張洪國
賽迪智庫規劃研究所副所長
黎文娟邵立國
賽迪智庫規劃研究所
随着新一代信息技術的興起，以及互聯網向工業領域的融合滲透，世界各國均将智能制造作為未來制造業的發展方向。美、德、日等國家紛紛提出以智能制造為核心的再工業化戰略，力圖通過建立先進工業生産範式掌握未來主導權。目前，智能制造已經在裝備、行業應用等方面取得重要進展，各發達國家和企業的大量經驗，也為我國推動落實“中國制造2025”提供了經驗借鑒。
智能制造引領新一輪産業變革
技術創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展的重要特征。2013年麥肯錫發布了決定未來的12大颠覆技術，其中工業物聯網、雲制造、3D打印/4D打印、工業機器人、大數據等是關鍵技術。近年來的技術創新突破，如傳感技術、智能技術、機器人技術、數字制造技術的發展，特别是新一代信息和網絡技術的快速發展，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，是新一輪産業革命的核心，正不斷産生制造業的新方法、新模式、新業态。
不斷變革制造業生産方式。
随着信息技術的發展及信息化普及水平的提高，數字技術、網絡技術和智能技術日益滲透并融入産品研發、設計、制造的全過程，原有的封閉的生産過程與生産模式逐步消解。如美國的“工業互聯網”、德國的“工業4.0”，都是依托新一代互聯網、物聯網與大數據等新一代信息技術，實現價值鍊上企業間的橫向集成，網絡化制造系統的縱向集成，以及端對端的工程數字化集成，來改變當前的工業生産與服務模式。
各國加快構建智能制造創新體系，重塑制造業競争優勢。
智能制造引發先進制造業創新體系的變革，在新一代信息通信技術推動下，制造業智能化演進逐步深入，高度智能化産品的商業化步伐不斷加快，跨領域、協同化、網絡化的創新平台正在重組傳統的制造業創新體系。美國、德國、日本等主要發達國家都在政府主導下建立起制造業創新研究體系，加快推動前沿制造技術的基礎研究和成果轉化。如美國從2012年起投資10億美元成立國家制造業創新網絡；GE、埃森哲、AT&T、思科、IBM和英特爾等多個企業共同發起成立工業互聯網聯盟，全面整合聯邦政府、學術界以及企業界的各方資源。
逐漸改變市場競争格局。
以3D打印、工業機器人、數控機床等為代表的智能制造先進裝備技術被美、日、德等發達國家主導，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3DSystems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德國EOS公司，占據全球近70%的市場份額，形成了寡頭壟斷的市場競争格局。工業機器人領域，全球四大工業機器人供應商發那科、安川電機、ABB、庫卡幾乎壟斷工業機器人行業高端領域，新興企業、互聯網企業不斷實現虛拟世界與實體制造業的跨界融合，中國自2013年起已成為全球工業機器人最大市場。未來智能制造裝備将被更多行業更多企業廣泛應用，企業發展要順應智能化趨勢，加大智能化改造力度，提升自身優勢和破解發展瓶頸。
世界制造強國優先布局
美國：智能制造思想的發源地，“工業互聯網”整合全球工業網絡資源，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，國際金融危機後為促進美國制造業複興，美國從國家層面就智能制造作出了系列戰略部署，發布了《先進制造夥伴計劃（AMP）》、《先進制造業國家戰略計劃》、《國家制造業創新網絡》、《制造USA》等戰略計劃，一些機構也積極承擔智能制造技術協同研發和應用推廣，如美國國家标準與技術研究院承擔“智能制造系統模型方法論”、“智能制造系統設計與分析”、“智能制造系統互操作”等重大科研項目工程。由美國通用電氣公司發起，并由AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾成立的“工業互聯網聯盟”，提出要将互聯網等技術融合在工業的設計、研發、制造、營銷、服務等各個階段中。一系列戰略都強調加強政産學的智能制造創新網絡，從國家層面提出加快制造業創新步伐，政府投資重點在先進材料、生産技術平台、先進制造工具與數據基礎設施等與先進制造、智能制造相關的領域。目前在智能制造創新體系、智能制造産業體系、智能制造産業化應用領域、制造企業調整業務發展戰略等方面都取得了一定成效。人工智能、控制論、物聯網等智能技術長期處于全球主導地位，智能産品研發方面美國也一直走在全球前列。從早期的數控機床、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新産品誕生自美國高校的實驗室和企業的研發中心。
