國(guó)外工業(yè)智能化發(fā)展對(duì)我國(guó)的啟示

李恒欣

（國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心人工智能所，北京 100040）

1 國(guó)外工業(yè)智能化發(fā)展現(xiàn)狀

第一次工業(yè)革命是水和蒸汽推動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)，第二次工業(yè)革命是電能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，第三次工業(yè)革命是電子和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，第四次工業(yè)革命是數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革命，企業(yè)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。隨著第四次工業(yè)革命的到來，搶抓信息化產(chǎn)業(yè)革命契機(jī)、推動(dòng)工業(yè)智能化發(fā)展已成為全球共識(shí)，智能制造成為各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視工業(yè)智能化發(fā)展，美國(guó)提出智能制造，日本提出“互聯(lián)工業(yè)”,德國(guó)提出“工業(yè)4.0”，國(guó)內(nèi)提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”和中國(guó)制造等計(jì)劃。

1.1 美國(guó)智能制造發(fā)展思路及路徑

1.1.1 國(guó)家完善頂層設(shè)計(jì)牽引發(fā)展

2011年6月24日，美國(guó)時(shí)任總統(tǒng)奧巴馬公布推動(dòng)美國(guó)的“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”（Advanced Manufacturing Partnership,AMP），目的在于建構(gòu)制造業(yè)產(chǎn)政學(xué)研聯(lián)合的基礎(chǔ)平臺(tái)，形成創(chuàng)新智能制造生態(tài)體系，參與的學(xué)術(shù)單位包括麻省理工學(xué)院、卡內(nèi)基美隆大學(xué)、史丹佛大學(xué)等知名學(xué)府，產(chǎn)業(yè)界則包括康寧玻璃、福特汽車、英特爾、寶僑等大企業(yè)。同年11月，美國(guó)商務(wù)部在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）設(shè)立國(guó)家先進(jìn)制造項(xiàng)目辦公室（Advanced Manufacturing National Program Of fice,AMNPO），主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界和聯(lián)邦政府部門，統(tǒng)籌規(guī)劃與先進(jìn)制造相關(guān)施政、管理公開競(jìng)爭(zhēng)的研究所篩選創(chuàng)建流程[1]。2013年，美國(guó)推出AMP2.0版，以平臺(tái)建構(gòu)為起點(diǎn)，強(qiáng)化其網(wǎng)絡(luò)與軟件優(yōu)勢(shì)，設(shè)定重要的發(fā)展項(xiàng)目為實(shí)踐，以確保美國(guó)的先進(jìn)制造地位。

1.1.2 搭建聯(lián)盟形成強(qiáng)大支撐

美國(guó)善于通過搭建聯(lián)盟等第三方中介機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)公私力量，為智能制造發(fā)展提供必要的資源，強(qiáng)化資源的有序引導(dǎo)和上下游的合理聯(lián)動(dòng)。先進(jìn)制造技術(shù)聯(lián)盟（AMTech）為業(yè)界提供必要資源，為鼓勵(lì)創(chuàng)新技術(shù)與提升現(xiàn)有技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)聯(lián)盟提供“技術(shù)提案獎(jiǎng)（planningaward）”和“專案執(zhí)行獎(jiǎng)（projectaward）”補(bǔ)助支持具長(zhǎng)遠(yuǎn)競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，目的是從基礎(chǔ)研究中找出符合長(zhǎng)期產(chǎn)業(yè)研發(fā)需求的技術(shù)，并依據(jù)需求迫切性排序，促進(jìn)更高效率的制造技術(shù)移轉(zhuǎn)，整合價(jià)值鏈上所有相關(guān)企業(yè)。美國(guó)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Industrial Internet Consortium,IIC）為AT&T、Cisco、GE、IBM與Intel于2014年共同成立，目前已有超過200家會(huì)員，如軟件平臺(tái)廠商PTC、機(jī)電大廠ABB、云端廠商Microsoft、測(cè)試廠商N(yùn)ational Instrument、傳統(tǒng)制造大廠Siemens與芯片廠商Qualcomm，生態(tài)系相當(dāng)完整。智能型制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（Smart Manufacturing Leadership Alliance，SMLA）為個(gè)體非營(yíng)利機(jī)構(gòu)組織，由制造業(yè)公司、供貨商、技術(shù)公司、制造商集團(tuán)、大學(xué)、政府機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室所組成，目標(biāo)是讓制造業(yè)利益相關(guān)者形成協(xié)同研發(fā)和推廣的團(tuán)體，可以發(fā)展出相關(guān)的方法、標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)和共享的基礎(chǔ)架構(gòu)，促進(jìn)智能化制造。

