1、中国智能制造发展的国际背景与政策研究 摘要 文章在对世界智能制造发展做出评价的基础上，剖析了我国智能制造的发展进程和瓶颈问题，分析了我国智能制造的趋势及影响，提出了未来我国智能制造的发展政策建议与对策措施，如将基础系统软件开发与标准制定纳入顶层设计，攻克关键核心技术，打造自主机器人品牌，培养技能工人，利用全球人才资源，完善落实相关政策，鼓励技术创新等。 关键词 智能制造；发展进程；政策措施 DOI1013939/jcnkizgsc201731012 智能是以新一代信息通信技术为支撑，利用新技术推动生产方式、商业模式等变革升级。互联网、物联网、云计算、大数据等新一代信息通信技术的发展成熟和广泛应
2、用，在全球范围内掀起了新一轮的技术与产业革命，逐渐颠覆重塑了国际产业分工格局。其中，依托先进互联网信息化技术的智能制造成为各国发展布局的核心内容，如美国的 “ 工业互联网 ” 、德国的 “ 工业 40” 等，都是以智能制造为主攻方向，希望借此增强本国在 新一轮全球产业分工和价值链中的地位与话语权。我国发展智能制造是我国整体经济转型升级、供给侧结构性改革、从制造大国迈向制造强国、打造经济增长新引擎的必然路径。我国经济正处于转型升级的拐点期，面临众多痛点和复杂的发展环境。如果对发达国家来说，基于新一轮技术和产业革命的新经济本质上是通过信息化实现 “ 再工业化 ” ，那么对我国而言，发展以智能制造为
3、核心的新经济则是进行 “ 两化融合 ” （工业化与信息化），是通过智能制造转型为传统工业制造业注入新的发展活力，实现提质增效、结构调整、动能转换、由大变强的战略目标。 1 世 界主要发达国家的智能制造发展概况 11 美国：以智能制造重塑 ?争优势 高速发展的互联网、不断崛起的大数据新技术正在推动智能制造不断发展，其装备也呈现出了模块化、个性化、开源化的趋势。虽然目前我国在智能制造领域取得了突破性的成果，但仍面临着很多发展困境，比如关键零部件依赖进口、高端市场需应对外资的挑战、对系统软件的重视程度较低，等等。新一代科技革命与产业革命正在兴起，全球工业技术体系、竞争格局、发展模式将被全面颠覆，发生
4、重大变化。在这种形势下，德国、美国、日本、韩国等工业发达国家纷纷推出了 “ 再工业化 ” 战略。 美国围绕 “ 工业互联网 ” 与 “ 新一代机器人 ” 布局智能制造战略；德国推出了 “ 工业 40” 战略，以期借智能制造提升制造业的竞争力；欧盟推出了 “2020 增长战略 ” ，聚焦先进制造业的发展；日本、韩国也推出了与智能制造有关的战略。由此可见，在世界范围内，智能制造已成为制造业发展的主方向，已成为先进制造业发展的制高点。面对全球制造业向智能制造转型发展的趋势，我国也推出了 “ 中国制造 2025” 战略，提出要将智能制造基础系统软件的开发与标准的制定纳入顶层设计，攻克关键核心技术难关，
5、创建自主品牌，做好高级 技工与高端技术人才的培养工作，将相关配套政策落到实地，鼓励技术创新，使我国制造业的国际竞争力得以进一步提升。我国制造业发展表现出了四大特点，分别是中高速发展、结构优化升级、挑战逐渐增多、有了全新的动力支持。在这种情况下，对于我国制造业来说，借助智能制造，产业不仅能成功地转型升级，还能重塑竞争优势。所以，无论是从理论上来讲，还是从实践上来讲，各界都普遍将智能制造视为未来制造业的发展方向。 2008 年国际金融危机结束之后，很多发达国家为了刺激本国经济快速回暖，重塑市场竞争力，推出了一系列国家战略，比如 德国的 “ 工业 40” 战略，日本的 “ 再兴 ” 战略，韩国的 “
6、 新增长动力 ” 战略等。虽然，这些战略的侧重点各有不同，但有一些共同点，比如：都关注新兴产业；都针对新兴产业制定了帮扶政策；都支持企业研发前沿技术；都对中小企业采取了扶持措施；都关注竞争环境的改善；都关注新产品市场的培育；都关注人才培育的改革；等等。另外，这些战略还希望通过智能制造的发展实现对新要素、新市场环境的适应。在 2008 年金融危机结束之后，为了刺激本国制造业再次发展，美国出台了一系列政策文件，规划了制造业未来的发展路径，展现了美国希望在新一轮科技革命中 抢占主导权，以智能制造的发展重塑国家竞争优势的目的。 继工业革命与互联网革命之后，通用电气公司（ GE）提出了 “ 工业互联网革
