國內(nèi)外智能制造發(fā)展現(xiàn)狀研究與思考

姚振玖

智能制造作為先進(jìn)制造技術(shù)與信息技術(shù)深度融合的成果，已經(jīng)成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢，《中國制造2025》的頒布標(biāo)志著智能制造成為我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主攻方向。大力發(fā)展智能制造不僅符合我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求，而且是推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、適應(yīng)并引領(lǐng)“新常態(tài)”的重要抓手。20世紀(jì)80年代末，Wright和Bourne合著的《智能制造》一書的出版標(biāo)志著智能制造概念的提出。經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，智能制造的內(nèi)涵逐漸豐富化，目前一般認(rèn)為智能制造的含義是，在新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品制造流程和生命周期作為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層級(jí)上的實(shí)時(shí)優(yōu)化管理，是成熟階段的制造業(yè)智能化。相比于數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化階段，智能制造全面使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人、大數(shù)據(jù)的全面綜合應(yīng)用。智能制造可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間、提質(zhì)增效、降低成本，體現(xiàn)了實(shí)體物理與虛擬網(wǎng)絡(luò)的深度融合特征。

一、國際智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

（一）德國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

德國作為全球制造業(yè)中最具競爭力的國家之一，德國的西門子、奔馳、博世、寶馬等品牌以其高品質(zhì)享譽(yù)世界。為了保持德國制造在世界的影響力，推動(dòng)德國制造業(yè)的智能化改造，在德國工程院及產(chǎn)業(yè)界共同推動(dòng)下，德國在2013年正式推出了德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略。工業(yè)4.0的內(nèi)涵是憑借智能技術(shù)，融合虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體的信息物理系統(tǒng)，降低綜合制造成本，聯(lián)系資源、人員和信息，提供一種由制造端到用戶端的生產(chǎn)組織模式，從而推動(dòng)制造業(yè)智能化的進(jìn)程。德國智能制造以信息物理系統(tǒng)為中心，促進(jìn)高端制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大幅減少產(chǎn)品生產(chǎn)成本，構(gòu)建德國特色的智能制造網(wǎng)絡(luò)體系。德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的智能化戰(zhàn)略主要包括智能工廠、智能物流和智能生產(chǎn)三種類別?？偠灾?，德國制造業(yè)的智能化過程以工業(yè)4.0戰(zhàn)略為依托，順應(yīng)第四次工業(yè)革命的歷史機(jī)遇，通過標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范戰(zhàn)略部署，重視創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略目標(biāo)，使德國在全球化生產(chǎn)中保持科研先發(fā)優(yōu)勢。

（二）美國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

美國制造業(yè)長期以來飽受“去工業(yè)化”、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的困擾。為了復(fù)蘇實(shí)體經(jīng)濟(jì)，美國政府大力推動(dòng)以發(fā)展智能制造為重點(diǎn)的“制造業(yè)回流”戰(zhàn)略以應(yīng)對(duì)其國內(nèi)愈發(fā)嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)空心化問題。2011年，由美國政府、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界共同組建的美國智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟發(fā)布了《實(shí)施二十一世紀(jì)智能制造》，該報(bào)告明確了智能制造發(fā)展的目標(biāo)和路徑，為制造業(yè)智能化建設(shè)提供了可參考的標(biāo)準(zhǔn)。2012年，美國國家科技委員會(huì)發(fā)布了《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃》，該計(jì)劃明確指出要加強(qiáng)智能制造建設(shè)。在實(shí)行制造業(yè)智能化的過程中，尤其要重視創(chuàng)新在其中的引領(lǐng)作用。通過營造良好的創(chuàng)新環(huán)境，并通過眾包、獎(jiǎng)勵(lì)等模式大力鼓勵(lì)開放式的全民創(chuàng)新，將創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略放在首位，從而在重大的核心技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破并搶占制造業(yè)升級(jí)發(fā)展的先機(jī)?？偠灾绹闹悄苤圃彀l(fā)展由政府牽頭，依托技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)的大企業(yè)和制造業(yè)科研機(jī)構(gòu)，重視中小企業(yè)和民眾的創(chuàng)新成果，取得了一定的成效。

