中国智造助推交通强国
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Part 1 经济篇:智能制造引领经济新常态

第1章 智能制造:中国经济创新增长新动能

1.1 智能制造的概念、特征、趋势与影响

1.1.1 我国智能制造概念的基本解读

互联网、物联网、云计算、大数据等新一代信息通信技术的发展成熟和广泛应用,新一轮的技术与产业革命在全球范围掀起,逐渐颠覆和重塑了国际产业分工格局。其中,智能制造依托先进互联网信息化技术成为各国发展布局的核心内容,如美国的“工业互联网”、德国的“工业4.0”等,都是以智能制造为主攻方向,希望借此增强本国在新一轮全球产业分工和价值链中的地位与话语权。

发展智能制造是“十三五”期间我国整体经济转型升级、供给侧结构性改革、从制造大国迈向制造强国、打造经济增长新引擎的必然路径。

当前我国经济正处于转型升级的拐点期,面临众多痛点和复杂的发展环境。如果对发达国家来说,基于新一轮技术和产业革命的新经济本质上是通过信息化实现“再工业化”;那么对我国而言,发展以智能制造为核心的新经济则是进行“两化融合”(工业化与信息化),通过智能制造转型为传统工业制造业注入新的发展活力,实现提质增效、结构调整、动能转换、由大变强的战略目标。

一方面,经过几十年的发展积累,我国已建立了完整的工业制造体系,制造业规模跃居世界第一,但“大而不强”的特征明显;另一方面,2008年全球金融危机后,美、德、日、法等国家将目光重新聚焦到了工业制造业等实体经济层面,纷纷出台了以智能制造为核心的再工业化战略。在这一背景下,我国政府在2015年公布了《中国制造2025》行动纲要,发展以智能制造为核心的新经济,应对新一轮技术和产业革命的挑战,实现“弯道超车”和经济社会现代化目标。

工业制造业是国民经济发展的基础支撑,是“立国之本、强国之基、兴国之器”。从这一角度来看,《中国制造2025》行动纲要并不只是对工业制造业发展转型的方向引导和战略规划,更是关系到我国总体经济的转型升级,影响着未来经济的可持续发展能力。

《中国制造2025》行动纲要明确提出要加快新一代互联网信息化技术与传统工业制造业的深度融合,通过智能制造转型,增强工业制造业的基础能力,实现结构调整、产业升级和动能转换,从而完成从制造大国到制造强国的跨越。可见,在以最新的互联网信息技术为基础的新经济动力蓝图中,智能制造是核心内容和主攻方向。

智能制造,简单地讲就是通过人工智能等先进信息化技术与工业制造的深度融合,更好地满足优化目标的先进制造系统或模式。随着新技术的发展、新制造模式的涌现,智能制造也从最初相对狭义具体的内容和优化目标逐步广义化。

当前,智能制造依托大数据、物联网等最新信息技术,在产业运作中自主识别和适应快速变化的制造环境,通过对产业链流程的优化再造,构建高效化、优质化、绿色化、网络化、敏捷化、个性化的先进制造系统,覆盖智能产品、智能生产、智能服务、智能回收等诸多内容。

智能制造的内涵拓展体现在以下方面:在技术基础上,从最初单一的人工智能技术到当前备受关注的物联网、云计算、大数据等新型信息通信技术;在制造过程上,从生产制造端延伸到产品的全生命周期;在制造系统层次上,从独立的制造装备单元到覆盖车间、企业、供应链等所有环节的整个制造生态系统;在优化目标上,从自动化小批量生产到个性化柔性制造、灵活生产、优化决策、提质增效、绿色环保等更多目标。

智能制造是以新一代信息通信技术为支撑的,是利用新技术推动生产方式、商业模式等的变革升级。当前被普遍认可的智能制造技术基础是CPS(信息物理系统或虚拟实体系统),即在机器、物料、工艺等工业制造的实体世界中嵌入智能装置或系统,通过虚拟与实体的有效深度连接对各种工业制造数据进行全面感知、实时采集传输和建模分析,然后基于工业大数据分析形成客户与产品洞察、智能决策和控制等,提高产业全流程的智能化水平。

这种深度融合工业实体世界与虚拟网络空间的智能制造系统,在美国主要体现为“工业互联网”,即以互联网基础设施为支撑,将长期积累的大量高新技术红利广泛应用到工业制造业的所有领域和整个产业价值链中,提高制造企业的信息化、数字化、网络化和智能化水平,实现制造流程的智能化组织、协调与决策,自主、动态适应环境变化,完成高效高质、绿色环保、多品种、个性化等一系列优化目标,推动本国工业制造业的快速发展。