7、命 ” 。 GE 对工业互联网的解释是一个开放的、全球化的网络，能实现人、机器、数据的相互连接。工业互联网倡导借助物联网及被软件定义的设备来对工业领域隐藏的巨大经济效益进行充分挖掘。工业互联网在整合两大革命性转变方面有两大优势：第一，随着工业革命的展开，无数机器、设备、机组、工作站都涌现了出来；第二，在强大的网络革命的影响下，计算机系统、信息与通信系统产生并发展。在这种发展态势下，三种 元素逐渐融合，将工业互联网的精髓充分展现了出来。 据 GE 预测，借助工业互联网，美国工业的年生产率将提升 1% 15%。未来 20 年，美国人的平均收入将因工业互联网提升 25% 40%。在此期间，在工业互联
8、网的作用下，全球 GDP 将增加 10 万亿 15 万亿美元。截至目前，在工业互联网建设方面，通用电气公司推出的工业互联网产品已多达 24 种，包括铁路机车效率分析、石油天然气平台监测管理，等等。美国较高的劳动力成本一直制约着本国制造业的发展，智能制造能有效地解决这一问题，引导高端制造业回归。从 2009 年至今，美国先 后发布了多项政策文件，比如制造业促进法案重振美国制造业框架等，这些政策文件均明确表示，要降低制造成本，拉动就业，实现能源独立，打造企业总部基地。 要想实现这些目标，就必须利用智能制造对传统制造业进行改造，重点发展新兴领域，比如清洁能源、生物与纳米技术、智能电网、新一代机器人、
9、先进汽车、先进材料等。另外，借助智能制造，制造业的用工需求将大幅下降，企业在劳动力方面的支出能得到有效控制，科技优势能顺利地转化为产业优势。对于智能制造的实现来说，下一代机器人是关键。美国政府在多个法案中都明确表示要发 展先进机器人技术，并推出了下一代机器人研究计划，该计划预计耗资 7000 万美元。 2011 年 6 月，美国总统奥巴马宣布启动国家机器人技术计划； 2013 年，美国机器人研发路线图制定完毕，该路线图涵盖了制造机器人、服务机器人、医疗保健机器人、国防机器人、空间机器人的研发制造，并从战略意义、重点发展领域、研究路线图等方面，对这些机器人的研发进行了剖析，以期借此推动机器人技术
10、得以广泛应用，从而强化其在机器人技术领域的领导地位。由此可见，美国将下一代机器人视作了其在智能制造产业布局的重点领域，工业机器人的普及应用弥 补了美国劳动力成本高的短板，缓解了其对制造业发展的限制，成功地重塑了制造业的竞争优势。 12 德国：基于工业 40 的智能生产 国际金融危机过后，在欧洲地 ?，德国经济率先回暖，其中制造业出口为经济增长做出了 2/3的贡献，是其经济回暖的主要驱动力。一直以来，德国都非常注重发展制造业，注重对工业科技产品进行创新，对复杂的工业过程进行管理。 2010 年，德国推出了高技术战略 2020，开始聚焦未来科技与全球竞争，将 “ 工业 40” 纳入了十大未来项目之
11、中。 2013 年，德国联邦教研部联合经济技 术部发布了一个关于 “ 工业 40 战略 ” 如何推行的文件，该文件在德国学术界与产业界引起了极大的震动， “ 工业 40” 战略也因此升级为国家级战略。在 “ 工业 40” 战略中，智能工厂成为未来的发展方向。智能工厂建立在信息物理系统的基础上，利用社交网络能实现人机互动，将颠覆传统工厂模式下人与机械之间操控与被操控的关系，使其得以重塑。 为了实现该目的，工厂要将智能终端广泛地用在制造装备、零部件、原材料、生产设施等方面，借助物联网引导终端之间进行实时互动，自动交换信息，自动触发行动，进行独立控制，个性化管理整个生产过程。 另外，借助远程控制系统
12、，人还能对生产系统进行调控，使其工作与生活之间的关系变得更加和谐。 “ 工业 40” 战略还将构建嵌入式的智能生产系统。工业生产构建所需的要素有很多，不仅有土地、资本、劳动、企业家等传统要素，还有数据等新型要素，其中数据这种生产要素甚至能对全局产生影响。 以信息物理系统为基础，智能工厂生产出来的智能产品能实时生成数据，形成大数据系统。通过对大数据进行实时分析、整理能形成智慧数据，通过对智慧数据进行可视化、互动式加工，将产品与工艺流程的实时优化方案反馈到智能工厂能形成一个闭环，推动生产 系统朝智能化方向发展。要想将这些设想变成现实，就要加强互联网基础设施的建设与应用，比如云技术等。 智能工厂与智