德國：全球制造業的“衆廠之廠”，以“工業4.0”打造德國制造業的新名片。
德國的制造戰略重點側重利用信息通信技術與網絡空間虛拟系統(CPS，信息物理系統)相結合的手段，将制造業向智能化轉型。2010年德國聯邦教研部主持制訂《2020高科技戰略》，2013年，德國電子電氣制造商協會等向德國政府提交了《保障德國制造業的未來—關于實施工業4.0戰略的建議》。在德國工程院、弗勞恩霍費爾協會、西門子公司等德國學術界和産業界的推動下，“工業4.0”戰略在同年舉行的漢諾威工業博覽會上正式推出，并作為2020高科技戰略的重要組成部分。在具體實踐“工業4.0”時，重點利用物聯網等技術，依托強大的制造業優勢，尤其是裝備制造業和生産線自動化方面的優勢，從産品的制造端提出智能化轉型方案，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的智能化生産和制造水平已經成為全球的典範，“工業4.0”成為德國制造的新品牌。同時，“工業4.0”也進一步凝聚了聯邦、州政府、企業、民間組織等各方的力量，構建了各方協同推進的工作機制。
日本：智能制造最早發起國之一，重視技術自主創新，以科學技術立國。
2007年，日本審議并開始實施“創新25戰略”。這是一項社會體制與科技創新一體化的戰略，為日本創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，後者以“智能制造系統”作為核心理念，大力實施技術創新項目。2013年日本推出《日本複興戰略》，鼓勵汽車、信息通信設備、電子電器等制造業回歸本土市場，重點發展制造業的尖端領域，加快大數據應用、機器人、3Ｄ打印技術等的發展，并通過減稅、租賃補貼、技術攻關等促進科技創新。2015年公布《機器人新戰略》，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”。未來将大力推動大數據、物聯網等企業向傳統機器人産業的涉足，使機器人開始應用大數據實現自律化，機器人之間實現網絡化。現在日本通過智能制造裝備有效地緩解了用工短缺，制造業成本大幅下降，在汽車制造、電子信息、工業機器人等領域保持全球競争優勢，通過減稅、補貼等手段使得智能制造技術應用環境和制造業創新人才得到改善。
典型企業加速發展智能制造
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，為順應産業發展新趨勢，進一步将數字化作為未來的戰略重點，最早提出“工業4.0”概念的機構和組織之一，得到了世界各國的廣泛認可。西門子的智能化戰略主要包括三個方面：一是搭建了統一的數字化企業平台Teamcenter，将所有産品相關的信息和技術充分整合。二是建立開放式的統一标準，實現各種設備和部件自發地與工作環境相連接，實現“即插即生産”。三是打造“數字化雙胞胎”，從産品、生産工藝和設備數字化三個層面，形成基于模型的虛拟企業和基于自動化技術的現實企業鏡像。目前，西門子已經成為實踐工業4.0的标杆企業，受到廣泛關注。西門子安貝格電子制造工廠，目前可實現年産零部件100萬件，即平均1秒生産一個産品。西門子成都工廠，通過智能化改造，已經節約了90%的編程時間。
通用電氣：以“工業互聯網”為核心加快戰略轉型。
