多措并举推进我国智能制造快速发展

作者：郧彦辉（中国电子信息产业发展研究院先进制造业中心智能制造研究室主任）

智能制造是制造强国建设的主攻方向，代表着制造业高质量发展的主要方向。推动我国智能制造发展是构筑制造业竞争新优势的关键举措。随着智能制造相关技术的快速发展，在消费升级、要素成本上升、资源约束等因素的影响下，我国企业对智能制造的需求日益增加，加快智能化变革已成为产业界的共识。

近年来，随着新一代信息技术与制造业不断深度融合，我国智能制造发展取得了显著成效。一是重点领域转型升级取得一定成效，制造业数字化水平不断提升。截止到2021年底，全国规模以上工业企业关键工序数控化率达到55.3%，数字化研发工具普及率达到74.7%。初步建成一批数字化车间、智能工厂，涌现出一批网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等新模式新业态。二是智能装备供给能力不断提升。我国智能制造装备市场满足率超过50%，主营业务超过10亿的系统解决方案供应商达40余家。如，2016-2020年，我国工业机器人产量从7.2万台增长到23.7万台。三是标准和支撑体系不断完善。我国不仅初步建立起国家智能制造标准体系，构建了国际先行的标准，还积极参与国际标准的制定与合作。“十三五”期间，我国已经发布285项国家标准，在石化、船舶、建材等14个行业建立了智能制造标准体系，主导制定智能制造国际标准42项。人才、财税、金融等措施的支持力度不断加强。

与此同时，我国智能制造进一步发展仍面临着不少问题。主要表现为：智能制造的共性技术、关键技术存在缺失，创新能力有待进一步提升；制造业企业在智能制造发展阶段上参差不齐，许多中小企业仍处于数字化转型的起步阶段；智能装备、系统解决方案供给与市场需求的适配性不高，高档数控机床、工业机器人、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测装备等供给能力仍需加强；等等。

党中央、国务院高度重视智能制造的发展。“十四五”规划纲要提出深入实施智能制造工程，《“十四五”数字经济发展规划》也提出深入实施智能制造工程，大力推动装备数字化，开展智能制造试点示范专项行动，完善国家智能制造标准体系。未来，我国将多措并举，持续推进制造业数字化转型、网络化协同、智能化变革，为促进制造业高质量发展，推进数字经济发展提供有力支撑。

优化布局数字基础设施，筑牢制造业数字化转型底基。数字基础设施是智能制造发展的基石，应推进形成以新一代通信网络为基础、以数据和算力设施为核心、以融合基础设施为突破的新型数字基础体系，适度超前布局下一代智能设施体系，赋能智能制造。一是根据制造业生产发展需求，以应用为牵引，推进具有安全、泛在、高速等特征的物联网、千兆光纤网、5G、IPv6+等新一代网络基础设施建设。二是合理布局数据中心、云计算平台等多元化、智能化的算力基础设施，推动大型数据中心有序建设，升级改造小型数据中心，丰富应用场景，促进数字基础设施与应用场景的深度融合。

加强核心关键技术攻关，提升智能制造核心能力。基础技术、先进工艺技术、共性技术等关键核心技术是驱动智能制造发展的核心力量，应进一步增强技术创新的驱动作用，提升动力支撑。一是聚焦设计、生产制造、经营管理、运维服务等制造全过程，研发设计仿真、协同优化等基础技术，突破精密加工、近净成形等先进工艺技术，攻克智能感知、高性能控制、人机协作、识别等共性技术，研发人工智能、5G、大数据、边缘计算等在工业领域的适用性技术。二是围绕关键领域，支持创新载体建设。聚焦智能传感、控制系统等领域，整合资源力量建设智能制造领域制造业创新中心、技术创新中心、工程研究中心等创新载体。鼓励研发机构加强资源共享，开展协同创新。

