全球智能制造发展模式及我国智能制造发展现状

侯瑞

近几年，随着全球互联互通技术发展脚步的加快，智能制造在全球得以快速发展。但由于各国的技术水平和工业制造业基础不同，其发展水平也各不相同。在中国信息化百人会举行“智能制造模式创新与发展方向”公共政策圆桌会上，中国信通院两化融合所副所长朱敏为大家带来了全球智能制造的发展模式以及我国智能制造发展的现状。

智能制造的四大应用模式

要了解全球智能制造的发展模式，首先要了解智能制造的本质。朱敏指出，智能制造的本质是借助全面互联和数据智能实现价值提升。其核心是IT与OT融合，通过对海量工业数据的深度感知、泛在传输与高级分析，打通端到端的数据链，实现从单台机器、单个企业到整个社会生产制造活动的智能决策、动态控制与有机协同。

智能制造在工厂内聚焦设计、制造、管理等生产活动的改进优化，在工厂外强调在连接用户、企业和产品基础上进行智能协同与服务，并最终通过工厂内外的交互反馈推动整个价值链条的提升。其中，工业互联网是推动智能制造发展的关键基础，是通过相应的低实验、高可靠的关键网络基础设施提供全面互联的制造体系，同时通过端到端打造全面信息数据链，催生融合发展新模式新业态。

基于此，朱敏总结出智能制造的四大应用模式：

第一种模式是基于现场连接的智能化生产。这种模式主要应用于石化、钢铁、电子信息、家电、航空航天、汽车等行业中，例如尼桑在汽车生产中采集控制器参数，分析比较机械臂运行异常状态，可以提前三周预测潜在故障问题。

第二种模式是基于产品联网的服务化延伸。这种模式主要应用于工程机械、电力设备、供水设备、家电等行业中，例如通用可以基于Predix平台监控飞机燃油消耗状态，并进行分析以优化飞行管理，帮助亚航1年节省2000万美元燃油费用。

第三种模式是基于企业互联的网络化协同。这种模式主要应用于航空航天、汽车、船舶、家电等行业中，例如宝钢与一汽就新车型开发进行纵向协同设计，预先对44个零件进行选材和优化，使新零件屈服强度提升50%。

第四种模式是基于需求精准对接的个性化定制。这种模式主要应用于家电、服装、家具等行业中，例如红领根据消费者个性化需求进行服装设计、数据分析和信息交换，实现以多品种、小批量、快翻新为特征的C2B定制生产。

各国积极推动智能制造发展

全球各国政府高度重视智能制造的战略规划，积极推动智能制造的发展。从2011年以来，全球各国尤其是先进国家都面临这制造业实力下滑的问题，大家不约而同纷纷选择先进制造战略，希望通过信息技术的深度融合和应用，重新提振制造业，提出一系列战略。例如英国制造2050、美国先进制造、新工业法国、巴西工业强国计划、印度国家制造业政策、日本机器人新战略和韩国制造业创新3.0等等。

2013年，德国联邦政府立足于自身装备加工、自动化等制造优势，正式发布《实施工业4.0战略规划建议》，将工业4.0上升为国家战略。德国的制造业相当发达，提出工业4.0战略旨在加强促进信息技术的融合应用，着力提升信息化的价值。德国提出了数据的纵向集成，横向集成端到端的打通，实现整个企业体系的协同优化，其中最重要的抓手就是政府强引导的工业4.0平台，这个平台扮演着推进指导的作用。工业4.0平台的顶层设计包括工业4.0实施战略和参考体系架构，关键技术包含信息物理系统和工业4.0组件。工业4.0平台被列入德国2020年十大项目之一，给予了2亿欧元的资金支持，并组建了相应的协同创新体系。在这个基础上，德国的政学界、产业界共14家企业组成了协同创新联盟，同时他们推动着相关标准的制定，已经在12个领域明确了研究重点，其中7个领域已经推出了标准化架构，基础设施的建设也得以强化，并发布了相应的建设议程。德国政府在工业4.0战略的推进落实上，很大程度依托于区域产业集群的发展计划，推动整个战略的落地和实施，围绕尖端集群计划，加入相应的集群，同时明确要求每个产业集群必须有中小企业加入，让中小企业在这个集群中获取培训和相应研究合作的机会，分享这个集群在进行项目研究中取得的一系列创新突破成果，进行知识产权转移和相应的应用拓展。

美国基于技术优势提出先进制造战略，在政府支持和产业支撑两端发力。美国利用基础学科、信息技术等领域综合优势，一方面聚焦创新技术研发应用，突破制造业尖端领域，另一方面利用互联网能力带动工业提升，重塑制造业领先地位。美国可以说是全球互联网技术最发达的国家，在此基础上，2011年提出了先进制造业战略，2013年又明确提出把这个战略聚焦为先进传感、控制和平台制造技术（ASCPM），可视化、信息化和数字化制造和先进材料制造等三大技术的优先突破。朱敏指出，这其中前面两个技术都是典型的智能制造的技术，也就是说美国聚焦的核心技术逐步与智能制造技术趋同。这个战略发布以后，美国经过研究认为，他们的核心问题是在基础研究和产业化之间存在鸿沟，因此提出国家创新网络计划，到2016年底已经建立了14个创新中心。这些创新中心实际上是把政产学研用围绕着建立的创新中心，按照企业化运作，项目制管理进行共同创新、共同分享，以及应用化实施。政府给予每个创新中心1.5-3亿美元的支持，但只支持5-7年，之后中心要能独立存活，政府成立管理办公室，每年对中心进行相应检查。通过这样的机构，美国政府促进了研究机构、大型企业、中小企业都能加入到同一个机构或者组织中去，共同进行研发、突破、培训、共享，以及信息和创新红利的分享。