根据相关的经济学研究,制造复杂产品的能力是影响一国经济整体竞争力和可持续发展能力的关键,而依托最新互联网信息化技术的智能制造则是未来制造业发展以及总体经济结构升级的必然方向,直接决定着一国制造复杂产品的能力与水平。

智能制造已成为新一轮科技与产业革命浪潮下各国竞争布局的主要内容与方向:发达国家希望通过智能制造实现“再工业化”,继续保持和增强本国工业制造业的全球竞争优势;发展中国家则希望借助智能制造转型全面完成工业化、现代化目标,甚至实现“弯道超车”,改变在国际产业分工中的弱势地位。因此,《中国制造2025》行动纲要的主攻方向也是智能制造。

我国发展智能制造面临着比美、德等制造强国更加复杂的环境和更多的压力与挑战。不过,智能制造是涉及工艺、产品、企业、产业链等各个方面和环节的先进的制造系统和商业模式,因此可以通过科学合理的战略规划,实现从点到线、从线到面、从面到体的逐步切入与突破,最终完成一系列优化目标,建设成为制造强国。

1.1.2 智能制造产业的4个主要特征

智能制造有4个主要特征:一是生产系统纵向整合及网络化;二是价值链横向整合;三是全生命周期数字化;四是技术应用指数式增长。借助这四大特征,制造企业有机会利用各种制造新技术取得革命性突破。

◆生产系统纵向整合及网络化

生产系统纵向整合与网络化是智能制造的首要特征。面对不断变更的订单需求、库存水平及各种突发故障,借助信息物理系统(CPPSs),网络化的生产系统能对其做出快速响应。另外,借助信息物理系统,智慧工厂还能实现自我管理,实现定制化生产与个性化生产。当然,在此之前,数据要充分整合在一起,由智能传感技术与自动化系统提供帮助。

借助信息物理系统,无论是生产还是维护都能实现自我管理。生产资源与产品通过网络连接在一起,原料与部件能根据需要在任意时间被送往任意地点。在整个生产流程中,系统能记录每个环节、每个差错,帮工厂对订单变化、质量波动、设备停机等问题进行快速处理,提高生产效率,减少生产浪费。

对资源,尤其是生产资源、能源、人力资源的优化利用是信息物理系统最大的优点。当然,要将信息物理系统的优势发挥出来,相关员工还要拥有相关的技术与能力。

◆价值链横向整合

全球价值链横向整合是智能制造的第二大特征。价值链横向整合形成的新价值链是一个能实现实时优化的价值链网络,让价值链更加灵活、透明,以便更迅速地对各种问题、故障做出响应。

全球或本地的价值链与生产系统网络化非常相似,能借助信息物理系统实现连接,其内容涵盖了物流、生产、仓储、市场营销、销售、下游服务等多个环节。在该系统下,与产品相关的数据、信息都能保存下来,任何产品数据与产品的运行轨迹都可查询。这样一来,就形成了一个覆盖采购、生产、销售等环节,容纳了供应商、企业、客户等主体的透明的价值链。价值链环境下,不仅生产环节能实现定制,产品开发、组装、配送等环节也可以实现定制。

价值链的横向整合将衍生出一种新的商业模式与合作模式,届时,与知识产权保护相关的责任与法律问题将越来越重要。

◆全生命周期数字化

全生命周期数字化指的是数字化制造要用于整个产品生命周期,要在整个价值链中体现出来。对于智能制造来说,全生命周期数字化就是其第三个特征。

新产品经常需要配备新的生产系统或者调整后的生产系统。全生命周期数字化将促使产品开发、产品设计、产品生产等环节实现无缝衔接,让产品开发与生产系统相适应、相协调。在这个过程中,企业可以获取各个阶段的数据,打造更加柔性化的生产流程。

◆技术应用的指数式增长

技术应用的指数式增长是智能制造的第四个特征,它能推动个性化方案、柔性化生产,尽快实现成本节约。

智能制造对系统的要求较高,要求系统具有高度自控能力与认知能力。借助人工智能、传感技术、机器人技术,系统的自动化能力将大幅提升,大规模定制化将加速实现。其中,借助人工智能,工厂与仓库能实现灵活、高效的无人传送,供应链管理成本能得以节约,数据分析与生产将更加可靠。另外,利用人工智能,企业还能探寻到与设计、建造有关的新方案,增强人机服务的协同作用。

