国外智能制造相关政策体系研究及对我国启示

刘贺贺 张田 董明芳

1 国外智能制造政策概述

制造业是经济持续增长的动力。近年来，美国、德国、英国、法国、日本、韩国等主要发达国家均发力制造业，纷纷发布新型制造业战略。

2012年，美国发布《先进制造战略》旨在强化本土制造业竞争能力，确保其在世界制造强国中的领先地位。美国先进制造战略主要在3个方向着力，数字化与智能制造、先进材料和先进制造技术。为推动战略落地，美国组建国家制造业创新网络（NNMI），预计建设 45个下属创新研究中心（IMIs），目前已建设14个。

2013年德国发布《工业 4.0战略》，旨在发展以CPS为核心的智能工厂，使得德国处于供应商领先和市场领先的“双领先”地位，确保德国工业处于世界前列。德国工业 4.0战略核心是通过信息物理系统实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，构建一个高度灵活的数字化、网络化的智能制造模式，保持德国制造业的国际竞争力。该战略两大研究主体是智能工厂和智能生产，智能工厂重点研究智能化生产系统和网络化分布生产设施的实现；智能生产侧重于将人机互动、3D打印、智能物流管理等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。

早在2008年，在制造业衰退及全球金融危机的背景下，英国就提出《高价值战略（2008—2011）》，以鼓励先进制造业发展、提高制造业价值含量，加大制造业在促进英国经济增长中的作用。2013年，法国发布《新工业法国战略》，提出通过创新重塑法国工业实力，使法国处于全球工业竞争力第一梯队。2014年韩国推出了被誉为韩国版“工业 4.0”的《制造业创新3.0战略》。我国也于2015年5月发布《中国制造 2025》战略，明确制造强国路线，计划到2025年迈入制造强国行列。此外，日本发布机器人新战略，确保机器人世界领先地位。

目前在发达国家中，美国和德国制造业战略发布时间较长，各种措施延续性及关联性较强，且具有代表性，本文将以美国和德国的智能制造政策为例，全面梳理其战略背景、战略推进和落实情况，并对各自路径进行总结，为我国制造业政策发展提供借鉴。

2 美德智能制造政策体系研究

2.1 美国智能制造战略及策略梳理

2.1.1 战略背景

金融危机后，美国进行再工业化，实施制造业回归。自 20世纪80年代开始，美国经济呈现出明显的去工业化特征。制造业占GDP的比例由 1980年的 20%下降至 2008年的 11.4%。而制造业是拉动经济增长、创造就业的有力手段。美国经济分析局的研究显示，每 1美元制造业最终产品将支撑其他经济部门 1.4美元的产值，而零售业只创造0.57美元、金融业创造0.53美元。

美国先进制造业发展面临内忧外患，需大力发展先进制造。从国内来看，美国先进制造业面临研发能力不断下滑、制造能力持续下降，导致高端制造业领先优势逐步丧失。从国外来看，制造业增长相对落后，面临发达国家和新兴国家赶超的威胁。

2.1.2 战略推进

自2011年起，美国逐步推动先进制造战略，主要分为战略发布、框架搭建和部署实施3个阶段。

2011—2012年是战略发布阶段。2011年美国总统科学技术顾问委员会（PCAST）发布《确保美国先进制造领导地位》，强调推进先进制造战略的重要性。PCAST认为政府应在新技术、共享基础设施及设计工具等市场失灵领域进行必要投入，发挥支持和引导作用。2012年奥巴马政府发布《先进制造业国家战略计划》，从投资、劳动力和创新等方面提出了 5大目标以及实现这些目标的具体措施。

2012—2014年为框架搭建阶段。2012年发布 AMP1.0战略——《获得先进制造本土竞争优势》，侧重梳理关键技术，提出搭建创新网络，此外还提出 3个领域关键举措：促进创新、确保人才梯队和改善商业环境。2013年，发布《国家制造创新网络初步设计》，提出制造创新网络（NNMI）构建框架，明确资金投入、管理、运营、评估等方法，意在集中产学研力量推动创新技术研发。2014年 PCAST发布AMP2.0战略——《加速美国先进制造》，侧重重点领域技术分析和提出实际政策建议，在此文件中，PCAST在2012年报告基础上，在促进创新、确保人才和改善商业环境领域，进一步提出措施建议。

