JC35導(dǎo)讀:近年來(lái),由人工智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和數(shù)字化制造技術(shù)等相結(jié)合的智能制造技術(shù)開(kāi)始貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié),正催生智能制造業(yè),引領(lǐng)新一輪制造業(yè)變革。金融危機(jī)以來(lái),在尋求危機(jī)解決方案的過(guò)程中,美、德、日等國(guó)政府和相關(guān)專業(yè)人士紛紛提出通過(guò)發(fā)展智能制造業(yè)來(lái)重振制造業(yè)。當(dāng)前,我國(guó)已成為全球制造業(yè)大國(guó),但“大而不強(qiáng)”,長(zhǎng)期制約可持續(xù)發(fā)展的深層次矛盾和問(wèn)題日益突出。努力培育和發(fā)展先進(jìn)制造業(yè),尤其是重點(diǎn)發(fā)展智能制造業(yè),應(yīng)成為我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。
發(fā)展智能制造業(yè)是我國(guó)制造業(yè)升級(jí)的必由之路
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,先進(jìn)制造技術(shù)正在向信息化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展,智能制造日益成為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的核心內(nèi)容。
發(fā)展智能制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí)的內(nèi)在要求。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)制造業(yè)主要集中在中低端環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)附加值低。發(fā)展智能制造業(yè)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)我國(guó)制造業(yè)從低端制造向高端制造轉(zhuǎn)變的重要途徑。同時(shí),將智能制造這一新興技術(shù)快速應(yīng)用并推廣,通過(guò)規(guī);a(chǎn),盡快收回技術(shù)研究開(kāi)發(fā)投入,從而持續(xù)推進(jìn)新一輪的技術(shù)創(chuàng)新,推動(dòng)智能制造技術(shù)的進(jìn)步,實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí)。
發(fā)展智能制造業(yè)是重塑制造業(yè)新優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)實(shí)需要。當(dāng)前,我國(guó)制造業(yè)面臨來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家加速重振制造業(yè)與發(fā)展中國(guó)家以更低生產(chǎn)成本承接國(guó)際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“雙向擠壓”。我國(guó)必須加快推進(jìn)智能制造技術(shù)研發(fā),提高其產(chǎn)業(yè)化水平,以應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)低成本優(yōu)勢(shì)削弱所面臨的挑戰(zhàn)。雖然我國(guó)智能制造技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足進(jìn)步,但其產(chǎn)業(yè)化水平依然較低,高端智能制造裝備及核心零部件仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口,發(fā)展智能制造業(yè)也是加快我國(guó)智能制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的客觀需要。此外,發(fā)展智能制造業(yè)可以應(yīng)用更節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)裝備和智能優(yōu)化技術(shù),有助于從根本上解決我國(guó)生產(chǎn)制造過(guò)程的節(jié)能減排問(wèn)題。
發(fā)展智能制造業(yè)是拓寬產(chǎn)業(yè)施政空間的重要抓手。我國(guó)已編制完成《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,并于2011年設(shè)立“智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)”,今年3月,我國(guó)又出臺(tái)了《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》。分析我國(guó)已出臺(tái)的促進(jìn)智能制造業(yè)發(fā)展的規(guī)劃和政策,可以發(fā)現(xiàn),目前還主要將重點(diǎn)放在智能制造技術(shù)及智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面,而智能制造業(yè)是將智能制造技術(shù)的應(yīng)用貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的制造活動(dòng)全過(guò)程,不僅包括智能制造裝備產(chǎn)業(yè),還包括智能制造服務(wù)業(yè)。因此,要促進(jìn)智能制造業(yè)的發(fā)展,應(yīng)從智能制造技術(shù)、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)、智能制造服務(wù)業(yè)等諸多領(lǐng)域加以規(guī)劃和政策扶持。
全球智能制造呈現(xiàn)新趨勢(shì)
智能制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化及廣泛應(yīng)用正催生智能制造業(yè)。概括起來(lái),當(dāng)今世界制造業(yè)智能化發(fā)展呈現(xiàn)三大趨勢(shì):
智能制造技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用貫穿制造業(yè)全過(guò)程。主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:一是建模與仿真使產(chǎn)品設(shè)計(jì)日趨智能化。建模與仿真通過(guò)減少測(cè)試和建模支出降低風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)部門(mén)和制造部門(mén)之間的切換壓縮新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。二是以工業(yè)機(jī)器人為代表的智能制造裝備在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用日趨廣泛。汽車、電子電器、工程機(jī)械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線。三是全球供應(yīng)鏈管理創(chuàng)新加速。信息技術(shù)的應(yīng)用縮短了滿足客戶訂單的時(shí)間,提升了生產(chǎn)效率,使得全球范圍的供應(yīng)鏈管理更具效率。四是智能服務(wù)業(yè)模式加速形成。企業(yè)通過(guò)嵌入式軟件、無(wú)線連接和在線服務(wù)的啟用整合成新的“智能”服務(wù)業(yè)模式,制造業(yè)與服務(wù)業(yè)之間的界限日益模糊,融合越來(lái)越深入。