利用纳米材料与传感器,生产质量能得以有效控制,同时也为生产与人并肩协作的机器人带来了可能。

技术应用指数型增长的典型代表就是3D打印或增材制造的应用。借助3D打印或增材制造,工业能更迅速地朝智能制造转型发展,其本身也将更加灵活。另外,在3D打印的作用下还产生了新的生产解决方案、新的供应链解决方案与新的商业模式。

1.1.3 全球智能制造的主要发展趋势

2008年金融危机结束之后,世界各国都加大了在科技创新领域的投入,引发了一场全球性的技术革命,这场革命有三大特征——绿色、低碳、智能。在这种背景下,智能制造一定会为全球制造业的转型发展带来深远影响。

智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是先进制造过程、制造系统与制造模式的总称,它以新一代信息技术为基础,对新能源、新工艺、新材料进行整合,全面深入制造活动的各个环节,具有精准控制自执行、信息深度自感知、智慧优化自决策等功能。

从本质上看,智能制造就是虚拟网络与实体生产的相互渗透:一方面,在信息网络的作用下,制造业的生产组织方式将得以彻底改变,制造效率将得以大幅提升;另一方面,作为互联网的延伸与重要结点,生产制造将使网络经济的范围与效应得以进一步扩大。

简单地说,智能制造是一种最新的制造业模式,该模式以网络互连为依托,以智能工厂为载体,能有效缩短产品研发周期,降低企业运营成本,提升产品的生产效率,保证产品质量,减少产品生产的能源消耗。

从软件与硬件结合的角度来看,智能制造是一个将虚拟网络与实体物理结合在一起的制造系统。这两者的结合是智能制造的显著特征,德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”等都体现了这一特征。

智能制造这一概念被提出的时间非常早,早在20世纪80年代末信息技术还未在人类生产生活中发挥出巨大威力时,欧美等发达国家或地区就已经提出了智能制造的概念。进入21世纪以来,随着互联网、大数据等信息技术的发展,资本不断积累,制造业面对的制约因素(资源环境压力、劳动力成本增加等)越来越多的情况下,智能制造市场呈现出了爆发增长之势,并显现出一些全新的特征。

◆互联网技术推动制造业智能化实现

广义的互联网包含了一系列新技术,如互联网技术、大数据、云计算等。只有依托于互联网,传感器设备才能实时感知信息;只有依托于宽带网络,数据的精确控制及远程协作才能实现;只有依托于互联网应用,制造业与服务业的边界才能被打破,才能实现深度融合。只有以这些技术为基础,智能制造才有可能成为现实。

美国就是以移动互联网技术的应用为基础推行先进的制造业战略,并对下一代机器人进行开发的;谷歌公司也是以互联网基因为依托发展智能制造业的。由此可见,互联网技术是智能制造实现的主要推动力。

◆系统将具备自适应能力与人机交互功能

借助工况在线感知、装备自律执行、智能决策与控制,智能制造能增强自适应能力,自动适应周围的环境。同时,借助不断发展的人工智能与仿真等技术,智能制造系统将自动生成故障解决方案,人与系统将形成协同的合作关系,最终让人机交互、系统交互成为现实,让人脱离简单重复的劳动,从事更具创造性、拥有更高附加值的生产活动。

◆跨国公司将持续加大在智能制造方面的投入

一方面,互联网企业将继续在实体经济领域投资,将自身信息技术方面的优势充分发挥出来。例如,谷歌收购机器人研发生产公司、收购人工智能公司与智能家居公司,将智能制造开拓成自己新的业务领域。

另一方面,顺应市场发展趋势,传统制造企业也将在智能制造领域注入大量资金,实现转型升级。例如,富士康推出“百万机器人”计划,2018年要让70%左右的人力劳动被自动化设备与机器人所取代。

◆智能制造装备将实现广泛应用

世界机械联合会提供的数据显示,2015年,全球工业机器人销量达到了24.8万台,同比增长12%,亚洲市场增速最快,中国市场机器人销量同比增长了17%,日本增长了20%,韩国增长了50%。并且,随着人工智能技术,新材料技术,信息传输、存储、处理技术的迅猛发展,工业机器人正在朝智能化方向发展。