2014年至今是部署实施阶段。2015年发布《制造业创新网络评估指南》，评估制造业创新网络（NNMI）发展，以不断改进新的创新研究中心建设；2016年发布《先进制造：联邦政府优先技术领域速览》，列举了先进制造技术研发的优先领域以及加强制造业教育及劳动力培养方面的计划。

2.1.3 战略落实

美国成立由国防部（DoD）、能源部（DoE）、国家技术与标准研究院（NIST）和国家科学基金会（NSF）等成员共同组成的美国先进制造办公室（AMNPO），推动先进制造战略落地。共有三大推动策略，即技术创新、技术转移和环境建设。

（1）技术创新

一是确定优先发展技术。自2011年提出发展先进制造开始，美国不断明确先进制造技术及优先发展领域，为制造业创新研究网络（Manufacturing USA）指明方向。具体来看，2012年《国家先进制造战略》确定 4大技术领域，即关键产业本土制造、先进材料、下一代机器人和制造工艺改进。此后AMP1.0战略将4大领域技术细化成纳米制造、先进材料设计合成、可视化数字制造、柔性电子等12个细分技术。2014年AMP2.0战略又将其中 3项技术——先进传感器、控制和制造平台技术（ASCPM），可视化、信息化和数字化的制造技术（VIDM），先进材料制造（AMM）确定为3大优先发展技术。2016年，扩大了优先技术领域范围至再生医学的生物制造 5大新兴技术。二是加大对先进制造研发的政府投资。2012年开始在预算中明确提出加大对先进制造技术的研发，两年时间内预算增长87%。2012年先进制造投资为 15.5亿美元，2013年为 22亿美元，2014年达到29亿美元，此后一直保持在20亿美元之上。三是构建制造业创新网络。2012年起建立制造业创新网络（Manufacturing USA），目前已建设14个创新研究所。其中 2个研究所与智能制造相关，分别是数字制造和技术创新研究所（DMDII）、清洁能源智能制造研究所。其中数字制造和技术创新研究所从制造全过程角度出发，关注制造过程全数字化，旨在加强产品全寿命周期的建模与先进分析工具，提升产品性能、工艺效率和企业绩效；清洁能源智能制造研究所从能源利用角度出发，旨在推动传感器和数字过程控制技术进步，提升能源和材料利用率。

（2）技术转移

一方面加强技术研发机构与中小企业衔接，推动技术向中小企业转移。一是创新研究中心项目申报中至少有一家中小企业参与，如DMDII工厂基础设施网络安全评估项目要求必须有至少一家中小型制造企业参与合作；二是为中小企业提供基础设施，如创新研究中心为中小企业提供充足的资金用于开展科技创新活动，提供大型试验设备用于攻克关键技术；三是促进创新研究所与中小企业中介服务机构（MEP）、网络（MEC）合作，将MEP纳入Manufacturing USA，成为创新研究中心会员，如2016年将投资400万美元资助MEP中心人员进入年底前新建立的 4家制造业创新研究所。

另一方面，完善供应链服务促进中小企业与大企业对接。一是实施供应链创新计划，推动大企业带动中小企业，助力中小企业获得前沿技术和实践指导。如2015年3月发布《供应链创新计划》，着力加强小型制造企业实力，并确保其有机会获得最新的前沿技术；同年召开白宫供应链创新圆桌会议，召集有领先地位的制造商和供应商（波音、美敦力等），确保承诺供应商培训、借调工程技术人才、协同采购政策，以及新技术和实践的指导，帮助实现新技术从他们的实验室向美国供应链的转移。二是帮助中小企业改造制造工艺、技术认证，如美国国防部的供应链拨款用于改进制造工艺、进行新技术认证，以及开发高级质量管理系统等。

（3）环境建设

一是加强人才教育培训。发布贸易调整援助社区学院和职业培训（TAACCCT）计划、先进制造学徒计划和先进技术教育计划，为美国劳动力提供培训。二是加大基础设施投入，2015年12月，签署《修复美国地面运输法案》（简称 FAST法案）的基建法案，为美国2016至2020财年的交通基础设施建设提供3050亿美元融资。三是继续给制造业减税，2016年发布《美国总统的企业税制改革计划（更新版）》，将制造业最高税率从 28%减至25%，同时扩大国内制造业产品活动扣除额。四是连续5年开展制造活动日，激发人们对先进制造的热情。2012—2016年，10月7日为“国家制造日”，发布各种活动，动员全民积极参与。