日本提出以工业互联网和物联网为核心的协同制造发展策略。事实上，日本的智能生产起步很早，在上世纪70、80年代，日本就提出柔性制造FMS（Flexible Manufacturing System）。1989年，日本率先提出了智能制造系统IMS（Intelligent Manufacturing System）的概念，主要关注工厂内部系统智能化，并没有加入互联网因素。2015年起，日本开始发力智能制造。2015年1月发布“新机器人战略”，其三大核心目标分别是世界机器人创新基地、世界第一的机器人应用国家及迈向世界领先的机器人新时代。2015年10月，日本设立IoT推进组织，推动全国的物联网、大数据、人工智能等技术开发和商业创新。之后，由METI（日本經济贸易产业省）和JSME-MSD（日本机械工程师协会）发起产业价值链计划，基于宽松的标准，支持不同企业间制造协作。2016年，日本提出IVR，开始推动信息技术在工业领域的应用，并发布相应的体系架构。

通过观察，朱敏发现一个趋势和动向：即各国在推动本国制定的战略的同时，也在积极开展合作。比如美国和德国在积极对接后，提出工业4.0平台和IVC进行合作，因为他们认为彼此的架构是相互呼应的，可以融合发展，在一系列产品解决方案、参考架构对接和标准化工作方面进行全方位的合作。此外，德国在对各国智能制造战略进行系统性研究后，明确了自己的国际化战略。即不管是对美国还是对中国，一方面强调通过贸易和设备供应的方式，与不同国家进行合作；另一方面又非常强调在技术和标准上以“我”为主，强化合作。

除了国家以外，企业也在进行积极的探索。例如相当一部分的传统制造业基于传统制造能力的优势，着重提升数字化的能力，推动智能制造。西门子早早着手智能制造的推进，依托自己在装备和自动化技术上的优势，通过合作、并购不断补齐数据、软件等信息技术的短版，打造了一个全面化智能制造解决方案体系。这是非常传统经典的提升路径。还有一些老牌装备企业，利用互联网技术重构生产体系，推动智能制造。以GE为例，通过构建工业互联网平台Predix ，将传统层级制造体系转化为以平台为核心的网络制造体系，通过开放平台，引入产业合作力量，塑造产业竞争新优势。这是非典型的工业企业的转型发展路径。还有一些互联网企业通过引发产品变革乃至颠覆原有产业形态，来推动智能制造。以谷歌为例，其不断将其互联网技术和思维传递至工业领域，促进工业企业推出智能化产品，并使得原来以产品销售为核心的产业形态转化为以智能服务为核心的新形态。

总而言之，无论是国家也好，还是企业也好，整个智能制造发展呈现两大路径。一种是从下到上的路径，是对实体的信息化。由内及外，渐进、改良、升级，生产系统的智能化，推进的主体是工业企业。另一种是从上到下的路径，强调信息的实体化。由外及内，变革、颠覆、重构，商业系统的智能化，推荐主体是互联网企业。目前，两种路径都存在，但较为活跃的是第二条路径。

我国智能制造发展情况

朱敏认为，中国在整个智能制造发展过程中，无论是政策、标准，还是产业生态都是在有体系地推进，并且已经取得一些成果。比如在模式创新方面，已经有206个智能制造试点示范项目；在标准研制方面，有188项智能制造国家标准研制；在产业突破方面，有304个智能制造专项行动。

在中国智能制造的推进过程中，我国的配套政策也在不断出台。2015年5月8日，《中国制造2025》【国发〔2015〕28号】发布，提出培育智能监测、远程诊断管理、全产业链追溯等工业互联网新应用；加强工业互联网基础设施建设规划与布局，建设低时延、高可靠、广覆盖的工业互联网。2015年7月1日，《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》【国发〔2015〕40號】发布，提出巩固网络基础……研究工业互联网网络架构体系，构建开放式国家创新试验验证平台。2016年3月17日，《国民经济和社会发展“十三五”规划纲要》发布，提出加强工业互联网设施建设、技术验证和示范推广，推动“中国制造+互联网”取得实质性突破。2016年5月13日，《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》【国发〔2016〕28号】发布，提出强化融合发展基础支撑……加快构筑自动控制与感知、工业云与智能服务平台、工业互联网等制造新基础。2016年7月27日，《国家信息化发展战略纲要》发布，提出加快实施《中国制造2025》，推动工业互联网创新发展。2017年10月30日，《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》发布，提出“三步走”目标和323行动，全面部署推进工业互联网发展。

同时，地方政府也在积极配合，纷纷结合自身地方特点进行路径探索。据不完全统计，目前各地出台智能制造相关政策145项，投入地方财政资金37.5亿元，支持了智能制造相关项目2709个；在市场度较高的地区，龙头企业发挥了重要作用，积极推进机器换人、生产线改造和装备企业发展。此外，一些先进发达地区开始尝试创新中心建设，进行相关技术突破和产业化。在产业聚合方面，一批产业联盟正在发挥重要作用。在整个实践探索领域，中国智能制造是并联式路径的实施。

最后，朱敏总结说：智能化生产、服务化延伸、网络化协同、个性化定制应用模式的智能制造是全球共同关注的焦点。因为不同国家、不同企业由于基础情况和优势能力的区别，形成了各具特色的发展模式，整体上呈现出两大路径——自下而上和自上而下。创新中心在技术成果产业化中发挥重要作用，产业联盟成产业生态构建重要载体。工业互联网是智能制造关键基础，是两大路径的交汇点。