提升智能装备、系统解决方案供给能力，夯实智能制造发展基础。智能装备、系统解决方案是优化产业体系的重要动力。一是加大高档数控机床、激光与增材制造装备、协作机器人等新型装备的研发力度，在生物医药、石化、电子信息、食品、汽车、智能家电等重点领域加强示范应用，通过示范工厂的建设带动智能装备的发展。二是积极落实首台（套）政策，探索首台套设备全流程保险补偿机制，对相关条款进行适时修订，落实首台套重大技术装备和研发费用加计扣除等政策。三是实施系统解决方案供应商培育行动。可以通过建立系统解决方案供应商名录、鼓励装备制造企业向系统解决方案供应商转变等方式，培育一批综合比较优势显著的智能制造系统解决方案供应商，提升系统集成能力。

完善智能制造生态体系，加强智能制造发展的保障。智能制造是一项复杂的系统工程，需构建生态体系来推进其发展。一是鼓励不同领域、产业链上下游设计企业、智能技术提供商、智能装备制造企业、应用服务商等企业加强交流合作，增强跨领域、多专业融合发展能力。二是完善企业培育体系，加大“专精特新”企业培育力度。充分发挥骨干企业的引领作用，鼓励企业基于技术优势，开展新技术新产品新模式创新，通过开放资源等形式与中小企业开展合作；积极培育细分领域“专精特新”配套企业。三是提升公共服务水平。加快公共服务平台能力建设，如技术研发平台、标准研究制定平台、国际交流合作平台等，发挥公共服务平台重要纽带和关键节点作用，强化服务能力。不断完善智能制造生态合作常态协调机制，加快建成资源共享、协同推进的智能制造生态体系。

推进国际交流合作，实现互利共赢。在智能制造领域深入开展国际交流与合作，可以实现国家间优势互补。坚持国内循环与国际循环有机衔接，推动5G、人工智能、工业互联网等新一代信息技术与制造业融合发展，共同促进全球制造业加速向数字化、网络化、智能化方向升级。加强国际标准、应用示范等领域共商共建共享，积极参与国际及区域标准化活动，加强双边、多边的智能制造标准合作。积极开拓“一带一路”沿线国家及RCEP成员国家市场，推进智能制造装备、工业软件等产品走出去，并探索在国外建立智能制造产业园区。鼓励跨国企业通过在我国设立研发中心、智能制造示范工厂等多种方式开展合作。

相关阅读：

【专家学者看两会】以“稳”守住“两条底线”，助力乡村振兴

【专家学者看两会】以数字农业和数字乡村建设推动农业农村现代化

【专家学者看两会】破难题、增动力，进一步深化预算管理制度改革

【专家学者看两会】全面推进乡村振兴，农村金融大有可为

来源： 光明网-理论频道

智能制造推进策略

引自：《智能制造实践》（作者：黄培，许之颖，张荷芳）

该书已出版，详细信息请见文末~

「1. 智能制造推进的难点与问题」

我国制造业面临着异常严峻的挑战：人口红利消失、“未富先老”、企业招工难，人工成本迅速上升；高房价、高地价迫使国内制造业向内地转移，低成本制造业向东南亚国家转移；高赋税以及社保费用的压力也给企业带来高昂的运营成本；原材料价格上涨对下游行业带来巨大的成本压力；环保风暴也给很多企业敲响了警钟；中兴事件则暴露出我国制造业核心技术缺失的尴尬现状；而国际贸易争端更是对出口型企业雪上加霜。

在这种背景下，制造企业如何实现转型升级？推进智能制造成为重要的途径。然而，目前我国制造企业推进智能制造面临着诸多难点与问题：

第一，概念满天飞，技术一大堆。 近几年来，从工业4.0的热潮开始，智能制造、信息物理系统（CPS）、工业互联网（平台）、企业上云、工业APP、人工智能、工业大数据、数字工厂、数字经济、数字化转型、C2B（C2M）等概念接踵而至，对于大多数制造企业而言，可以说是眼花缭乱、无所适从。智能制造涉及的技术非常多，例如云计算、边缘计算、RFID、工业机器人、机器视觉、立体仓库、AGV、虚拟现实/增强现实、三维打印/增材制造、工业安全、时间敏感网络、深度学习、数字孪生、MBD、预测性维护......，让企业目不暇接。这些技术看起来都很美，但如何应用，如何取得实效？很多企业还不得而知。

