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1　全球智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

智能制造作為先進(jìn)制造技術(shù)與信息技術(shù)深度融合的成果，已經(jīng)成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，《中國(guó)制造2025》的頒布標(biāo)志著智能制造成為我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主攻方向。大力發(fā)展智能制造不僅符合我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求，而且是推動(dòng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、適應(yīng)并引領(lǐng)“新常態(tài)”的重要抓手。20世紀(jì)80年代末，Wright和Bourne合著的《智能制造》一書的出版標(biāo)志著智能制造概念的提出。經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，智能制造的內(nèi)涵逐漸豐富化，目前一般認(rèn)為智能制造的含義是，在新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品制造流程和生命周期作為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)層級(jí)上的實(shí)時(shí)優(yōu)化管理，是成熟階段的制造業(yè)智能化。相比于數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化階段，智能制造全面使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人、大數(shù)據(jù)的全面綜合應(yīng)用。智能制造可以大大縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間、提質(zhì)增效、降低成本，體現(xiàn)了實(shí)體物理與虛擬網(wǎng)絡(luò)的深度融合特征。

（1）德國(guó)

德國(guó)作為全球制造業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)家之一，德國(guó)的西門子、奔馳、博世、寶馬等品牌以其高品質(zhì)享譽(yù)世界。為了保持德國(guó)制造在世界的影響力，推動(dòng)德國(guó)制造業(yè)的智能化改造，在德國(guó)工程院及產(chǎn)業(yè)界共同推動(dòng)下，德國(guó)在2013年正式推出了德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略。工業(yè)4.0的內(nèi)涵是憑借智能技術(shù)，融合虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體的信息物理系統(tǒng)，降低綜合制造成本，聯(lián)系資源、人員和信息，提供一種由制造端到用戶端的生產(chǎn)組織模式，從而推動(dòng)制造業(yè)智能化的進(jìn)程。德國(guó)智能制造以信息物理系統(tǒng)為中心，促進(jìn)高端制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大幅減少產(chǎn)品生產(chǎn)成本，構(gòu)建德國(guó)特色的智能制造網(wǎng)絡(luò)體系。德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的智能化戰(zhàn)略主要包括智能工廠、智能物流和智能生產(chǎn)三種類別。總而言之，德國(guó)制造業(yè)的智能化過程以工業(yè)4.0戰(zhàn)略為依托，順應(yīng)第四次工業(yè)革命的歷史機(jī)遇，通過標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范戰(zhàn)略部署，重視創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略目標(biāo)，使德國(guó)在全球化生產(chǎn)中保持科研先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

工業(yè)4.0發(fā)布后，德國(guó)各大企業(yè)積極響應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，已經(jīng)形成工業(yè)4.0生態(tài)系統(tǒng)。德國(guó)的工業(yè)4.0平臺(tái)還發(fā)布了工業(yè)4.0參考架構(gòu)。

2014年8月，出臺(tái)《數(shù)字議程（2014-2017）》，這是德國(guó)《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的十大項(xiàng)目之一，旨在將德國(guó)打造成數(shù)字強(qiáng)國(guó)。議程包括網(wǎng)絡(luò)普及、網(wǎng)絡(luò)安全及“數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展”等方面內(nèi)容。

2016年，發(fā)布《數(shù)字化戰(zhàn)略2025》，目的是將德國(guó)建成最現(xiàn)代化的工業(yè)化國(guó)家。該戰(zhàn)略指出，德國(guó)數(shù)字未來計(jì)劃由12項(xiàng)內(nèi)容構(gòu)成：工業(yè)4.0平臺(tái)、未來產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、數(shù)字化議程、重新利用網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化技術(shù)、可信賴的云、德國(guó)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、中小企業(yè)數(shù)字化、進(jìn)入數(shù)字化等。