2.2 德国工业4.0战略及策略

2.2.1 战略背景

随着新一代信息技术发展，当前已进入工业4.0阶段。以物联网、大数据为代表的新一代信息技术在引发第四次工业革命（工业4.0）。企业将建立全球网络，将机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理系统（CPS）中，使其能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。

德国工业面临内忧外患，需紧抓工业4.0机遇。德国是传统的科技工业强国，但是在新一轮产业技术革命中，德国面临一系列内忧外患。内忧主要表现在新兴产业落后、劳动力成本高、中小企业缺乏创新活力等，“德国制造”的光环正在衰退。“外患”主要源于传统产业竞争优势面临新兴技术挑战，其他国家制造业威胁。

德国具有发展工业 4.0的产业和技术基础。硬件方面，具有雄厚的工业基础，具有健全的工业体系和产品链条，拥有具有综合优势的龙头企业和众多“隐形冠军”。软件方面，复杂工业过程管理方面高度专业化，德国企业资源管理（ERP）、制造执行系统（MES）等核心工业软件在全球都处于领导地位。基础技术方面，材料、基础工艺等方面制造技术深厚。

2.2.2 战略推进

工业4.0小组于2011年的汉诺威展上提出“工业4.0概念”，成立“工业4.0”工作组。同年，《高技术战略2020行动计划》，把工业4.0列为面向未来的10大项目之一。

2012年，工业 4.0小组向德国政府提交《未来项目“工业4.0”的落实建议》。2013年德国政府发布《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》，提出工业4.0战略的核心内容及实施建议。同年，发布《工业4.0技术路线图》（第一版），为所有参与方就“工业4.0”涉及的现有相关标准和规格提供概览和规划基础。

2014年，工业 4.0平台发布《工业4.0研发白皮书》，明确5大研发课题领域、内容及目标，粗略制定完成这些课题的时间计划。2015年发布《德国工业 4.0实施战略报告》，进一步深化 5个课题，形成系列研究课题，方法论、解决方案和前提条件的研究框架；明确参考架构 RAMI4.0，使得工业 4.0范式更加清晰。

2016年发布一系列指南性文件、应用案例和测试床，指导企业实施。如发布《中小企业工业 4.0实施指南》《工业4.0 IT安全指南》等，发布295个应用案例和50个测试床。

2.2.3 战略落实

德国工业4.0战略由工业4.0平台、标准化理事会和工业 4.0网络化实验室 3大平台共同推动。有 3大推进策略，即技术创新、技术转移和基础环境建设。

（1）技术创新

一是标准制定。2013年4月，发布标准技术路线图（第1版），为所有参与方就“工业4.0”涉及的现有相关标准和规格提供概览和规划基础。2015年4月发布参考架构，并明确工业 4.0组件标准。2016年发布标准技术路线图（第2版），基于工业4.0参考架构和管理壳，对标准进一步细化，如产品标准等。目前已成立标准化理事会，推动工业 4.0数字化产品的相关标准制定，并协调其在德国和全球范围内落地。此外，还与美国工业互联网（IIC）进行一致性认定和互补性认定。二是技术研发。中期以开发特定领域的方法、工具和技术为主要目标，经济能源部投入1.2亿欧元，支持智能技术系统、安全等技术创新；教育研究部投入5000万欧元，支持立法、信息技术安全、未来的劳动条件和技能、标准化四个技术领域技术研发。长期主要目标是优先研发包括跨领域、模块化的工具包，以及其中的信息系统物理功能组件；加强虚拟规划流程与真实制造流程的集成。

（2）技术转移

一是成立工业4.0网络实验室，为中小企业提供健全的测试环境和服务，促进中小企业的实施。目前提供50个测试床对接和8个测试场景服务。此外，政府专项资金支持中小企业使用测试床，每个公司在项目开展3～12个月内，可申请10万欧元补助。二是发布应用案例，总结信息化技术在工业应用中产生的新的生产方式、商业模式和产品，展示工业4.0如何使企业收益，如何实施，总结工具、方法和技术，为其他企业提供应用示范，激发更多企业参与到智能制造/工业4.0中。目前已发布 295个应用案例，三是发布工业4.0就绪度评估，帮助中小企业摸清现状、提供实施建议。该指南共包括战略和组织、智能工厂、高效运营、智能产品、数据驱动服务和员工 6个维度和 18个细分指标，根据评分将企业分为未规划级、初始级、中间级、熟练级、专家级和顶级示范级等 6个级别。四是指导中小企业实施，发布实施指南，为中小型工厂和企业提供发展自己的工业4.0商业模式的工具，从而支持他们实现自己的工业4.0；举办论坛，促进中小企业之间沟通交流，2016年已在全国举办12场中小企业工业4.0发展论坛，邀请著名专家演讲并现场交流。

