先進制造業發展的新時代

曹秀麗 申兵 郭彩云 王莉

摘 要：先進制造業的發展，逐步從傳統制造方式轉向智能化制造方式，利用智能技術與先進制造業的深度整合，貫穿于先進制造業的設計、生產、產品提供和服務的整個生命周期中的每一個環節。利用智能技術對相應系統進行優化和整合，不僅提高企業產品質量、性能和服務水平，而且還減少資源消耗。智能化制造是新一輪工業革命的核心動力，并將繼續成為未來幾十年制造業轉型升級的主要途徑。

關鍵詞：先進制造業 智能化制造 轉型升級

智能化制造業的發展被認為是為全球主要國家制造業確立競爭優勢的關鍵措施。“中國制造2025”計劃原名“中國制造2025”，專門將智能化制造推廣作為其主要方向，重點是新一代信息技術在制造業中的深度整合。各國制造企業也都急需提高質量、提高效率，降低成本，迅速反應市場。企業更需要不斷適應日益增長的用戶個性化消費需求，同時應對資源、能源和環境約束等現實問題。現有的先進制造系統幾乎無法滿足智能產品和服務價值增值和升級要求，制造業的進一步發展面臨巨大的瓶頸和困難。為了解決這些問題，制造業迫切需要促進技術創新和完善智能升級。

一、智能化制造成為先進制造業革命的核心技術

科學技術是第一生產力，也是經濟和社會發展的根本動力。現階段數字化和網絡化使得信息的獲取、使用、控制和共享非常迅速和廣泛。此外，新一代技術的突破和應用進一步提高了制造業的數字化、網絡化和智能化水平。人工智能的最基本特征是認知和學習能力比較強，可以更有效利用知識。人工智能可以從根本上提高工業信息的生成和利用效率，極大地解放人的體力和智力，極大地加快了創新步伐，使應用遍布全球。智能化制造的突破和廣泛應用將推動新的工業革命達到高峰，重塑制造業的技術體系、生產模式和產業形式。

利用智能化制造，產品高度智能化、人性化。同時，生產過程具有高質量、靈活性、高效率和環保的特點。工業模式將發生革命性的變化。面向服務業的制造業和生產性服務業將取得更大的發展，并將優化和整合新的制造業體系，從而全面重建制造業的價值鏈，大大提高制造業的創新能力和競爭力。

智能化制造將給人類社會帶來革命性的變化。一方面，人與機器之間的界限將發生巨大變化，智能機器接管大量體力勞動和大量人類腦力勞動。這種轉變將使人類更多地參與創造性工作。另一方面，我們的工作和生活環境和模式將變得更加以人為本。同時，智能化制造將有效降低能源消耗和能源浪費，同時不斷推動制造業綠色和諧發展。

二、智能化制造對先進制造業系統的優化

智能化制造技術是一項核心技術，可廣泛應用于整個制造價值鏈的全流程創新與優化，包括離散制造和基于工藝的制造中的產品、生產和服務創新。

（一）智能化產品

在先進制造業中的系統、產品和設備是智能化制造的核心。產品是智能化制造的價值載體，設備則是實施智能化制造的先決條件和基礎。

智能化制造將為產品和制造設備創新帶來無限空間，并將引發革命性變革，導致 “智能時代”的到來。從技術機制上看，產品和生產設備具有高度智能化、人性化、高質量、低成本的特點。

設計是各種產品創新的最重要環節。智能優化設計、智能協作設計、用戶交互式智能定制以及基于群體智能的大規模創作都是智能設計的主要組成部分。智能設計系統是開發智能化制造的關鍵一步。

（二）智能化生產

智能化生產是先進制造業的核心部分，智能化生產線、智能化車間和智能化工廠是制造業生產的主要載體。智能化制造實現了復雜系統的精確建模和實時優化與決策，形成自學習、自感知、自適應、自控智能生產線。實現高品質、靈活高效、安全綠色的產品制造。

（三）智能化服務

以智能化服務為中心的工業模式變革是先進制造業的主題。在智能時代，包括市場營銷、銷售、供應、運營和維護在內的所有產品生命周期服務將接受由物聯網、大數據、人工智能和其他新技術支持的全新內容。智能技術的應用將催生制造業的新模式和新商業模式：一是大規模精簡生產轉變為小規模定制生產，二是以生產為基礎的制造業轉變為服務業面向制造業。這些變化將推動服務型制造業與生產型服務業的一體化發展，并將創造新的通用型制造業務形式。制造業的工業模式將從以產品為中心向以用戶為中心的模式發生根本性變化，并將為供給側結構改革提供變革性支持。

