制造业迎来新瓶颈，传统自动化如何转型为智能制造？

风口财经记者 吴思

在用户诉求更加个性化时，制造企业如何向“智造”转型，实现2025战略目标，是很多企业面临的挑战。

9月24日，智能制造创新发展高峰论坛在青岛国际会展中心举办。德国菲尼克斯集团高级顾问、原副总裁兼智能制造学院院长杜品圣博士，德国Wandelbots机器人公司中国区负责人曾丽敏博士及企业代表，围绕传统产业数字化、智能转型与企业价值展开探讨。

自动化技术是智能制造基础

自2010年以来，我国制造业产量已连续11年位居世界第一，同时我国制造业水平也在不断攀高。

据统计，2020年二季度至2021年二季度，几乎所有电气自动化企业增速达到历史最高水平。尤其是机器人，数控机床和自动化控制系统，生产商营收同比增长40%以上。据统计，今年1-6月制造业投资同比增长19.2%，高技术制造投资增长更猛，增长29.7%。

市场日益复苏，投资热情不断高涨，中国制造业转型升级也加快了步伐。在“数字化”成为主流时，人们更加关注互联网平台建设、企业组织结构的重组，强调互联网工业、IT信息、软件技术对制造业发展的影响。

“现在很多人认为当前已进入智能制造时代，实现中国制造2025的发展目标，不再需要自动化制造技术。但其实，自动化技术是智能制造的基础，智能制造是自动化制造的延伸与发展，没有坚固的自动化制造，就不能实现智能制造。”德国菲尼克斯集团高级顾问、原副总裁兼智能制造学院院长杜品圣博士指出。

智能制造创新发展高峰论坛在青岛国际会展中心举办

当前在讨论中国的智能制造实现之路时，同样也要考虑自动化制造转变为智能制造的内心外因。

传统的自动化生产制造模式是按照人的要求，实现机器设备、系统、生产流水线在无人或少人直接参与下完成重复性的运行，达到预期目标生产制造的过程，具有稳定性和可靠性。但是在互联网时代，传统制造业碰到了新的瓶颈，而用户诉求的变化就是根本原因，不仅需要高质量产品，还希望更快、更新、更多样、更便宜。

而新的智能制造模式就能快速响应用户和市场需求，面向企业核心价值链，产品以全生命周期为核心，统一研发端、制造端与服务端。

“从自动化制造演变成智能制造主要分为三步骤。一是以自动化控制技术为主导的智能制造模式，以智能中的‘能’为主体；二是以IT融合OT为主导的智能制造模式，初步具有‘智’与‘能’的功能；三是以PLM为主导的智能制造模式，在整个产品生命周期实现智能化制造模式。”杜品圣博士表示。

机器人赋能，加速柔性制造

柔性制造，对于普通大众而言，可能还是个有些陌生的词汇。但是，近年来，“柔性化生产”“柔性制造”一直备受关注，除了大批量的刚性产品外，小批量、多品种的柔性制造正成为制造业的发展趋势，越来越多的企业涉足这一领域。

目前人们的需求逐渐个性化、差异化，定制型产品受到越来越多关注，对于柔性生产的要求也越来越高。

“为了适应小批量、多品种未来的制造方式，企业的执行层面必须要做到节约时间和金钱的成本。”德国Wandelbots机器人公司中国区负责人曾丽敏博士表示。

看似工业自动化如此普及的今天，其实只有不到5%的职业被完全自动化替代掉，如需要精密组装的生产线、需要灵活变通的组装线等等仍无法实现完全自动化制造。

因为在机器人底层硬件、逻辑上还是存在共性约束，现有机器人无法很好地处理三个维度的不确定性，即对象误差带来的不确定性、生活环境中的不确定性、以及技能迁移带来的不确定性。实而现智能制造的新一代机器人应该更加灵巧、能并且柔性通用，具备像人一样的一些高级能力。