第二，摸着石头过河。 企业推进智能制造领域的相关技术十分缺乏经验，欠缺可以借鉴的成功案例。目前，制造企业已经存在3种类型的孤岛：信息孤岛、自动化孤岛，以及信息系统与自动化系统之间的孤岛。同时，企业也缺乏统一的部门来系统规划和推进智能制造。在实际推进智能制造的过程中，企业仍然是“头痛医头”，缺乏章法。

第三，理想很丰满，现实很骨感。 推进智能制造，前景很美好。但是绝大多数制造企业利润率很低，缺乏自主资金投入。在“专项”“示范”以及“机器换人”等政策刺激下，一些国有企业和大型民营企业争取到各级政府给予的资金扶持，而中小企业只能“隔岸观火”，自力更生。

第四，自动化、数字化还是智能化？ 在推进智能制造过程中，不少企业对于建立无人工厂、黑灯工厂跃跃欲试，认为这就是智能工厂。而实际上，高度自动化是工业3.0的理念。对于大批量生产的产品，国外的优秀企业早就实现了无人工厂。例如，日本发那科仅需40s就能全自动装配完成一个伺服电机，但其前提是产品的标准化、系列化，以及面向自动化装配的设计，例如将需要用线缆进行插装的结构改为插座式的结构。e-works两次组团参观三菱电机的名古屋制作所可儿工厂，该工厂对于大批量生产的产品，大量应用机械手，实现高度自动化；对于中小批量的产品，推进低成本自动化，即部分工位的自动化；而对于单件定制的产品，采取手工装配。e-works考察团还参观施耐德电气的法国诺曼底工厂，该工厂是生产继电器的自动化工厂，该工厂实现了绕线、装配、包装等全流程的自动化，而且可以在一条产线生产多种变型产品，但实际上还不是智能工厂。还有西门子一直将被广泛誉为工业4.0典范的安贝格电子工厂也是被称为数字化工厂，其特点是人机协作的柔性自动化生产、智能物流、工业软件广泛应用、海量的数据采集以及大数据分析。

一个真正的智能工厂，应该是精益、柔性、绿色、节能和数据驱动，能够适应多品种小批量生产模式的工厂。智能工厂不是无人工厂，却是少人化和人机协作的工厂，推进智能工厂绝不是简单地实现机器换人。南京的爱立信工厂有一条装配线，一开始设置的自动化率是90%，后来发现调整为70%，增加若干人工工位，整体质量和效率反而是最优的。此外，对于装备制造行业，机加工等工序并不适合建立自动化生产线，而建立柔性制造系统（FMS）则是更现实的选择。马扎克（MAZAK）、发那科（FANUC）的机加工车间应用FMS已达到720小时无人值守，自动生产不同的机械零件。

图1 MAZAK的FMS（柔性制造系统）

第五，理性看待投资回报。 制造企业的企业家，尤其是中小型民营企业的老板，非常关心投资回报。很多企业的要求就是必须能够在3～4年能够收回投资的信息化、自动化系统才投入，甚至有的期望值更高。然而，有些账容易算，比如某条产线减少了多少工人。有些账却不那么容易算，例如工业软件作为一个使能要素，企业离不开工业软件，却难以计算出它究竟为企业直接或间接节省了多少成本，赚了多少钱。如果选型、实施和应用不到位，更是常常用不起来，业务部门牢骚满腹。长此以往，制造企业更加重硬轻软，最后停留在简单地做一点局部的自动化改善。

第六，数据采集与设备联网，迈不过去的坎。 企业要真正实现智能制造，必须进行生产、质量、设备状态和能耗等数据的自动采集，实现生产设备（机床、机器人）、检测设备、物流设备（AGV、立库、叉车等），以及移动终端的联网，没有这个基础，智能制造就是无源之水。但是，现阶段很多制造企业还停留在单机自动化阶段，甚至一些知名企业的生产线也未联网，没有基础的设备联网，何谈工业互联网？

