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讀而思：中國制造業有著轉型升級、高質量發展的強烈需求，同時，也恰逢轉型升級、高質量發展的巨大歷史機遇。智能制造是我國制造業創新發展的主要抓手，是推進制造強國戰略的主要技術路線。我國必須充分發揮后發優勢，采取數字化、網絡化、智能化“并行推進、融合發展”的技術方針，實現制造業數字化轉型、智能化升級。

周濟    中國工程院原院長  國家制造強國建設戰略咨詢委員會主任

本文發表于《中國工業和信息化》雜志2022年9月刊總第49期

智能制造是推進制造強國戰略的主攻方向

       進入新時代，國家確定并傾力推進“制造強國戰略”，加快建設制造強國、加快發展先進制造業，成為我國的國家戰略。

       我國已經成為一個制造大國，從2010年開始，我國制造業增加值成為世界第一；2020年，我國制造業增加值約為3.9萬億美元，在全球制造業占比近30% ，是名副其實的世界制造大國。但我們還不是一個制造強國，我國制造業大而不強，存在著突出問題，面臨著嚴峻的挑戰，如產業結構不優、產業基礎不牢、產品質量問題突出、資源環境挑戰嚴峻、自主創新能力不強。

       在這次中美貿易摩擦中，美方矛頭直指中國制造強國戰略，其意圖就是要將中國制造業摁在世界產業鏈中低端。中國制造業要由大變強，走向世界產業鏈中高端，將是一場持久戰。

       中共中央進一步強調了制造強國戰略，在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》里特別強調，堅持把發展經濟著力點放在實體經濟上，堅定不移地建設制造強國。

       目標導向，問題導向，建設制造強國，必須堅持六個重點方向。第一是優化產業結構；第二是推進工業強基，實現產業基礎高級化，夯實制造業發展基礎；第三是創新驅動，以創新為根本動力，以智能制造為主攻方向；第四是堅持綠色發展；第五是堅持質量為先；第六是堅持以人為本。

       建設制造強國，要堅定不移以智能制造為主攻方向。廣義而論，智能制造是一個大概念，是先進制造技術與新一代信息技術的深度融合，主要表現在：貫穿于產品、生產、服務等制造全生命周期的各個環節及相應系統的優化集成；實現制造的數字化、網絡化、智能化，制造業數字化轉型、智能化升級；不斷提升企業的產品質量、效益、服務水平，推動制造業創新、綠色、協調、開放、共享發展；是第四次工業革命的核心技術，實現制造業轉型升級的主要技術路線。

       中國制造業有著轉型升級、高質量發展的強烈需求，同時，也恰逢轉型升級、高質量發展的巨大歷史機遇。這個歷史機遇就是新一輪科技革命和第四次工業革命。

      當前，世界面臨著百年未有之大變局。大變局的一個主要方面就是新一輪科技革命和第四次工業革命。新一輪科技革命和產業變革與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯。 

      交匯點在哪里？智能制造是最重要的一個交匯點之一。 

      今后15年，正是“智能制造”這個新一輪工業革命核心技術發展的關鍵時期，中國制造業完全可以抓住這一千載難逢的歷史機遇，集中優勢力量打一場戰略決戰，實現戰略性的重點突破、重點跨越，實現中國制造業的開道超車、跨越發展。

智能制造與制造業數字化轉型、智能化升級

1.智能制造的三個基本范式

       智能制造是一個不斷演進的大系統。智能制造作為制造業和信息技術深度融合的產物，其誕生和演變是和信息化發展相伴而生的。 

       從20世紀中葉到20世紀90年代中期，以計算、感知、通信和控制為主要特征的信息化催生了數字化制造。 

       從20世紀90年代中期開始，以互聯網大規模普及應用為主要特征的信息化催生了數字化、網絡化制造。 

       當前，工業互聯網、大數據、人工智能實現群體突破和融合應用，以新一代人工智能技術為主要特征的信息化催生了制造業數字化、網絡化、智能化制造的新階段。

       這就形成了智能制造的三種基本范式，即：數字化制造——第一代智能制造，數字化、網絡化制造——“互聯網+制造”或第二代智能制造，數字化、網絡化、智能化制造——新一代智能制造。 

       縱觀歷史，每一次工業革命都是共性賦能技術與本體技術——制造技術的融合創新，都有一種革命性的共性賦能技術對制造技術“賦能”，并且與制造技術深度融合，形成創新的工業技術，成為這次工業革命的核心技術。 