13、能产品联合在一起就能构成嵌入式制造系统，其特点是：企业间的业务流程与企业内部的运营流程分别形成横向价值链与纵向价值网络，终端到终端技术实现横向与纵向整合。以智能工厂为基础，在物联网与务（服务）联网的作用下，实现智能交通、智能建筑、智能电网、智能物流的连接，以新型工业化推动经济社会系统实现全面智能化。 13 英国：新技术重构制造业价值链 在国际金融危机爆发之前，英国一直在推 行去工业化战略，因此，在国际金融危机期间，英国的实体经济受到了极大的打击，使得英国政府不得不重新探索制造业重振策略。为了让本国的制造业吸引世界各地的制造商，英国政府积极建设制造基地，面向全球制造企业进行招商。 2011 年
14、12 月，英国政府发布了 “ 先进制造业产业链倡议 ” ，支持飞机、汽车等传统产业及可再生能源、低碳技术等新型产业发展，并计划投入 135亿英镑，构建一个先进的制造业产业链，以带动整个制造业再次振兴。在新科学技术、产业形态层出不穷的形势下，传统的制造模式被颠覆，全球产业格局得以重塑。 2012 年 1月，英国政府推出了一项预测制造业未来的战略研究项目，该项目以 2050 年英国制造业的发展为定位，通过对制造业面临的问题与挑战进行研究，提出推动制造业发展振兴的相关政策。 2013年 10 月，英国政府就未来制造业的发展发布了一份报告，报告称：制造业并不是人们通常认为的制造产品、销售产品，而是 “
15、 服务 +再制造 ” ，并倡导企业在多个技术领域进行布局，比如通信、绿色技术、大数据、机器人、物联网、发光材料、增材制造等，以构建智能制造格局。 2014 年，英国有关部门发布了工业战略：政府与工业之间的伙伴关系，该文件的目的是：提 升英国制造业的竞争力，推动其实现可持续发展，减少未来发展的不确定性。 该文件对英国制造业的现状进行了剖析，对政府重点扶持的领域与技术做出了明示（这些领域与技术包括大数据、卫星、高效能计算、航天商业化、先进制造业、机器人与自动化等），提出要以平台创新将创新研发与工业衔接在一起，完善技能培训体系，对有发展潜力的小企业扶持鼓励其进行技术创新，鼓励商业合作模式的创新，构建
16、公平、透明的政府采购体系。 14 日本：制定推行机器人大国战略 日本在智能制造领域的研究开始于 1990年，当时，日本通 产省提出了一个关于智能制造研究的十年计划，并与欧共体委员会、美国商务部合作成立了智能制造系统国际委员会。 19902000 年，日本在智能制造系统研究方面共投入 1500 亿日元。 1992 年，日本、美国、欧共体提出要研发一种合作系统，该系统能使人与智能设备摆脱生产操作与国界限制。 1994 年，先进制造国际合作研究项目正式启动，其内容包括全球制造、分布智能系统控制、制造知识体系等。之后，机器人迅速在日本的制造工厂普及应用，智能制造技术为八大汽车制造商采用，对自动化、信息
17、化与传统制造业的融合给予了充分关注， 借助计算机软硬件技术，自动化制造系统实现了有机集成。 在世界范围内，日本的工业机器人装机数量最多，机器人产业的竞争力也非常大。为满足产业变革需求，保住其 “ 机器人大国 ” 的地位，日本政府于 2015 年 1月发布了机器人新战略，制定了三个核心目标： （ 1）让日本成为世界机器人创新基地。通过产、学、官合作引导用户与机器人制造厂商对接，刺激机器人创新。同时，要做好人才培养工作，推进下一代机器人技术的研发，开展国际标准化等，以进一步强化其机器人产业的培育能力。 （ 2）成为世界第一的机器人应用国 家。让机器人在制造、服务、医疗、自然灾害应对、农业、工程建设