（3）基础环境建设

一是夯实中小企业基础。成立4个中小企业4.0研究中心，以深化对数字化通信、云计算、流程管理和贸易的研究，并提供支持服务；建设中小企业能力中心，为企业提供资讯和资质鉴定，并且在区域内提供切实可行的、具体的教学、学习、演示及测试机会。二是加强人才培训。工业4.0平台内的教育培训工作组已对工业 4.0商业模型、要点、方法和最佳实践进行了初步研究，发布《工作，教育和培训中的应用场景》，对工业4.0教育培训提供方向，下一步分析工作 4.0对于工作和技能的影响，在“角色、作用、工作介绍”、工作中的组织和塑造、技术、学徒和继续教育等 3个领域提出具体实施建议；此外，还自2013年3月起，建立学院立方体项目，提供了自动化、大数据分析、制造和物流流程以及安全和数据保护等领域的6个完整课程及12个专项课程。

3 我国智能制造发展策略建议

与国外智能制造发展相比，我国现实基础薄弱。首先，我国制造企业需求强烈，但供给侧能力不足。制造企业在自身信息化的基础上，正在加快探索数字化设计、生产工艺智能化改进、生产数据采集和分析等，但由于我国企业在 CAD软件、工业软件等方面起步较晚，发展尚不成熟，能够满足需求的技术供应商较少。其次，缺乏巨头企业主导，我国初步孕育出一批智能制造系统集成企业，但在整体实力和规模上与国外领先企业存在巨大差距，缺乏像西门子、GE这样能够提供比较完整的系统方案设计规划、集成实施、及具体方法论模型借鉴的厂商。三是设备和解决方案企业大多处于解决温饱状态，没有能力投入新技术的研发和产业化应用，市场活力不足。

因此，必须充分发挥我国的市场优势和综合性优势，多措并举，全力推动智能制造产业发展，实现智能制造突破。

3.1 补短板，围绕重点产业支撑环节实现突破

根据增长率与利润率、在发展智能制造中的重要性 2个维度，将智能制造细分产业进行分类，划分为 4个区域，分类施策，重点提升关键领域的国内产业支撑能力。

区域I表示重要且市场前景好，该区域分细分产业有共性装备（机器人、机床）、核心 软件（MES、CAE、PLM）、数据相关（传感、网络、平台、大数据分析应用）是智能制造产业的高价值核心环节。区域II表示重要但市场前景有限，该区域细分产业包括数字化设计制造（CAD、CAM）是智能制造产业的低增速核心环节。区域III表示市场前景好但重要性一般，该区域细分产业包括管理软件（CRM）、共性硬件（IPC）是智能制造产业的高价值非核心环节。区域IV表示不重要且市场前景一般，该区域细分产业包括传统控制（PLC），是智能制造产业的低增速成熟领域。

区域 I和区域 II是政府重点支持领域。支持方式主要有两种，一是产业化前期支持，利用国家科技重大专项、国家重点研发计划等现有专项，加大对相关领域产业化的支持力度；二是大规模集成应用支持，利用工业转型升级资金、智能制造专项等资金渠道，重点支持上述领域国产化系统在制造企业的集成应用。

3.2 促创新，加快布局智能制造重大新兴技术

平台是推广智能制造的基础，只有建立基于平台的知识沉淀方式，才能有效保障各种制造业的软件设计、工艺、知识传递。因此，建议依托制造业创新中心工程项目，建设两个国家级制造业创新中心——工业数据创新中心和智能制造平台创新中心，弥技术研发、应用研究和产业化之间的空白环节，解决智能制造行业关键共性技术供给不足问题。工业数据中心主要研究数据在产品全寿命周期中的交换以及在供应链网络间的流动，推进数字化、智能化制造。智能制造平台创新中心主要研究通过开源的数字平台和技术集市的方式，将先进的传感器、控制器、平台和建模技术集成到商业化的智能制造系统，并提供实时分析工具和各种工业应用，降低企业制造成本。

3.3 面向企业智能化需求，重点发展基于两类集成的 3项智能化应用

两类数据集成包括现场数据集成和管理数据集成。现场数据集成通过标准化实现，一是推动国内企业普遍支持 OPC-UA，二是在重点行业/领域推动应用协议的标准化。管理数据集成通过产业协作推动，龙头企业带动，驱动供应链、产业链上下游企业间数据互通。