       前三次工業革命的共性賦能技術分別是蒸汽機技術、電機技術和數字化技術，這些共性賦能技術與制造技術的融合創新形成了前三次工業革命的核心技術。

       第四次工業革命的共性賦能技術是數字化、網絡化、智能化技術與制造技術的深度融合，形成智能制造技術，成為第四次工業革命的核心技術，將推動各行各業各種各類制造技術創新升級，引領和推動制造業革命性的轉型升級。 

       第一次工業革命和第二次工業革命分別以蒸汽機和電力的發明和應用為根本動力，極大地提高了生產力，人類社會進入了現代工業社會。第三次工業革命以計算、通信、控制等數字化技術的創新與應用為標志，持續將工業發展推向新高度。

       新一代人工智能突破和應用進一步提升了制造業數字化、網絡化、智能化的水平，從根本上提高了工業知識產生和利用的效率，極大地解放了人的體力和腦力，創新速度大大加快，應用范圍更加泛在，從而推動制造業發展步入新階段，即數字化、網絡化、智能化制造——新一代智能制造。

       如果說數字化、網絡化制造是新一輪工業革命的開始，那么新一代智能制造的突破和廣泛應用將推動形成這次工業革命的高潮，重塑制造業的技術體系、生產模式、產業形態，并將引領真正意義上的“工業4.0”，實現第四次工業革命。

2.我國發展智能制造的技術方針

       西方發達國家制造業強大，經歷了數百年的發展。智能制造在西方發達國家是一個“串聯式”的發展過程，數字化、網絡化、智能化是西方順序發展智能制造的三個階段。

       我國不能走西方順序發展的老路，用幾十年時間充分發展數字化制造之后，再發展數字化網絡化制造，進而發展新一代智能制造，這樣就無法完成我國制造業轉型升級的歷史任務。

       我國必須充分發揮后發優勢，采取“并聯式”的發展方式，也就是要采取數字化、網絡化、智能化“并行推進、融合發展”的技術方針。

3.智能制造戰略部署：制造業數字化轉型、智能化升級

       從現在到2035年，是中國制造業實現由大到強的關鍵時期，也是制造業發展質量變革、效率變革、動力變革的關鍵時期。從現在到2035年，我國的智能制造發展總體將分成兩個階段來實現。

       第一階段：數字化轉型，深入推進“制造業數字化轉型工程”。到2028年，“互聯網+制造”——數字化、網絡化制造在全國得到大規模推廣應用，在發達地區和重點領域實現普及；同時，新一代智能制造在重點領域試點示范取得顯著成果，并開始在部分企業推廣應用。

       第二階段：智能化升級，深入推進“制造業智能化升級工程”。到2035年，新一代智能制造在全國制造業大規模推廣應用，我國智能制造技術和應用水平走在世界前列，實現中國制造業的智能升級。

智能制造是制造業創新發展主要技術路線 

1.智能制造是覆蓋產品全生命周期的創新優化大系統

       智能制造是一個集成大系統。智能制造系統主要由智能產品、智能生產和智能服務三大功能系統以及智能制造云和工業互聯網絡兩大支撐系統集合而成。

       制造業創新的內涵包括四個層次：一是產品創新；二是生產技術創新；三是產業模式創新；四是制造系統集成創新。在這四個層次上，數字化、網絡化、智能化都是制造業創新的主要途徑。 

2.智能產品

       產品（主要指裝備類產品）是制造的主要載體和價值創造的核心。數字化、網絡化、智能化技術的廣泛應用將給產品帶來無限的創新空間，使產品產生革命性變化，從“數字一代”整體躍升至“網聯一代”，進而整體躍升至“智能一代”。 

智能手機和智能汽車就是兩個典型的智能產品。

       過去20年，智能手機橫空出世，極速發展、極速普及， 創造了產品創新的奇跡。我們現在使用的智能手機， 操作系統有1億行代碼， 計算能力遠遠超過當年的超級計算機Cray-2。特別是華為Mate X2 已經搭載了人工智能芯片，即9000 旗艦芯片，開始具有了學習功能。

       智能汽車的快速發展遠遠超出了人們的預想。汽車正經歷燃油汽車→電動汽車（數字化）→網聯汽車（網絡化）的發展歷程，朝著無人駕駛汽車（智能化）的方向極速前進。隨著新一代人工智能技術的深入應用，未來汽車將會進入無人駕駛時代，將成為一個智能移動終端，成為人們工作和生活的更加美好的移動空間。

