主要發達國家智能制造戰略研究

鄖彥輝

智能制造是全球制造業發展的大趨勢，為鞏固在全球制造業中的地位，搶占制造業發展的先機，主要發達國家積極發展智能制造，制定智能制造戰略，如德國推出工業4.0，美國積極布局工業互聯網。

（一）德國

2013年4月，在漢諾威工業博覽會上，德國最先提出德國工業4.0概念，在該博覽會上，德國政府正式推出了《德國工業4.0戰略計劃實施建議》，對工業4.0的愿景、戰略、需求、有限行動領域等內容進行了分析。工業4.0已上升為德國國家戰略，成為德國面向2020年高科技戰略的十大目標之一。其目的是支持工業領域技術的研發與創新，保持德國的國際競爭力。實質上，工業4.0是以智能制造為主導的第四次工業革命。

德國工業4.0可以概括為一個核心、兩重戰略和三大集成。一個核心是“智能+網絡化”，通過信息物理系統（CPS），構建智能工廠。兩重戰略，即打造領先的市場策略和領先的供應商策略。德國不僅要培育CPS的應用市場，也想成為全球智能技術的領導者。兩大戰略實施中強調發展新的合作模式，加強與中小企業的合作，鼓各企業積極利用新一代的生產技術，并爭取成為新技術的創造者和供應者，從而使德國能夠領導未來的新工業革命。三大集成，即橫向集成，縱向集成和端對端集成。橫向集成是企業之間的集成，通過資源整合，促進不同企業之間實現信息、資源的共享，促進企業協同發展?？v向集成是打通企業內部之間的信息流通，建立網絡化的制造體系，發展個性化定制生產。端對端集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成，在所有終端數字化的前提下實現企業之間的相互溝通，將制造產品的整個周期的端點連接在一起，通過網絡系統實現設備之間的數據傳輸。

此外，工業4.0確定了8個優先行動領域：標準化和參考架構，制定參考架構的標準，促進企業之間網絡的形成;復雜系統的管理，開發生產制造系統的模型;一套綜合的工業基礎寬帶設施，大規模擴展網絡基礎設施;安全和安保，確保生產設施和產品具有安全性，防止數據被濫用;工作的組織和設計，工作的內容、流程等將發生改變;培訓和持續職業發展，進行培訓，研究數字化學習技術;法規制度，對現有的制度、法律進行調整;資源效率，提高資源的利用效率。

工業4.0發布之后，德國各大企業如西門子等積極響應，產業鏈不斷完善，已經形成工業4.0生態系統。而且，德國的工業4.0平臺發布了工業4.0參考架構（RAMI4.0）。

2014年8月，德國出臺《數字議程（2014—2017）》，這是德國《高技術戰略2020》的十大項目之一，旨在將德國打造成“數字強國”。議程包括“網絡普及”“網絡安全”及“數字經濟發展”等方面內容。

2016年，德國發布《數字化戰略2025》，目的是將德國建成最現代化的工業化國家。該戰略指出，德國數字未來計劃由12項內容構成：工業4.0平臺、未來產業聯盟、數字化議程、重新利用網絡、數字化技術、可信賴的云、電動車用信息通信技術、德國數據服務平臺、中小企業數字化、創客競賽、進入數字化、經濟領域信息技術安全。

該戰略明確了數字化轉型的十大步驟，2025年在全德國建成千兆級光纖網，鼓勵創業創新，鼓勵創新企業與成熟企業合作，完善投資和創新的監管框架，鞏固智能化聯網的核心地位，加強數據安全、發展數據自主權，創新中小企業、手工業和服務業的商業模式，利用工業4.0推進德國現代化，加強頂尖數字技術的研發和創新，強化數字化方面的教育，加強對市場行為監管。

2019年11月，為繼續保持在全球工業領域的領先地位，德國發布《德國工業戰略2030》，主要內容包括改善德國作為工業基地的框架條件、加強新技術研發和調動私人資本、在全球范圍內維護德國工業的技術主權。該戰略提出當前最重要的突破性創新是數字化，尤其是人工智能的應用。提出要強化對中小企業的支持，尤其是數字化進程，同時培育龍頭企業。為了促進目標的實現，提出降低能源價格、稅收優惠、放寬壟斷法等一系列政策措施。

（二）美國

美國是智能制造的重要發源地之一。2005年，美國國家標準與技術研究所提出“聰明加工系統研究計劃”，這一系統實質就是智能化，研究的內容包括系統動態優化，設備特征化，下一代數控系統，狀態監控和可靠性，在加工過程中直接測量刀具磨損和工件精度的方法。2006年，美國國家科學基金委員會就提出了智能制造的核心概念，其核心技術是計算、通信、控制。同年，成立智能制造領導聯盟SMLC，打造智能制造共享平臺，推動美國先進制造業的發展。