3类数据应用包括设备运行优化应用、数字化/智能车间/工厂解决方案和产业链/供应链协作。设备运行优化应用方面，推动装备企业与数据分析企业基于设备数据开放进行合作，开展控制算法、设备运行参数的优化，并提供增值服务。数字化/智能车间/工厂解决方案方面，基于 OT数据开放提供基于分析优化的解决方案。产业链/供应链协作方面，由龙头用户企业驱动，实现供应链上下游的横向集成。

3.4 以用户企业为牵引，构建我国智能制造生态体系

智能制造生态体系的构建有 3个阶段。一是构建面向单个企业的平台生态，即立足用户企业智能化需求，由用户企业驱动系统集成商构建基于平台的产业服务生态。二是构建面向供应链上下游的生态，即以用户企业为主导，联合系统集成商，将平台解决方案向上下游延伸，形成以用户企业为核心的产业生态。三是向更多领域延伸的生态。以系统集成商为主导，联合其他行业龙头用户企业，将平台化生态复制推广。经过以上 3个阶段，最终形成以用户企业需求牵引、以平台为载体、可持续运营、基于业务关系互联互通的多平台生态体系。

智能制造生态体系的构建需要政策驱动，具体包括智能制造相关专项将平台化作为支持方向、智能制造相关专项鼓励联合体合作、在智能制造综合标准化中开展平台标准制定。

3.5 构建智能制造产业服务体系，促进跨领域融合创新

由政府牵头，聚集研究机构、装备企业、自动化企业、软件企业、系统集成商和IT企业，建立由中央级智能制造产业服务平台和各地智能制造产业服务中心组成的“中央—地方”两级智能制造服务体系。具体措施如下：一是在中央层面，整合现有服务或研究机构人员设立智能制造产业服务平台，初期由政府全资支持，后期部分政府资助部分依靠市场化服务。二是在地方层面，依托现有服务机构或园区建设地方智能制造产业服务中心，并向本地区企业提供服务，其经费来源由政府资助与市场化服务共同构成。中央对地方进行方向引导和能力支持，地方通过信息和资源共享对中央进行支撑。三是整合中央和地方资源，构建三大产业资源库，即技术资源库，产品、服务和解决方案库和企业及行业专家库。

3.6 大力推动中小企业智能制造实施

首先，推动面向中小企业的智能制造技术方案供给。在“中小企业信息化推进工程”等相关专项中，将基础设施、平台、模块、软件和服务等列为重点推进方向，鼓励相关企业面向中小企业开展产品创新。其中，基础设施包括云基础设施、网络基础设施、能源基础设施；平台包括生产设备平台、工业软件平台、工业应用平台；模块包括有物联网模块、边缘计算模块、软件模块；软件分为设计类软件如CADCAE、生产管理类软件如MES、管理类软件如ERPSCM等；服务主要包括物流服务、加工装配服务。

其次，推动中小企业开展智能制造探索。一是对于基础设施和平台层产品，探索建立由地方政府采购/建设并免费或以成本价租用的方式向中小企业提供的模式；二是通过政府专项补贴、低息贷款、针对性的减免税费等方式，支持企业智能化升级改造，如针对中小企业企业智能化设备更换减免税费、针对中小企业设备升级提供低息贷款、针对中小企业信息化工程师培训提供政府补贴等。

3.7 加强对智能制造探索路径的示范与宣传

主要措施有3个，即试点示范、经验总结和宣传推广。

试点示范方面，有两种路径，一是“面向全局，自上向下”模式，即建立标杆，形成应用模式，实现全面推广。二是“以解决问题为导向、自下向上”，即针对生产过程中的关键瓶颈问题进行分析，然后通过升级改造集中解决某类问题，从局部智能逐渐实现全面智能化。

经验总结方面，针对各试点示范企业，总结不同路径特点及适用企业，企业采用该种路径需要具备的基本条件，为推广做准备。

宣传推广方面，一是经验交流，定期组织现场经验交流会，选择适合典型试点示范企业，就智能制造实施路径展开详细汇报，促进企业交流。二是集中展示，积极利用中国国际工业博览会等大型展会，集中展示试点示范项目取得的成效，在宣传企业自身成绩的同时也为更多的企业树立榜样。三是案例汇编，加强对试点示范效果的跟踪和经验总结，汇编典型案例，公开发布，进行宣传推广。●