探討中國智能制造的實施路徑

鮑燁童

《中國制造2025》是建設我們國家制造強國的綱領性文件，聚焦在五大工程：創(chuàng)新體系工程、智能制造工程、綠色制造工程、工業(yè)強基工程、高端裝備工程。

《中國制造2025》有中國版“工業(yè)4.0”之稱，是建設我國制造強國的綱領性文件。文件吸取了美國、德國的所長，又結合了中國的特點，聚焦五大工程。其中把智能制造工程作為主攻方向。在這個基礎上，我國制造業(yè)將如何由大變強？來自業(yè)界的專家學者開展了深入而廣泛的探討。

面對新的需求謀布局

工業(yè)和信息化部發(fā)展規(guī)劃處處長姚珺指出，“中國制造2025”的出臺喚醒了中國制造業(yè)的發(fā)展，也推動了中國制造業(yè)發(fā)展由過去的平臺轉向一個新的平臺?！拔覀冞^去追求的是規(guī)模，我們長期走的是規(guī)模擴張的老路，未來我們要走提質增效的新路?！彼?，“中國制造2025”對中國制造業(yè)發(fā)展是里程碑的事件，是節(jié)點性的事件。

從當前的制造發(fā)展來看，我們的制造業(yè)發(fā)展面臨一些新的需求，突出的表現(xiàn)在效率、時間和靈活性，在效率方面我們的制造業(yè)迫切的要求提高我們能源效率、資源效率、生態(tài)效率和生產效率。

“過去，我們生產研發(fā)一款產品，可以在市場上銷售八到十年，持續(xù)盈利。現(xiàn)在，一個產品生存周期只有一到兩年，手機八到十個月就換一代。所以，制造業(yè)面臨著創(chuàng)新周期大幅度加快，表現(xiàn)為一種快速迭代式的創(chuàng)新，對技術轉化為生產力的時間需求也越來越高，我們對創(chuàng)新提出開放協(xié)同的需求，不能再像過去那樣單打獨斗。制造業(yè)要想滿足個性化需求，企業(yè)就要靈活多變，對制造業(yè)進行柔性重構?！?/p>

同時，移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新的技術在制造業(yè)里面不斷的滲透、融合和應用，促進了制造業(yè)的加速變革，向數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化轉變。

數(shù)字化是實現(xiàn)智能化的基礎，本質是機器產品物理世界模型化、數(shù)字化和虛擬化；網(wǎng)絡化是智能化發(fā)展的核心平臺，為制造業(yè)共聚生產關系，網(wǎng)絡平臺傳遞的就是企業(yè)數(shù)據(jù)；智能化是制造自動化更高級的形態(tài)，通過數(shù)字化與自動化的集成，基于大數(shù)據(jù)的分析與決策來實現(xiàn)企業(yè)從剛性自動化轉向未來的柔性自動化。

如今，制造業(yè)的發(fā)展正在出現(xiàn)新的關健詞，例如五聯(lián)、數(shù)據(jù)、智能、服務、融合、定制等，圍繞當前制造業(yè)發(fā)展的新需求和新挑戰(zhàn)，國家提出新的總體布局：未來制造業(yè)的發(fā)展核心目標是提質增效；五個基本方針是創(chuàng)新驅動質量為先、結構優(yōu)化；核心主線是新一代信息技術與制造業(yè)的深度融合；主攻方向是智能制造。圍繞總體導向，國家提出“九個任務”、“五大工程”、“十個重點領域”和“重大決策”。未來，推進中國制造業(yè)由大變強，核心路徑就是創(chuàng)新驅動+四化升級，四化升級指的是智能化、綠色化、服務化和品質化。

融合創(chuàng)新資源提轉型

當前，國家緊迫的需求是要加快建立協(xié)同高效的制造業(yè)創(chuàng)新體系。因為國家整個創(chuàng)新體系的效能還明顯偏低。

近期，據(jù)科技部統(tǒng)計，我國每年產生3萬多項科技成果，但是能夠真正轉化的只有10%，大量科技成果存在專利、論文、評價等前端環(huán)節(jié)，許多很難轉化到現(xiàn)實生產力當中去，所以我們的制造業(yè)迫切需要的是怎么提高整個創(chuàng)新體系的效能。而這個體系里包括了制造業(yè)的主體能力建設。首先，我國要有一批以技術創(chuàng)新為導向的龍頭企業(yè)、骨干企業(yè)、創(chuàng)新型企業(yè)；其次，打通整個創(chuàng)新的鏈條，打通基礎研究、應用研究和產業(yè)創(chuàng)新的整個創(chuàng)新鏈的各個環(huán)節(jié)之間的障礙；再次，要建設一支高水平的創(chuàng)新人才隊伍；最后，完善有利于創(chuàng)新環(huán)境的政策激勵等。