世界范圍內(nèi)智能制造國(guó)家戰(zhàn)略空前高漲。世界主要工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家提早布局。日本于1989年提出智能制造系統(tǒng),且于1994年啟動(dòng)了先進(jìn)制造國(guó)際合作研究項(xiàng)目;美國(guó)于1992年執(zhí)行新技術(shù)政策,大力支持包括信息技術(shù)和新的制造工藝、智能制造技術(shù)在內(nèi)的關(guān)鍵重大技術(shù);歐盟于1994年啟動(dòng)新的研發(fā)項(xiàng)目,突出了智能制造技術(shù)的地位。
世界主要工業(yè)化國(guó)家將智能制造業(yè)作為重振制造業(yè)戰(zhàn)略的重要抓手。2011年6月,美國(guó)正式啟動(dòng)包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”,2012年2月又出臺(tái)“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃”,提出通過(guò)加強(qiáng)研究和試驗(yàn)稅收減免、擴(kuò)大和優(yōu)化政府投資、建設(shè)“智能”制造技術(shù)平臺(tái),以加快智能制造的技術(shù)創(chuàng)新;德國(guó)通過(guò)政府、弗勞恩霍夫研究所和各州政府合作投資于數(shù)控機(jī)床、制造和工程自動(dòng)化行業(yè)應(yīng)用制造研究;日本提出通過(guò)加快發(fā)展協(xié)同式機(jī)器人、無(wú)人化工廠,提升制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
我國(guó)具備發(fā)展智能制造業(yè)的有利條件
我國(guó)具備發(fā)展智能制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。我國(guó)已取得了一大批相關(guān)的基礎(chǔ)研究成果,掌握了長(zhǎng)期制約我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的智能制造技術(shù),如機(jī)器人技術(shù)、感知技術(shù)、復(fù)雜制造系統(tǒng)、智能信息處理技術(shù)等;攻克了一批長(zhǎng)期嚴(yán)重依賴并影響我國(guó)產(chǎn)業(yè)安全的核心高端裝備,如盾構(gòu)機(jī)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、高端加工中心等;建設(shè)了一批相關(guān)的研發(fā)基地;培養(yǎng)了一大批長(zhǎng)期從事相關(guān)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)工作的高技術(shù)人才。
智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成。隨著信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的高速發(fā)展,我國(guó)智能制造裝備的發(fā)展深度和廣度日益提升,以新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線為代表的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成,2010年工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和儀器儀表、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人及其系統(tǒng)等部分智能制造裝備產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域銷售收入超過(guò)3000億元。
國(guó)家對(duì)智能制造的扶持力度不斷加大。近年來(lái),我國(guó)對(duì)智能制造的發(fā)展也越來(lái)越重視,越來(lái)越多的研究項(xiàng)目成立,研究資金也大幅增長(zhǎng)。我國(guó)發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》,并設(shè)立《智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)》,加快智能制造裝備的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
諸多問(wèn)題制約著智能制造業(yè)的發(fā)展
近年來(lái),我國(guó)智能制造技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速,并取得了較為顯著的成效。然而,制約我國(guó)智能制造業(yè)快速發(fā)展的突出矛盾和問(wèn)題依然存在,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一是智能制造基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系建設(shè)滯后。目前,我國(guó)主要側(cè)重智能制造技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn),而基礎(chǔ)研究能力相對(duì)不足,對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度不夠,原始創(chuàng)新匱乏;控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱,技術(shù)體系不夠完整;先進(jìn)材料、堆積制造等前沿領(lǐng)域發(fā)展滯后。
二是智能制造業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略缺失。目前我國(guó)發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》,但智能制造的總體發(fā)展戰(zhàn)略依然尚待明確,技術(shù)路線圖還不清晰,國(guó)家層面對(duì)智能制造發(fā)展的協(xié)調(diào)和管理尚待完善。
三是高端制造裝備對(duì)外依存度高。目前我國(guó)90%的工業(yè)機(jī)器人、80%的集成電路芯片制造裝備、40%的大型石化裝備、70%的汽車制造關(guān)鍵設(shè)備、核電等重大工程的自動(dòng)化成套控制系統(tǒng)及先進(jìn)集約化農(nóng)業(yè)裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