首先,机器人被装配了传感器,具备了人工智能能力,能够对环境进行自动识别,逐渐摆脱对人的依赖。其次,借助智能工业机器人,未来,无人工厂能根据订单要求对产品生产流程及工艺进行自动规划,自动完成生产任务。最后,借助高速网络与云存储,机器人能成为物联网的终端与结点。未来,待信息技术发展到一定程度之后,工业机器人将以更好的方式接入互联网,构建一个规模更大的生产系统,届时,多台机器人相互协作共同完成一件生产任务将成为现实。

◆中国将成为最大的智能制造装备市场

中国机器人产业联盟提供的数据显示,2015年,我国工业机器人售出6.8万台,增速为18%;2017年,我国工业机器人销量将超过10万台,增速保持在15%以上。从全球来看,2009年至今,全球机器人市场以超过20%的速度增长;2013年至今,我国机器人市场的增长速度超过了50%,2014年甚至达到了54%,远超日本成为世界最大的机器人需求国。

虽然,我国对机器人的需求非常大,但是我国机器人的密度却非常低,仅为30台/万人,这与德国、日本等国家的差距非常大。由此可知,未来,世界各国的机器人制造商都将聚焦我国的智能装备需求市场,我国将成为全球最大的智能制造装备市场。

1.1.4 智能制造对全球制造业的影响

◆推动制造业生产方式变革

建立在互联网、智能制造装备、大数据基础上的智能制造能对事物做出更快、更准确的感知、反馈、分析与决策,能使顾客的个性化需求得到极大的满足,能开展柔性生产。这种产品生产方式与大规模订单生产方式有很大的区别,智能制造为大规模定制化生产带来了可能。并且,随着互联网、人工智能、大数据等信息技术的发展,这种生产方式将在不久后成为现实。例如,大众汽车推出的“模块化横向矩阵”生产战略,借助标准化部件参数,让一条生产线根据市场需求生产出款型各异的汽车,以满足客户的个性化需求。

◆创新全球供应链管理

智能制造的生产方式下,整个产品生产过程融入了人机互动、3D打印、智能物流管理等先进技术,它为企业在世界范围内对资源进行优化配置提供了可能。以新一代互联网技术为基础,一个虚拟的产业集群即将诞生,全球供应链管理即将实现网络化、虚拟化。另外,借助3D打印技术,通过互联网,消费者能将自己需要的产品“打印”出来,届时,传统的大型工厂就要想方设法地应对海量小型社区生产者的挑战。

◆推动制造业服务化转型

未来,智能制造将贯穿产品制造的各个环节,届时,消费者不但能定制产品,还能参与到产品设计、产品生产等环节中来,对产品加工制造、物流销售等环节进行监督,随时参与并做决策,对各功能组件进行自由调配。同时,制造企业也能生产各种契合需求的制造服务,对生产要素进行优化配置。也就是说,在智能生产模式下,制造商不仅能为用户提供产品或附加服务,还能为用户提供一个“产品服务包”,从产品提供者朝服务提供者转变。

◆加速制造企业成本再造

智能制造将进一步提升生产工艺与供应链管理效率,减少能源消耗,通过系统的自我完善进一步保证产品质量,提升产品的合格率,缩短产品设计、研发周期,打造快捷化、服务化的产品,为企业带来更多市场价值。这些都将进一步改变企业的成本结构,使其发生显著变化。

1.2 我国智能制造的发展进程、瓶颈与对策

1.2.1 我国推动智能制造的发展进程

随着中国工业化进入发展后期,一系列新的发展特征逐渐显现,为了更好地应对新科技革命与产业革命带来的挑战,我国政府与企业推出了一系列政策、措施来推动智能制造迅速发展,实现普及应用。

◆智能制造战略框架逐渐完善

为了推动智能制造更好地发展,我国政府出台了一系列政策、措施,使得我国智能制造战略的框架逐渐清晰与完善。

2010年10月,国务院发布了一项关于战略性新兴产业如何培育、如何发展的决定,明确提出要大力发展七大战略性新兴产业,包括节能环保产业、新能源汽车产业、新兴信息产业、生物产业、新能源产业、高端装备制造业、新材料,其中高端装备制造业将智能制造装备视作了重点发展方向。

2012年5月,一项关于高端装备制造业发展的“十二五”规划问世,该规划明确了智能制造装备领域四类重点发展产品,分别是智能仪器仪表与控制系统、高档数控机床与基础制造装备、关键基础零部件、重大智能制造成套装备。