18、等领域得以广泛应用，一方面推进机器人开发与应用，另一方面做好环境建设，让机器人随处可见。 （ 3）迈向世界领先的机器人新时代。随着物联网的发展及数据应用水平的提升，借助互联网，所有物联都能实现互联，人们的日常生活也将产生海量的大数据。所以，机器人数据交换与存储也将通过互联网进行，在这种情况下，平台安全与标准化就显得尤为重要。 日本智能制造设计研发的一大特征就是技术严格保密。为了保证核心技术的安全，日本所有大中型制造企业都建设了智能 制造 “ 设计中心 ” ，将研发出来的新技术固化在生产出来的智能制造装备中。比如，发那科（日本机器人制造商）以 “ 黑匣子 ” 的形式压缩控制软件，将其交给客户，以
19、保证该软件的安全；天龙工场燃气仪表制造公司的所有设备都是根据客户需求定制的，都是自主研发、制造出来的。总之，日本的制造企业通过对核心技术的加密与保护，切实为其智能制造产品的长期竞争力提供了保障。 15 中国：智能制造的发展势头猛劲 随着工业化进入后期，中国的工业化表现出了一系列新的发展特征，为了更好地应对新科技革命与产业革命带来的挑战，我国政府 与企业推出了一系列政策、措施来推动智能制造迅速发展，实现普及应用。 （ 1）智能制造战略框架逐渐完善。为了推动智能制造更好地发展，我国政府出台了一系列政策、措施，使得我国智能制造战略的框架逐渐清晰、完善。 2010 年 10 月，国务院发布了一项关于战
20、略性新兴产业如何培育、如何发展的决定，明确提出要大力发展七大战略性新兴产业，包括节能环保产业、新能源汽车产业、新兴信息产业、生物产业、新能源产业、高端装备制造业、新材料，其中高端装备制造业将智能制造装备视作了重点发展方向。 2012 年 5 月，一项关于高端装备制造业 发展的 “ 十二五 ” 规划问世，该规划明确了智能制造装备领域四类重点发展产品，分别是智能仪器仪表与控制系统、高档数控机床与基础制造装备、关键基础零部件、重大智能制造成套装备。 2012 年 4月，科技部发布了关于智能制造科技发展的 “ 十二五 ” 规划，明确了智能制造科技发展的五大阶段性重点任务，分别是基层理论与技术研究、制造
21、过程智能化成套技术与装备、智能化装备、系统集成与重大示范应用、智能制造集成技术与部件。 20112014 年，国际发改委连同财政部与工业和信息化部全面落实了智能制造装备发展专项，对自动控制系统、伺服和执 行部件、工业机器人等智能装备进行重点突破，从金融财税政策方面加大了对智能制造的支持。 2015 年 3 月，智能制造试点示范专项行动正式启动，对智能制造综合标准化体系建设进行了全面部署。同年， “ 中国智造 2025” 升级为国家战略，提出要推进新一代信息技术与制造业融合，推动智能制造迅速发展，增强我国制造业的竞争力。随着一系列国家政策、国家战略、国家规划的出台、落地，我国智能制造的重点发展方
22、向与发展领域逐渐明确，智能制造战略框架逐渐完善。 （ 2）中国国内发达地区率先发展智能制造。自改革开放以来，历经三十多年的发 展，东部发达地区制造业的要素供给发生了翻天覆地的变化，劳动力制约、能源制约、土地制约相继出现，迈进了一个全新的发展阶段。在该阶段，制造业要发展，必须以技术进步与产业变革为驱动力，于是，对智能制造产生了迫切需求。受需求拉动，发达地区的地方政府率先制订了关于推进智能制造发展的计划。比如， 2012 年，浙江省开始推行 “ 全面推进机器换人 ” 项目，并为这一项目注资 5000亿元，预计到 2017年全面落实这一项目。自 2014 年始，广东东莞每年投入 2 亿元对企业的 “
23、 机器换人 ”计划进行扶持，已有大量机器人在生产线中得到了应用。另外 ，受政策扶持， ?C 器人制造商越来越多，广东、江苏、上海等多个省市都成立了 “ 工业机器人产业技术创业联盟 ” 。中国机器人产业创新联盟于 2013 年 3 月在北京成立，随着这一联盟的成立，我国智能制造产业也迈进了一个全新的发展阶段。 （ 3）中国国内领先制造企业加速智能制造布局。 2012 年，海尔数字化互联网工厂进入了规划建设阶段，对智能制造模式的创新进行了探索。截至目前，海尔已建成了两大支撑平台（众创汇用户交互平台、海大源模块商资源平台），四大互联工厂（沈阳冰箱工厂、佛山洗衣机工厂、郑州空调工厂、青岛热水器工厂）