1.1.3 推動(dòng)主流企業(yè)智能制造實(shí)踐形成豐富經(jīng)驗(yàn)

GE公司的智能化發(fā)展是美國(guó)代表性的智能制造實(shí)踐案例。GE公司在2013年11月一口氣推出了9項(xiàng)全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)技術(shù)，涵蓋運(yùn)輸、能源、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。GE的工業(yè)型因特網(wǎng)乃從技術(shù)應(yīng)用面切入，并和GE的航空、鐵路、醫(yī)療儀器與工業(yè)型因特網(wǎng)結(jié)合。透過“互聯(lián)網(wǎng)+”的組合公式，讓風(fēng)電廠變成數(shù)字化風(fēng)電廠，也讓航空公司的每一臺(tái)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)都能進(jìn)行單獨(dú)的數(shù)據(jù)分析，提升燃油管理效率。此外，還能讓醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備提升診斷能力和利用率。GE工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將把所有各自獨(dú)立運(yùn)作的“應(yīng)用孤島”緊密連接，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云端運(yùn)算技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)，建構(gòu)一個(gè)由機(jī)器、設(shè)備與人工智能組成的龐大的網(wǎng)絡(luò)。有別于消費(fèi)性互聯(lián)網(wǎng)，GE所建構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是垂直的，是將產(chǎn)業(yè)深度的經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為有用的知識(shí)，這正是所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式。

另外，微軟與GE所推出一套提供企業(yè)用戶在Azure云端服務(wù)中使用GE的PaaS（Platform as a Service）平臺(tái)Predix。Predix平臺(tái)可提供產(chǎn)業(yè)企業(yè)用戶打造工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，用來鏈接工業(yè)資產(chǎn)、搜集和分析工業(yè)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能提供實(shí)時(shí)信息來優(yōu)化工業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)。例如Predix中的資產(chǎn)性能管理（Asset Performance Management,APM）和營(yíng)運(yùn)優(yōu)化服務(wù)。GE的APM系統(tǒng)每天共監(jiān)控和分析來自1兆個(gè)設(shè)備資產(chǎn)上的1000萬個(gè)傳感器，所發(fā)回的5000萬條數(shù)據(jù)，終極目標(biāo)是為客戶實(shí)現(xiàn)100%的無障礙運(yùn)行。此項(xiàng)目的是借由搜集該公司所售出機(jī)器上的資料并加以分析，以用于提高機(jī)器效率。

1.2 日本“互聯(lián)工業(yè)”發(fā)展思路及路徑

2017年3月份，在德國(guó)漢諾威召開的信息通訊展覽會(huì)上，日本時(shí)任首相安倍晉三明確提出“互聯(lián)工業(yè)”的概念，其三個(gè)主要核心就是：人與設(shè)備和系統(tǒng)的相互交互的新型數(shù)字社會(huì)，通過合作與協(xié)調(diào)解決工業(yè)新挑戰(zhàn)，積極推動(dòng)培養(yǎng)適應(yīng)數(shù)字技術(shù)的高級(jí)人才。作為日本國(guó)家戰(zhàn)略層面的產(chǎn)業(yè)愿景，“互聯(lián)工業(yè)”強(qiáng)調(diào)“通過各種關(guān)聯(lián)，創(chuàng)造新的附加值的產(chǎn)業(yè)社會(huì)”，包括物與物的連接、人和設(shè)備及系統(tǒng)之間的協(xié)同、人和技術(shù)相互關(guān)聯(lián)、既有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的傳承，以及生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的關(guān)聯(lián)。

“互聯(lián)工業(yè)”面向各種各樣的產(chǎn)業(yè)，通過企業(yè)、人、數(shù)據(jù)、機(jī)械相互連接，產(chǎn)生出新的價(jià)值，同時(shí)創(chuàng)造出新的產(chǎn)品和服務(wù)，提高生產(chǎn)力。這與日本政府一個(gè)更高的目標(biāo)“Society5.0社會(huì)5.0”密切相關(guān)。日本正在朝著超智能社會(huì)——也就是“社會(huì)5.0”方向發(fā)展，以解決一些迫切性的社會(huì)問題，包括老齡化、人手不足、社會(huì)環(huán)境能源制約等[2]。為了推進(jìn)“互聯(lián)工業(yè)”，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省推進(jìn)了一系列的工作，提出了“東京倡議”，確立了五個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域：無人駕駛-移動(dòng)性服務(wù)、生產(chǎn)制造和機(jī)器人、生物與素材、工廠-基礎(chǔ)設(shè)施安保和智能生活。

