“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式與路徑創(chuàng)新研究

唐德淼

摘 要：《中國制造2025》指出，我國要大力推動制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，建立起一個全新的智能工業(yè)體系。智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是第四工業(yè)革命的核心內(nèi)容之一，也是重塑國家間產(chǎn)業(yè)競爭力的關(guān)鍵因素。目前，我國智能制造產(chǎn)業(yè)已呈現(xiàn)多頭并進的發(fā)展態(tài)勢，但《2016中國制造業(yè)競爭力調(diào)研報告》表明，我國智能制造才走了不到30%的路程。為加快這一進程，著重對智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式、發(fā)展路徑與供給側(cè)對策進行剖析。

關(guān)鍵詞：智能制造產(chǎn)業(yè)；發(fā)展模式；路徑創(chuàng)新

中圖分類號：F426 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2016）33-0035-03

引言

《中國制造2025》，將“推進信息化與工業(yè)化深度融合”作為主要戰(zhàn)略任務(wù)之一，提出研究制定智能制造發(fā)展戰(zhàn)略、加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品、推進制造過程智能化、深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用等具體任務(wù)。而《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》和《關(guān)于開展2016年智能制造試點示范項目推薦的通知》等文件，提出在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中重點推進智能制造、大規(guī)模個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造和服務(wù)型制造，打造智能協(xié)同制造技術(shù)服務(wù)平臺，形成智能制造業(yè)協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系；以推進智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主攻方向，提升工業(yè)共性技術(shù)能力，促進產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級，促進制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，建立起一個全新的智能工業(yè)體系，打造智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，構(gòu)成新常態(tài)下經(jīng)濟增長新動力。

智能制造是基于新一代信息技術(shù)，在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)以及人工智能的基礎(chǔ)上，以信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行為主要特征，包括從智能制造單元擴展到車間、生產(chǎn)線、企業(yè)、供應(yīng)鏈等環(huán)節(jié)在內(nèi)的制造生態(tài)系統(tǒng)。智能制造的實現(xiàn)主要通過信息—物理系統(tǒng)（CPS），實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)和實體空間的深度融合，形成智能決策與控制，從而推進整個制造業(yè)的智能化發(fā)展。為此，對智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式、實現(xiàn)路徑等內(nèi)容的研究，顯得非常有現(xiàn)實意義。

一、智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式

（一）“政府+企業(yè)”發(fā)展模式

“政府+企業(yè)”發(fā)展模式指智能制造業(yè)在發(fā)展過程中由政府作為其主要支配力量，政府為企業(yè)的發(fā)展提供資金、人才等資源，企業(yè)在政府的大力支持下優(yōu)先享用政府資源，受政府相關(guān)政策的保護，從而不斷發(fā)展壯大，最終成長為智能制造業(yè)的“舵手型”企業(yè)。這類企業(yè)往往涉及一些與國家利益直接相關(guān)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，或是與國家的重要發(fā)展戰(zhàn)略息息相關(guān)，因而這些企業(yè)受到政府部門的調(diào)節(jié)和支配，能夠在政府的大力扶持下迅速成長起來。

（二）“智能制造業(yè)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺”協(xié)同發(fā)展模式

智能制造業(yè)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺由政府和產(chǎn)業(yè)鏈上的“舵手型”企業(yè)共同發(fā)起，平臺由“舵手型”企業(yè)以創(chuàng)新的商業(yè)模式驅(qū)動運營。激發(fā)平臺的產(chǎn)、學(xué)、研和企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新智慧，通過該平臺共享和增值，促進創(chuàng)新要素發(fā)揮乘數(shù)效應(yīng)的作用。該創(chuàng)新平臺的有效運營由政府的產(chǎn)業(yè)政策驅(qū)動，全面涵蓋智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利益相關(guān)方，促進智能制造業(yè)的良性發(fā)展。保證所有相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)與組件的自主創(chuàng)新能力，提供開放、實時的運行環(huán)境，數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化整合、數(shù)據(jù)分析以及協(xié)同的功能，促進智能制造業(yè)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺的共享運行。面向智能制造的全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品全生命周期，建立起智能產(chǎn)業(yè)部門的協(xié)作，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造新生產(chǎn)模式，支持產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，制定智能制造的共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，并在相應(yīng)領(lǐng)域推廣；實現(xiàn)智能制造產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中的物理對象與相應(yīng)的虛擬對象之間無縫協(xié)同融合；推動實施國家重點研發(fā)計劃，實施智能制造重大產(chǎn)業(yè)工程，強化制造業(yè)自動化、數(shù)字化、智能化基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支撐能力，加快構(gòu)筑自動控制與感知、工業(yè)云與智能服務(wù)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等制造新比較優(yōu)勢，增強智能制造業(yè)數(shù)字化連接能力、數(shù)據(jù)增值能力、網(wǎng)絡(luò)集成能力、智能認知能力、智能優(yōu)化配置的能力，促進全產(chǎn)業(yè)鏈的智能協(xié)同。