第一，“在建立制造業(yè)創(chuàng)新體系中，我們確定了一個主要的突破口，即加快建設國家制造業(yè)創(chuàng)新中心，強化共性關鍵技術的研發(fā)供給?！币ΜB強調。

從整個創(chuàng)新鏈來看，分為基礎研究、應用研究和產業(yè)創(chuàng)新的學研產等三個環(huán)節(jié)。當前，我們的應用研究或者共性關鍵技術的應用研究是突破瓶頸。我們要建設國家制造業(yè)創(chuàng)新中心，來把基礎研究環(huán)節(jié)和產業(yè)創(chuàng)新環(huán)節(jié)貫穿起來。中心是企業(yè)科研院所和高等學校等各類創(chuàng)新主體的戰(zhàn)略組合，以獨立法人形式所建立的新型創(chuàng)新載體。中心將面向制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重大需求，以重點領域前沿技術和共性關鍵技術的研發(fā)供給、轉移擴散和首次商業(yè)化為重點，整合創(chuàng)新資源，打造跨界協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。

第二，要推進制造業(yè)智能化，注重三個維度創(chuàng)新，依次是終端產品創(chuàng)新、生產技術創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新。終端產品方面，要加速產品智能化，包括增加工業(yè)傳感器、計算能力、控制系統(tǒng)、芯片和網(wǎng)絡連接能力等，在產品應用中來提高產品智能化水平?！拔覀兲岢鲋悄苌a的邏輯環(huán)，包括感知、通信、決策、操作，我們要實現(xiàn)每一臺設備的每一個參數(shù)流程，每一個產品的實時的動態(tài)監(jiān)控和動態(tài)的參數(shù)的獲取，從而使我們能夠實時感知到當前生產制造系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)。這些感知到的參數(shù)和數(shù)據(jù)要能夠進行實時高效的通信，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的部署來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和流動。”

第三，發(fā)展新技術，包括工業(yè)軟件、人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算等新一代信息技術。

第四，操作實現(xiàn)MES、PLC、工業(yè)機器人等自動化執(zhí)行，基于柔性自動化，使工廠能夠響應外界動態(tài)的變化。

“要實現(xiàn)智能生產，核心技術就是要構建CPS系統(tǒng)，把現(xiàn)實物理生產系統(tǒng)的每個設備、工具、工藝、流程都要在計算機虛擬環(huán)境進行實時映射，虛擬環(huán)境中的模型數(shù)據(jù)通過我們的優(yōu)化流程算法優(yōu)化以后，將相關的調整指令傳遞到實體環(huán)境，發(fā)生相應的調整，從而構建實時大循環(huán)，不斷進行調整和優(yōu)化，所以這個核心就是CPS。而關鍵的基礎設施是要建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，為整個工廠層面的數(shù)據(jù)提供全面共享連接管理的能力和應用方法，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在端層面提供的是數(shù)據(jù)采集通道，使我們通過傳感器部署能夠實時獲取生產當中各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)。傳輸層面上提供的是網(wǎng)絡傳輸通道，在終端提供的是數(shù)據(jù)管理和分析方法，實現(xiàn)存儲計算和分析能力。”

智能生產價值創(chuàng)造靠的是數(shù)據(jù)采集和分析應用，數(shù)據(jù)將會成為企業(yè)關鍵生產資料和競爭力的重要來源，智能生產是由數(shù)據(jù)驅動，生產的智能化要構建CPS的基礎，需要搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵的信息基礎設施，要通過數(shù)據(jù)的深度挖掘和應用分析來實現(xiàn)智能的決策和分析。

服務智能化在于縮短服務路徑，提高服務效率，改善服務體驗，實現(xiàn)這樣的路徑的最主要的抓手就是要推進“中國制造+互聯(lián)網(wǎng)”，其中包括設計與互聯(lián)網(wǎng)的融合，制造管理營銷服務融資等。制造業(yè)各個產業(yè)鏈的環(huán)節(jié)、價值鏈的環(huán)節(jié)中，與互聯(lián)網(wǎng)深度融合都會帶來相關環(huán)節(jié)的形態(tài)變化、技術變化和模式變化。

