隨著新一代信息技術的興起，以及互聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)領域的融合滲透，世界各國均將智能制造作為未來制造業(yè)的發(fā)展方向。美、德、日等國家紛紛提出以智能制造為核心的再工業(yè)化戰(zhàn)略，力圖通過建立先進工業(yè)生產(chǎn)范式掌握未來主導權。目前，智能制造已經(jīng)在裝備、行業(yè)應用等方面取得重要進展，各發(fā)達國家和企業(yè)的大量經(jīng)驗，也為我國推動落實“中國制造2025”提供了經(jīng)驗借鑒。

　　智能制造引領新一輪產(chǎn)業(yè)變革

　　技術創(chuàng)新集中在智能制造領域。《麻省理工科技評論》從2001年開始每年公布“十大突破技術”，這些代表世界科技前沿和未來發(fā)展方向的技術，重點是信息技術和生物技術，但自2012年起制造技術開始受到重視，當前3D打印、智能制造等制造技術影響深遠，“智能化”成為近年制造技術發(fā)展的重要特征。2013年麥肯錫發(fā)布了決定未來的12大顛覆技術，其中工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云制造、3D打印/4D打印、工業(yè)機器人、大數(shù)據(jù)等是關鍵技術。近年來的技術創(chuàng)新突破，如傳感技術、智能技術、機器人技術、數(shù)字制造技術的發(fā)展，特別是新一代信息和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，同時加上新能源、新材料、生物技術等方面的突破，是智能制造的技術基礎，是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的核心，正不斷產(chǎn)生制造業(yè)的新方法、新模式、新業(yè)態(tài)。

　　不斷變革制造業(yè)生產(chǎn)方式。隨著信息技術的發(fā)展及信息化普及水平的提高，數(shù)字技術、網(wǎng)絡技術和智能技術日益滲透并融入產(chǎn)品研發(fā)、設計、制造的全過程，原有的封閉的生產(chǎn)過程與生產(chǎn)模式逐步消解。如美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、德國的“工業(yè)4.0”，都是依托新一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，實現(xiàn)價值鏈上企業(yè)間的橫向集成，網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)的縱向集成，以及端對端的工程數(shù)字化集成，來改變當前的工業(yè)生產(chǎn)與服務模式。

　　各國加快構建智能制造創(chuàng)新體系，重塑制造業(yè)競爭優(yōu)勢。智能制造引發(fā)先進制造業(yè)創(chuàng)新體系的變革，在新一代信息通信技術推動下，制造業(yè)智能化演進逐步深入，高度智能化產(chǎn)品的商業(yè)化步伐不斷加快，跨領域、協(xié)同化、網(wǎng)絡化的創(chuàng)新平臺正在重組傳統(tǒng)的制造業(yè)創(chuàng)新體系。美國、德國、日本等主要發(fā)達國家都在政府主導下建立起制造業(yè)創(chuàng)新研究體系，加快推動前沿制造技術的基礎研究和成果轉(zhuǎn)化。如美國從2012年起投資10億美元成立國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡；GE、埃森哲、AT&T、思科、IBM和英特爾等多個企業(yè)共同發(fā)起成立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，全面整合聯(lián)邦政府、學術界以及企業(yè)界的各方資源。

　　逐漸改變市場競爭格局。以3D打印、工業(yè)機器人、數(shù)控機床等為代表的智能制造先進裝備技術被美、日、德等發(fā)達國家主導，中國成為智能制造裝備應用需求最大的國家。如3D打印排名前4位的美國3D Systems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德國EOS公司，占據(jù)全球近70％的市場份額，形成了寡頭壟斷的市場競爭格局。工業(yè)機器人領域，全球四大工業(yè)機器人供應商發(fā)那科、安川電機、ABB、庫卡幾乎壟斷工業(yè)機器人行業(yè)高端領域，新興企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)不斷實現(xiàn)虛擬世界與實體制造業(yè)的跨界融合，中國自2013年起已成為全球工業(yè)機器人最大市場。未來智能制造裝備將被更多行業(yè)更多企業(yè)廣泛應用，企業(yè)發(fā)展要順應智能化趨勢，加大智能化改造力度，提升自身優(yōu)勢和破解發(fā)展瓶頸。

