當(dāng)前，新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在興起，全球工業(yè)技術(shù)體系、發(fā)展模式和競(jìng)爭(zhēng)格局迎來(lái)重大變革。發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛出臺(tái)以先進(jìn)制造業(yè)為核心的“再工業(yè)化”國(guó)家戰(zhàn)略：美國(guó)大力推動(dòng)以“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”和“新一代機(jī)器人”為特征的智能制造戰(zhàn)略布局;德國(guó)“工業(yè)4.0”計(jì)劃的提出旨在通過(guò)智能制造提振制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力;歐盟在“2020增長(zhǎng)戰(zhàn)略”中提出重點(diǎn)發(fā)展以智能制造技術(shù)為核心的先進(jìn)制造;日本、韓國(guó)等制造強(qiáng)國(guó)也提出相應(yīng)的發(fā)展智能制造的戰(zhàn)略措施，可見(jiàn)，智能制造已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)發(fā)展的重要方向，成為各國(guó)發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的制高點(diǎn)。我國(guó)在2015年推出的“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略中也強(qiáng)調(diào)了智能制造的重要性。發(fā)展智能制造不僅是我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的突破口，也是重塑制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的新引擎，是制造業(yè)的未來(lái)方向。

 

　　一、智能制造國(guó)際發(fā)展的現(xiàn)狀

 

　　智能制造是以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，配合新能源、新材料、新工藝，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)與模式的總稱(chēng)。

 

　　20世紀(jì)80年代末，信息技術(shù)尚未對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活造成巨大影響之時(shí)，智能制造的概念就已經(jīng)在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家被提出。進(jìn)入新世紀(jì)之后，實(shí)現(xiàn)智能制造的技術(shù)和成本條件成熟，并且，隨著資源環(huán)境壓力加大、勞動(dòng)成本上升等制造業(yè)制約因素的增強(qiáng)，智能制造市場(chǎng)近年來(lái)在全球出現(xiàn)了爆發(fā)增長(zhǎng)并呈現(xiàn)新的特征。

 

　　主要發(fā)達(dá)國(guó)家智能制造發(fā)展概況

 

　　國(guó)際金融危機(jī)之后，為了刺激本國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，重新塑造在實(shí)體經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都實(shí)施了一系列國(guó)家戰(zhàn)略，例如美國(guó)的“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃”、德國(guó)的“工業(yè)4.0”計(jì)劃、日本的“再興戰(zhàn)略”、韓國(guó)的“新增長(zhǎng)動(dòng)力戰(zhàn)略”、法國(guó)的“新工業(yè)法國(guó)”等。

 

　　美國(guó)：以智能制造彌補(bǔ)勞動(dòng)力成本劣勢(shì)。美國(guó)為重振本國(guó)制造業(yè)，密集出臺(tái)了多項(xiàng)政策文件，對(duì)未來(lái)的制造業(yè)發(fā)展進(jìn)行了重新規(guī)劃，體現(xiàn)了美國(guó)搶占新一輪技術(shù)革命領(lǐng)導(dǎo)權(quán)，通過(guò)發(fā)展智能制造重塑?chē)?guó)家競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略意圖。

 

　　德國(guó)：工業(yè)4.0構(gòu)建智能生產(chǎn)系統(tǒng)。2010年，德國(guó)發(fā)布《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》，著眼于未來(lái)科技和全球競(jìng)爭(zhēng)，并將工業(yè)4.0戰(zhàn)略作為十大未來(lái)項(xiàng)目之一。2013年，德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手正式發(fā)布了《保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)：關(guān)于實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》，并得到了德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門(mén)子公司等德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的響應(yīng)和推動(dòng)，從而上升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。

 

　　在工業(yè)4.0階段，新型的智能工廠基于信息物理系統(tǒng)并借助社交網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)自然的人機(jī)互動(dòng)，這將重塑傳統(tǒng)制造工廠模式下人與生產(chǎn)設(shè)備之間操控與被動(dòng)反應(yīng)的機(jī)械關(guān)系。為達(dá)此目的，需要在制造裝備、原材料、零部件及生產(chǎn)設(shè)施上廣泛植入智能終端，借助物聯(lián)網(wǎng)不僅可實(shí)現(xiàn)終端之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)，自動(dòng)信息交換，自動(dòng)觸發(fā)行動(dòng)，而且可實(shí)施獨(dú)立控制，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行個(gè)性化管理。人還可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)加以調(diào)控，可使從業(yè)人員的工作與家庭生活之間的關(guān)系更為協(xié)調(diào)。

 

