中國工程院：智慧製造是建設製造強國的主攻方向（上）
在中共“十九大”報告中，習近平總書記號召加快建設製造強國，加快發展先進製造業。習近平指出，要繼續做好資訊化和工業化深度融合這篇大文章，推進智慧製造，推動製造業加速向數字化、網路化、智慧化發展。《中國製造2025》從國家層面確定了中國建設製造強國的總體戰略，明確提出要以加快新一代資訊科技與製造業深度融合為主線，以推進智慧製造為主攻方向，實現製造業由大變強的歷史跨越。
智慧製造是建設製造強國的主攻方向
智慧製造是中國製造業轉型升級的強烈需求
中國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段。製造業是實體經濟的主體，是供給側結構性改革的主要領域，必須要加快推動製造業實現質量效益提高、產業結構優化、發展方式轉變。《中國製造2025》實施以來，智慧製造表現出良好、強勁的發展勢頭。據抽樣調查顯示，在全國10個城市1815家企業中，73%的企業有實施智慧製造的強烈意願；又據對智慧製造相關專案的調查，2015-2017年的308個專案進行智慧化改造後，生產效率平均提高34%，能源利用率平均提高17.2%，運營成本平均降低22%，產品研製週期平均縮短32.4%，產品不良品率平均降低29.4%；另據統計，廣東、江蘇、浙江等地的智慧改造技術升級資金已佔當地工業投資的70%以上。實踐表明，企業對智慧製造具有強烈的需求，具備向更高水平邁進的基礎。
智慧製造為中國製造業跨越發展提供歷史性機遇
習近平指出，新一輪科技革命和產業變革與中國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯，為我們實施創新驅動發展戰略提供了難得的重大機遇。習近平還指出，要推進網際網路、大資料、人工智慧同實體經濟深度融合，做大做強數字經濟。要以智慧製造為主攻方向推動產業技術變革和優化升級，推動製造業產業模式和企業形態實現根本性轉變，以“鼎新”帶動“革故”，以增量帶動存量，促進中國產業邁向全球價值鏈中高階。
智慧製造是中國製造業創新發展的主要抓手，是中國製造業轉型升級的主要路徑，要堅持把智慧製造作為建設製造強國的主攻方向，推進智慧製造，加快建設製造強國。加快制定並實施中國智慧製造發展戰略。當前，“製造強國”進入全面部署、加快實施、深入推進的新階段，企業對於實現智慧轉型願望迫切。
中國雖然以智慧製造為製造業發展的主攻方向，但尚未形成清晰的智慧製造發展戰略，特別是發展的技術路線。對於為什麼發展智慧製造、什麼是智慧製造、怎麼發展智慧製造，還需要進行深入研究和謀劃。廣大企業在智慧製造的理性認識、發展方向、工作重點、路徑選擇、實施策略等方面還存在許多困惑和誤區。要推動中國智慧製造持續、健康、快速發展，必須把握世界技術發展趨勢，提出適合中國國情的智慧製造發展戰略，特別是發展的技術路線，明確智慧製造發展的戰略目標、方針和優先行動，加快推進中國製造的智慧化轉型，進而實現中國由製造大國向製造強國的轉變。
智慧製造基本正規化、技術路徑與系統
廣義而論，智慧製造是一個大概念，是一個不斷演進的大系統。智慧製造是新一代資訊科技與先進製造技術的深度融合，貫穿於產品、製造、服務全生命週期的各個環節及相應系統的優化整合，旨在實現製造的數字化、網路化、智慧化，不斷提升企業的產品質量、效益、服務水平，推動製造業實現創新、綠色、協調、開放、共享式發展。