四是3D打印技術(shù)為代表的前沿智能制造技術(shù)未取得實(shí)質(zhì)突破。清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)等都在積極開(kāi)展3D打印技術(shù)的研發(fā),并推出新型材料或新型工藝,但我國(guó)3D打印機(jī)還主要停留在設(shè)計(jì)和樣機(jī)開(kāi)發(fā)階段,尚沒(méi)有一款具有國(guó)際水平的3D打印機(jī)推向市場(chǎng)。
五是關(guān)鍵智能制造技術(shù)及核心基礎(chǔ)部件主要依賴進(jìn)口。構(gòu)成智能制造裝備或?qū)崿F(xiàn)制造過(guò)程智能化的重要基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵零部件主要依賴進(jìn)口;許多重要裝備和制造過(guò)程尚未掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)與核心制造技術(shù);幾乎所有高端裝備的核心控制技術(shù)都(包括軟件和硬件)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
六是重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。我國(guó)制造業(yè)的“兩化”融合程度相對(duì)較低,低端CAD軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及,但應(yīng)用于各類復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失,在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、資源計(jì)劃軟件、電子商務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家差距依然較大。
關(guān)于我國(guó)智能制造業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)戰(zhàn)略思考
戰(zhàn)略思路。按照“市場(chǎng)主導(dǎo)、創(chuàng)新突破、引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展思路,前瞻布局核心智能制造技術(shù)、著力提升智能部件產(chǎn)業(yè)化水平、重點(diǎn)突破智能制造裝備集成及工業(yè)軟件創(chuàng)新,全面普及制造過(guò)程數(shù)控化、智能化與管理信息化。
發(fā)展目標(biāo)。基于我國(guó)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)及技術(shù)水平,智能制造的發(fā)展可分兩步走:到2020年,制造業(yè)基本普及數(shù)控化,實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)領(lǐng)域智能制造裝備尤其是高端數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用;到2030年,制造業(yè)全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,在制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域推進(jìn)智能制造模式的轉(zhuǎn)變,形成與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在高端制造領(lǐng)域全面抗衡的能力。
發(fā)展重點(diǎn)。以關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)、核心智能測(cè)控裝置與部件、重大智能制造成套裝備、基礎(chǔ)工業(yè)軟件為智能制造業(yè)的發(fā)展重點(diǎn),選擇在電力、節(jié)能環(huán)保、農(nóng)業(yè)、資源開(kāi)采、國(guó)防軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
重大專項(xiàng)。擴(kuò)充《智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)》的領(lǐng)域,研究設(shè)立“智能制造發(fā)展專項(xiàng)”,著力支持計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、工業(yè)軟件、自動(dòng)化控制、3D打印機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等關(guān)鍵智能技術(shù)研發(fā)、重大裝備創(chuàng)新、數(shù)字化制造示范應(yīng)用。
措施建議。一是構(gòu)建并發(fā)展智能制造業(yè)基礎(chǔ)理論體系。組織專家深入研究智能制造基礎(chǔ)理論及技術(shù)新趨勢(shì);重點(diǎn)研究未來(lái)智能制造所需理論框架與關(guān)鍵共性技術(shù),終實(shí)現(xiàn)擬人化智能制造;完善智能制造基礎(chǔ)技術(shù)、技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制訂。
二是制定《智能制造中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略》。研究制定并發(fā)布適合中國(guó)國(guó)情的《智能制造中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略》(2012-2030),明確智能制造的發(fā)展原則、階段目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、技術(shù)路線和政策措施。
三是建立完善智能制造業(yè)產(chǎn)業(yè)體系。構(gòu)建以打造智能制造強(qiáng)國(guó)為發(fā)展目標(biāo),以智能制造裝備產(chǎn)業(yè)與智能制造服務(wù)業(yè)為支撐,以自主創(chuàng)新為動(dòng)力,以智能制造產(chǎn)業(yè)基地、大型智能制造企業(yè)集團(tuán)和國(guó)際知名品牌為載體,以產(chǎn)業(yè)扶持政策為保障的智能制造業(yè)產(chǎn)業(yè)體系。
四是提高智能制造自主創(chuàng)新能力。統(tǒng)籌優(yōu)化現(xiàn)有資源,繼續(xù)加快實(shí)施各相關(guān)專項(xiàng),切實(shí)構(gòu)建以企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)體系,提高企業(yè)集成和原始創(chuàng)新能力,推動(dòng)具有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。
五是推進(jìn)智能基礎(chǔ)部件產(chǎn)業(yè)化。圍繞重大智能制造成套裝備研發(fā)以及智能制造技術(shù)的推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)典型智能測(cè)控裝置和部件產(chǎn)業(yè)化;建立以優(yōu)勢(shì)企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)研用一體化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,構(gòu)筑成套裝備制造企業(yè)和智能測(cè)控裝置與部件制造企業(yè)間的信息資源平臺(tái),突破智能制造發(fā)展瓶頸。