為此，日本采取了交叉式的各種政策推進(jìn)這五個(gè)領(lǐng)域發(fā)展，主要包括三類橫向政策：一是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享與使用；二是針對(duì)數(shù)據(jù)有效利用的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（如培養(yǎng)人才、研究開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)空間的安全對(duì)策等）；三是國(guó)際、國(guó)內(nèi)的各種橫向合作與推廣（如向中小企業(yè)的推廣普及）。

在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域，2019年日本在信息技術(shù)方面以“人工智能”和“物聯(lián)網(wǎng)”為代表取得進(jìn)展。日本制鐵推出具備超強(qiáng)計(jì)算能力、實(shí)施各種數(shù)據(jù)分析并應(yīng)用AI的平臺(tái)“NS-FIG?”，在其供應(yīng)鏈和工程鏈中部署先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。該平臺(tái)采用先進(jìn)IT技術(shù)，可對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析。JFE鋼鐵公司2019年完成8座高爐人工智能化（AI）生產(chǎn)，使用AI進(jìn)行分析并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)提前12個(gè)小時(shí)預(yù)測(cè)高爐溫度。

1.3 德國(guó)“工業(yè)4.0”發(fā)展思路及路徑

“工業(yè)4.0”是德國(guó)政府旨在將信息通信技術(shù)同傳統(tǒng)制造技術(shù)進(jìn)行深度結(jié)合以保持制造業(yè)世界領(lǐng)先地位的一項(xiàng)發(fā)展戰(zhàn)略，被稱為“第四次工業(yè)革命”。這一概念的提出同德國(guó)工業(yè)科學(xué)研究聯(lián)盟有密不可分的關(guān)系。2006年，德國(guó)聯(lián)邦教育和科研部發(fā)起成立工業(yè)科學(xué)研究聯(lián)盟，旨在推動(dòng)科學(xué)同工業(yè)的結(jié)合。2011年1月，工業(yè)科學(xué)研究聯(lián)盟正式發(fā)起動(dòng)議，將“工業(yè)4.0”作為德國(guó)政府未來項(xiàng)目。后來，“工業(yè)4.0”成為德國(guó)政府2020年高科技戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃中10大未來項(xiàng)目之一。

為推進(jìn)“工業(yè)4.0”項(xiàng)目，2013年，德國(guó)信息技術(shù)、電信和新媒體協(xié)會(huì)、德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)和德國(guó)電氣電子行業(yè)協(xié)會(huì)于漢諾威工博會(huì)上正式成立了德國(guó)“工業(yè)4.0平臺(tái)”，平臺(tái)由德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)加布里爾、教育和科研部長(zhǎng)約翰娜·萬卡以及來自行業(yè)、科技界和工會(huì)的代表共同領(lǐng)導(dǎo)。按照平臺(tái)的定義，“工業(yè)4.0”是產(chǎn)品生命周期內(nèi)全價(jià)值鏈的組織和控制的一種新水平。在“工業(yè)4.0”條件下，人、物品和系統(tǒng)相互聯(lián)接，從而形成有活力的、實(shí)時(shí)優(yōu)化、具有自我組織功能、跨企業(yè)的價(jià)值附加網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)成本和資源消耗等不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。

“工業(yè)4.0”致力于滿足不斷上升的個(gè)性化消費(fèi)需求，涉及產(chǎn)品從概念到訂單，從研發(fā)到生產(chǎn)，從產(chǎn)品配送到回收等所有階段，其潛力體現(xiàn)在高度彈性、高生產(chǎn)率及資源友好式生產(chǎn)，使得高度個(gè)性化產(chǎn)品的低成本生產(chǎn)變成可能[3]。

近年來，“工業(yè)4.0”所涵蓋的內(nèi)容不斷擴(kuò)充。德國(guó)企業(yè)在“工業(yè)4.0”產(chǎn)品和解決方案的研發(fā)方面進(jìn)展迅速。在2015年之前，漢諾威工博會(huì)上的展商對(duì)“工業(yè)4.0”大都停留在概念探討層面，而2015年不少大企業(yè)展出了示范性的“工業(yè)4.0”生產(chǎn)線，2016年則展示了400多個(gè)“工業(yè)4.0”的實(shí)用案例，標(biāo)志著當(dāng)年已實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”最后的突破。

2 對(duì)我國(guó)工業(yè)智能化發(fā)展的啟示

近年來，黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，將智能化發(fā)展作為推進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手，取得了較好的成績(jī)，中國(guó)企業(yè)在人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)數(shù)字化解決方案提供能力方面處于“并跑”和局部“領(lǐng)跑”位置。未來，在全力推進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)的偉大征程中，智能化仍將是一大主題和我國(guó)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ廊淮嬖谥T多困難，需要逢山開路、遇水架橋，積極建立適宜工業(yè)智能化發(fā)展的良性機(jī)制和沃土。