（三）日本智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

日本在二戰(zhàn)之后經(jīng)歷了制造業(yè)高速發(fā)展的黃金時(shí)期，但由于勞動(dòng)力短缺、生產(chǎn)要素成本高昂、國際貿(mào)易摩擦加劇等外部原因，以及日本國內(nèi)信息技術(shù)已經(jīng)與制造技術(shù)成規(guī)模的融合并應(yīng)用到制造業(yè)生產(chǎn)中的內(nèi)部條件，使日本擁有了實(shí)行智能制造戰(zhàn)略的需求和動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)80年代末，日本工業(yè)界專家提出希望能夠通過對(duì)制造業(yè)的智能化改造來提高要素生產(chǎn)率，并將先進(jìn)制造技術(shù)推向世界。但是由于該戰(zhàn)略項(xiàng)目的國際合作成本過高，以及技術(shù)交流產(chǎn)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問題未能得到妥善解決，導(dǎo)致其實(shí)施效果大打折扣。近年來，日本政府針對(duì)先進(jìn)制造部門采用資金推動(dòng)戰(zhàn)略，并通過努力加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度合作來鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步。但總的來說，日本的智能制造戰(zhàn)略并未達(dá)成使日本制造業(yè)加速發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。深層次原因在于，支撐日本智能制造發(fā)展的相關(guān)因素未能達(dá)到發(fā)展要求，包括信息化建設(shè)水平較低、企業(yè)和行政體制僵化，以及未能對(duì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略加以足夠的重視等。

（四）韓國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以來，韓國制造業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)競爭日益加劇、原有優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)受到新興工業(yè)國崛起沖擊的挑戰(zhàn)。因此，韓國政府在2014年提出了“制造業(yè)革新3.0戰(zhàn)略”，意圖實(shí)現(xiàn)國家產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。該戰(zhàn)略的主要目標(biāo)是將傳統(tǒng)優(yōu)勢的信息、軟件技術(shù)融入制造業(yè)。具體而言，韓國希望通過制定智能制造技術(shù)發(fā)展路線圖并大力扶持中小企業(yè)的智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的智能化，提高生產(chǎn)效率并改善工廠環(huán)境及工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。2015年末，韓國政府發(fā)布了“智能制造研發(fā)路線圖”，意圖重點(diǎn)將3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等八大智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。此外，韓國產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新過去過于依賴三星、現(xiàn)代等產(chǎn)業(yè)巨頭，中小企業(yè)的研發(fā)能力一直未能得到充分的挖掘，并且一直未能建立起完善的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動(dòng)體系。為此，韓國近年來建立了創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)中心用于開發(fā)培育中小企業(yè)的智能工廠項(xiàng)目，旨在推動(dòng)部分工廠實(shí)現(xiàn)智能化。但在實(shí)際執(zhí)行過程中，韓國“制造業(yè)革新3.0”戰(zhàn)略更多地流于形式。加之韓元升值、經(jīng)濟(jì)增長停滯的壓力以及新冠肺炎疫情的反復(fù)沖擊，韓國的智能制造計(jì)劃沒有達(dá)到預(yù)期效果。

二、國內(nèi)智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

改革開放至今，我國制造業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，從發(fā)展的整體規(guī)模和技術(shù)含量上都成功實(shí)現(xiàn)了歷史性的跨越。2006年，我國制造業(yè)的整體規(guī)模就超過了日本，四年之后又成功超越美國成為全球制造業(yè)第一大國。但是我國的制造業(yè)的智能化程度仍然較低，落后于部分西方發(fā)達(dá)國家，且存在核心技術(shù)未能實(shí)現(xiàn)完全自主、整體仍處在世界制造業(yè)價(jià)值鏈下游等問題。此外，人口紅利的迅速減退和要素成本的不斷提升也使傳統(tǒng)比較優(yōu)勢日漸弱化。為了提升我國制造業(yè)的綜合競爭力，加快我國由制造大國向制造強(qiáng)國的歷史轉(zhuǎn)變，國務(wù)院于2015年正式頒布了《中國制造2025》，規(guī)劃明確指出，要以推進(jìn)智能制造為制造業(yè)發(fā)展的主攻方向，從而推動(dòng)制造業(yè)協(xié)同創(chuàng)新和向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。