　　世界制造強國優(yōu)先布局

　　美國：智能制造思想的發(fā)源地，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”整合全球工業(yè)網(wǎng)絡資源，保持全球領先地位。從上世紀80年代開始，美國率先提出智能制造的概念，國際金融危機后為促進美國制造業(yè)復興，美國從國家層面就智能制造作出了系列戰(zhàn)略部署，發(fā)布了《先進制造伙伴計劃（AMP）》、《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》、《國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡》、《制造USA》等戰(zhàn)略計劃，一些機構也積極承擔智能制造技術協(xié)同研發(fā)和應用推廣，如美國國家標準與技術研究院承擔“智能制造系統(tǒng)模型方法論”、“智能制造系統(tǒng)設計與分析”、“智能制造系統(tǒng)互操作”等重大科研項目工程。由美國通用電氣公司發(fā)起，并由AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾成立的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟”，提出要將互聯(lián)網(wǎng)等技術融合在工業(yè)的設計、研發(fā)、制造、營銷、服務等各個階段中。一系列戰(zhàn)略都強調(diào)加強政產(chǎn)學的智能制造創(chuàng)新網(wǎng)絡，從國家層面提出加快制造業(yè)創(chuàng)新步伐，政府投資重點在先進材料、生產(chǎn)技術平臺、先進制造工具與數(shù)據(jù)基礎設施等與先進制造、智能制造相關的領域。目前在智能制造創(chuàng)新體系、智能制造產(chǎn)業(yè)體系、智能制造產(chǎn)業(yè)化應用領域、制造企業(yè)調(diào)整業(yè)務發(fā)展戰(zhàn)略等方面都取得了一定成效。人工智能、控制論、物聯(lián)網(wǎng)等智能技術長期處于全球主導地位，智能產(chǎn)品研發(fā)方面美國也一直走在全球前列。從早期的數(shù)控機床、集成電路、PLC，到如今的智能手機、無人駕駛汽車以及各種先進傳感器，大量與智能技術相關的創(chuàng)新產(chǎn)品誕生自美國高校的實驗室和企業(yè)的研發(fā)中心。

　　德國：全球制造業(yè)的“眾廠之廠”，以“工業(yè)4.0”打造德國制造業(yè)的新名片。德國的制造戰(zhàn)略重點側(cè)重利用信息通信技術與網(wǎng)絡空間虛擬系統(tǒng)(CPS，信息物理系統(tǒng))相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。2010年德國聯(lián)邦教研部主持制訂《2020高科技戰(zhàn)略》，2013年，德國電子電氣制造商協(xié)會等向德國政府提交了《保障德國制造業(yè)的未來—關于實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》。在德國工程院、弗勞恩霍費爾協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產(chǎn)業(yè)界的推動下，“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略在同年舉行的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，并作為2020高科技戰(zhàn)略的重要組成部分。在具體實踐“工業(yè)4.0”時，重點利用物聯(lián)網(wǎng)等技術，依托強大的制造業(yè)優(yōu)勢，尤其是裝備制造業(yè)和生產(chǎn)線自動化方面的優(yōu)勢，從產(chǎn)品的制造端提出智能化轉(zhuǎn)型方案，為搶占未來智能制造裝備市場做好充分準備。目前德國一大批企業(yè)的智能化生產(chǎn)和制造水平已經(jīng)成為全球的典范，“工業(yè)4.0”成為德國制造的新品牌。同時，“工業(yè)4.0”也進一步凝聚了聯(lián)邦、州政府、企業(yè)、民間組織等各方的力量，構建了各方協(xié)同推進的工作機制。