2019年11月，發(fā)布《德國(guó)工業(yè)戰(zhàn)略2030》，主要內(nèi)容包括改善工業(yè)基地的框架條件、加強(qiáng)新技術(shù)研發(fā)和調(diào)動(dòng)私人資本、在全球范圍內(nèi)維護(hù)德國(guó)工業(yè)的技術(shù)主權(quán)。德國(guó)認(rèn)為當(dāng)前最重要的突破性創(chuàng)新是數(shù)字化，尤其是人工智能的應(yīng)用。要強(qiáng)化對(duì)中小企業(yè)的支持，尤其是數(shù)字化進(jìn)程。

（2）美國(guó)

美國(guó)是智能制造的重要發(fā)源地之一。早在2005年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所提出“聰明加工系統(tǒng)研究計(jì)劃”，這一系統(tǒng)實(shí)質(zhì)就是智能化，研究的內(nèi)容包括系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化、設(shè)備特征化、下一代數(shù)控系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)控和可靠性、在加工過程中直接測(cè)量刀具磨損和工件精度的方法。2006年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金委員會(huì)提出了智能制造概念，核心技術(shù)是計(jì)算、通信、控制。成立智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟SMLC，打造智能制造共享平臺(tái)，推動(dòng)美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。

2017年，美國(guó)清潔能源智能制造創(chuàng)新研究院（CESMII）發(fā)布的《智能制造2017—2018路線圖》指出，智能制造是一種制造方式，在2030年前后就可以實(shí)現(xiàn)，是一系列涉及業(yè)務(wù)、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施及勞動(dòng)力的實(shí)踐活動(dòng)，通過整合運(yùn)營(yíng)技術(shù)和信息技術(shù)的工程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制造的持續(xù)優(yōu)化。該定義認(rèn)為智能制造有四個(gè)維度，“業(yè)務(wù)”位于第一位，智能制造最終目標(biāo)是持續(xù)優(yōu)化。該路線圖的目標(biāo)之一就是在工業(yè)中推動(dòng)智能制造技術(shù)的應(yīng)用。

2018年，發(fā)布《先進(jìn)制造業(yè)美國(guó)領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略》，提出三大目標(biāo)，開發(fā)和轉(zhuǎn)化新的制造技術(shù)、培育制造業(yè)勞動(dòng)力、提升制造業(yè)供應(yīng)鏈水平。具體的目標(biāo)之一就是大力發(fā)展未來智能制造系統(tǒng)，如智能與數(shù)字制造、先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人、人工智能基礎(chǔ)設(shè)施、制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全。

2019年，發(fā)布《人工智能戰(zhàn)略：2019年更新版》，為人工智能的發(fā)展制定了一系列的目標(biāo)，確定了八大戰(zhàn)略重點(diǎn)。

（3）日本

日本在智能制造領(lǐng)域積極部署。積極構(gòu)建智能制造的頂層設(shè)計(jì)體系，實(shí)施機(jī)器人新戰(zhàn)略、互聯(lián)工業(yè)戰(zhàn)略等措施，鞏固日本智能制造在國(guó)際上的領(lǐng)先地位。