2012年4月,科技部发布了关于智能制造科技发展的“十二五”规划,明确了智能制造科技发展的五大阶段性重点任务,分别是基层理论与技术研究、制造过程智能化成套技术与装备、智能化装备、系统集成与重大示范应用、智能制造集成技术与部件。

2011—2014年,国家发改委连同财政部与工业和信息化部全面落实了《智能制造装备发展专项》,对自动控制系统、伺服和执行部件、工业机器人等智能装备进行重点突破,从金融财税政策方面加大了对智能制造的支持。

2015年3月,智能制造试点示范专项行动正式启动,对智能制造综合标准化体系建设进行了全面部署。同年,“中国制造2025”升级为国家战略,提出要推进新一代信息技术与制造业融合,推动智能制造迅速发展,增强我国制造业的竞争力。

随着一系列国家政策、国家战略、国家规划的出台与落地,我国智能制造的重点发展方向与发展领域逐渐明确,智能制造战略框架逐渐完善。

◆发达地区率先发展智能制造

自改革开放以来,历经三十多年的发展,东部发达地区制造业的供给要素发生了翻天覆地的变化。近几年劳动力制约、能源制约、土地制约相继出现,我国制造业迈进了一个全新的发展阶段。在该阶段,制造业要发展,必须以技术进步与产业变革为驱动力,于是,对智能制造产生了迫切需求。受需求拉动,发达地区的地方政府率先制定了关于推进智能制造发展的计划。例如,2012年,浙江省开始推行“全面推进机器换人”项目,并为这一项目注资5000亿元,2017年开始全面落实这一项目。自2014年始,广东东莞每年投入2亿元对企业的“机器换人”计划进行扶持,现如今,已有大量机器人在生产线中得到了应用。

另外,受政策扶持,机器人制造商越来越多,广东、江苏、上海等多个省市都成立了“工业机器人产业技术创业联盟”。中国机器人产业创新联盟于2013年3月在北京成立,随着这一联盟的成立,我国智能制造产业也迈进了一个全新的发展阶段。

◆国内领先制造企业加速智能制造布局

2012年,海尔数字化互联网工厂进入了规划建设阶段,对智能制造模式的创新进行了探索。截至目前,海尔已建成了两大支撑平台(众创汇用户交互平台、海大源模块商资源平台)、四大互联工厂(沈阳冰箱工厂、佛山洗衣机工厂、郑州空调工厂、青岛热水器工厂),开始推行大规模定制化生产模式,这与“工业4.0”的智能制造之路相契合。

在海尔的数字化互联网工厂中,用户可以从多个终端进入工厂的交互平台,对大规模定制化生产的全过程(定制下单、订单下线、订单配送等过程)进行实时追踪。在这种生产方式下,用户一改被动接受的角色,转变为产品的设计创造者。而位于生产制造另一端的零部件供应商升级为模块商,直接与用户需求对接,和用户一起设计产品,对产品的增值空间进行拓展。总之,海尔的互联工厂对家电业的制造模式进行了创新,引领了全球家电制造业智能制造的发展。

在汽车生产领域,奇瑞在汽车智能制造方面做出了成功示范。为了做好智能生产,奇瑞建立了机器人公司,将自主研发的200台机器人投入生产,打造了一个初具规模的工业机器人产业化基地。

在通信设备领域,中兴、华为引领了智能制造,其中,中兴建设了25条全自动生产线用于智能手机生产,并在多个环节实现了全自动化生产。

1.2.2 我国智能制造转型面临的挑战

我国工业制造业在向智能制造的转型升级过程中面临着诸多挑战。

◆“两化”融合的整体水平有待进一步提升

完善的信息化基础设施建设是发展智能制造的基础支撑。然而,我国的信息化发展在不同区域、不同行业、不同企业间呈现出不平衡的状态,一些地区、行业和企业已经开始探索“工业4.0”的智能制造路径,而更多行业或企业却仍处于3.0阶段的电气化甚至2.0阶段的机械化、半机械化水平。发展智能制造首先需要加快推进“两化融合”,进一步完善互联网基础设施建设,提高社会整体信息化水平,为制造业的数字化、网络化、智能化转型提供有力支撑。

◆智能制造的基础研发能力相对较弱

我国尚未完全建立起以企业为主体、市场为导向、产学研有机结合的研发创新机制,自主创新能力较弱,我国在高端传感器、操作系统、关键零部件等智能制造所需的软硬件方面受制于人,从而在很大程度上影响了制造业的智能化转型升级。