（三）“工業(yè)4.0”引領(lǐng)發(fā)展模式

發(fā)達國家大力推進再工業(yè)化與制造業(yè)回歸，推進網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、人工智能與制造業(yè)的深度融合。重點關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)對制造業(yè)發(fā)生的作用，其中CPS是網(wǎng)絡(luò)世界與實體世界的融合，具有在空間和時間維度感知和處理外部環(huán)境復(fù)雜性的能力，對產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生巨大影響。在美國，這種影響將重點發(fā)生在智能生產(chǎn)設(shè)備、流程、自動化、控制、網(wǎng)絡(luò)和新產(chǎn)品設(shè)計等產(chǎn)業(yè)。CPS能夠?qū)崿F(xiàn)管理大數(shù)據(jù)、提升機器互聯(lián)、建設(shè)智能化、提升對設(shè)備管理彈性和自適應(yīng)能力等目標(biāo)。對制造業(yè)的硬件設(shè)備、工廠、移動設(shè)備、物流、服務(wù)和人和過程進行連接、整合、分析和動態(tài)調(diào)整，具有跨界協(xié)同的特征。要重點推進能適應(yīng)“工業(yè)4.0”的智能制造業(yè)發(fā)展模式，提升智能化制造業(yè)的CPS能力。首先，實體空間的數(shù)字化能力，將設(shè)備、移動終端、工廠、流程、服務(wù)等供應(yīng)鏈中所有環(huán)節(jié)等“實體空間”要素，進行數(shù)字化呈現(xiàn)與連接的能力，實現(xiàn)萬物智慧互聯(lián)；其次，大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)空間對數(shù)據(jù)進行集成分析，發(fā)展人—機智能交換，提升認知層的智能決策能力；最后，網(wǎng)絡(luò)—實體空間交互能力，形成智能價值網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)生態(tài)，實現(xiàn)智能協(xié)同增值。

二、智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新路徑

（一）提升重點領(lǐng)域智能機器人智慧能力

面向《中國制造2025》十大重點領(lǐng)域，聚焦智能生產(chǎn)、智能工廠、智能企業(yè)的智能機器人的智慧能力提升，攻克智慧機器人關(guān)鍵技術(shù)，圍繞重大科技領(lǐng)域，培育智慧生活、現(xiàn)代服務(wù)、特殊作業(yè)等方面的需求，重點發(fā)展人機協(xié)作智慧機器人、雙臂機器人等標(biāo)志性智慧機器人產(chǎn)品，引導(dǎo)智慧機器人向中高端發(fā)展，推進專業(yè)服務(wù)機器人實現(xiàn)系列化、商品化，促進服務(wù)機器人向更廣領(lǐng)域發(fā)展。

（二）大力發(fā)展智慧機器人關(guān)鍵零部件

從優(yōu)化設(shè)計、材料優(yōu)選、制造工藝、裝配技術(shù)、專用制造智能裝備、智能產(chǎn)業(yè)化能力等多方面入手，實施技術(shù)創(chuàng)新，突破技術(shù)壁壘，解決智能工業(yè)機器人用的關(guān)鍵零部件性能、可靠性差，使用壽命短等問題。聚焦感知、控制、決策、執(zhí)行等智能制造核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，突破關(guān)鍵核心與關(guān)鍵零部件，開發(fā)智能工業(yè)機器人、增材智能制造裝備、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等核心技術(shù)裝備，以裝備為支撐，全面提升高高性能機器人專用伺服電機和驅(qū)動器、智能控制器、智能傳感器、智能末端執(zhí)行器等五大關(guān)鍵零部件的質(zhì)量穩(wěn)定性和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力，推動智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（三）推進智能制造產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新