24、，开始推行大规模定制化生产模式，与工业 40 的智能制造之路相契合。在海尔的数字化互联网工厂中，用户可以从多个终端进入工厂的交互平台，对大规模定制化生产的全过程（定制下单、订单下线、订单配送等过程）进行实时追踪。在这种生产方式下，用户一改被动接受的角色，转变为产品的设计创造者。而位于生产制造另一端的零部件供应商则升级为模块商，直接与用户需求对接，和用户一起设计产品，对产品的增值空间进行拓展。总之，海尔的互联工厂对家电业的制造模式进行了创新，引领了全球家电制造业智能制造的发展。在汽车生产领域，奇瑞在汽车智能制造方 面做出了成功示范。为了做好智能生产，奇瑞建立了机器人公司，将自主研发的 200台机
25、器人投入生产，打造了一个初具规模的工业机器人产业化基地。在通信设备领域，中兴、华为引领了智能制造，其中，中兴建设了 25条全自动生产线用于生产智能手机，并在多个环节实现了全自动化生产。 16 全球智能制造发展评价 （ 1）智能制造是经济增长新渠道。智能制造部不仅仅是技术问题，而且成为经济学研究问题。在 2008 年金融危机结束之后，为了探寻经济增长新渠道，很多国家开始将目光重新放到了制造业领域。德国、美国、英国、日本等 国家相继推出了制造强国战略，聚焦七大战略性新兴产业，包括新一代互联网、新能源、生物技术、高端制备等，新一轮增长竞赛拉开序幕，各国都火力全开以期在新一轮经济增长中占据战略制高点。
26、自此之后，美国、韩国、日本、德国等国家纷纷制定了诸多政策、措施，以鼓励、支持本国战略性新兴产业快速发展。比如，美国先后颁发了先进制造业国家战略计划出口倍增计划美国创新战略：推动可持续增长和高质量就业等法案，鼓励高技术清洁能源产业、新一代互联网产业、生物产业、汽车工业更好地发展。德国政府围绕智能工厂制定了 “ 工业 40 战略 ” ，鼓 励工业领域研发、创新技术以推进新一代制造业革命的开展。日本提出了新增长战略，将环保型汽车、太阳能发电、电力汽车等列为了重点产业。韩国制定了 “ 新增长动力规划与发展战略 ” ，规定了未来制造业重点发展的 6大产业及 22 个重点方向，其中 6大产业有能源与环境产
27、业、新兴信息技术产业、生物产业等， 22 个重点方向包括太阳能电池、绿色汽车、海洋生物燃料等方向。欧盟早在 2010年就提出了 “ 欧洲 2020战略 ” ，该战略规定了三大发展重点，其中再工业化的重点内容就在智能增长中有所体现。之后，欧盟又于 2012年 10月发布了指向增长与经济 复苏的更强大的欧洲工业，对 “ 再工业化 ” 战略的目标做出了进一步明确，其目标为：到 2020 年，工业在欧盟生产总值中的占比要提升到 20%。欧盟的成员国也为 “ 再工业化 ”战略目标的实现纷纷制定了自己的 “ 再工业化 ” 战略。比如， 2011 年，英国在强劲、可持续和平衡增长之路报告中规定了六种优先发展
28、的行业；2011 年，西班牙提出了 “ 再工业化援助计划 ” ，从政府手中融资 46亿欧元为国内再工业化项目的发展提供支持； 2012 年，法国成立了生产振兴部支持法国工业振兴发展。日本政府在 20092012 年提出了 5 轮经济振兴对策，其中 心内容是增强日本工业的竞争力。安倍政府不仅扩张货币与财政，也十分关注高技术制造业的发展，并于 2013 年 6 月提出 “ 日本再兴战略 ” ，提出了三大重点战略，其中之一就是产业再兴战略。同时，安倍政府还提出了产业再兴的 6项具体措施，分别是紧急结构改革、推进科技创新、提升地区竞争力、鼓励中小企业发展、改革雇用制度、构建世界领先的 IT 社会。 （
29、 2）智能制造呈现服务化趋势。制造业服务化是在经济全球化快速推进、客户需求越发个性化、现代科技与信息化快速发展的形势下产生的一种新型的商业模式与生产组织方式，其典型表现就是制造与 服务相融合。据统计，目前，全球 500强企业涉及的行业多达 51种，其中服务业有 28个；全球 500 强企业从事服务业的企业占比 56%，并且在西方发达国家，服务业增加值在 GDP 中占比 70%，制造服务业在整个服务业中的占比也是 70%。跨国制造企业都在积极为制造服务化转型提供助力，吹响了制造业服务化时代到来的号角。服务化已成为制造业转型升级、实现可持续发展的重要推动力，同时，也标志着制造业已走向高级化。实现服
