制造的發(fā)展，加大對(duì)國(guó)家智能制造專項(xiàng)等重大項(xiàng)目的資金支持。將智能制造作為技術(shù)改造的主要方向，用好技術(shù)改造專項(xiàng)資金，鼓勵(lì)推動(dòng)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造投資。另一方面，政府調(diào)節(jié)相關(guān)稅收政策，對(duì)企業(yè)的智能化升級(jí)改造項(xiàng)目給予適當(dāng)?shù)亩愂諆?yōu)惠，鼓勵(lì)和支持企業(yè)開展智能化技術(shù)的升級(jí)改造。

4.3 加強(qiáng)國(guó)際交流與合作? 加強(qiáng)與各國(guó)政府、國(guó)內(nèi)外行業(yè)組織以及企業(yè)的溝通合作，積極參與國(guó)際智能制造會(huì)議交流，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際智能制造標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)對(duì)接。鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)開拓海外市場(chǎng)，通過對(duì)外投資合作，學(xué)習(xí)掌握國(guó)外先進(jìn)的智能制造關(guān)鍵技術(shù)，逐步提升自主創(chuàng)新能力，提高我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

4.4 注重人才的培養(yǎng)和引進(jìn)? 智能制造以人才為本，人才培養(yǎng)非常重要。鼓勵(lì)高校改革人才培養(yǎng)的方式，積極聯(lián)合企業(yè)、科研院所共同為社會(huì)培養(yǎng)智能制造人才。鼓勵(lì)企業(yè)開展智能制造知識(shí)培訓(xùn)，提高企業(yè)員工智能化技能。同時(shí)，營(yíng)造良好的發(fā)展環(huán)境，吸引大量海外優(yōu)秀的智能制造人才來華發(fā)展。以人才引領(lǐng)發(fā)展，推進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的智能升級(jí)。

5? 結(jié)束語

隨著全球工業(yè)的快速發(fā)展，智能制造將成為各國(guó)制造業(yè)未來的發(fā)展方向。智能制造是我國(guó)建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的主攻方向，是我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主要途徑，為我國(guó)制造業(yè)跨越發(fā)展提供了機(jī)遇。近年來，我國(guó)智能制造已經(jīng)取得了喜人的進(jìn)步，隨著《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的不斷深入實(shí)施，我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。未來一定會(huì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，躋身世界制造強(qiáng)國(guó)之列的目標(biāo)。

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