積極跟蹤智能機器人的發(fā)展趨勢，推進新一代智能機器人共性技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新，建立健全智能制造機器人的創(chuàng)新平臺。充分利用和整合現(xiàn)有科技資源和研發(fā)力量，組建面向全產(chǎn)業(yè)鏈的智能機器人創(chuàng)新中心，打造政產(chǎn)學(xué)研用（企業(yè)）緊密結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新載體。重點聚焦人工智能、機器人深度學(xué)習(xí)等基礎(chǔ)前沿技術(shù)和共性關(guān)鍵技術(shù)，突破高性能智能機器人的設(shè)計、精確參數(shù)辨識補償、協(xié)同作業(yè)與調(diào)度、編程等工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)；重點突破智能制造模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、信息技術(shù)融合、生肌電感知與融合等服務(wù)機器人關(guān)鍵技術(shù)；重點開展，突破機器人通用控制軟件平臺、人機共存等新一代智能機器人核心技術(shù)。同時，推進智能制造共性關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)以及檢測體系認證與應(yīng)用。

（四）打造“舵手型”企業(yè)和“智能工廠”

引導(dǎo)企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)鏈橫向和縱向整合，支持互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與智能制造企業(yè)的共享聯(lián)合，通過聯(lián)合重組、合資合作及跨界融合，加快培育智能化管理水平高、創(chuàng)新能力強、市場競爭力和產(chǎn)業(yè)整合能力強的“舵手型”企業(yè)，打造市場滲透力強的智能制造機器人知名品牌，充分發(fā)揮“舵手型”企業(yè)帶動作用，以“舵手型”企業(yè)為引領(lǐng)形成良好的智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，形成全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展的局面。通過“舵手型”企業(yè)，打造“智慧工廠”，以制造資源、生產(chǎn)操作流程和產(chǎn)品為核心，以產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、實驗驗證技術(shù)等，使產(chǎn)品在生產(chǎn)工位、生產(chǎn)單元、生產(chǎn)線以及整個工廠實現(xiàn)智能化生產(chǎn)和運營。在信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化以及智能化都成熟的前提下，從基礎(chǔ)IT與自動化，到業(yè)務(wù)流程變革，再到系統(tǒng)集成，參照CPS以及工業(yè)4.0的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立智能車間、智能化工廠、智能化企業(yè)以及整個智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

三、智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的供給側(cè)對策

（一）加強智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策引導(dǎo)

實施智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的分布規(guī)劃，在制造的優(yōu)勢行業(yè)、重點企業(yè)，開展智能制造發(fā)展的應(yīng)用示范，政策鼓勵企業(yè)建設(shè)智能車間、智能工廠和智能企業(yè)，推進智能制造和智能生產(chǎn)性服務(wù)；分層推進智能化技術(shù)應(yīng)用，推進智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等泛在信息的強力支持下，推進智能化制造產(chǎn)業(yè)支撐能力建設(shè)，加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動制造企業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)化和智能化，突破和發(fā)展智能化關(guān)鍵共性技術(shù)和高端核心智能工業(yè)軟件、智能制造裝備及其關(guān)鍵部件和裝置研發(fā)和生產(chǎn)，通過供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，建立和完善有利于智能制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級、推進智能制造的制度環(huán)境，促進智能制造產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。