对此，许多技术团队不断革新解决方案。

曾丽敏博士团队研发出一种新的机器人编成系统，“这套系统特点就是易上手、简单易用，能够通过快速部署，提高整个企业自动化的效率。具体来讲，就是像教小朋友一样，真人示范一遍，让机器人重复，系统自动生成代码，而且我们的示教范围更广，定位精度更强。应用场景丰富，目前我们已经应用到德国部分企业，如大众、宝马，还有西门子这种头部制造企业。”

非夕机器人市场总监高云帆团队则研发出自适应机器人。“通俗讲，自适应机器人可以在不同操作对象、环境、任务下有灵活适应的表现。它不仅对位置误差容忍度非常高，有一系列的抗干扰能力，而且它在做换线或者重新调试的时候会有智能可迁移过程。自适应机器人一是可以实现更多应用，二是能升级产线柔性，三是总体成本也会进行不断优化。”

工业互联网提速，助力青岛企业

当前，互联网、信息技术的快速发展和普及，已经逐渐成为引领我国科技创新，驱动产业结构不断向信息化、数字化转型升级的强大动能，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，也已经进入了发展提速阶段。我国对推动工业互联网发展的政策也日益明晰，2021年将“发展工业互联网，搭建更多共性技术研发平台，提升中小微企业创新能力和专业化水平”作为产业引导发展的方向。

早在2020年初，青岛就提出以打造世界工业互联网之都为目标，全面助推动工业互联网发展。目前，青岛正不断推动新旧动能转换，大力发展开放型经济、实体经济，加快发展制造业和“四新”经济，培育优势产业集群，着力促进工业互联网和数字经济发展，为传统产业赋能。

海尔旗下的卡奥斯洞察全球趋势和承接国家战略，建设了中国特色的工业互联网平台，打造出了以用户为中心的大规模定制的模式。并且，卡奥斯COSMOPlat是世界上首个用户全流程参与的工业互联网平台，并主导了全球大规模定制领域的标准制定。

“在跨领域、跨行业、跨区域赋能的过程当中，我们的目标是，做深垂直行业，做到大企业共建、小企业共享；在特定领域，我们要通过企业全过程“六化”去快速赋能；在不同区域，通过产业链、资金链、人才链、技术链赋值。”海尔卡奥斯物联生态科技有限公司首席技术官盛国军表示。

目前，青岛已有不少企业通过工业互联网，完成了智能化的“更新换代”。截至目前，卡奥斯COSMOPlat就已经服务1.1万家青岛本土企业，实现生产效率提升20%以上、运营成本降低20%左右、产品研制周期缩短35%左右、产品不良率降低40%左右、能源利用率提高15%，为中小企业高质量发展插上腾飞的翅膀。

清华报考攻略⑧ │ “机航动”，智能制造，引领未来

2019清华见！

水木清华，钟灵毓秀。传统与青春辉映的清华园，翘首以盼每一颗年轻心灵的到来。

大类学什么？报考季即将来临，我们对话大类首席教授，直击清华大学2019年本科招生的16个大类学科建设最前沿，带你问道大师、取经学长。

闻道日肥，今天来看机械、航空与动力类 ——

机械、航空与动力类

相关院系 ：机械工程系、精密仪器系、能源与动力工程系、车辆与运载学院、航天航空学院

专业方向 ：机械工程、机械工程（实验班）、测控技术与仪器、能源与动力工程、能源与动力工程（烽火班）、车辆工程、车辆工程（车身方向）、航空航天类（含工程力学、航空航天工程、能源与动力工程）、工程力学（钱学森力学班）、航空航天工程（飞行学员班）

大类介绍 ：2017年起，以机械工程、仪器与光学、能源与动力工程、车辆工程、力学与航空等学科为基础的工程技术类本科专业组成了清华大学机械、航空与动力大类（以下简称“机航动大类”）。大类专业是全球工业化、信息化及智能化的基础。作为引领未来的专业方向，“创新的思想、领先的技术（CreativeThoughts、Leading Technology）”，一直是机航动大类专业的培养目标。机航动大类培养出来的人才既要学术创新，实现技术引领，又要与工业界保持密切联系，实现行业引领。