2.1 完善政策體系

我國(guó)近年來先后出臺(tái)了《制造強(qiáng)國(guó)國(guó)家行動(dòng)綱領(lǐng)》《積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)指導(dǎo)意見》《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016—2020)》《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》等系列政策。然而，政策扶持體系與美日德等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體相比，仍有很大完善空間，存在規(guī)劃不夠具體、支持力度不強(qiáng)、推廣面不深等問題。比如，日本為推進(jìn)智能制造發(fā)展，在稅收、財(cái)政、金融等方面提供全面扶持，不僅征收低稅率，而且提供一定的財(cái)政補(bǔ)貼。為此，根據(jù)工業(yè)體系各產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展特點(diǎn)，制定更具體的扶持政策，在稅收、資金和產(chǎn)品銷售補(bǔ)貼等方面形成全方位立體式的支撐體系，引導(dǎo)有毒、有害、高溫等存在危險(xiǎn)的生產(chǎn)企業(yè)積極采用機(jī)器人代替人工操作。同時(shí)，強(qiáng)化監(jiān)督管理，避免無序競(jìng)爭(zhēng)。

2.2 增強(qiáng)研發(fā)力度

當(dāng)前，我國(guó)和國(guó)外發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體在智能發(fā)展領(lǐng)域可以說是處于勢(shì)均力敵的一種狀態(tài)，部分領(lǐng)域領(lǐng)先于世界。為補(bǔ)齊短板、做強(qiáng)長(zhǎng)板，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈，政府和企業(yè)應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)、提高技術(shù)水平作為工作的重中之重。首先，應(yīng)積極構(gòu)建智能化發(fā)展技術(shù)研究機(jī)制。以科研院所、高等院校等搭建技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，創(chuàng)造靈活適宜的科研環(huán)境。其次，要加快智能技術(shù)研究。加快梳理亟需解決的卡脖子技術(shù)和需要持續(xù)攻關(guān)的長(zhǎng)遠(yuǎn)性戰(zhàn)略性技術(shù)，牢牢把核心技術(shù)掌握在自己手中，確保形成極具競(jìng)爭(zhēng)力的智能化發(fā)展產(chǎn)業(yè)。最后，要積極引導(dǎo)企業(yè)參與智能設(shè)備研究。企業(yè)是智能設(shè)備的使用者，應(yīng)結(jié)合自身實(shí)力及需求，積極聯(lián)合相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)參與機(jī)器人等智能設(shè)備的研究，著力推動(dòng)生產(chǎn)有市場(chǎng)前景的產(chǎn)品。

2.3 優(yōu)化人才梯隊(duì)

工業(yè)智能化發(fā)展的關(guān)鍵在于創(chuàng)新，而創(chuàng)新的核心在于人才。我國(guó)智能化發(fā)展存在諸多短板和弱項(xiàng)，最重要的原因在于人才的匱乏。政府和企業(yè)要充分支持科研院所、高等院校、職業(yè)院校的人才工作，培養(yǎng)全體系、多層次人才；運(yùn)用工業(yè)智能相關(guān)協(xié)會(huì)和平臺(tái)力量，舉辦一系列線上線下崗位培訓(xùn)，加大地方的職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)力度；建立海外招聘平臺(tái)，吸引海外留學(xué)生歸國(guó)、海外人才來華；積極培育本土人才和引進(jìn)國(guó)外人才，積極到海外去設(shè)立研究機(jī)構(gòu)，利用好國(guó)外的人才資源。

3 結(jié)語

綜上所述，工業(yè)智能化是美日德保持制造業(yè)世界領(lǐng)先地位的首要條件，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。未來，制造業(yè)將結(jié)合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，進(jìn)一步改變產(chǎn)品配置、生產(chǎn)計(jì)劃和實(shí)時(shí)決策，從而優(yōu)化盈利能力。工業(yè)智能化改造將使用更多尖端的技術(shù)，例如物聯(lián)網(wǎng)將工廠里所有人、產(chǎn)品和設(shè)備連接起來，使得人類和機(jī)器能夠協(xié)同工作，從而創(chuàng)建更高效、更具成本效益的業(yè)務(wù)流程。為此，我們要從政策體系完善、研發(fā)力量增強(qiáng)、人才隊(duì)伍優(yōu)化三方面著力，以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指引，錨定制造強(qiáng)國(guó)和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)發(fā)展目標(biāo)，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)智能化改造取得新成績(jī)，把握住“第四次工業(yè)革命”的歷史機(jī)遇。