第七，基础数据和管理基础。 无论是推进企业信息化、两化融合，还是进一步实现数字化转型，推进智能制造，基础数据的规范性和准确性都是必要条件。很多企业在实施ERP，或者ERP升级换型的过程中，花费时间最多的就是基础数据的整理。企业管理的规范性、业务流程的清晰，也是企业推进智能制造的“敲门砖”。但现实的情况是，一些企业的基础数据还没有理顺，却在大谈“工业大数据”。这种舍本逐末的做法，注定是难以取得实效的。

「2. 智能制造推进的5项基本原则」

随着我国劳动力成本迅速增长，节能减排的要求越来越高，市场竞争白热化，客户需求日益个性化，制造企业面临着越来越大的转型压力。在这种背景下，智能制造成为广大制造企业关注的热点。尤其是在车间的智能化改造方面，很多大中型制造企业开展了相关实践，还有众多企业在跃跃欲试。增加智能装备、建立智能产线、推进智能物流，减少人工，成为很多制造企业的共同选择。

智能制造势不可挡，但智能制造只是手段，不是目的。制造企业应当明确推进智能制造的目标，积极学习各种智能制造新兴技术，探讨应用各种智能制造技术的必要性、紧迫性与可行性，具体推进智能制造技术的应用必须做好需求分析与投入产出分析，明确总体拥有成本，根据自己的盈利水平确定合理的投资预算。千万不能为了智能化而智能化，为了争取政府项目而盲目大干快上智能制造项目，以免在老的信息孤岛问题、基础数据不准确的问题依然存在的情况下，又形成新的智能孤岛，甚至形成“仅供参观”的花架子。

因此，制造企业推进智能制造，需要把握以下5项基本原则：

【原则1】正确理解智能制造。 智能制造中的“智能”还处于Smart阶段，智能制造（Smart manufacturing）系统具有数据采集、数据处理和数据分析的能力，能够实现闭环反馈。智能制造的未来趋势是实现“Intelligent”，实现自主学习、自主决策和优化提升。智能制造融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和智能化技术。智能制造中的“制造”指的是广义的制造，并不仅仅包括生产制造环节的智能化，而是包括制造业价值链各个环节的智能化。企业信息化和工业软件的深化应用，是推进智能制造的基础和前提条件。

【原则2】正确理解和应用智能制造使能技术。 智能制造使能技术主要包括：物联网、增材制造（3D打印，包含设备、材料、工艺）、云计算、电子商务、电子数据交换（EDI）、PLC、DCS、自动识别技术（RFID、条码、机器视觉）、数控系统、大数据分析（包括工业大数据）、 虚拟现实/增强现实、Digital twin（数字孪生，包括产品、设备、车间）、工业安全、工业互联网、传感器、云制造和信息集成（EAI、ESB）等技术。需要明确的是，部分技术还处于发展的初期阶段，制造企业需要根据自身的产品特点、生产模式和运营模式来综合考虑应用方式。

【原则3】必须理解智能化与自动化的本质区别。 那些将机器人应用和无人工厂说成是工业4.0的说法是错误的。企业在建设智能工厂时，要整体考虑智能装备的应用、生产线和装配线的数据采集方式、设备布局和车间物流优化、在制品在工序之间的转运方式、生产工艺的改进与优化、材料的创新等，而不仅仅是某些工位的“机器换人”。智能化生产线能够实现柔性的自动化，快速切换生产多种产品，或者可以混线生产多种产品，能够实现生产数据、质量数据的自动采集，并实现自动化系统与质量分析系统、MES系统的信息集成。

【原则4】必须做好整体规划，选择适合企业自身特点的实施方案，有效规避风险。 推进智能制造需要解决更加复杂的、纵横交错的信息集成问题，例如IT系统与自动化系统的信息集成、供应链的数据交换；推进智能制造需要处理来源多样的异构数据，包括各种来自设备、产品、社交网络和信息系统的海量数据，需要确保基础数据的准确性；推进智能制造需要企业的IT部门、自动化部门、精益推进部门和业务部门，甚至供应链合作伙伴之间的通力合作。因此，制造企业必须充分认识到推进智能制造的复杂性、艰巨性和长期性。制造企业应当做好相关技术的培训，选择有实战经验的智能制造咨询服务机构，共同规划推进智能制造的蓝图。在整体规划的指导下，选择对于企业最有可能迅速见效的突破口优先实施。比如，推进基于物联网的预测性维护服务，促进企业已销售的产品的配件销售，提高客户服务满意度；或者通过实现生产线的智能化，提高设备的整体绩效和产品合格率；通过建立企业级BOM平台，实现产品的在线定制等。