日本提出以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為核心的協(xié)同制造發(fā)展策略。事實(shí)上，日本的智能生產(chǎn)起步很早，在上世紀(jì)70、80年代，日本就提出柔性制造FMS()。1989年，日本率先提出了智能制造系統(tǒng)IMS()的概念，主要關(guān)注工廠內(nèi)部系統(tǒng)智能化，并沒有加入互聯(lián)網(wǎng)因素。2015年起，日本開始發(fā)力智能制造。2015年1月發(fā)布“新機(jī)器人戰(zhàn)略”，其三大核心目標(biāo)分別是世界機(jī)器人創(chuàng)新基地、世界第一的機(jī)器人應(yīng)用國(guó)家及邁向世界領(lǐng)先的機(jī)器人新時(shí)代。2015年10月，日本設(shè)立IoT推進(jìn)組織，推動(dòng)全國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)開發(fā)和商業(yè)創(chuàng)新。之后，由METI（日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省）和JSMEMSD（日本機(jī)械工程師協(xié)會(huì)）發(fā)起產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈計(jì)劃，基于寬松的標(biāo)準(zhǔn)，支持不同企業(yè)間制造協(xié)作。2016年，日本提出IVR，開始推動(dòng)信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并發(fā)布相應(yīng)的體系架構(gòu)。2017年3月，日本明確提出“互聯(lián)工業(yè)”的概念，安倍發(fā)表《互聯(lián)工業(yè)：日本產(chǎn)業(yè)新未來的愿景》的演講，其中三個(gè)主要核心是：人與設(shè)備和系統(tǒng)的相互交互的新型數(shù)字社會(huì)，通過合作與協(xié)調(diào)解決工業(yè)新挑戰(zhàn)，積極推動(dòng)培養(yǎng)適應(yīng)數(shù)字技術(shù)的高級(jí)人才。互聯(lián)工業(yè)已經(jīng)成為日本國(guó)家層面的愿景。在《制造業(yè)白皮書（2018）》中，日本經(jīng)產(chǎn)省調(diào)整了工業(yè)價(jià)值鏈計(jì)劃是日本戰(zhàn)略的提法，明確了“互聯(lián)工業(yè)”是日本制造的未來。為推動(dòng)“互聯(lián)工業(yè)”，日本提出支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享與使用政策；加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高數(shù)據(jù)有效利用率，如培養(yǎng)人才、網(wǎng)絡(luò)安全等；加強(qiáng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)的各種協(xié)作。2019年，日本決定開放限定地域內(nèi)的無線通信服務(wù)，通過推進(jìn)地域版5G，鼓勵(lì)智能工廠的建設(shè)。

（4）歐盟

歐盟委員會(huì)于2020年3月發(fā)布了面向2030年的《歐盟新工業(yè)戰(zhàn)略》，與《歐盟數(shù)據(jù)戰(zhàn)略》《人工智能白皮書》共同構(gòu)成歐盟“數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃”的重要組成部分。《歐盟新工業(yè)戰(zhàn)略》旨在推動(dòng)歐盟工業(yè)在氣候中立和數(shù)字化的雙重轉(zhuǎn)型中保持領(lǐng)先，意圖搶占數(shù)字化工業(yè)主導(dǎo)地位、提升全球數(shù)字競(jìng)爭(zhēng)力、釋放數(shù)字經(jīng)濟(jì)潛力，以應(yīng)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)前景的不確定性。戰(zhàn)略提出，綠色、循環(huán)、數(shù)字化是工業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，并提出了一系列具體行動(dòng)計(jì)劃，特別是在新冠肺炎疫情爆發(fā)的背景下，強(qiáng)調(diào)借助數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字技術(shù)等手段提高歐盟工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和戰(zhàn)略自主性至關(guān)重要，值得深入思考。

通過觀察，各國(guó)在推動(dòng)本國(guó)制定的戰(zhàn)略的同時(shí)，也在積極開展合作。比如美國(guó)和德國(guó)在積極對(duì)接后，提出工業(yè)4.0平臺(tái)和IVC進(jìn)行合作，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為彼此的架構(gòu)是相互呼應(yīng)的，可以融合發(fā)展，在一系列產(chǎn)品解決方案、參考架構(gòu)對(duì)接和標(biāo)準(zhǔn)化工作方面進(jìn)行全方位的合作。此外，德國(guó)在對(duì)各國(guó)智能制造戰(zhàn)略進(jìn)行系統(tǒng)性研究后，明確了自己的國(guó)際化戰(zhàn)略。即不管是對(duì)美國(guó)還是對(duì)中國(guó)，一方面強(qiáng)調(diào)通過貿(mào)易和設(shè)備供應(yīng)的方式，與不同國(guó)家進(jìn)行合作；另一方面又非常強(qiáng)調(diào)在技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)上以“我”為主，強(qiáng)化合作。