智慧製造的演進發展中可以總結、歸納和提升出智慧製造的三種基本正規化，即：數字化製造——第一代智慧製造，數字化網路化製造——“網際網路+ 製造”或第二代智慧製造，數字化網路化智慧化製造——新一代智慧製造。
數字化製造
數字化製造是智慧製造的第一個基本正規化，也可稱為第一代智慧製造。20世紀50年代，以數字化為主要特徵的資訊科技開始應用於製造業，並逐步推動製造業由自動化向數字化轉變。數字化製造是在數字化技術和製造技術融合的背景下，通過對產品資訊、工藝資訊和資源資訊進行數字化描述、分析、決策和控制，快速生產出滿足使用者要求的產品。
數字化製造的主要特徵表現為：第一，在產品方面，數字技術在產品中得到廣泛應用，形成以數控機床等為代表的“數字一代”產品；第二，在製造方面，大量應用數字化裝備、數字化設計、數字化建模與模擬，採用資訊化管理；第三，整合和優化執行成為生產過程的突出特點。
20世紀80年代以來，中國企業逐步推廣應用數字化製造，推進設計、製造、管理過程的數字化，推廣數字化控制系統和製造裝備，推動企業資訊化，取得了巨大的技術進步，特別是近年來，各地大力推進“機器換人”、“數字化改造”，建立了一大批數字化生產線、數字化車間、數字化工廠，眾多企業完成了數字化製造升級，中國數字化製造邁入了新的發展階段。同時，必須清醒地認識到，中國大多數企業，特別是廣大中小企業，還沒有完成數字化製造轉型。面對這樣的現實，中國在推進智慧製造過程中必須實事求是，踏踏實實地完成數字化“補課”，進一步夯實智慧製造發展的基礎。
“ 網際網路+製造”——數字化網路化制 造
數字化網路化製造是智慧製造的第二種基本正規化，也可稱為“網際網路+製造”，或第二代智慧製造，可對應於國際上推行的SmartManufacturing。
20世紀90年代末以來，網際網路技術逐步成熟，中國“網際網路+”推動網際網路和製造業深度融合，人、流程、資料和事物等過去相互孤立的節點被網路連線起來，通過企業內、企業間的協同，通過各種社會資源的整合與優化，“網際網路+製造”重塑製造業的價值鏈，推動製造業從數字化製造發展到數字化網路化製造階段。
“網際網路+製造”主要特徵為:第一，在產品方面，在數字技術應用的基礎上，網路技術得到普遍應用，成為網路連線的產品，設計、研發等環節實現協同與共享。第二，在製造方面，在實現廠內整合基礎上，進一步實現製造的供應鏈、價值鏈整合和端到端整合，製造系統的資料流、資訊流實現連通。第三，在服務方面，設計、製造、物流、銷售與維護等產品全生命週期以及使用者、企業等主體通過網路平臺實現聯接和互動，製造模式從以產品為中心走向以使用者為中心。
中國工業界緊緊抓住網際網路發展的戰略機遇，大力推進“網際網路+製造”，製造業、網際網路龍頭企業紛紛佈局，將工業網際網路、雲端計算等新技術應用於製造領域。一方面，一批數字化製造基礎較好的企業成功實現數字化網路化升級，成為了數字化網路化製造示範;另一方面，大量還未完成數字化製造的企業，則採用並行推進數字化製造和“網際網路+製造”的技術路線，通過“以高打低、融合發展”，完成了數字化製造的“補課”，同時跨越到“網際網路+製造”階段，實現了企業的優化升級。
德國“工業4.0”和美國工業網際網路完整闡述了數字化網路化的製造正規化，提出了實現數字化網路化製造的技術路線。但由於這兩個理論提出較早，當時新一代人工智慧還沒有實現戰略突破，因此他們的理論總體上還只適用於數字化網路化製造正規化，並沒有進入新一代智慧製造正規化，還不是真正意義上的第四次工業革命，這正是中國製造業“換道超車”的重大歷史機遇。
新一代智慧製造——數字化網路化智慧化製造