　　構(gòu)建嵌入式制造“智能生產(chǎn)”系統(tǒng)。在構(gòu)建工業(yè)生產(chǎn)的各種要素中，除了傳統(tǒng)的土地、勞動(dòng)、資本、企業(yè)家等要素之外，數(shù)據(jù)將成為一種重要的甚至是影響全局的生產(chǎn)要素。依托于信息物理系統(tǒng)，智能工廠生產(chǎn)出可實(shí)時(shí)生成數(shù)據(jù)的“智能產(chǎn)品”，形成大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)分析與歸總后，形成“智能數(shù)據(jù)”，經(jīng)過(guò)可視化和互動(dòng)式加工，向智能工廠反饋產(chǎn)品和工藝流程的實(shí)時(shí)優(yōu)化方案，從而形成“智能工廠—智能產(chǎn)品—智能數(shù)據(jù)”閉環(huán)，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)走向智能化。而這一切的實(shí)現(xiàn)，依賴于云技術(shù)等互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用。智能工廠和智能產(chǎn)品構(gòu)成嵌入式制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：企業(yè)間的業(yè)務(wù)流程構(gòu)成橫向價(jià)值鏈，企業(yè)內(nèi)部的運(yùn)營(yíng)流程構(gòu)成縱向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，終端到終端技術(shù)實(shí)現(xiàn)橫向和縱向的整合。在智能工廠的基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)聯(lián)網(wǎng)，將智能交通、智能物流、智能建筑、智能產(chǎn)品和智能電網(wǎng)等相互連接，以新型工業(yè)化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的全面智能化。

 

　　英國(guó)：重構(gòu)制造業(yè)價(jià)值鏈。2008年的國(guó)際金融危機(jī)中，曾一度推行去工業(yè)化戰(zhàn)略的英國(guó)實(shí)體經(jīng)濟(jì)遭受沉重打擊，迫使英國(guó)政府重新摸索重振制造業(yè)的方法。為增強(qiáng)英國(guó)制造業(yè)對(duì)全球的吸引力，英國(guó)政府積極推進(jìn)制造基地建設(shè)，面向境外企業(yè)進(jìn)行招商。2011年12月，英國(guó)政府提出“先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈倡議”，支持范圍不僅包括汽車(chē)、飛機(jī)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還包括在全球領(lǐng)先的可再生能源和低碳技術(shù)等領(lǐng)域，政府計(jì)劃投資1.25億英鎊，打造先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，從而帶動(dòng)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的恢復(fù)。

 

　　日本：鞏固“機(jī)器人”大國(guó)地位。早在1990年6月，日本通產(chǎn)省就提出了智能制造研究的十年計(jì)劃，并聯(lián)合歐洲共同體委員會(huì)、美國(guó)商務(wù)部協(xié)商共同成立IMS(智能制造系統(tǒng))國(guó)際委員會(huì)。在隨后的10年，日本共投資1500億日元進(jìn)行智能制造系統(tǒng)的研究和實(shí)驗(yàn)。1992年，日、美、歐三方共同提出研發(fā)能使人和智能設(shè)備不受生產(chǎn)操作和國(guó)界限制的合作系統(tǒng)，并于1994年啟動(dòng)了先進(jìn)制造國(guó)際合作研究項(xiàng)目，其中包括全球制造、制造知識(shí)體系、分布智能系統(tǒng)控制等。日本機(jī)器人在制造業(yè)工廠迅速普及，八大汽車(chē)制造商都廣泛采取智能制造技術(shù)，注重自動(dòng)化、信息化與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)將自動(dòng)化制造系統(tǒng)有機(jī)集成起來(lái)。

 

　　二、我國(guó)推動(dòng)智能制造的主要瓶頸

 

　　我國(guó)工業(yè)化起步晚，技術(shù)積累相對(duì)落后，先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化能力也與發(fā)達(dá)國(guó)家存在顯著差距，致使國(guó)產(chǎn)智能制造產(chǎn)品和系統(tǒng)的發(fā)展同時(shí)面臨技術(shù)和市場(chǎng)的瓶頸。

 

　　關(guān)鍵零部件受制于人，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)智能制造裝備價(jià)格倒掛，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。以智能制造最核心的裝備——工業(yè)機(jī)器人為例，目前我國(guó)精密減速機(jī)、控制器、伺服系統(tǒng)以及高性能驅(qū)動(dòng)器等機(jī)器人核心零部件大部分依賴進(jìn)口，而這些零部件占到整體生產(chǎn)成本70%以上。其中，精密減速器75%的份額被日本壟斷，國(guó)內(nèi)高價(jià)購(gòu)買(mǎi)占到生產(chǎn)成本的45%，而在日本僅為25%，我國(guó)采購(gòu)核心零部件的成本就已經(jīng)高于國(guó)外同款機(jī)器人的整體售價(jià)，在高端機(jī)器人市場(chǎng)上根本無(wú)法與國(guó)外品牌競(jìng)爭(zhēng)。絕大多數(shù)國(guó)內(nèi)機(jī)械零部件企業(yè)都只能生產(chǎn)低端產(chǎn)品，不能夠滿足高端智能裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，而這些產(chǎn)業(yè)的升級(jí)遠(yuǎn)比組裝裝配環(huán)節(jié)的制造業(yè)要困難得多，需要的時(shí)間也更漫長(zhǎng)。短期內(nèi)，我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然需要采購(gòu)國(guó)外零部件，但必須降低進(jìn)口部件采購(gòu)成本，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)渠道的穩(wěn)定和多元化。

 