更多的选择，更深的了解

每年4月，机航动大类会进行专业确认。在大一近一年的学习生活中，机航动大类的同学们基本形成了对大类内各专业的全面了解。如今他们以此为基础，在参加大类召开的专业确认宣讲会和实验室参观活动后，选择自己喜欢的方向。

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“我和身边大部分同学一样，高考后对大学专业并没有什么深入的了解。”七字班的小文回忆起自己填报志愿的情况，认为大类培养为大学新生提供了一个学习专业的平台。相比于高考结束直接进入某一陌生的专业领域，小文认为，大学第一年接受大类通识培养，让自己对于与目标学习方向相关的各个专业进行亲身学习和了解，“相当于增加一年的时间供我们选择未来。”

以机械工程学院为例，小文说，在进入机航动大类学习之前，他一直认为在机械工程学院就是学习生产、加工，未来在大型企业的车间里从事工程技术工作。“但进入机械系后我才发现与想象迥然不同，尤其是在清华，机械工程是一个非常高端的学科。 ”对于机航动大类的同学来说，工程制图只是最基础的学习项目，最终他们会向高精尖的研究方向看齐——机械工程系的研究方向横跨数字化设计与分析、智能制造设备和控制、精密与特种加工技术、机器人技术、激光加工与微纳加工、航空宇航制造工程等，教师的工作经历也更融合、更交叉。

机航动大类中的各学科，有的是清华工科中的老牌、传统、优势学科，有很多经验可以传承，也与其他工科学科交叉十分广泛。车辆与运载学院八字班的小语认为，“大多数工科专业都与机航动大类内的专业关系密切，都需要以熟识机械结构为基础。在研究生专业学位中，工业设计也是机械的一部分。”

按照机航动大类中各院系的培养方案，学生将会学习工科专业的基础课程，包括电类、计算机和编程类以及设计类课程等。这些专业课的涵盖面广，锻炼全面。对小语来说，大类培养的最大收获则是“毕业以后不仅懂汽车，也掌握了大类相关专业的基础知识。如果在未来的科研或者工作中涉及到这些方面，我们会得心应手。”

每个院系都有自己的性格

作为机航动大类八字班的辅导员之一，小远不仅亲身参与大类培养，还需要在今年的大类专业确认中为八字班同学提供指导。在进行专业确认前，八字班同学经常就专业选择、未来规划等问题与小远交流。小远认为，“较刚入校的时候，同学们已经对大类内的各个专业形成了自己的理解，对于专业选择更具有主观能动性。”

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“有些学生进入大学的学习以后，可能会发现专业与自己此前的想象相差甚远。在这种情况下，大类就为专业落地提供了一个缓冲机会。”小远说，在第一年的大类培养过程中，学长学姐会主动为同学们提供关于本专业的信息，以便于同学更好地了解本专业。同时，第一年的培养方案涵盖了机械制图、机械工程导论等大类课程，同学们能够了解各个专业的前沿学科知识，打好工科学习的基础。

小远认为，大类内部的各个院系拥有自己独特的“性格”，想要去到“对胃口”的院系，只有在真正学习和接触后，才更易选择。

“机械工程是一个很大的领域，如果专业基础课和大类平台课掌握得好，对于同学们本科甚至硕士阶段从事任何研究方向都是有帮助的。”小远说，对于机航动大类的同学来说，未来无论是选择继续在本专业深造，还是转到其它专业，在快速接受并吸收专业基础知识方面，大类平台课为他们打下了很好的基础。

中国制造，引领未来

2015年，实施制造强国战略的第一个十年行动纲领《中国制造2025》发布，提出实现制造强国的战略目标。在这个大趋势下，机航动大类中的各专业最重要的基础学科，承担着引领制造强国的责任。

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作为引领未来的专业方向，“创新的思想、领先的技术 ”一直是机航动大类专业的培养目标。

小文在机航动大类学习的过程中，印象最深刻的还包括这些专业所共有的社工及体育传统。从马约翰杯赛场上的激烈竞争，到学生节各台口的连夜彩排，浓厚的集体氛围萦绕在机航动大类学习生活的分分秒秒，“进入这个大类后就非常有归属感。”