2　全球智能制造業(yè)格局

當(dāng)今世界的很多工業(yè)強(qiáng)國(guó)都在將人工智能看成是下一個(gè)發(fā)展風(fēng)口。日本、德國(guó)、美國(guó)自不必說，巴西、印度等新興經(jīng)濟(jì)體同樣把人工智能看做是一個(gè)新興領(lǐng)域不斷加持。它作為全球下一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵領(lǐng)域，對(duì)整個(gè)世界的發(fā)展具有重大意義。

根據(jù)《全球智能制造發(fā)展指數(shù)報(bào)告》評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，美國(guó)、日本和德國(guó)名列第一梯隊(duì)，是智能制造發(fā)展的“引領(lǐng)型”國(guó)家；英國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)、瑞士、瑞典、法國(guó)、芬蘭、加拿大和以色列名列第二梯隊(duì)，是智能制造發(fā)展的“先進(jìn)型”國(guó)家。目前全球智能制造發(fā)展梯隊(duì)相對(duì)固定，形成了智能制造“引領(lǐng)型”與“先進(jìn)型”國(guó)家穩(wěn)定發(fā)展，“潛力型”與“基礎(chǔ)型”國(guó)家努力追趕的局面。

新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。各國(guó)都在加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)三維（3D）打印、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、生物工程、新能源、新材料等領(lǐng)域取得新突破。基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式變革；網(wǎng)絡(luò)眾包、協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理、全生命周期管理、電子商務(wù)等正在重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈體系；可穿戴智能產(chǎn)品、智能家電、智能汽車等智能終端產(chǎn)品不斷拓展制造業(yè)新領(lǐng)域。我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展迎來重大機(jī)遇。

當(dāng)前，智能制造已經(jīng)成為全球價(jià)值鏈重構(gòu)和國(guó)際分工格局調(diào)整背景下各國(guó)的重要選擇。各發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛加大制造業(yè)回流力度，提升制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的戰(zhàn)略地位。德國(guó)的“工業(yè)4.0”，美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略、日本《機(jī)器人新戰(zhàn)略》、法國(guó)“新工業(yè)法國(guó)”方案，均在積極部署自動(dòng)化、智能化。

除了國(guó)家以外，企業(yè)也在進(jìn)行積極的探索。例如相當(dāng)一部分的傳統(tǒng)制造業(yè)基于傳統(tǒng)制造能力的優(yōu)勢(shì)，著重提升數(shù)字化的能力，推動(dòng)智能制造。西門子著手智能制造的推進(jìn)，依托自己在裝備和自動(dòng)化技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，通過合作、并購(gòu)不斷補(bǔ)齊數(shù)據(jù)、軟件等信息技術(shù)的短版，打造了一個(gè)全面化智能制造解決方案體系。這是非常傳統(tǒng)經(jīng)典的提升路徑。還有一些老牌裝備企業(yè)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重構(gòu)生產(chǎn)體系，推動(dòng)智能制造。以GE為例，通過構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Predix，將傳統(tǒng)層級(jí)制造體系轉(zhuǎn)化為以平臺(tái)為核心的網(wǎng)絡(luò)制造體系，通過開放平臺(tái)，引入產(chǎn)業(yè)合作力量，塑造產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。這是非典型的工業(yè)企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑。還有一些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過引發(fā)產(chǎn)品變革乃至顛覆原有產(chǎn)業(yè)形態(tài)，來推動(dòng)智能制造。以谷歌為例，其不斷將其互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和思維傳遞至工業(yè)領(lǐng)域，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)推出智能化產(chǎn)品，并使得原來以產(chǎn)品銷售為核心的產(chǎn)業(yè)形態(tài)轉(zhuǎn)化為以智能服務(wù)為核心的新形態(tài)。

文章摘自《中國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022年）》

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年7月刊