　　軟件系統(tǒng)發(fā)展滯后。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)重硬件制造、輕軟件開(kāi)發(fā)的思維十分普遍，智能制造裝備生產(chǎn)企業(yè)的軟件技術(shù)積累嚴(yán)重不足。智能制造基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)仍十分匱乏，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等高端產(chǎn)品還大量使用國(guó)外軟件系統(tǒng)，在跨國(guó)公司布局智能制造裝備模塊化生產(chǎn)和操作系統(tǒng)研發(fā)時(shí)，我國(guó)的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)將面臨基礎(chǔ)操作系統(tǒng)缺失的風(fēng)險(xiǎn)。

 

　　跨國(guó)公司壟斷勢(shì)力擠壓國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展空間。當(dāng)前，全球智能制造產(chǎn)業(yè)的壟斷勢(shì)力已基本形成，雖然我國(guó)成為全球最大的智能制造裝備的需求市場(chǎng)，但70%以上的市場(chǎng)份額被幾家國(guó)際巨頭所占據(jù)，高端市場(chǎng)的90%依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家具有全球影響力的智能制造企業(yè)。近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人等智能裝備市場(chǎng)的增長(zhǎng)提速，跨國(guó)公司加快了在國(guó)內(nèi)的戰(zhàn)略布局，以合資或獨(dú)資形式在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)工廠，雖然對(duì)帶動(dòng)我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步起到一定的作用，但同時(shí)也進(jìn)一步擠壓國(guó)內(nèi)自主品牌企業(yè)的市場(chǎng)空間。

 

　　三、我國(guó)智能制造的發(fā)展之路

 

　　新科技革命為我國(guó)發(fā)展智能制造及相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重大機(jī)遇，我們應(yīng)把握“機(jī)會(huì)窗口期”，積極總結(jié)和借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以智能制造為突破口，推動(dòng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)由傳統(tǒng)要素優(yōu)勢(shì)向技術(shù)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)型。

 

　　將基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)的制定納入到頂層設(shè)計(jì)中。未來(lái)智能制造的發(fā)展將圍繞軟件系統(tǒng)展開(kāi)，作為國(guó)產(chǎn)軟件推進(jìn)智能制造的重要支撐，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所也將充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，幫助企業(yè)由傳統(tǒng)制造向服務(wù)化轉(zhuǎn)型，為用戶提供一整套的系統(tǒng)解決方案。

 

　　我國(guó)之所以要從國(guó)外進(jìn)口高端裝備和成套生產(chǎn)線，一個(gè)重要原因就是缺乏自主工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)家系統(tǒng)，這是我國(guó)發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)的短板。因此，必須重視基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，形成自主的智能制造產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)，避免在硬件制造中再次受制于國(guó)外操作系統(tǒng)。

 

　　加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，打造國(guó)產(chǎn)機(jī)器人自主品牌。我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，由于發(fā)展階段、條件和目標(biāo)不同，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)很難也不能再走傳統(tǒng)“市場(chǎng)換技術(shù)”的老路。將來(lái)應(yīng)大力推動(dòng)核心關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)項(xiàng)目，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)研發(fā)成果的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)工作。同時(shí)，培育具有國(guó)際影響力的機(jī)器人骨干企業(yè)，發(fā)展一批創(chuàng)新力強(qiáng)的中小型企業(yè)，提升國(guó)產(chǎn)自主品牌的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

 

　　大力培養(yǎng)技能工人，注重利用全球人才資源。從美國(guó)的《重振美國(guó)制造業(yè)框架》到《先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃》，再到《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃》，都把提高勞動(dòng)者素質(zhì)作為重要的政策內(nèi)容，通過(guò)對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)提高其勞動(dòng)技能，以適應(yīng)先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的需要。我國(guó)也要大力發(fā)展?jié)M足智能制造要求的職業(yè)技能教育和培訓(xùn)，以不斷適應(yīng)制造業(yè)變革所需要的技能要求，同時(shí)還要吸引全球制造業(yè)人才，尤其是高層次人才，利用全球人才資源發(fā)展中國(guó)智能制造。

 

　　完善落實(shí)相關(guān)配套政策，大力鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新。美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)制造業(yè)都獲得了政府的大力扶持，財(cái)政資金也大量向研發(fā)創(chuàng)新傾斜。例如，日本在2006~2010年間為了攻克關(guān)鍵的服務(wù)機(jī)器人技術(shù)每年投入1000萬(wàn)美元，美國(guó)聯(lián)邦政府當(dāng)前對(duì)每個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新研究資助7000萬(wàn)美元至1.2億美元。為扶持智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)也應(yīng)從多個(gè)方面完善落實(shí)相關(guān)配套政策：加大財(cái)政和稅收方面的扶持力度，建立智能機(jī)器人研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)備金，激發(fā)制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)新活力;加大對(duì)國(guó)產(chǎn)智能制造裝備的政府采購(gòu)，給予這個(gè)幼稚產(chǎn)業(yè)一定的保護(hù)期;在部分地區(qū)、部分行業(yè)開(kāi)展智能制造試點(diǎn)示范，探索新模式、新方法，并逐步推廣普及。