我國智能制造發(fā)展歷程可分為三個(gè)階段：第一階段可概括為工業(yè)化帶動(dòng)信息化階段（1956—2006年）。1956年“一化三改”的基本完成標(biāo)志著我國社會(huì)主義工業(yè)化正式起步。改革開放以來，我國制造業(yè)信息化進(jìn)入了發(fā)展的快車道，信息技術(shù)成為國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）圈定的七個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，同時(shí)期“工業(yè)智能工程”建設(shè)的提出標(biāo)志著我國探索智能制造發(fā)展的開端。第二階段是“兩化”融合階段（2007—2014年），黨的十七大正式提出大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化的融合，振興裝備制造業(yè)。到2010年，全域信息化已經(jīng)基本在我國實(shí)現(xiàn)，為帶動(dòng)引領(lǐng)工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部條件。第三階段是信息化引領(lǐng)工業(yè)化階段（2015年至今），2015年《中國制造2025》的頒布標(biāo)志著智能化成為我國制造業(yè)發(fā)展的新目標(biāo)和新方向。同年《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2015年版）》提出了智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)目標(biāo)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興業(yè)態(tài)不斷與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合，我國智能制造呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。

當(dāng)前，以工業(yè)機(jī)器人、智能控制系統(tǒng)、新型傳感器等為代表的智能制造產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)在我國基本形成。以工業(yè)機(jī)器人為例，根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場規(guī)模從2014年開始就穩(wěn)居世界第一，年供貨量在十年間增長了二十余倍。但是我國人均擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量仍然較低，未達(dá)到世界平均水平。我國智能制造仍然有著后發(fā)優(yōu)勢和廣闊的市場前景。我國智能制造的發(fā)展特征如圖1所示。

具體而言，我國智能制造產(chǎn)業(yè)增長迅速，核心智能測控裝置進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，智能制造對(duì)制造業(yè)競爭力的提振效果日益凸顯，特別是儀器儀表及食品包裝機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展十分突出。重大智能制造成套設(shè)備取得重要成果，成功自主研制了全自動(dòng)油田固井車、萬噸產(chǎn)量烷基化廢酸再生裝置、千萬噸級(jí)煉油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)高壓干氣密封及其控制系統(tǒng)等重要工業(yè)設(shè)備。機(jī)器人自動(dòng)化智能沖壓生產(chǎn)線等智能制造裝備成功中標(biāo)，進(jìn)軍國際高端市場。智能制造裝備示范應(yīng)用進(jìn)展顯著，長三角、環(huán)渤海、珠三角等地區(qū)已經(jīng)逐步發(fā)展成為智能制造裝備產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。

相較于發(fā)達(dá)工業(yè)國家，我國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平相對(duì)較低、創(chuàng)新體系尚不完善、自主創(chuàng)新能力較弱等原因制約了智能制造的發(fā)展。智能制造核心軟硬件一定程度上受制于國外，創(chuàng)新法制保障不健全、企業(yè)融資困難等問題亟待解決。

三、對(duì)我國智能制造發(fā)展的啟示

（一）加強(qiáng)基礎(chǔ)理論體系研究，構(gòu)建智能制造頂層設(shè)計(jì)

加強(qiáng)對(duì)智能制造的基礎(chǔ)理論體系研究，首先需要加強(qiáng)從宏觀角度對(duì)技術(shù)發(fā)展趨勢的理解，把握核心問題。牢牢把握云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等智能制造核心信息技術(shù)的研究前沿及科技理論，構(gòu)建以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的智能制造互聯(lián)體系。充分發(fā)揮政府的頂層設(shè)計(jì)作用，通過頂層協(xié)調(diào)，加快構(gòu)建智能制造基礎(chǔ)理論研究體系，制定基礎(chǔ)共性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。鼓勵(lì)智能制造領(lǐng)域的企業(yè)和科研院所深入合作，推動(dòng)智能制造頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)基礎(chǔ)理論研究，從而形成有機(jī)體系，為我國智能制造長期可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

（二）構(gòu)建智能制造創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)體系，培育一批示范龍頭企業(yè)