【原则5】企业需要建立自己的专业队伍，并选择长期的战略合作伙伴。 推进信息化是个系统工程，推进信息化与工业化深度融合是一个更大的系统工程，而推进智能制造更是一个非常复杂的系统工程，涉及到诸多工业软件的集成应用，涉及到智能装备应用、设备联网、数据采集、数据分析和业务流程优化，并且需要与推进精益管理结合起来推进，因此，制造企业需要建立自身的专业队伍，融合信息化、自动化和管理人才，并选择若干长期的战略合作伙伴，包括咨询服务机构、智能制造的整体集成商、解决方案提供商和服务商等。制造企业在推进智能制造项目时，必须注意选择在企业所在行业具有实施和服务经验，产品具有开放性和可扩展性，具有本地化服务能力的解决方案提供商，选择具有良好的沟通能力、项目管理能力和丰富行业经验的项目经理。在推进智能工厂项目时，尤其需要考虑解决方案提供商是否具备软件、硬件和自动化的综合实力。

总之，推进智能制造，既要积极布局前沿技术的应用，又要夯实基础，务实推进。纵观中国制造业推进信息技术应用30多年的历程，经历了一个又一个的“工程”，从“会计电算化”、“甩图板”、CIMS工程、“两甩（甩图纸、甩账表）”到制造业信息化工程；产生了一次又一次的“热潮”，从财务软件、CAD、ERP、ASP、云计算、电子商务等，既有政府的积极推进，也有国内外主流厂商的推波助澜。不少制造企业在条件还不具备、对新兴技术认识还不清晰的情况下，就盲目上马应用一些技术尚不成熟的信息化单元系统，实施与应用也不到位，最终形成了很多信息化孤岛，没有达到预期目标，甚至多次推倒重来。因此，不论市场上有哪些“热词”（buzz word）或者热潮，制造企业都不能再盲目跟风，而是应当保持冷静与理智，以免事与愿违。企业需要在提升基础管理水平的基础上循序渐进，积极、稳妥地推进智能制造，从而真正取得实效。

「3. 智能制造推进的策略」

首先，推进智能制造的核心目的 是帮助企业通过实现降本增效、节能降耗、提高产品质量、提升产品附加值、缩短产品上市周期、满足客户个性化需求，以及向服务要效益等途径，提升企业的核心竞争力和盈利能力。推进智能制造绝不能搞面子工程。

第二，必须对智能制造有正确的理解和认识。 智能制造覆盖企业全价值链，是一个极其复杂的系统工程，不要期望“毕其功于一役”；推进智能制造需要规划、IT、自动化、精益等部门通力合作；不同行业的企业推进智能制造差异很大。推进智能制造，需要引入中立、专业的服务机构，开展多层次、多种形式的培训、考察、交流与学习，让企业上下树立对智能制造的正确认识。此外，需要强调的是，小批量、多品种的企业，不要盲目推进无人工厂；个性化定制和无人工厂是鱼和熊掌不可兼得；不能盲目推进机器换人。

第三，大处着眼，小处着手。 企业要想推进智能制造取得实效，应当参照e-works智能制造金字塔的相关内容，通过智能制造现状评估、业务流程和工艺流程梳理、需求调研与诊断、整体规划及落地实施5个步骤，画出清晰的智能制造路线图，然后根据路线图和智能制造整体规划，稳步推进具体的项目，注重对每个智能制造项目明确其KPI指标，在测度关键绩效指标的基础上，评估是否达到预期目标。智能制造要取得实效，需要清晰的思路、明确的目标、高层的引领、专业的团队和高度的执行力。