　　日本：智能制造最早發(fā)起國之一，重視技術自主創(chuàng)新，以科學技術立國。2007年，日本審議并開始實施“創(chuàng)新25戰(zhàn)略”。這是一項社會體制與科技創(chuàng)新一體化的戰(zhàn)略，為日本創(chuàng)新立國制定了具體的政策路線圖。其中包括146個短期項目和28個中長期項目，后者以“智能制造系統(tǒng)”作為核心理念，大力實施技術創(chuàng)新項目。2013年日本推出《日本復興戰(zhàn)略》，鼓勵汽車、信息通信設備、電子電器等制造業(yè)回歸本土市場，重點發(fā)展制造業(yè)的尖端領域，加快大數(shù)據(jù)應用、機器人、３Ｄ打印技術等的發(fā)展，并通過減稅、租賃補貼、技術攻關等促進科技創(chuàng)新。2015年公布《機器人新戰(zhàn)略》，起初主要有兩大目的，即“擴大機器人應用領域”與“加快新一代機器人技術研發(fā)”。未來將大力推動大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)向傳統(tǒng)機器人產(chǎn)業(yè)的涉足，使機器人開始應用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)自律化，機器人之間實現(xiàn)網(wǎng)絡化?，F(xiàn)在日本通過智能制造裝備有效地緩解了用工短缺，制造業(yè)成本大幅下降，在汽車制造、電子信息、工業(yè)機器人等領域保持全球競爭優(yōu)勢，通過減稅、補貼等手段使得智能制造技術應用環(huán)境和制造業(yè)創(chuàng)新人才得到改善。

　　典型企業(yè)加速發(fā)展智能制造

　　西門子：全球智能制造的先行者。西門子一直是自動化領域的佼佼者，為順應產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢，進一步將數(shù)字化作為未來的戰(zhàn)略重點，最早提出“工業(yè)4.0”概念的機構和組織之一，得到了世界各國的廣泛認可。西門子的智能化戰(zhàn)略主要包括三個方面：一是搭建了統(tǒng)一的數(shù)字化企業(yè)平臺Teamcenter，將所有產(chǎn)品相關的信息和技術充分整合。二是建立開放式的統(tǒng)一標準，實現(xiàn)各種設備和部件自發(fā)地與工作環(huán)境相連接，實現(xiàn)“即插即生產(chǎn)”。三是打造“數(shù)字化雙胞胎”，從產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝和設備數(shù)字化三個層面，形成基于模型的虛擬企業(yè)和基于自動化技術的現(xiàn)實企業(yè)鏡像。目前，西門子已經(jīng)成為實踐工業(yè)4.0的標桿企業(yè)，受到廣泛關注。西門子安貝格電子制造工廠，目前可實現(xiàn)年產(chǎn)零部件100萬件，即平均1秒生產(chǎn)一個產(chǎn)品。西門子成都工廠，通過智能化改造，已經(jīng)節(jié)約了90%的編程時間。

　　通用電氣：以“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”為核心加快戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。作為美國老牌工業(yè)企業(yè)，通用電氣基于自身優(yōu)勢，充分利用互聯(lián)網(wǎng)與信息化技術挖掘生產(chǎn)潛力，于2012年提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展戰(zhàn)略。希望在全面互聯(lián)的基礎上，通過數(shù)據(jù)流動和分析，提升技術創(chuàng)新和服務能力，創(chuàng)造新的增值空間。通用電氣在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面的產(chǎn)品和服務布局主要包括三個方面。一是推出了工業(yè)分析專門平臺Predix及解決方案Predictivity。二是以航空、電力、醫(yī)療等熟悉的領域為切入點，推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的項目落地。三是對自身短板和業(yè)務拓展需求，收購優(yōu)質(zhì)企業(yè)填補空缺。通用電氣已經(jīng)先后完成了對MTL公司、Pivotal、CHCA、API Healthcare、阿爾斯通等相關部門的收購、并購或入股，極大地拓展了業(yè)務覆蓋范圍。目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)被廣泛接受，盈利能力逐步顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，截止到2015年2月，通用電氣已經(jīng)銷售大約43種“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)品，營業(yè)收入超過10億美元。

　　豐田公司：推進“人機合一，以人為本”的智能化。豐田是“精益生產(chǎn)”管理理念的重要來源，其智能化戰(zhàn)略也體現(xiàn)著濃厚的管理學特征。豐田一方面繼續(xù)強調(diào)精益化生產(chǎn)，即所謂的“just in time”模式，利用信息化網(wǎng)絡化手段進一步提升系統(tǒng)控制能力，提高各個環(huán)節(jié)的協(xié)同制造能力，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)智能化；另一方面強調(diào)人的決定性作用，將人的作用與權限置于機器之上，推進“帶人字旁的自動化”。為此，豐田建立了一套覆蓋全流程的數(shù)據(jù)采集、存儲、分析系統(tǒng)，在賦予機器進行決策權限同時，賦予操作工人更高權限，可以在機器出現(xiàn)問題時停止生產(chǎn)。這種模式既提高了員工主觀能動性，也符合日本與豐田的實際情況，充分發(fā)揮了豐田既有管理優(yōu)勢和人力資本，有效提高了公司運營效率。