       綜上所述，作為一種共性賦能技術，新一代智能制造技術可廣泛應用于國民經濟各行業和國防軍工中各種產品與裝備的升級換代。產品的創新與升級換代將極大提升各種產品的性能與市場競爭力，提高整個制造業的生產效率和質量水平。

       可以預見， 新一代智能制造技術將為產品和裝備的創新插上騰飛的翅膀、開辟更為廣闊的天地。到2035年， 我國各種產品和裝備都將從“數字一代” 發展成“智能一代”， 升級為智能產品和裝備。 

       一方面，將涌現出一大批先進的智能生活產品。如智能終端、智能家電、智能服務機器人、智能玩具等，為人民更美好的生活服務。另一方面，制造、運載、電子、服務裝備必將全面智能升級。如信息制造裝備、航天航空裝備、船舶和海洋裝備、汽車、火車、能源裝備、農業裝備、醫療裝備等，特別是智能制造裝備，如智能機床、智能機器人等，“大國重器”將裝備“工業大腦”，更加先進、更加強大。 

3.智能生產

       智能生產是制造智能產品的物化過程，亦即狹義而言的智能制造。智能工廠是智能生產的主要載體。廣義而言，智能工廠包括了產品設計、產品生產、銷售服務等各方面業務。這里，主要討論智能工廠的主體功能——智能生產。

       智能工廠根據行業的不同可分為離散型智能工廠和流程型智能工廠，追求的目標都是生產過程的優化，大幅度提升生產系統的性能、功能、質量和效益，重點發展方向都是智能生產線、智能車間、智能工廠。

       一般而言，智能工廠包含四個層級——智能裝備、智能產線、智能車間和智能工廠。每個層級都是一個信息物理系統（CPS），由物理系統和信息系統兩個方面組成。各個層級的物理系統由運輸系統聯接起來，組成智能工廠的物理系統；各個層級的信息系統由網絡系統聯接起來，組成智能工廠的信息系統。 

       智能工廠層級的物理系統和信息系統集成融合，并且與人集成融合，形成智能工廠的人-信息-物理系統——HCPS。

       數字化、網絡化、智能化技術與制造技術的融合，主要從兩條主線實現智能工廠的轉型升級：一方面，實現生產過程自動化；另一方面，實現生產管理信息化。在網絡聯接和數據集成的支持下，兩條主線深度集成，推動裝備、產線、車間、工廠發生革命性的大變革。

       多年來，在推進制造強國建設的過程中，涌現出一大批數字化網絡化工廠建設的“示范工廠”“標桿工廠”“燈塔工廠”，這些企業都已經成為本行業世界級先進制造企業。同時，在數字化網絡化轉型升級方面，也為中國制造業樹立了示范和榜樣。

       近年來，離散型制造業的數字化網絡化裝備、產線、車間、工廠發展很快， 促進了制造企業的智能升級、創新發展。

       浪潮集團是世界領先的計算機服務器制造企業。浪潮集團把智能制造作為創新發展的主要方向，建設了具有國際先進水平的服務器生產工廠。浪潮集團集數字化、網絡化、智能化、模塊化、精益柔性制造于一體，將產品研發與生產制造緊密結合，構建敏捷的業務鏈，為用戶提供系統、部件和全新產品三個層面的定制服務，實現個性化、定制化、精細化的生產和服務。 

       格力集團是世界先進的家電制造企業。格力始終把智能制造作為企業轉型升級的主要抓手，建設了國際先進水平的數字化、網絡化制造示范工廠。格力實現了裝備、產線、車間、工廠、公司各個層面的數字化、網絡化轉型升級，一方面全面實現生產過程自動化，另一方面全面實現生產管理信息化；物流作業全部是AGV機器人作業；工廠實現可視化呈現、整個企業一體化運營。

       冶金、化工、電力、建材、紡織、食品等流程制造業在國民經濟中占有基礎性的戰略地位， 產能高度集中， 且數字化、網絡化基礎較好， 最有可能率先突破新一代智能制造。

       寶武集團多年來始終堅持以智能制造作為企業轉型升級的主要技術路線，在智能制造方面走在了世界鋼鐵業界的前列。寶武集團將數字化、網絡化技術與鋼鐵制造技術深度融合，在煉鐵、煉鋼、連鑄和軋鋼等鋼鐵生產各主要工廠都實現了數字化、網絡化轉型升級。其中，寶武煉鋼工廠建成了數字化冶煉中心、連鑄中心，首次形成數字冶煉、數字連鑄的技術能力，形成冶煉、連鑄過程的智能監控、質量保障和工藝優化能力，大幅提升了煉鋼生產和管控水平。 