而机航动大类也为同学们提供了丰富的海外交换项目和实习机会。大类中各专业每年都提供前往国际一流大学交换的项目，并且长期保持与国际知名企业的合作，提供许多实习机会。

小远介绍道：“八字班同学确认专业方向时，主要考虑院系的整体氛围、综合实力、师资以及研究方向等方面。在全球化的趋势下，机械是国际上最为认可的专业方向之一，就业口径很宽，因此同学们更愿意根据自己的兴趣选择专业确认方向。 ”

注：应采访对象要求，文中姓名使用化名

首席支招：

一起来听听机航动大 类首席教授、中国科学院院士雒建斌老师 的报考建议！

学什么？

听到“机航动”，单从名称上说家长和学生可能对其定位和认识有所偏颇。事实上机械跟物理、力学有点相似，是支撑各个行业发展的一个基础，是一门“硬科技”。《中国制造2025》中列出的五大关键领域、十大重点工程，都跑不出“机航动”。

制造强国，装备水平是基础。未来，机械装备主要向两个方向发展，一个是向智能化的方向，就是智能制造 ；另一个是向高精尖 的方向，面向高端性能。因此，航空航天、大国重器、智能制造、纳米技术和机器人 是机航动大类的关键词。

例如，纳米精度超大规模集成电路制造装备的研制、航空发动机和燃气轮机等都是机航动大类的研究方向。清华成立的航空发动机研究院也是以机航动大类专业作为重点支撑的。

“大家都知道，我们马上要进入5G时代。5G时代竞争的核心是芯片。芯片制造有五大关键设备，包括光刻机，刻蚀机，抛光机，PVD、CVD的涂层和离子注入机，关键设备中的大部分都跟机械和材料相关。再比如，机器人的设计和制造，也在机航动大类，我们机械工程系有机器人这个研究方向，做得也非常好。”

干什么？

现在大家正值填报高考志愿的关键时期。在选择志愿的时候，个人志趣和国家目标结合是一个人真正能够成长的根本。个人志趣很重要，但如果个人志趣与国家的发展方向一致，成长和发展得会更快。

机航动大类中有许多特色实验班。比如机械系有机械实验班、车辆与运载学院有车身班、能动系有烽火班、航院有“钱班”等，都是结合国家发展需求、培养个性化拔尖创新人才的尝试。通过创新能力、抗打击能力、协作能力、自我学习能力等培养，扩展学生兴趣的宽度和深度，延展他将来的选择方向，也给同学们较大的国际交流空间。

机航动相关专业本科生中，80%以上的同学有机会获得免试攻读博士或硕士研究生的资格，继续在学校深造；也有许多同学选择到国外知名高校攻读研究生，或者参与到清华大学与国外一流大学的联合培养项目中。本科毕业学生主要就业方向有国家重点工程企业、金融行业、重要科研机构、党政机关等。

报考理由

在QS世界大学学科排名中，机航动大类专业位居全球第10（2017）、第11（2018），在国际上处于领先地位；其中的机械工程专业通过了ABET国际工程教育认证。机航动大类的专业主要依托在机械工程系、精密仪器系、能源与动力工程系、车辆与运载学院、航天航空学院培养和管理。

大类包括院士23人、长江学者39人、杰出青年40人。大类专业拥有8个国家级重点实验室和工程中心、5个国家级教学实验示范中心、10个省部级重点实验室，以及“高端装备创新设计制造国际联合实验室”等基地，学生可以进入实验室参与高水平科研与创新。

在学生培养方面，机航动大类主要面向全球领先的基础工业和科技前沿，针对全球工业化、信息化以及智能化，注重学科交叉融合、科研创新和学生的领导力与国际化视野，致力于为建设创新性工业强国培养优秀领军人才。

大国背后的清华力量，等你来“机航动”贡献智慧。

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文 | 清华招办

图 | 靳翔宇 何康 等

编辑 | 李婧

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