（四）智能化制造云和工業互聯網

智能化制造云和工業互聯網是支持先進制造業智能化制造的基礎。

隨著新一代通信技術、網絡技術、云技術、人工智能技術的發展和應用，智能化制造云和工業互聯網將向前發展。智能化制造云和工業互聯網由智能網絡系統、智能平臺系統和智能安全系統組成，將為智能化制造提供增長空間和生產力和模式變化的要求。

（五）系統集成

智能化制造系統呈現了全方位的內部和外部集成特性。一方面，在內部全面整合中，智能設計、生產、銷售、服務和管理流程實現了企業的動態整合，從而實現了縱向整合。通過智能化制造云和工業互聯網，可以在企業間實現集成、共享、協作和優化，從而實現橫向集成。另一方面，在外部關聯企業的整合中，制造業、金融業和上下游產業之間存在深度融合，實現面向服務的制造和基于生產服務的新商業共同開發。此外，智能化制造業與智慧城市、智慧農業、智慧醫療、智慧社會相結合，形成智能化制造的生態系統。

三、促進先進制造業智能化制造的路徑

先進制造業對智能升級的需求非常強烈，雖然近年來制造業技術進步日新月異，但智能化制造業基礎普遍薄弱。大多數企業和許多中小企業尚未完成向智能化制造的轉型。在推進智能升級的過程中，企業必須腳踏實地，牢固樹立智能化基礎，鞏固智能化制造的基礎。同時，企業應該努力探索智能化制造業“跨越式發展”的新道路。

近年來，中國工業界大力推行“互聯網+制造”理念。一方面，一批具有良好制造基礎的企業成功轉型，實現了網絡化制造；另一方面，一些尚未實現智能化制造的企業采用了智能化制造和網絡化制造并行推廣的技術路線圖，在制造業成功地向網絡化制造邁進了一大步。為促進智能化制造，應采取“共存”的發展方式和“平行推進與整合發展”的技術路線，即企業應在兼顧快速應用先進信息技術和集成創新先進制造技術的同時，推動智能化制造、網絡化制造。

目前，智能化制造正在興起，但尚未成熟。因此，未來幾年，先進制造業升級的努力應著眼于“互聯網+制造”的大規模推廣和綜合應用。在大力推廣“互聯網+制造”的過程中，應特別重視向各種先進技術的綜合應用，以便將低端技術升級為高端技術，從而實現整體發展。一方面，大多數企業可以通過使用新的高質量技術來糾正系統的錯誤；另一方面，有必要盡快且盡可能地應用智能化制造技術。因此，制造升級的速度可以在很大程度上提升，制造業將進入新一代智能化制造全面推廣應用的新階段。

在促進先進制造業智能化制造綜合發展的同時，在智能化轉型過程中將面臨幾輪轉型和技術升級。因此，為能夠成功推動分階段實施和智能化制造業的不斷升級，應堅持以下幾方面發展：

（一）堅持創新驅動發展

要抓住智能化制造的歷史機遇，充分利用互聯網、大數據、人工智能等先進技術，主攻先進制造業方向。加強智能化制造技術的研究、開發、示范、推廣和應用，通過創新來促進制造業的生產質量、效率和績效的提升，這將使制造業從“大”轉變為“強”。

（二）堅持實施企業特色發展

要推進智能化制造，充分調動企業內部動力至關重要。企業之間差異很大，一個特定的智能轉型模式不可能適合所有企業。不同企業從具體發展形式入手，保持技術進步與技術經濟的平衡，切實探索適合其轉型升級的技術路徑。

（三）堅持產業升級

推進智能化制造不應局限于模型、示范和某些制造環節或制造領域。相反，必須重視從企業、行業以及整個制造業來推動行業發展的質量、效率，實現先進制造業的智能轉型升級。

（四）堅持建立更好的生態系統

各級政府、學術界、金融部門等機構要共同建立協同的生態體系，幫助和支持企業的智能升級，形成創造和創新的環境。智能化制造的創新體系應該結合工業、大學、研究院所、金融機構和公共行政部門的努力來建立。同時，形成一批從事推廣應用各種扶持性技術和系統解決方案的新興企業。

（五）堅持“開放”和協作

先進制造業應繼續擴大國際合作交流，實行更高層次的“對外開放”。因此，企業必須與全球制造業企業共同努力，共同推進智能化制造，推動新的工業革命，并使先進制造業以可持續發展的方式為人類服務。

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（作者單位：河北工程大學）

責任編輯：代建明