图2 智能制造总体框架范例

第四，紧密跟踪先进制造技术的发展前沿。 近年来，制造业的新材料、新技术、新工艺层出不穷，金属增材制造技术不仅改变了复杂产品的制造方式，还改变了产品结构，也彻底打破了可制造性的桎梏，催生了创成设计等新的设计模式，从计算机辅助人设计，演化为人辅助计算机设计。碳纤维复合材料的广泛应用催生了全新的制造工艺和制造装备。奥迪A8采用了铝制车身，车身焊接不能再使用点焊，取而代之的是铆焊、摩擦焊、激光焊等新工艺。材料和工艺的改进，往往会对产品的性能，例如抗腐蚀、耐久性带来巨大的提升。精密测量技术也在迅速发展，由接触式测量发展到非接触式测量，由离线检测演化为在线检测，由事后检测演化为边测量边加工，从而帮助制造企业提升产品质量。

第五，积极稳妥地推进数字化和智能化技术的应用。 当前，人工智能技术的发展如火如荼，必将在制造业不断得到应用，尤其是在无人驾驶汽车、质量检测与优化、设备故障诊断和预测等领域。现在已经出现了Google的Tensorflow等开源的人工智能引擎可以应用。此外，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等可视化技术，在制造业也有很好的应用场景，例如设备操作培训和设备维修维护等。爱立信工厂应用增强现实技术进行电路板的检测，蒂森克虏伯电梯利用MR技术提高电梯维护的效率。Cobot（协作机器人，单臂和双臂）在装配、拧螺丝、涂胶等很多工序可以进行应用，机器人与视觉传感器、力觉传感器的集成应用能够大大提高机器人动作的准确性和灵活性。

图3 爱立信工厂利用AR技术辅助进行电路板质量检测

第六，选择真正靠谱的合作伙伴。 智能制造系统架构十分复杂，也非常个性化，相关技术在不断演进，企业本身也是动态变化，智能制造评估体系和规划方法论也还处于不断完善的过程中，智能制造的推进是一个长期的过程。因此，企业推进智能制造需要寻找专业的合作伙伴，从培训、现状评估、规划，到具体的数字化工厂仿真、产线设计，到真正实现工控网络的建设，并建立工控安全体系，实现IT与OT系统的集成。

来源：智造苑

相关问答

易云科技从多年的企业信息化服务经验出发认为推动智能制造发展的措施可以从以下6点出发:研究开展智能制造试点示范工作,推动两化融合整体水平提升开展互联网与...

很多制造业的朋友说制造业想做智能分析太难了,连个基础的数据分析模型都得从头做起,甚至还要做很多个性化开发,耗时耗力地,一般制造业都耗费不起。制造业做智...

《智能制造能力成熟度模型》的5个等级2021年5月,《智能制造能力成熟度模型》(GB/T39116-2020)发布,该标准将智能制造能力定义为:为实现智能制造的目标,企...

还有用人工智能驱动、优化产品和流程等。工厂需要做一些预测性维护或者是预测机器的能耗等等,越来越多的这些功能都可以在智能工厂里实现。5G时代智能工厂前景...

7月份推出《新一代人工智能发展规划》,预计各地将陆续推出各自的补贴政策,从前期《中国制造2025》来看,各地补贴金额不菲,其中以河南省举例,最高补贴达到200...

我从事工厂自动化引进和改造己有五六年了,在这里,结合我的工作经验说说我个人的看法。智能制造是融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术。...

5G时代可以给中国的制造业带来巨大的转变。首先,5G的主要特点就是低延迟,高速率,所以5G时代将是物联网的时代,更多有关物联网的东西会越来越成熟,包括机器人...5...

第一条竞争力,推动高质量发展,结合本市实际,制定本条例。第二条本条例适用于本市行政区域内促进智能制造发展的相关活动。本条例所称智能制造,是指基于新一...

如果生产制造的过程还没有开始向“云化”转型,那现在是应该着手启动此事的时间了。具备“远程管控能力”的数字化转型已经从一个“美好的梦想”变成了一个“必...

(一)百奥利盟Bio-AP微服务平台----构建精准医疗和创新生物药研发数字化生态的战略规划01/生命科学行业数字化-未来发展主题众所周知,数字化转型就是工业4.0...