綠色化也是制造業(yè)未來轉型的必由之路。其中包括綠色化的產品、綠色化的工廠、綠色化的企業(yè)、綠色化的產業(yè)鏈條、綠色化的工業(yè)園區(qū)，從而構建一個“五位一體”的綠色制造體系。

“我們提出要實施綠色制造工程，從技術角度、結構優(yōu)化角度和管理改進的角度，各有側重地對制造業(yè)的能源資源消耗、污染排放、循環(huán)利用等提出有針對性的解決路徑和解決舉措。我們要靠法規(guī)驅動政策激勵和標準約束，以及嚴格監(jiān)管來提升整個制造業(yè)綠色體系的構建?！币ΜB強調。

服務化則是推動制造業(yè)由現(xiàn)在的只提供產品向提供產品服務組合轉型。

隨著制造業(yè)不斷的融合發(fā)展，制造環(huán)節(jié)的差異性將會逐步地減少，尤其是隨著智能化時代的廣泛進入，通過服務獲取差異化競爭優(yōu)勢成為企業(yè)的關鍵戰(zhàn)略，產品是服務的基礎和載體，服務是產品交付新形態(tài)和價值創(chuàng)造新模式，制造將以服務的形態(tài)進行交付。

所以，制造業(yè)的轉型是大勢所趨，是未來業(yè)態(tài)融合主要的趨勢。

未來，中國制造業(yè)要走這樣的強國之路，核心路徑就是創(chuàng)新驅動加四化升級。

“中國制造2025”是頂層設計，為了支撐“中國制造2025”，國家制訂了11個配套指南，其中包括五個重大工程的實施指南、六個專項指南、四個重點領域發(fā)展的規(guī)劃指南，如今新材料、制造人才和新材料已經上報國務院。還有兩個重要的制成性行動指南，分別是產品質量品牌提升以及服務與制造業(yè)行動指南。

截至目前，基于我國智能制造的“1+X”配套指南體系基本已經制訂完成。

擴大有效投資拉內需

“十三五”規(guī)劃明確提出“中國制造+互聯(lián)網(wǎng)”，建設創(chuàng)新平臺，實施一批智能制造示范項目，啟動工業(yè)強機、綠色制造、技術改造工程，完成這四項任務，都需要有效投資。

基于中國工業(yè)4.0的發(fā)展，中國工業(yè)經濟聯(lián)合會會長李毅中指出，有效投資能拉動內需，提升供給，為智能制造提供投資保障。

“多年以來，投資取得了重大成效，但也出現(xiàn)了很多問題。比如產能過剩、投資效率低下、產業(yè)失衡、債務過重等。近幾年中央深度重視調整，取得了明顯的成效。投資的增幅從應對金融危機時期的25%-30%回落至9%。投資增幅8%-9%不算低，投資結構日趨合理。上半年全部投資比例中，工業(yè)占38.6%，第三產業(yè)占57.7%，投資占比與第二產業(yè)、第三產業(yè)相當，高技術產業(yè)的投資迅速增長?！?/p>

現(xiàn)在的情形是，投資總量過大，投資率居高不下。而高速建設潛伏著金融危機和金融風險是不爭的事實。與此同時，投資效率越來越低。增量資產產出率由1979年-1996年的2.6倍猛升至2015年的7.5倍，固定資產交付率由“十五”、“十一五”時期的74%—79%降到55%。

“近年來投資在調整中出現(xiàn)了一些新的問題，引起我們的高度重視。首先是工業(yè)投資降幅過快，出現(xiàn)新的不平衡。最新數(shù)據(jù)顯示，相對于總投資來看，今年第二季度工業(yè)投資只有2.9%，制造業(yè)投資只有2.8%。分別遠低于同期的工業(yè)增加值。其次是民營資本投資意愿不強。今年上半年民間投資只增長2.8%，1到8月份只增長2.1%。民間投資占比由65.1%降到61.5%。工業(yè)、制造業(yè)更為典型，民間投資只增長2.9%、2.5%，工業(yè)總投資占比是79%，制造業(yè)占比86%。”

李毅中強調，要解決不想投、不能投、不敢投、不知道往哪里投的問題，最根本的是要打破壟斷，進一步向民營資本開放，保護投資者的合法權益，接觸民營企業(yè)家的擔憂。

建議各地要深入調研分析投資現(xiàn)狀，從實際出發(fā)，因地施策，投向傳統(tǒng)產業(yè)改造，投向生產服務業(yè)?！拔覀円又匾晫嶓w經濟，借鑒國際先進國家的經驗和他們走過的歷史。要注重實現(xiàn)智能制造必須得投資保障。要控制總量、合理增長、規(guī)避風險，真正發(fā)揮有效投資的重要作用。

