智能制造发展现状、态势及重点领域浅析｜数连世界 智造未来

制造业是国民经济的基础工业部门，是决定国家发展水平的最基本因素之一。自20世纪80年代开始，以计算机为基础的信息技术得到迅猛发展，为传统制造业提供了新的发展机遇，计算机技术、网络信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合，逐渐形成了先进制造、数字化生产、精益制造等概念。国际金融危机发生后，发达国家纷纷实施“再工业化”战略，重塑制造业竞争新优势，一些发展中国家也加快谋划和布局，积极参与全球产业再分工，承接产业及资本转移，拓展国际市场空间。在此背景下，智能制造概念应运而生。

智能制造的本质，是运用物联网、大数据、云计算、移动互联等新一代信息技术及智能装备对传统制造业进行深入广泛地改造提升，实现人、设备、产品和服务等制造要素和资源的相互识别、实时交互和信息集成，推动产品的智能化、装备的智能化、生产方式的智能化、管理的智能化和服务的智能化发展。

二、智能制造发展现状与态势分析

当前，全球产业竞争格局正在发生重大调整，世界各国积极加快智能制造重大战略政策部署，产业层面，跨国工业巨头、互联网企业、等从不同角度推进智能制造发展，引发新一轮竞争热潮。

国家层面，美国于2009年提出《重振美国制造业框架》，随后又陆续制定了《2010制造业促进法案》《国家制造业创新网络初步设计》等政策，2011年提出的“先进制造伙伴计划”基本确立了以工业互联网为核心的智能制造发展思路。德国于2011年提出了“工业4.0”战略，先后出台《保障德国制造业的未来: 实施“工业 4. 0”战略建议》、《数字议程（2014-2017）》、《数字化战略2025》等政策。我国高度重视智能制造发展，国务院先后印发《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》、《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》等重大文件，将智能制造作为两化融合的主攻方向和加快制造强国建设的重要突破口。

表1 中美德政策战略对比

产业层面，新一代信息技术与制造业加快深度融合，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。基于信息物理系统（CPS）的智能车间、智能工厂等正在引领制造方式变革；网络众包、协同研发设计、大规模个性化定制、全生命周期管理等正在重塑产业价值链体系；可穿戴智能设备、智能家电、智能机器人、无人驾驶汽车等智能终端产品不断拓展制造业新领域。

企业层面，西门子、通用电气等跨国工业巨头依托先进制造技术优势，搭建智能制造平台系统，推进工业数字化进程；英特尔、NPX等全球半导体龙头企业加快投资并购步伐，发展人工智能芯片、智能终端、感知设备等，提升网络互连、数据采集、边缘计算能力；微软、思科、IBM等互联网巨头通过战略投资和跨界合作，发展面向制造业的数据分析、应用和服务模式创新等，加快智能制造领域布局。

三、智能制造重点发展领域

工业机器人 ：工业机器人是先进制造业的核心技术装备，是衡量一个国家制造业水平和核心竞争力的重要标志，发达国家均把发展机器人产业作为提升制造业竞争力的主要途径。目前，新一代工业机器人正在向网络化、智能化方向发展。网络化，即多个机器人通过工业互联网实现工作流程、工艺环节的高效协同；智能化，即工业机器人能够自主分解执行作业任务与行动目标，根据环境初始条件信息及时做出应对，并自主选择最优方案。

网络协同创新平台 ：网络协同创新平台可以部分理解为工业云，即跨越空间地域限制的开放式、可拓展的协同创新平台。该平台能够集聚各种创新资源，缩短研发周期，提高响应速度、降低研发成本，同时提供技术支持、融资对接、人才培训等服务，推动新技术、新产品研发及产业化，促进用户深度参与、产业链上下游企业高度协同，充分调动各类主体的积极性和创造性，实施深度合作和迭代式创新，进而形成面向工业制造领域的万众创新。

智能工厂 ：智能工厂是实现智能制造的重要载体，其本质是以信息物理系统（CPS）和工业互联网为核心，利用信息技术和智能装备对生产工艺、组织流程、管理服务模式以及产品全生命周期进行数字化、网络化、智能化改造，加强设备、制造单元、生产线、车间、工厂的互联互通，实现人、机、法、料、环高度协同融合，推动企业纵向集成和横向集成，并基于工业大数据应用和工业云服务，为企业提供工厂级的端到端整体解决方案，实现提质增效和产业转型升级。