30、务化之后，制造业生产将由传统的产品制造转向提供集产品与服务于一体的解决方案，产品生产、制造、设计、研发、售后的边 界将日渐模糊。据研究，在美国， 34%的制造业从业者在从事服务类工作，并且在整个制造业产出中，其在生产性服务业方面的投入占比达到了 20% 25%。中国机械工业联合会对我国 198 家装备制造企业进行了调查，调查结果显示：企业服务收入在总营收中占比小于 10%的企业占 78%，在总营收中占比超过 20%的企业占 6%。在利润方面，企业服务净利润贡献率在 10%以下的企业占 81%，剩余企业的服务净利润贡献率都在 10% 20%。 （ 3）各国智能制造竞争的焦点是规则与标准。世界范围
31、内所有的竞争都会围绕规则与标准展开。随着 时间的推移，全球制造业的竞争方式有了很大的改变，在国际竞争中，技术专利与标准控制已成为两个最重要的工具。在这种情况下，发达国家意识到，要想进一步掌控科技与产业，就必须掌握标准，尤其是与安全、健康、环保等有关的标准。比如新能源汽车，美国、德国 8家汽车生产厂家宣布未来的新能源汽车将使用统一的充电接口标准，该标准将在美国、欧洲国家推广使用。对此，欧洲汽车制造商协会也做出了规定，自 2017 年，凡是在欧洲市场上出现的新电动汽车都要使用这个新的接口标准。德国、美国 8家汽车生产厂家制定充电接口标准的主要目的是借联盟之力在 全球市场推广标准，在全球新能源汽车产
32、业中占据制高点，主导、控制未来新能源汽车的发展，而不只是做好本土市场的经营。 2 我国智能制造产业的特征、趋势、对全球制造业的影响与主要问题 21 智能制造产业的主要特征 智能制造有四大特征：一是生产系统纵向整合及网络化；二是价值链横向整合；三是全生命周期数字化；四是技术应用指数式增长。借助这四大特征，制造企业有机会利用各种制造新技术取得革命性突破。 （ 1）生产系统纵向整合及网络化。生产系统纵向整合与网络化是智能制造的首要特点。面对不断 变更的订单需求、库存水平及各种突发故障，借助信息物理系统（ CPPSs），网络化的生产系统能对其做出快速响应。智慧工厂能实现自我管理及定制化生产与个性化生产
33、。前提是，数据要充分整合在一起，依靠智能传感技术与自动化系统帮助。生产资源与产品通过网络连接在一起，原料与部件能根据需要在任意时间被送往任意地点。在整个生产流程中，系统能对每个环节，每个差错进行记录，以帮助工厂对订单变化、质量波动、设备停机等问题进行快速处理，提高生产效率，减少生产浪费。对资源，尤其是生产资源、能源、人力资源进行优化利用是信息物理系统最大的 优点。当然，要将信息物理系统的优势发挥出来，相关员工还要拥有相关的技术与能力。 （ 2）价值链横向整合。全球价值链横向整合是智能制造的第二大特点。价值链横向整合形成的新价值链是一个能实现实时优化的价值链网络，能让价值链更加灵活、透明，以更迅
34、速地对各种问题、故障做出响应。全球或本地的价值链与生产系统网络化非常相似，能借信息物理系统实现连接，其内容涵盖了物流、生产、仓储、市场营销、销售、下游服务等多个环节。在该系统下，与产品相关的数据、信息都能保存下来，任何产品数据与产品运行轨迹都可查询。这样一来，就形 成了一个覆盖采购、生产、销售等环节，容纳供应商、企业、客户等主体的透明的价值链。在这个价值链环境下，不仅生产环节能实现定制，产品开发、组装、配送等环节也都可以实现定制。价值链的横向整合将衍生出一种新的商业模式与合作模式，与知识产权保护相关的责任与法律问题将变得越来越重要。 （ 3）全生命周期数字化。全生命周期数字化指的是数字化制造要
35、用于整个产品生命周期，要在整个价值链中体现出来。对于智能制造来说，全生命周期数字化就是其第三个特点。 新产品经常需要配备新的生产系统或者调整后的生产系统。全生命 周期数字化将促使产品开发、产品设计、产品生产等环节实现无缝衔接，让产品开发与生产系统相适应、相协调。在这个过程中，企业可以获取各个阶段的数据，来打造更加柔性化的生产流程。 （ 4）技术应用的指数式增长。技术应用的指数式增长是智能制造的第四个特点，它能推动个性化方案、柔性化生产、成本节约尽快实现。智能制造对系统的要求较高，要求系统具有高度自控能力与认知能力。借助人工智能、传感技术、机器人技术，系统的自动化能力将大幅提升，大规模定制化将加