◆智能制造生产模式尚处于起步阶段

长期以来形成的发展习惯使我国企业更喜欢利用低廉的劳动力成本优势在国内外制造市场中打“价格战”,多数企业并没有利用智能设备取代人工劳作的意愿和动力,即便有些企业引入了智能制造设备,也多停留在浅层次的应用阶段。发展智能制造,不只是简单地引入智能设备和技术,更重要的是培养企业构建智能制造系统的战略思维,发挥智能制造在价值链整合与商业模式创新方面的巨大功能,推动智能制造模式在更多企业中的广泛深度应用。

◆智能制造标准、工业软件、网络信息安全基础薄弱

在制造产业尤其是高新技术产业竞争中,行业标准是工业强国、巨头企业争抢的重要内容,谁能在产业标准和规则制定中占据主导地位,谁就可以在市场竞争和价值分配中拥有更大的话语权。例如,首先提出“工业4.0”概念的德国,不仅在本国和欧盟积极进行“工业4.0”的标准化工作,还在国际标准化组织中专门成立了“工业4.0”咨询小组,希望通过主导产业标准与规则的制定,在未来的全球工业制造市场中拥有更大的影响力和话语权。

我国的制造业规模虽位居世界第一,但在全球产业价值链中,不论是主导制定的制造业国际标准数量,还是国际市场对中国标准的认可度,中国都无法与德国等工业强国媲美。同时,我国发展智能制造还面临着工业软件开发缺乏自主知识产权、网络信息安全基础薄弱等痛点。例如,当前国际工业制造业中较为常用的几个产品生命周期管理(PLM)软件是德国西门子、美国PTC或法国达索公司研发的。

◆高素质复合型人才严重不足

高素质复合型人才匮乏也是传统制造转型智能制造的一个重要瓶颈,主要表现在经营管理层面,既缺少具有长远视野和前瞻思维的行业领军人物,也缺少高水平研发、市场开拓、财务管理等专业性人才;在制造企业员工组成上,初级技工多、高级技工少,传统型技工多、现代型技工少,单一技能的技工多、复合型技工少;在国家产业战略层面,缺少能制定智能制造标准、进行国际谈判和相关法律法规建设的高级专业人才。

1.2.3 促进我国智能制造发展的建议

随着新科技革命的到来,我国智能制造产业迎来了一次重大的发展机遇。我国智能制造企业要把握这一机遇,吸收、借鉴国外的先进经验,从智能制造切入,推动我国产业技术不断升级,引导制造业的竞争优势从传统要素优势向技术优势转变。

◆将基础系统软件开发与标准制定纳入顶层设计

未来,智能制造将以软件系统开发为核心实现发展,例如,德国智能工厂以信息物理系统为基础进行建设;西门子、GE等企业朝服务化转型,从为用户提供产品转变为为用户提供解决方案;谷歌在机器人操作系统研发与标准建设方面投入了更多的人力与物力。

我国智能制造核心零部件、高端设备、成套生产线依赖进口的主要原因是我国缺少自主工艺数据库与专家系统,使得我国智能制造产业的发展深受制约。所以,我国智能制造企业必须做好基础软件系统的开发工作,制定标准,形成自主研发系统,打破国外操作系统对我国硬件制造的制约。

◆攻克关键核心技术,打造自主机器人品牌

我国机器人产业的发展时间较晚,受发展阶段、发展条件、发展目标差异的影响,机器人产业难以再延循“用市场换技术”的旧路发展。所以,我国机器人制造企业必须攻克关键技术,加大对技术研发成果的保护力度。同时,还要培育一批具有世界影响力的大型企业,发展一批具有超强创新力的中小型企业,增强我国机器人品牌的国际竞争力。

◆培养技能工人,利用全球人才资源

美国为智能制造发展颁发的一系列法规、文件都将提升劳动者素质作为主要内容,借助培训提升其劳动技能,以满足智能制造等先进技术发展的需要。借鉴美国的做法,我国也要大力发展与智能制造相关的职业技能教育,培训相关从业人员,以不断满足制造业变革发展对人才的需求。同时,我国还要在世界范围内广泛地吸收人才,尤其是高级人才,以全球的人才资源助力我国智能制造的发展。