       但是，我們必須保持清醒的認識，以上這些都還只是數字化、網絡化階段的智能工廠，也就是第二代智能制造的智能工廠，更先進的技術升級還在后面。

4.以智能服務為核心的制造業新模式新業態

       數字化、網絡化、智能化技術引發了產品和生產翻天覆地的變化，同樣，數字化、網絡化、智能化技術也引發了制造服務翻天覆地的變化。數字化、網絡化、智能化技術正在深刻地改變著產品服務的方方面面。 

       新一代人工智能技術的應用，將推進先進制造業與現代服務業深度融合，從根本上推進第四次工業革命，催生制造業產業模式和業態實現從以產品為中心向以用戶為中心的根本性轉變，完成深刻的供給側結構性改革。

       主要有三個方面：第一，制造業生產模式從大規模流水線生產轉向定制化規模生產；第二，制造業組織模式從競爭與壟斷走向競爭與協同共享；第三，制造業產業模式從生產型制造向服務型制造轉變。 

5.智能集成制造系統

       智能制造價值創造的另一個重要方面是通過工業互聯網絡和智能制造云平臺兩大支撐系統將智能產品、智能生產和智能服務三大功能系統集成起來，通過系統的集成優化實現新的價值創造。

       工業互聯網是一個大概念，主要包含網絡、平臺和安全三個重要方面，這里，工業互聯網絡對應著工業互聯網概念中的“網絡”，智能制造云平臺對應著工業互聯網概念中的“平臺”，當然“安全”是兩者的前提和關鍵。 

       一方面是制造系統內部的“大集成”。智能制造包括三個方面的集成，體現出智能制造的三個核心特征。

       一是智能制造的縱向集成。這是一個企業內部的系統集成，基于企業工業互聯網絡和智能云平臺，將企業內部不同層級的HCPS系統進行全面集成，既包含企業不同層級信息化系統的集成，又包含企業內部不同層級的信息系統和物理系統之間的集成。縱向集成實現貫穿企業內部裝備、產線、車間、工廠、企業各個層級的業務流程集成；同時，實現貫穿企業內部產品制造全生產周期的業務流程集成，形成企業內部智能制造縱向集成體系，即企業內部智能集成制造系統。

       二是智能制造的橫向集成。構建不同企業之間的社會網絡，實現不同企業之間的信息合作、資源整合和協同與共享。以價值網絡為主線，強調產品制造的價值流（增值過程）集成，實現相關企業之間的信息集成。將各種不同制造階段和工程任務的信息系統集成起來，實現不同企業之間的三流（物流、能源流、信息流）合一，形成價值網絡的社會化集成。 

       三是智能制造的端到端集成。這是圍繞特定產品的一個動態的系統集成。為實現特定產品的客戶需求，按照特定產品制造全生命周期組成主干企業內部和相關協同合作企業之間的系統集成，實現特定產品制造整個價值鏈的工程化信息集成。“端到端集成”是集成產品制造的研發、設計、生產、服務等全生命周期內的各項工程活動，集成價值鏈上主干企業內部和相關合作企業的所有終端和用戶端。這是產品制造價值鏈的集成，是圍繞特定產品制造生命周期的主干企業與相關合作企業之間的集成；是以用戶要求為中心，以主干企業為核心，集成各有關企業的力量，組成從供給端到用戶端的完成制造全生命周期所有任務的所有終端和用戶端的系統集成。

       在智能制造縱向集成、橫向集成和端到端集成的基礎上，智能制造將推動企業內部、企業與相關合作企業之間、企業與顧客之間，以及價值網絡中不同單位之間的合作、協同與共享。

       另一方面是制造系統外部的“大集成”。制造業與金融業、上下游產業的深度融合形成服務型制造業和生產性服務業共同發展的新業態。智能制造與智能城市、智能農業、智能醫療等交融集成，共同形成智能生態大系統——智能社會。

       華為是世界領先的通信裝備制造企業，在智能集成制造系統方面也走在了世界前列。經過20年的奮斗，華為建設和發展了世界先進水平的數字化、網絡化集成制造系統，正在向新一代智能集成制造系統進軍。

本文根據作者在“2022世界先進制造業大會”上的發言整理，未經本人審閱。

來源：中國工業和信息化