　　多管齊下完善智能制造產(chǎn)業(yè)體系

　　政府引領，為智能制造提供良好政策環(huán)境。我國應加強政府引領作用，學習美國、德國、日本等國家政府高度參與，同時配套稅收優(yōu)惠、研發(fā)資金、先進產(chǎn)業(yè)專項基金、人才培養(yǎng)、創(chuàng)新激勵等方面政策的經(jīng)驗做法，強化骨干企業(yè)、科研機構、高校的合作，充分調(diào)動智能制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟各類資源積極性，發(fā)揮各類智能制造產(chǎn)業(yè)基金作用。注重智能制造產(chǎn)業(yè)先進技術的前沿布局，特別是滿足未來智能制造模式對大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡基礎設施的需求。要加快建設完善信息安全防護體系和相關法律體系，保障開放條件下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全和保護，修訂相關貿(mào)易保護規(guī)則。建立智能制造人才培育體系，政府與企業(yè)聯(lián)合對在校大學生進行智能制造專業(yè)化人才培養(yǎng)，同時引進全球智能制造業(yè)高層次人才。

　　標準先行，搶占智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機。德國推進“工業(yè)4.0”是標準先行，重視標準對產(chǎn)業(yè)的貢獻率僅次于資本。我國要注重把握智能制造發(fā)展的特點和規(guī)律，學習借鑒德國“工業(yè)4.0”標準化路線圖，加快建設包括智能制造標準化路線圖、智能工廠及智能產(chǎn)品技術標準、智能化數(shù)字化網(wǎng)絡化“三化”融合管理體系等在內(nèi)的智能制造標準化體系。在一些規(guī)范和協(xié)議尚處于空白的領域，要及早搶占先機，以標準促發(fā)展。

　　企業(yè)主導，發(fā)揮主觀能動性。美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、德國的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中GE、ABB、寶馬、巴斯夫等重點企業(yè)是發(fā)起者、引領者和實踐者，成為智能制造的市場主體。我國推動智能制造過程中不可忽視企業(yè)的主導作用，要突出企業(yè)開展集成創(chuàng)新、制定標準、產(chǎn)業(yè)化、試點示范的主體地位，大力推進以企業(yè)為主導的產(chǎn)學研合作，組建龍頭骨干企業(yè)為引領的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。讓企業(yè)在不斷實踐中尋求市場，實現(xiàn)提質(zhì)增效的目標。

　　推廣應用，加強典型企業(yè)的試點示范。加強新產(chǎn)品新技術推廣應用的資金支持，積極鼓勵企業(yè)應用智能裝備和數(shù)字化技術，實現(xiàn)生產(chǎn)的智能化、管理的數(shù)字化、服務的信息化。對尚不具備條件的企業(yè)，可以有選擇地對部分廠房和車間進行智能化和數(shù)字技術的配置和應用，打造數(shù)字車間、智能工廠的樣本車間，再逐步有序全面推進。把握工信部“智能制造試點示范專項”契機，開展離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務5種智能制造新模式試點示范，根據(jù)企業(yè)發(fā)展需求，定期組織召開經(jīng)驗交流會、現(xiàn)場會。

　　重視合作，加強企業(yè)間、國際間的交流。依托我國的制造業(yè)基礎優(yōu)勢，充分挖掘我國智能制造的潛在市場，建立企業(yè)間、國際間交流合作的公共服務平臺和工作機制，重點建立工業(yè)機器人、數(shù)控機床、3D打印等智能制造領域的公共服務平臺。鼓勵、支持國內(nèi)有條件的企業(yè)在國外建立工業(yè)園區(qū)，與國外智能化程度較高的企業(yè)展開合作，吸收國際先進研究技術經(jīng)驗。建立國家智能制造創(chuàng)新中心，形成集政府、企業(yè)、科研機構、高校、平臺、聯(lián)盟等各方資源的智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

　　總之，我國應廣泛借鑒、多管齊下，建立健全智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，為推動落實“中國制造2025”提供堅定支撐。

　　文/張洪國 黎文娟 邵立國

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