◆完善落实相关政策,鼓励技术创新

美国、日本、欧洲等国家和地区的智能制造都得到了政府的大力支持,政府在智能制造研发创新领域投入了大量资金。例如,2006—2010年,日本政府每年投入1000万美元用于攻克服务机器人的核心技术;美国政府对每个制造业创新研究资助7000万~1.2亿美元。

为了刺激智能制造的发展,我国也要完善相关政策并将其落到实处,如在财政、税收等方面加大对智能制造产业的扶持,为智能机器人研发设立风险准备金,激发相关企业的创新活力;政府要加大对国产智能制造装备的采购,给予一定的保护期;选择一些优势地区与行业开展试点,对新模式、新方法进行探索,逐渐实现普及应用,等等。

1.2.4 我国实施智能制造的五大关键

我国实施智能制造在组织统筹与发展策略方面,要对国家、企业、地方的分工定位、工作任务做出进一步明确,具体来说就是,国家主导,地方组织,企业实施。

 

★在国家层面,要以各项与智能制造有关的法规、文件为依据,做好宏观指导,制订年度发展计划,对智能制造发展过程中遇到的问题进行研判,为我国智能制造的发展导航。

★在地方层面,要对本省市的产业特点、产业发展优势、产业发展劣势进行综合考虑,制订具体的行动计划来指导智能制造发展,创造良好的产业发展环境,将国家颁发的与智能制造有关的方针政策落到实地,为产业发展服务。

★在企业层面,要以实际需求为依据,明确智能制造发展的关键环节,突破制约智能制造发展的关键问题,鼓励企业一面解决智能制造的发展问题,一面树立标杆。完善标准,推动智能制造在行业和地区快速发展。

 

具体来看,智能制造的发展要做到以下五点。

第一,组建专门的工作小组负责智能制造的实施,构建一个龙头企业、科研院所、行业协会等主体参与的组织体系,负责统筹、协调智能制造在各行各业的实施、应用,以少数企业为试点,根据不同的行业有针对性地对智能制造的发展路径进行规划。根据我国制造业发展实际,尊重客观规律对智能制造进行规划,推动试点示范工作有序开展。智能制造的落地推行是一个循序渐进的过程,政府要加强引导,不要炒作概念,不要盲从,以免出现“高端产业低端化、低端产能过剩”等问题。

第二,重点关注智能成套装备的发展,做好系统顶层设计,以链条的形式制定解决方案,系统化地组织方案实施。传统产业的智能化改造,智能制造的落地实施,其基础就是智能制造技术装备,由此可见,智能高端装备拥有巨大的市场。《中国制造2025》行动纲要就提出了很多关于自主创新、核心装备自主可控等措施。

第三,在关键技术方面,企业负责出题,国家负责整合优势科研资源,听从总体协调推进工作组的指令,集中力量取得突破性进展。企业负责出题的根本原因在于,关键技术需求是从生产制造的过程中产生的,这一安排体现了问题导向。在具体实践方面,可以邀请专家到企业开展调研,邀请企业家参与并召开行业座谈会,鼓励企业提出与关键技术有关的需求,等等。例如,在总体协调推进工作组中给企业留出一定的席位,搭建一个平台为企业出题提供方便。

第四,构建国家智能制造数据中心,完善国家大数据库,为智能制造的发展提供支撑,根据行业特点,有针对性地建设智能制造标准库。智能制造的发展需要依赖三大基础——标准、工业互联网与核心支撑软件。目前,这三大基础已获得普遍认同,但数据的作用尚未得到关注。事实上,智能制造的感知、处理、反馈、决策等都与数据密切相关,对于智能制造来说,大数据就是核心。智能制造产业的大数据需要积累、总结,所以要提前准备、布局。首先,要建设国家数据中心,打破信息孤岛,推动信息流通与数据交换,实现数据共享;其次,要建立具有权威性的语义化描述与数据字典标准,进一步强化基础支撑,使大数据得以有效处理与利用。

第五,借企业智能制造试点为行业推广奠定基础,在试验的过程中形成标准体系。企业是创新的主体,也是智能制造试点的主体。凡是承担智能制造试点项目的企业都是各细分行业的领军企业,从行业竞争角度出发,这些企业不会主动在行业内推广使用关键共性技术,但可以引导符合标准的企业参与到建设技术标准体系中来。

作为一个公共产品,技术标准是科研成果的固化,引导科研成果向产业化转化。通过技术标准的制定、宣传与贯彻落实,智能制造试点示范成果能得以进一步推广、应用。