36、速实现。其中，借助人工智能，工厂与仓库能实现灵活、高效的无人传送， 供应链管理成本能得以节约，数据分析与生产将更加可靠。另外，利用人工智能，企业还能探寻到与设计、建造有关的新方案，增强人机服务的协同作用。利用纳米材料与传感器，生产质量能得以更有效的控制，同时也为能与人并肩协作的机器人的生产带来了可能。技术应用指数式增长的典型代表就是 3D打印或增材制造的应用。借助 3D打印或增材制造，工业能更迅速地朝智能制造转型发展。另外，在 3D 打印的作用下还产生了新的生产解决方案、新的供应链解决方案与新的商业模式。 22 全球智能制造的主要发展趋势 在 2008年金融危机结束 之后，世界各国都加大了在科
37、技创新领域的投入，引发了一场全球性的技术革命，这场革命有三大特征 绿色、低碳、智能。在这种背景下，智能制造一定会为全球制造业的转型发展带来深远影响。智能制造（ Intelligent Manufacturing， IM）是先进制造过程、制造系统与制造模式的总称，它以新一代信息技术为基础，对新能源、新工艺、新材料进行整合，全面深入制造活动的各 ?环节，具有精准控制自执行、信息深度自感知、智慧优化自决策等功能。从本质上来看，智能制造就是虚拟网络与实体生产的相互渗透。一方面，在信息网络的作 用下，制造业的生产组织方式将得以彻底改变，制造效率将得以大幅提升；另一方面，作为互联网的延伸与重要节点，生产制
38、造将使网络经济的范围与效应得以进一步扩大。智能制造就是一种最新的制造业模式，该模式以网络互联为依托，以智能工厂为载体，能有效缩短产品研发周期，降低企业运营成本，提升产品的生产效率，保证产品质量，减少产品生产的能源消耗。从软件与硬件结合的角度来看，智能制造就是一个将虚拟网络与实体物理结合在一起的制造系统。虚拟网络与实体物理相结合是智能制造的显著特征，德国的 “ 工业 40” 、美国的 “ 工业互联网 ” 等都体现了这 一特征。智能制造这一概念被提出的时间非常早，早在 20世纪 80年代末信息技术还未在人类生产生活中发挥出巨大威力时，欧美等发达国家就已经提出了智能制造的概念。进入 21 世纪以来，
39、以及互联网、大数据等信息技术的发展，随着资本不断积累，在制造业面对的制约因素（资源环境压力、劳动力成本增加等）越来越多的情况下，智能制造市场呈现出增长之势，并显现出一些全新的特征。 （ 1）互联网技术推动制造业智能化实现。广义的互联网包含了一系列新技术，如互联网技术、大数据、云计算等。只有依托于互联网，传感器设备才能对信息做到实时感知 ；只有依托于宽带网络，才能实现数据的精确控制及远程协作；只有依托于互联网应用，制造业与服务业的边界才能被打破，才能实现深度融合。只有以这些技术为基础，智能制造才有可能成为现实。美国就是以移动互联网技术的应用为基础推行先进制造业战略，对下一代机器人进行开发的；谷歌
40、公司也是以互联网基因为依托发展智能制造业的。由此可见，互联网技术是智能制造实现的主要推动力。 （ 2）系统将具备自适应能力与人机交互功能。借助工况在线感知、装备自律执行、智能决策与控制，智能制造能增强自适应能力，自动适应周围的环境。借助于不断 发展的人工智能与仿真等技术，面对操作问题与故障，智能制造系统将自动生成解决方案，人与系统将形成协同的合作关系，最终让人机交互、系统交互成为现实，让人脱离简单重复的劳动，从事更具创造性、拥有更高附加值的生产活动。 （ 3）跨国公司将持续加大在智能制造方面的投入。一方面，互联网企业将继续在实体经济领域投资，将自身信息技术方面的优势充分发挥出来。比如，谷歌收购
41、机器人研发生产公司，收购人工智能公司与智能家居公司，将智能制造开拓成自己新的业务领域。另一方面，顺应市场发展趋势，传统制造企业也将在智能制造领域注入 大量资金，实现转型升级。比如，富士康推出 “ 百万机器人 ” 计划，要在 2018 年实现自动化设备与机器人取代70%左右的人力劳动。 （ 4）智能制造装备将实现广泛应用。世界机械联合会提供的数据显示，2015年，全球工业机器人销量达到了 248万台，同比增长 12%，亚洲市场增速最快，其中中国市场机器人销量同比增长了 17%，日本增长了 20%，韩国增长了 50%。并且，随着人工智能技术，新材料技术，信息传输、存储、处理技术的迅猛发展，工业机器