數字化網路化智慧化製造是智慧製造的第三種基本正規化，也可稱為新一代智慧製造，可對應於國際上推行的IntelligentManufacturing。
近年來，在網際網路、雲端計算、大資料和物聯網等新一代資訊科技快速發展形成群體性突破的推動下，以大資料智慧、跨媒體智慧、人機混合增強智慧、群體智慧等為代表的新一代人工智慧技術加速發展，實現了戰略性突破。新一代人工智慧技術與先進製造技術深度融合，形成新一代智慧製造——數字化網路化智慧化製造。新一代人工智慧的本質特徵是具備了學習的能力，具備了生成知識和更好地運用知識的能力，實現了質的飛躍。
新一代智慧製造將為製造業的設計、製造、服務等各環節及其整合帶來根本性變革，新技術、新產品、新業態、新模式將層出不窮，深刻影響和改變社會的產品形態、生產方式、服務模式，乃至人類的生活方式和思維模式，極大地推動社會生產力的發展。新一代智慧製造將給製造業帶來革命性的變化，將成為製造業未來發展的核心驅動力。
中國智慧製造“並行推進、融合發展”的技術路線
智慧製造的三個基本正規化體現了智慧製造發展的階段性和融合性特點，三個基本正規化沿時間脈絡逐一展開，既是相關技術發展到一定階段和產業結合，各有其所在階段的特點，也都面臨著當時階段所需要重點解決的問題，體現著先進資訊科技與製造技術融合發展的階段性特徵。在發展過程中，三個基本正規化在技術上並不是割裂的，而是相互交織、迭代升級，通過技術融合相互促進發展，體現著智慧製造發展的融合性特徵。
中國應發揮後發優勢，採取三個基本正規化“並行推進、融合發展”的技術路線，走一條數字化、網路化、智慧化並行推進的智慧製造創新之路，實現中國製造業的智慧升級、高質量發展。一方面，中國必須堅持“創新引領”，直接利用網際網路、大資料、人工智慧等最先進的技術，推進先進資訊科技和製造技術的深度融合；瞄準高階方向，加快研究、開發、推廣、應用新一代智慧製造技術。另一方面，必須實事求是，因企制宜、循序漸進地推進企業的技術改造、智慧升級。充分利用中國推進“網際網路+製造”的經驗，企業根據自身發展的實際需要，“以高打低”——採取先進的技術解決傳統制造難以解決的問題，紮紮實實地完成數字化“補課”，同時，向更高的智慧製造水平邁進。
今後一個階段，中國推進智慧製造的重點是推廣和大規模應用“網際網路+製造”——數字化網路化製造。到2025年以後，隨著“網際網路+製造”的普及和新一代智慧製造技術的成熟，中國推進智慧製造的重點將轉入到大規模推廣和應用新一代智慧製造。
新一代智慧製造系統
新一代智慧製造系統主要由智慧產品、智慧生產及智慧服務三大功能系統以及工業智聯網和智慧製造雲兩大支撐系統整合而成(見圖2)。
智慧產品和裝備是新一代智慧製造系統的主體。智慧產品是智慧製造和服務的價值載體，智慧製造裝備是智慧製造的技術前提和物質基礎。新一代智慧製造將給產品與製造裝備帶來無限的創新空間，使產品與製造裝備產生革命性變化。
智慧手機和智慧汽車是兩個典型的例證。有些產品，例如iPhoneX和華為mate 10已經搭載了人工智慧晶片，開始具有了學習功能。不久的將來，新一代人工智慧全面應用到手機上，將為智慧手機帶來新的革命性變化。汽車正在經歷燃油汽車—電動汽車(數字化)—網聯汽車(網路化)的發展歷程，將朝著無人駕駛汽車(智慧化)的方向極速前進。
新一代智慧製造技術將為產品和裝備的創新插上騰飛的翅膀、開闢更廣闊的天地。