（二）促進創(chuàng)新體系有效智能協(xié)同

智能制造產(chǎn)業(yè)化水平的關(guān)鍵是制造業(yè)的創(chuàng)新能力。我國在工業(yè)無線技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及其產(chǎn)業(yè)化，關(guān)鍵數(shù)據(jù)技術(shù)和安全核心技術(shù)等智能制造產(chǎn)業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，發(fā)展水平還很低。制造業(yè)總體技術(shù)水平還處于由電氣化向數(shù)字化邁進的階段，而智能制造的支撐是數(shù)字化和智能化。按照德國工業(yè)4.0的劃分，發(fā)達工業(yè)國家智能制造推進的是由工業(yè)3.0向工業(yè)4.0的發(fā)展，而我國智能制造需要的是工業(yè)2.0、工業(yè)3.0和工業(yè)4.0的同步推進。不斷探索“互聯(lián)網(wǎng)+”與各行業(yè)融合創(chuàng)新的新模式，以網(wǎng)絡(luò)為紐帶，實現(xiàn)人、機、物的互聯(lián)互通，加快高速、互聯(lián)、安全、泛在的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)，智能制造的實現(xiàn)設(shè)備、生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、產(chǎn)品、供應(yīng)商、人之間的智能互聯(lián)；強化創(chuàng)新驅(qū)動，持續(xù)推進智能制造企業(yè)融合創(chuàng)新，引導(dǎo)機器人產(chǎn)業(yè)鏈及生產(chǎn)要素的集中集聚，形成合力，推動智能制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，實現(xiàn)創(chuàng)新能力和智能制造技術(shù)革命的趕超，促進智能制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合協(xié)同發(fā)展。

（三）示范應(yīng)用帶動制造業(yè)智能化升級

激發(fā)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的積極性，提升智能制造業(yè)的集成創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新、試點示范成效，支持產(chǎn)學(xué)研用合作和組建產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，聯(lián)合推動離散型數(shù)字化制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務(wù)等智能制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。支持智能制造系統(tǒng)集成和應(yīng)用服務(wù)，推動形成包括多元化主體和多元化路線的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和技術(shù)擴散體系，多方參與、多線并進的開放性創(chuàng)新機制，建立面向智能制造重點行業(yè)的工業(yè)云，采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)、價值鏈上大數(shù)據(jù)以及外部數(shù)據(jù)，實現(xiàn)經(jīng)營、管理和決策的智能優(yōu)化，加快構(gòu)建以智能制造“母工廠”為核心的系統(tǒng)層面智能制造技術(shù)的應(yīng)用載體。制定智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，促進各項資源向優(yōu)勢企業(yè)集中，鼓勵機器人產(chǎn)業(yè)向高端化發(fā)展，聚集重點領(lǐng)域，緊扣關(guān)鍵工序智能化、生產(chǎn)過程智能優(yōu)化控制、供應(yīng)鏈及能源管理優(yōu)化，建設(shè)智能工廠、數(shù)字化車間，分類實施流程制造試點示范與離散制造試點示范，以應(yīng)用為抓手，帶動制造業(yè)智能化升級。

（四）建立智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險補償機制

加強智能制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的資金扶持，以產(chǎn)業(yè)政策推動形成多元化的、競爭與合作并存的智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新格局，鼓勵以解決智能制造產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實問題為宗旨，引導(dǎo)組織智能制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟合作和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，強化面向產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的獨立評估與信息公開機制，加快我國智能制造企業(yè)的整體技術(shù)進步和自主創(chuàng)新模式形成，主動對接國際智能制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)立智能制造產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展專項資金，加大對智能制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點領(lǐng)域的投入力度，加大財稅支持力度，為智能制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等專項資金支持機器人及其關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件，積極探索建立智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險補償機制。

結(jié)語

如何抓住智能制造業(yè)發(fā)展的契機，促進信息化和工業(yè)化深度融合，將是我國考慮的現(xiàn)實問題。發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)該立足于新常態(tài)的新比較優(yōu)勢，借鑒發(fā)達國家智能制造的發(fā)展模式。注重政府對智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策引導(dǎo)，健全智能創(chuàng)新體系，促進智能協(xié)同，以應(yīng)用為抓手，帶動制造業(yè)智能化升級，建立智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險補償機制，積極培育智能制造人才。在供給側(cè)對策的支持下，堅持 “政府+企業(yè)”發(fā)展模式，“智能制造業(yè)平臺”協(xié)同發(fā)展模式，“工業(yè)4.0”引領(lǐng)發(fā)展模式，沿著推進工業(yè)機器人向中高端邁進，發(fā)展智能制造機器人的關(guān)鍵零部件，推進智能制造機器人的共性關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新，提升產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新能力，打造“舵手型”企業(yè)和“智能工廠”的創(chuàng)新路徑。著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，著力推進企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)智能化，著力智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場空間，以“智能企業(yè)”建設(shè)和智能制造產(chǎn)業(yè)水平為主攻方向，我國智能制造產(chǎn)業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的控制力一定能增強。