四、发展策略及建议

一是提升智能制造软硬件供给能力。 继续组织实施智能制造发展专项、高档数控机床与基础制造装备科技重大专项，推进工业机器人、增材制造、工业软件与系统、工业大数据等关键软硬件产品及服务的联合攻关，突破核心电子器件、高端芯片、关键材料核心技术和产业化瓶颈，全面提升设计工具、制造执行系统、产品全生命周期管理、工控系统及整体解决方案的自主提供能力。

二是加强智能制造应用示范推广。 围绕钢铁、石化、航空、汽车、装备、电子等重点行业的智能制造发展需求，遴选部分规模效益突出、行业影响力显著的典型企业，分别打造若干个功能完善、模式创新、示范作用明显的样板式智能车间或智能工厂。加快智能人机交互、工业机器人、增材制造等技术和装备在工业领域的应用，培育发展一批智能制造解决方案提供商，为工业智能制造所需的信息技术升级、产业链协同创新提供支撑。

三是鼓励企业开展组织形态与服务模式创新。 以互联网+制造业创新发展为引领，以工业互联网为支撑，以激发传统企业互联网转型内生动力为着力点，鼓励制造企业发展基于互联网的众包设计、个性化定制、网络协同研发、云制造等新型制造模式，鼓励信息技术企业发展智能传感器、工业云平台、工业大数据、工业APP等产品服务和解决方案，支撑制造业创新转型发展。

作者简介

夏磊，中国信息通信研究院产业与规划研究所工程师，研究方向包括物联网、智慧城市、工业互联网、智能制造等信息化领域。多次参与国家部委物联网相关政策编制工作，承担多项省、市级物联网和智慧城市领域研究咨询项目。

联系方式：xialei@caict.ac.cn

把握智能制造发展的趋势与重点

作者：郧彦辉

智能制造是先进制造技术和新一代信息技术的深度融合，代表着我国制造业高质量发展的主要方向。习近平总书记指出：“要以智能制造为主攻方向推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变，以‘鼎新’带动‘革故’，以增量带动存量，促进我国产业迈向全球价值链中高端。”

智能制造发展的新趋势

经过多年培育，我国智能制造已经取得长足进展。总体上看，我国智能制造发展从初期的理念普及、试点示范阶段进入试点示范引领、供需两端发力、多方协同推进的新阶段，通过深入推进数字化转型行动、大力实施智能制造工程、开展工业互联网创新发展行动，制造业重点领域的智能化水平不断提升，当前规模以上工业企业关键工序数控化率和数字化研发设计工具普及率分别达到55.7%、75.1%。智能制造成为推动我国制造业高质量发展的强劲动力。

当前，随着人工智能、数字孪生等新一代信息技术的发展，我国智能制造发展呈现出以下三个新趋势。

智能制造的人本化。人本智能制造是智能制造发展的新理念，智能制造的发展开始重点考虑社会的制约因素，智能制造系统设计正在纳入人的因素，人的利益和需求日益成为生产过程的核心。譬如，人机合作设计和人机协作装备的推出，使人从许多机械化生产中解脱出来，人与机器可以发挥各自优势，协作完成各项工作，推动产业模式的变革。

智能制造的多领域集成发展。在早期，智能制造主要侧重于物理系统的感知与集成，随后开始与信息系统进行深度融合，近年来则进一步与社会系统进行融合。在多领域集成发展的过程中，智能制造通过不断融入更多的制造资源、信息资源和社会资源，催生出预测制造、主动制造等数据驱动的制造新模式，使制造模式从单一化走向多元化，制造系统从数字化走向智能化。

企业组织形态发生较大改变。随着智能制造技术的日趋复杂，传统产业链的模式正在被打破，终端客户倾向于选择完整的解决方案。相应地，制造企业的生产组织和管理方式也正在发生重大变革，以客户为中心和数据驱动更为普遍，企业组织架构正在向扁平化、平台化方向转变。