到2035年，中國各種產品與製造裝備都將從“數字一代”整體躍升成“智慧一代”，升級為智慧產品和裝備。一方面，將湧現出一大批先進的智慧產品，如智慧終端、智慧家電、智慧服務機器人、智慧玩具等，為人民更美好的生活服務；另一方面，著重推進重點領域重大裝備的智慧升級，如資訊製造裝備、航天航空裝備、船舶和海洋裝備、汽車和軌道交通裝備、農業裝備、醫療裝備、能源裝備等，特別是要大力發展智慧製造裝備，如智慧機器人、智慧機床等，我們的“大國重器”也將裝備“工業大腦”。近期的突破重點是研製十大重點智慧產品:智慧工業機器人、智慧加工中心、無人機、智慧艦船、智慧汽車、智慧列車、智慧挖掘機、智慧醫療器械、智慧手機、智慧家電。
智慧生產是新一代智慧製造系統的主線。智慧工廠是智慧生產的主要載體。智慧工廠根據行業的不同可分為離散型智慧工廠和流程型智慧工廠，追求的目標都是生產過程的優化，大幅度提升生產系統的效能、功能、質量和效益，重點發展方向都是智慧生產線、智慧車間、智慧工廠。
新一代人工智慧技術與先進製造技術的融合將使生產線、車間、工廠發生革命性的大變革，企業將會向自學習、自適應、自控制的新一代智慧工廠進軍。“機器換人”有助於企業生產能力的技術改造、智慧升級，不僅能解決一線勞動力短缺和人力成本升高的問題，更能從根本上提高製造業的質量、效率和企業競爭力。在今後相當長一段時間內，企業的生產能力升級——生產線、車間、工廠的智慧升級將成為推進智慧製造發展的一個主要戰場。
流程工業在中國國民經濟中佔有基礎性的戰略地位，產能高度集中，且數字化網路化基礎較好，最有可能在新一代智慧製造領域率先實現突破。如石化行業智慧工廠建立數字化、網路化、智慧化的生產運營管理新模式，可極大地優化生產，提高安全環保水平。
離散型智慧工廠將應用新一代人工智慧技術實現加工質量的升級、加工工藝的優化、加工裝備的健康保障、生產的智慧排程和管理，建成真正意義上的智慧工廠。近期突破重點是建設十家智慧工廠原型:鋼鐵、電解鋁、石油化工、煤化工、酒醋醬油釀造、3C加工、薄膜電晶體(TFT)製造、汽車覆蓋件衝壓、基於3D列印的鑄造、家電製造互聯工廠。
以智慧服務為核心的產業模式和業態變革是新一代智慧製造系統的主題。新一代人工智慧技術的應用，將催生製造業實現從以產品為中心向以使用者為中心的根本性轉變，產業模式從大規模流水線生產轉向規模定製化生產，產業形態從生產型製造向生產服務型製造轉變，完成深刻的供給側結構性改革。近期突破重點是在十個行業推行兩種智慧製造新模式：規模化定製在家電、傢俱、服裝行業推廣應用；遠端運維服務在航空發動機、高鐵裝備、通用旋轉機械、發電裝備、工程機械、電梯、水/電/氣表監控管理行業的推廣應用。
智慧製造雲和工業智聯網是新一代智慧製造系統的重要支撐。“網”和“雲”帶動製造業從數字化向網路化、智慧化發展，重點是“智聯網”“雲平臺”和“網路安全”三個方面。系統整合將智慧製造各功能系統和支撐系統整合為新一代智慧製造系統。系統整合是新一代智慧製造最基本的特徵和優勢，新一代智慧製造內部和外部均呈現系統“大整合”，具有集中與分佈、統籌與精準、包容與共享的特性
誰在引領中國製造？
為了回答這一問題，億歐將在2019年6月的上海，於2019全球新經濟年會期間舉辦製造新動能峰會，討論中國製造創新的未來推動力。在這裡，你會看到 國內外大型製造業企業的觀點經驗 、 新技術與製造業間的對話溝通 、 不同維度先進製造參與者的思維碰撞 。
億歐新制造頻道，希望成為連線工業製造領域和新技術賦能力量的一座橋樑。
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