2009年，美國提出《重振美國制造業政策框架》，支持高技術研發。

2011年，美國實施“先進制造伙伴計劃（AMP）”。該計劃認為智能自動化技術讓很多企業獲益，為避免市場失靈，應采用政府聯合投資形式發展先進機器人技術，提高產品質量、勞動生產率等，所以要投資先進機器人技術。計劃認為現有的設計工具無法滿足信息物理系統等復雜系統的要求，所以應重點開發面向復雜系統的設計工具，應開發模塊化制造設備，壓縮從設計到生產所需的時間，提高生產制造的柔性以及分布式生產能力。

2012年，美國發布《美國先進制造業戰略計劃》，該計劃客觀描述了全球先進制造業的發展趨勢及美國制造業面臨的挑戰，明確提出了實施美國先進制造業戰略的五大目標，加快中小企業投資，提高勞動者技能，建立健全伙伴關系，調整優化政府投資，加大研發投資力度。計劃為推進智能制造的配套體系建設提供政策與計劃保障。

2012年，美國政府宣布啟動國家制造業創新網絡計劃，后更名為“美國制造”，計劃在重點技術領域建設45家制造業創新中心。目前已經建成了數字化制造與設計創新中心、智能制造的清潔能源制造創新研究所、先進機器人制造中心等。

2012年，美國通用電氣公司（GE）發布《工業互聯網：打破智慧與機器的邊界》，提出了工業物聯網（IIoT）概念，將智能制造設備、數據分析和網絡人員作為未來制造業的關鍵要素，以實現人機結合的智能決策。之后，AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾在美國波士頓成立工業互聯網聯盟。目前該聯盟的成員已經超過200個。

2014年，美國國防部牽頭成立“數字制造與設計創新中心”，以期推動美國數字制造的發展。

2017年，美國清潔能源智能制造創新研究院（CESMII）發布的《智能制造2017—2018 路線圖》指出，智能制造是一種制造方式，在2030年前后就可以實現，是一系列涉及業務、技術、基礎設施及勞動力的實踐活動，通過整合運營技術和信息技術的工程系統，實現制造的持續優化。該定義認為智能制造有四個維度，“業務”位于第一位，智能制造最終目標是持續優化（optimizing）。該路線圖的目標之一就是在工業中推動智能制造技術的應用。路線圖從商業實施、技術、智能制造平臺、人才等方面提出具體內容。

2018年，美國發布《先進制造業美國領導力戰略》，提出三大目標，開發和轉化新的制造技術、培育制造業勞動力、提升制造業供應鏈水平，具體的目標之一就是大力發展未來智能制造系統，如智能與數字制造、先進工業機器人、人工智能基礎設施、制造業的網絡安全。

2019年，特朗普政府發布《人工智能戰略：2019年更新版》，為人工智能的發展制定了一系列的目標，確定了八大戰略重點。

美國國家科學基金會已經連續14年將工業互聯網核心技術信息物理系統的研發列入國家科學基金會的資助范圍。

美國智能制造相關政策的實施，促進了美國智能制造技術的高水平發展，加深了智能制造產業化應用，完善了智能制造產業體系。

（三）日本

日本在智能制造領域積極部署，積極構建智能制造的頂層設計體系，實施機器人新戰略、互聯工業戰略等措施，鞏固日本智能制造在國際上的領先地位。

2015年，日本發布《新機器人戰略》，該戰略提出要保持日本的機器人大國的優勢地位，促進信息技術、大數據、人工智能等與機器人的深度融合，打造機器人技術高地，引領機器人的發展。該戰略提出了三大目標，世界機器人創新基地，鞏固機器人產業培育能力;世界第一的機器人應用國家;邁向世界領先的機器人新時代。

2016年12月，日本正式發布了工業價值鏈參考架構（IVRA），形成獨特的日本智能制造頂層架構。該架構包括3個層級，基礎結構層、組織方式層、哲學觀和價值觀層;該架構包括產品維、服務維和知識維3個維度，企業在產品維和知識維上開展生產活動從而形成四個周期，即產品供應周期、生產服務周期、產品生命周期、生產工藝生產周期。

2017年3月，日本明確提出“互聯工業”的概念，安培發表“互聯工業：日本產業新未來的愿景”的演講，其中三個主要核心是：人與設備和系統的相互交互的新型數字社會，通過合作與協調解決工業新挑戰，積極推動培養適應數字技術的高級人才。互聯工業已經成為日本國家層面的愿景。

《制造業白皮書（2018）》中，日本經產省調整了工業價值鏈計劃是日本戰略的提法，明確了“互聯工業”是日本制造的未來。

日本希望通過人工智能、互聯網、大數據等技術的深度應用，推動產業發展，實現“社會 5.0”。這與互聯工業密切相關。為推動“互聯工業”，日本提出未來發展的五個重要領域，無人駕駛·移動性服務、生產制造和機器人、生物與素材、工廠·基礎設施安保、智能生活。提出了三類橫向政策：實時數據的共享與使用;加強基礎設施建設，提高數據有效利用率，如培養人才、網絡安全等，加強國際、國內的各種協作。

2019年，日本決定開放限定地域內的無線通信服務，通過推進地域版5G，鼓勵智能工廠的建設。