42、人正在朝智能化方向发展。首先，机器人被装配了传感器，具备了人工智能能力，能够 对环境进行自动识别，逐渐摆脱对人的依赖；其次，借助智能工业机器人，无人工厂能根据订单要求对产品生产流程及工艺进行自动规划，自动完成生产任务。最后，借助高速网络与云存储，机器人能成为物联网的终端与节点。待信息技术发展到一定程度之后，工业机器人将以更好的方式接入互联网，构建一个规模更大的生产系统，届时，多 ?_机器人相互协作共同完成一项生产任务将成为现实。 （ 5）中国将成为最大的智能制造装备市场。中国机器人产业联盟提供的数据显示， 2015 年，我国工业机器人售出 68万台，增速为 18%；预计 2017年，我国 工业
43、机器人销量将超过 10 万台，增速将保持在 15%以上。从全球来看，从 2009 年到现在，全球机器人市场在以超过 20%的速度增长；而从2013 年到现在，我国机器人市场的增长速度却超过了 50%，甚至在 2014 年达到了 54%，远超日本，成为世界最大的机器人需求市场。虽然我国对机器人的需求非常大，但是我国机器人的密度却非常低，仅为 30台 /万人，与德国、日本等国家的差距非常大。由此可知，世界各国的机器人制造商都将聚焦我国的智能装备需求市场，我国将成为全球最大的智能制造装备市场。 23 智能制造对全球制造业的影响 （ 1）推动制造业生产方式变革。建立在互联网、智能制造装备、大数据基础上
44、的智能制造能对事物做出更快、更准确的感知、反馈、分析与决策，能使顾客的个性化需求得到极大的满足，能开展柔性生产。这种产品生产方式与大规模订单生产方式有很大的区别，智能制造为大规模定制化生产带来了可能。并且，随着互联网、人工智能、大数据等信息技术的发展，这种生产方式将在不久的未来成为现实。比如，大众汽车推出的 “ 模块化横向矩阵 ” 生产战略，借助标准化部件参数，让一条生产线根据市场需求生产出款型各异的汽车，满足客户的个性化需求。 （ 2）创新全球供应链管理。在智能制造这种生产方式下，整个产品生产过程融入了人机互动、 3D 打印、智能物流管理等先进技术，为企业在世界范围内对资源进行优化配置提供了
45、可能。以新一代互联网技术为基础，一个虚拟的产业集群即将诞生，全球供应链管理即将实现网络化、虚拟化。另外，借助 3D 打印技术，通过互联网，消费者能将自己需要的产品 “ 打印 ”出来，届时，传统的大型工厂就要想方设法地应对海量小型社区生产者的挑战。 （ 3）推动制造业服务化转型。智能制造将贯穿产品制造的各个环节，届时，消费者不但能定制产品，还能参与 到产品设计、产品生产等环节中来，对产品加工制造、物流销售等环节进行监督，随时参与、决策，对各功能组件进行自由调配。同时，制造企业也能生产各种契合需求的制造服务，对生产要素进行优化配置。也就是说，在智能生产模式下，制造商不仅能为用户提供产品或附加服务，
46、还能为用户提供一个 “ 产品服务包 ” ，从产品提供者朝服务提供者转变。 （ 4）加速制造企业成本再造。智能制造将进一步提升生产工艺与供应链管理效率，减少能源消耗，通过系统的自我完善进一步保证产品质量，提升产品的合格率，缩短产品设计、研发周期，打造快捷化、服务化 的产品，为企业带来更多市场价值。这些都将进一步改变企业的成本投入结构，使其发生显著变化。 24 我国智能制造发展的主要问题 我国工业制造业起步晚、自主创新能力弱、缺乏核心技术积累、信息化水平较低，在向智能制造的转型升级过程中面临着诸多挑战。 （ 1）我国 “ 两化 ” 融合的整体水平有待进一步提升。完善的信息化基础设施建设是发展智能制造的基础支撑。然而，我国的信息化发展在不同区域、不同行业、不同企业间呈现出极不平衡的状态，一些地区、行业和企业已经开始探索工业 40的智能制造路径，而更多行业或 企业却仍处于 30阶段的电气化甚至 20阶段的机械化、半机械化水平。
