【科技文】揭秘智能制造

新一轮工业革命席卷全球，德国提出了工业4.0，美国提出了工业互联网，中国提出了中国制造2025，虽然提法不一样，但本质上没有区别。可以看出，以工业4.0为主体的全球经济改革势在必行。付诸改革中，德国制造业知识的载体是装备，日本是人，美国是数据，中国靠什么呢？今天就由小才带你走进神秘的智能制造，去体验科技发展带来的魅力。

智能制造系统（Intelligent Manufacturing System---IMS）是由智能机器和人类专家共同组成的人机系统，高度柔性和集成制造流程，对制造过程进行分析、判断、推理、构思和决策，减少人为干预制造过程导致的低效率和不稳定，同时收集、存储、完善、共享、继承和挖掘人类专家的制造知识。

智能制造系统一般包括四个子系统：

设计子系统：能实现产品可制造性、可装配性、可维护和保障性的自动化设计；

2

计划子系统：能实现自动优化配置资源和自动调度平衡产能；

3

生产子系统：能将生产，检测，库存，物流等等制造核心流程实现自治或半自治管理；

4

监控子系统：能实现监控生产过程自动化，生产状态实时数据监测自动化，制造系统运营故障诊断自动化和系统自动修复维护。

智能制造具有以下特征：

自律能力；

2

人机一体化；

3

虚拟现实；

4

自组织与超柔性；

5

学习能力与自我维护能力；

我们先来分析下在过去的几次工业革命过程中美国，日本，德国等工业强国所形成的特点：

1.德国

“德国制造”之所以能够迄今长盛不衰，并在全球化时代始终保持领先地位，主要得益于德国制造业科技创新、标准化建立的体系保障。德国的企业对研发投入毫不吝惜，研发经费约占国民生产总值的3%，位居世界前列。此外德国的“学徒制“和一贯理性严谨的民族特征在整个德国的制造业中体现的尤为明显，德国人的思维是尽量把知识的创新固化到机器上去，从而减少由人为因素引起的误差，总之，德国工业4.0的战略是开始转向销售智能服务，将知识以软件或者工具包的形式提供给客户。

2.日本

通过组织文化和人的训练不断改善在，在知识的承载和传承上非常依赖人。日本制造的匠人精神、职人精神，日本制造的终身雇佣制，日本制造的精益生产、6S管理，日本制造的稻盛和夫、松下幸之助等经营之圣，这些文化的因素都在影响着日本制造业的稳定经营、持续经营。

科技立命战略也是日本制造业强大的一个因素。20世纪60年代起，日本开始从“贸易立国”转向“技术立国”，从强调应用研究，逐步转向注重基础研究，政府从政策、计划、财政、金融等方面，对发展应用技术、基础研究，尤其是对高技术大力引导和支持。在技术研发方面，日本有三个指标名列世界第一：一是研发经费占GDP的比例列世界第一；二是由企业主导的研发经费占总研发经费的比例世界第一；三是日本核心科技专利占世界第一80%以上。

但是这样的文化在近几年遇到了一个十分巨大的挑战，就是日本的老龄化和制造业年轻一代大量短缺的问题，使得没有人能够去传承这些知识。可以说日本的转型战略是应对其人口结构问题和社会矛盾的无奈之举，核心是要解决替代人的知识获取和传承方式。日本在转型过程中同样面临着许多挑战，首先是数据积累的缺失，使得知识和经验在转移过程中缺少了依据和判断标准。其次是日本工业企业保守的文化造成软件和IT技术人才的缺失。和欧美的企业相比，日企不擅长软件、硬件、内容、应用的一体融合，并且不重视软件内容，这导致其在向智能化转型和网络化转型中全面落后了。

3.美国

从数据和移民中中获取新的知识，并擅长颠覆与重新定义问题，

与日本和德国相比，美国在解决问题的方式中最注重数据的作用，无论是客户的需求分析、客户关系管理、生产过程中的质量管理、设备的健康管理、供应链管理、产品的服役期管理和服务等方面都大量地依靠数据进行。

了解完世界智能制造业主流国家后在反过来观看国内的形式，我们不禁思考，中国的制造业靠什么呢？

2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》，这是中国版的“工业4.0”规划。计划用十年时间步入制造强国行列，就像《中国制造2025》开始的第一句：“制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。”

“中国制造2025”

战略基本思路主要有两个方面:

第一，计划在2020年着力形成15家左右制造业创新中心，力争到2025年形成40家左右制造业创新中心。

2

着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

中国制造2025将主攻智能制造、确定10大重点领域

实现路径

目前遇到的问题

目前我国智能制造行业发展的主要瓶颈是：

智能制造技术体系不完善，除个别领域外，大多数关键节点上原始创新匮乏，例如在控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱，先进技术重点前沿领域发展滞后，在先进材料、堆积制造等方面差距还在不断扩大。

2

智能制造中长期发展战略技术路线图不清晰，可执行性差。国家层面对智能制造行业缺乏资源优化配置和政策协调。

3

高端制造装备对外依存度高。智能制造技术是以信息技术、自动化技术与先进制造技术全面结合为基础的，我国目前在这些技术的集成平台上，与世界一流水平差距依然较大，几乎所有高端装备的核心控制技术（包括软件和硬件）严重依赖进口。

4

产业规模小，缺乏具有国际竞争力的骨干企业。而且大多集中在单纯制造业，缺乏在工程承包、维修改造、备品备件供应、设备租赁、再制造等方面的增值服务能力。（下面省略入围企业名单，免得影响股市，导致网站被封）

日本1994年启动了先进制造项目，包括了公司集成、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。欧盟1994年启动了先进制造技术项目。中国推迟到2010年才开始考虑智能制造升级这个问题，但实际的情况是其实现在我们在体系智能制造系统结构上并未被甩开多远，这10来年，美国净忙着跟欧洲和日本“斗法”了，在这上面实际投资很少，进展不快。展望未来，由制造大国转变为制造强国，在全球价值链中向上攀升，是新机遇也面临新挑战，赶超德美日不是不可能，尚需继续努力。

文稿：吕源丰

排版：李乾波