要實(shí)現(xiàn)智能制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就必須構(gòu)建完善的智能制造創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)體系。不斷強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)和部件的基礎(chǔ)創(chuàng)新能力，在系統(tǒng)協(xié)同、高精度新型傳感器、智能儀表等智能制造核心軟硬件方面加大投入，提升制造業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。在大數(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主要背景下，以智能制造裝備、先進(jìn)工業(yè)軟件、智能制造工廠為主要發(fā)展方向，發(fā)揮政府的組織協(xié)調(diào)作用，構(gòu)建以企業(yè)為主體、自主創(chuàng)新為源動(dòng)力、產(chǎn)業(yè)政策為保障的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)體系。實(shí)施集中突破戰(zhàn)略，聚焦重點(diǎn)目標(biāo)，大力扶持培育一批具有代表性的智能制造示范龍頭企業(yè)。以龍頭企業(yè)帶動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，在智能制造技術(shù)設(shè)施完善、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)要求迫切、市場需求強(qiáng)烈的領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)突破，以實(shí)現(xiàn)樹立品牌、示范帶動(dòng)的作用。

圖1 我國智能制造發(fā)展特征

（三）深化國際國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研合作，提升制造業(yè)自主創(chuàng)新能力

要深化國際國內(nèi)與智能制造相關(guān)的產(chǎn)學(xué)研合作，提升我國智能制造的綜合競爭力。通過共建智能制造創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園區(qū)、加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究的合作、建立健全對(duì)話交流機(jī)制等方式，加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)交流和知識(shí)成果轉(zhuǎn)化能力。從產(chǎn)業(yè)融合系統(tǒng)觀的視角同步推進(jìn)智能制造技術(shù)、智能制造裝備、智能生產(chǎn)管理和服務(wù)等智能制造全生命周期流程。堅(jiān)持人才引領(lǐng)，健全可持續(xù)的創(chuàng)新人才培育體系，培育制造業(yè)自主創(chuàng)新能力。通過充分發(fā)揮專業(yè)人才在智能制造科研成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)、專門業(yè)務(wù)指導(dǎo)、質(zhì)量流程控制等方面的主導(dǎo)作用，為產(chǎn)業(yè)“賦智”“賦才”“賦能”。

（四）加強(qiáng)法律和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保障，完善智能制造發(fā)展軟環(huán)境

構(gòu)建智能制造法律保障的基礎(chǔ)框架，維護(hù)核心技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)有序發(fā)展。完善相關(guān)法律保護(hù)機(jī)制，明確智能制造企業(yè)及利益相關(guān)方的法律權(quán)利、義務(wù)和責(zé)任。特別在數(shù)據(jù)隱私安全保障方面，要完善法律法規(guī)，建立事前事后的風(fēng)控體系，為智能制造企業(yè)在進(jìn)行新技術(shù)應(yīng)用及改造升級(jí)時(shí)提供法律制度保障。特別要加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，完善保護(hù)智能制造企業(yè)創(chuàng)新的發(fā)展軟環(huán)境。通過完善知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)，加大對(duì)侵犯智能制造企業(yè)合理合法權(quán)利行為的懲處力度，增設(shè)具有針對(duì)性的創(chuàng)新成果保護(hù)政策，保障企業(yè)創(chuàng)新主體的合法權(quán)益。

（五）突出金融財(cái)稅支持力度，構(gòu)建智能制造金融支撐體系

要強(qiáng)化金融財(cái)稅政策對(duì)智能制造企業(yè)的支持力度，積極引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于智能制造企業(yè)融資的創(chuàng)新金融產(chǎn)品，拓寬智能制造企業(yè)的融資渠道、降低融資成本。統(tǒng)籌發(fā)揮不同層級(jí)金融機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢，健全多層次資本市場，給予符合要求的智能制造企業(yè)以貸款融資便利。加大政府產(chǎn)業(yè)基金領(lǐng)投力度，發(fā)揮支持引導(dǎo)和指向作用，帶動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)創(chuàng)投、私募股權(quán)基金等社會(huì)資本對(duì)智能制造企業(yè)的投資等。在財(cái)稅支持方面，一方面要制定切實(shí)有利于智能制造企業(yè)發(fā)展的稅收優(yōu)惠政策，減輕企業(yè)資金負(fù)擔(dān)，從而為創(chuàng)新研發(fā)提供寬松的資金環(huán)境。另一方面要繼續(xù)加強(qiáng)財(cái)政資金對(duì)智能制造產(chǎn)業(yè)的傾斜，對(duì)智能制造企業(yè)的重大項(xiàng)目建設(shè)、技術(shù)改造和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供定向稅收減免，助力智能制造新業(yè)態(tài)的健康發(fā)展。