進行數(shù)據(jù)轉換升效率

當今世界新一輪工業(yè)革命方興未艾，根本動力在于新一代科技革命。包括信息技術指數(shù)及增長；數(shù)字化網(wǎng)絡化普及應用，使得創(chuàng)新大大加快，產生了大數(shù)據(jù)；智能化創(chuàng)新。

中國工程院院士干勇表示，“根據(jù)中國工程院的調研，我們總結到2030年世界工程科技發(fā)展的趨勢?？傮w來說世界工程科技發(fā)展有六個特點，八個發(fā)展趨勢，包括：能源體系、環(huán)境體系、電子信息技術、醫(yī)學、空間科學等?！?/p>

他強調，新一代產業(yè)技術的爆炸開啟了智慧時代，智慧開始無處不在，產品周期提升，大規(guī)模流水線向大數(shù)據(jù)生產轉變，由區(qū)域擴展到全球。最為重要的是，大數(shù)據(jù)的數(shù)量級將超過人機交互信息，包括騰訊、百度、阿里巴巴的技術廣泛應用，但在工業(yè)領域應用大數(shù)據(jù)還需要增長。

“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡是數(shù)據(jù)核心，安全是保障，智能化生產、網(wǎng)絡化協(xié)同、個性化定制、服務化轉型，這是我們的核心。”

互聯(lián)網(wǎng)平臺經濟和大數(shù)據(jù)的發(fā)展方向，在貿易物流領域等的產業(yè)空間巨大，大數(shù)據(jù)平臺為基礎的商業(yè)競爭格局，而不簡單是企業(yè)之間的競爭。例如寶鋼首先在鋼鐵行業(yè)建設了云商平臺，以后的競爭就是平臺經濟體之間的競爭?！耙磽碛衅脚_，要么被平臺擁有”，這是張瑞敏的名言。

新的互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式凸顯，但是中國大數(shù)據(jù)構建有一個艱苦的過程，數(shù)量決定競爭力，要建立秩序和平臺，特別是新材料產業(yè)技術創(chuàng)新的平臺模式。大數(shù)據(jù)是技術創(chuàng)新元素，企業(yè)特色服務、基礎服務的產業(yè)化都在平臺上，企業(yè)構建了新材料的基礎云、技術云、平臺云和數(shù)據(jù)云等。

德國政府工業(yè)4.0戰(zhàn)略指導委員會成員、德國聯(lián)邦信息技術通訊技術協(xié)（BITKOM） 工業(yè)4.0主任Mr. Wolfgang Dorst表示，數(shù)字化是德國過去30年里在歐洲、北美一直在做的事情。“我們把微型計算機和PC代入了生產的數(shù)字化時代，把機器人和計算機聯(lián)系起來，這就是數(shù)字化。我們現(xiàn)在要做的事是在德國工業(yè)4.0中進行數(shù)據(jù)變換。”

如今，傳真機、電話和那些傳統(tǒng)的東西都消失了。特別是在服務業(yè)和軟件業(yè)，由于數(shù)字化的轉變，有很多成功者，也有很多失敗者。尤其是內容和PICT行業(yè)的融合，傳統(tǒng)媒體在消失，數(shù)字化發(fā)生在人們生活中的方方面面。

“例如在工廠的垂直化發(fā)展中，客戶定單進來后，通過ERP系統(tǒng)進行資源分配，把它發(fā)給執(zhí)行機構，再傳到機器上，進而做生產組裝。不僅如此，更多的工作可以實現(xiàn)無紙化。我們要打造一個供應商和生產商之間的聯(lián)系，并且把客戶也加入起來?！?/p>

將來的工廠將完全不需要人，而是由機器人來控制。在工業(yè)4.0浪潮影響下，盡早開始數(shù)字化的公司必將走在前面，他們在裝載或者生產線或安裝線當中引入先進的工具，并且與客戶保持緊密的聯(lián)系。69%的德國公司希望采用工業(yè)4.0來加強他們現(xiàn)有的流程，提高他們的效率。

91%的德國企業(yè)都有針對工業(yè)4.0做出自己的戰(zhàn)略部署。他們需要跨學科的協(xié)作，很多不同的需求，不同的觀點轉換到同一個模型里面來，整合大公司，支持小公司，從而驅動市場。