作為美國老牌工業企業，通用電氣基于自身優勢，充分利用互聯網與信息化技術挖掘生産潛力，于2012年提出了“工業互聯網”的發展戰略。希望在全面互聯的基礎上，通過數據流動和分析，提升技術創新和服務能力，創造新的增值空間。通用電氣在工業互聯網方面的産品和服務布局主要包括三個方面。一是推出了工業分析專門平台Predix及解決方案Predictivity。二是以航空、電力、醫療等熟悉的領域為切入點，推進工業互聯網的項目落地。三是對自身短闆和業務拓展需求，收購優質企業填補空缺。通用電氣已經先後完成了對MTL公司、Pivotal、CHCA、APIHealthcare、阿爾斯通等相關部門的收購、并購或入股，極大地拓展了業務覆蓋範圍。目前，工業互聯網的概念已經被廣泛接受，盈利能力逐步顯現。據統計，截止到2015年2月，通用電氣已經銷售大約43種“工業互聯網”産品，營業收入超過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“精益生産”管理理念的重要來源，其智能化戰略也體現着濃厚的管理學特征。豐田一方面繼續強調精益化生産，即所謂的“justintime”模式,利用信息化網絡化手段進一步提升系統控制能力，提高各個環節的協同制造能力，逐步實現生産智能化；另一方面強調人的決定性作用，将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據采集、存儲、分析系統，在賦予機器進行決策權限同時，賦予操作工人更高權限，可以在機器出現問題時停止生産。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，充分發揮了豐田既有管理優勢和人力資本，有效提高了公司運營效率。
多管齊下完善智能制造産業體系
政府引領，為智能制造提供良好政策環境。
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，同時配套稅收優惠、研發資金、先進産業專項基金、人才培養、創新激勵等方面政策的經驗做法，強化骨幹企業、科研機構、高校的合作，充分調動智能制造産業聯盟各類資源積極性，發揮各類智能制造産業基金作用。注重智能制造産業先進技術的前沿布局，特别是滿足未來智能制造模式對大數據和網絡基礎設施的需求。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互聯網的數據安全和保護，修訂相關貿易保護規則。建立智能制造人才培育體系，政府與企業聯合對在校大學生進行智能制造專業化人才培養，同時引進全球智能制造業高層次人才。
标準先行，搶占智能制造産業發展先機。
德國推進“工業4.0”是标準先行，重視标準對産業的貢獻率僅次于資本。我國要注重把握智能制造發展的特點和規律，學習借鑒德國“工業4.0”标準化路線圖，加快建設包括智能制造标準化路線圖、智能工廠及智能産品技術标準、智能化數字化網絡化“三化”融合管理體系等在内的智能制造标準化體系。在一些規範和協議尚處于空白的領域，要及早搶占先機，以标準促發展。
企業主導，發揮主觀能動性。
美國的“工業互聯網”、德國的“工業4.0”戰略中GE、ABB、寶馬、巴斯夫等重點企業是發起者、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的主導作用，要突出企業開展集成創新、制定标準、産業化、試點示範的主體地位，大力推進以企業為主導的産學研合作，組建龍頭骨幹企業為引領的産業聯盟。讓企業在不斷實踐中尋求市場，實現提質增效的目标。
推廣應用，加強典型企業的試點示範。
加強新産品新技術推廣應用的資金支持，積極鼓勵企業應用智能裝備和數字化技術，實現生産的智能化、管理的數字化、服務的信息化。對尚不具備條件的企業，可以有選擇地對部分廠房和車間進行智能化和數字技術的配置和應用，打造數字車間、智能工廠的樣本車間，再逐步有序全面推進。把握工信部“智能制造試點示範專項”契機，開展離散型智能制造、流程型智能制造、網絡協同制造、大規模個性化定制、遠程運維服務5種智能制造新模式試點示範，根據企業發展需求，定期組織召開經驗交流會、現場會。
重視合作，加強企業間、國際間的交流。
依托我國的制造業基礎優勢，充分挖掘我國智能制造的潛在市場，建立企業間、國際間交流合作的公共服務平台和工作機制，重點建立工業機器人、數控機床、3D打印等智能制造領域的公共服務平台。鼓勵、支持國内有條件的企業在國外建立工業園區，與國外智能化程度較高的企業展開合作，吸收國際先進研究技術經驗。建立國家智能制造創新中心，形成集政府、企業、科研機構、高校、平台、聯盟等各方資源的智能制造産業生态體系。
總之，我國應廣泛借鑒、多管齊下，建立健全智能制造産業生态體系，為推動落實“中國制造2025”提供堅定支撐。
責任編輯：衛麗紅