智能制造发展存在的突出问题

我国制造业正在积极适应智能制造发展的新趋势，并且在一些关键领域和技术上抢占了优势地位。但同时也存在着一些突出的问题。

制造业企业智能化水平“参差不齐”，使智能制造的人本化推进缓慢。近年来，我国积极开展智能制造应用试点工作，推进示范项目、推广典型经验。截至2021年底，我国工业互联网的应用已经覆盖45个国民经济大类，工业APP数量突破60万个，建成了700多个数字化车间、智能工厂，培育较大型的工业互联网平台超过150家，连接工业设备超过7800万台（套）。但企业智能化转型尤其是实现人机协同是一项系统工程，当前我国许多企业仍处于工业2.0、工业3.0阶段，对生产设备、业务流程等进行全面更新或者改造升级，对工人进行新技能培训，需要大量的资源投入，但资金等要素短缺严重限制了企业的人本化改造。

智能制造的一些基础性技术存在短板，使多领域集约发展的根基不牢。目前，我国已经掌握了长期制约产业发展的部分智能制造技术，包括机器人技术、感知技术、复杂制造系统、智能信息处理技术等。以智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成。但智能制造的共性技术、关键技术仍存在短板。比如，我国工业软件实力较弱，工业仿真设计软件基本被国外垄断，高档数控机床、智能传感器等对进口的依赖程度较大，很大一部分新材料处于实验室研究阶段无法开展应用转化，等等。

企业生产管理模式智能化转型存在明显的弱项。以客户为中心和数据驱动的企业生产和管理模式需要以新型管理技术人才队伍和全新的行业标准为支撑。从人才队伍来看，我国智能制造人才存在结构式缺口。据人力资源和社会保障部统计，2020年我国智能制造领域的人才需求为750万人，而缺口为300万人；到2025年，人才缺口预计达到450万人。从标准体系来看，我国正在逐步构建智能制造标准体系，已经发布国家标准285项，牵头制定国际标准28项，石化、建材、纺织等14个细分行业构建了智能制造标准体系，但大多行业领域智能制造标准体系仍不健全。长期以来，我国处于全球产业价值链的低端位置，在国际制造标准领域中的话语权和影响力较弱，在国内智能制造标准与国外标准体系对接与互认方面仍然有待加强。

智能制造发展的突破重点

未来一段时期是我国智能制造发展的关键时期。习近平总书记强调：“我们要顺应第四次工业革命发展趋势，共同把握数字化、网络化、智能化发展机遇。”应抢抓这一历史性契机，通过一系列政策创新积极引领我国智能制造进行战略性的重点突破，实现我国制造业的“换道超车”、跨越发展。

筑牢技术底基，夯实智能制造发展核心动力。强化人工智能、认知科学、仿生制造等基础研究，推动制造技术、信息技术在智能制造中深度融合发展。聚焦制造业企业生产全过程，以“揭榜挂帅”方式集中资源，攻克一批共性和关键技术，突破精密加工等先进工艺技术。围绕工业母机、智能传感等关键领域，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。

深化推广人本化的应用，拓展需求侧拉动作用。智能制造技术重在应用，因此，应根据人的特性和需求，打造出可供选择的多元化应用场景，培育推广智能化设计、网络协同制造、大规模个性化定制等新模式新业态。聚焦企业、行业等转型升级需求，打造典型应用场景，推动企业各环节智能化改造，探索有效推广路径，实现智能制造从点到线到面的系统发展。

加快中小企业智能化转型，实现大中小企业融合发展。中小企业是智能制造升级的最大短板，也是最大潜力所在。要完善“政府—平台企业—行业龙头企业—服务机构—中小微企业”多级联动的推进机制，搭建融合发展生态。通过推进“虚拟”产业园和产业集群建设，以信息流推动供应链、产业链上下游企业间的数据贯通、资源共享和业务协同，提升产业链资源优化配置和动态协调水平，带动中小企业智能化升级。

强化支撑体系建设，为智能制造发展提供重要保障。加强标准体系建设，包括加强基础共性、关键技术和行业应用标准制修订和试验验证，积极推广标准的实施和标准应用试点示范。积极参与国际标准合作，参与国际标准的制定。加强数字化人才培养，深化产学研协同发展机制，构建体系化的培养方案，依据行业应用需求，提升教学内容与行业应用契合度，培养出一支规模庞大的智能制造人才队伍。

来源： 学习时报

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