但是，75%的德國公司都沒有開始工業(yè)4.0，因為它太昂貴了。這就是在實驗室當中，讓大小公司進行合作的原因。

讓業(yè)務全鏈接創(chuàng)價值

“當下的制造商面臨著新壓力，企業(yè)必須擁有全球競爭力才能夠繼續(xù)發(fā)展。而制造業(yè)企業(yè)需要有新技能組合才可以運行智能化的制造設備，也因為此原因，人才的短缺成為企業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。另外，由于新技術的不斷涌現(xiàn)，信息安全隱患成為了企業(yè)最大的風險來源。再次，物聯(lián)網(wǎng)雖然帶來很多機遇，但同時也給組織內部帶來了各種各樣的挑戰(zhàn)?！绷_克韋爾大中華區(qū)總裁羅伯特·巴特摩爾強調。

華為集團信息化首席專家宋聯(lián)昌指出，華為有18萬員工，其中研發(fā)有將近8萬人，有36個聯(lián)合創(chuàng)意中心，在500強里面排名129名，是一個業(yè)界領先的ICT供應商。從華為的收入一直是持續(xù)穩(wěn)健的增長，不管是運營商、終端、企業(yè)業(yè)務領域都是增長非?？斓模饷嬉恢痹趩柋３衷鲩L的原因是什么？華為總結了四點，就是創(chuàng)新能力、世界級管理、企業(yè)文化、核心價值觀。一個是流程和IT支撐的管理體系，一個是對人的管理和激勵。

“熵”這是一個搗亂的狀態(tài)，在封閉的狀態(tài)當中，“熵”是不斷的增加的，不管我們的管理體系，組織、流程、IT，我們的組織人會越來越多，員工會越來越復雜，這個時候的“熵”就增加了。這種趨勢的情況下，如何保證企業(yè)的有效運作？從組織上來講，華為是精兵化的組織，足夠開放，鼓勵去中心化，從而讓企業(yè)處在低“熵”的運作狀態(tài)。

數(shù)字化實際上是降低企業(yè)信息“熵”的特點，要想把“熵”有效運作，華為提出全連接，即人、業(yè)務、知識全連接。

華為數(shù)字化運營思路有幾個點，第一，目的是讓業(yè)務更加簡單、更加快捷和安全。其被總結為五個體驗，實時、按需、全在線，服務自助、社交。業(yè)務要數(shù)字化、服務化，手段是全連接、計算能力和算法，基礎是數(shù)據(jù)和IT平臺。

華為把所有的連接分為五類用戶，分別是客戶、消費者、員工、合作伙伴和供應商。從中可以看到人和人、人和業(yè)務、人和知識，人和物。如果把人換成物，就變成智能制造、智能工廠。一些過程有確定性的業(yè)務，這部分業(yè)務需要標準化和自動化；而不那么確定的業(yè)務就靠智能化來解決，例如社交化來解決。

ROADS和傳統(tǒng)體驗的區(qū)別是實時和非實時，秒級的反應就是華為實時的狀態(tài)。

“對于企業(yè)來說，如今客戶的需求正越來越個性化，因此企業(yè)必須快速找出解決方案，應對客戶的新需求。而很多破壞性、具有顛覆性的商業(yè)模式也在改變現(xiàn)有的企業(yè)組織結構——對于制造商而言，他們必須更加靈活、實現(xiàn)更高的出產率，而且制造小組件的能力要更精細。此外，最重要的一點是，企業(yè)必須考慮成本問題，保持低庫存量，還要減少對勞動力的依賴。”博世力士樂副總裁沃爾克·薩烏爾強調。

沃爾克·薩烏爾認為，工業(yè)4.0戰(zhàn)略將會極大的幫助企業(yè)改善產品質量、降低生產成本。在其看來，互聯(lián)是人機之間的交互，價值鏈上所有的事物都是聯(lián)系在一起的，所有的信息都可以實時提供，這樣就能夠帶來更透明的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)的更新，快速的做出響應。

沃爾克·薩烏爾確認了幾個對于價值創(chuàng)造網(wǎng)絡至關重要的特征。這些特征是建立在一個非常穩(wěn)固、強大的4.0發(fā)展框架下，覆蓋了方方面面的內容。首先是人，人是最關鍵的要素，人是推動變革的核心。第二是去中心化的智慧系統(tǒng)，這種自動化的元件讓人們可以快速、獨立的完成任務。第三是快速的一體化和靈活的配置，要有一個開放的標準。第四是要能夠有虛擬的實時呈現(xiàn)，還要有整個生產周期管理的數(shù)字化，最后還要用網(wǎng)絡創(chuàng)造價值。