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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
中国制造业智能化具有哪些特征?以及未来发展趋势怎样?

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匿名 提出于2020-07-27 11:12
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煤科总院出版传媒集团新媒体-

  制造业智能化是当前制造业发展的重要趋势,与其他发展方向相比,制造业智能化存在独特的性质:

  (一)企业特征

  企业特征是制造业微观个体智能化的体现,包括产品智能化、装备智能化、生产方式智能化、管理智能化、服务智能化等。

  (1)产品智能化。产品智能化是制造业智能化的动力源泉。改革开放初期,产品同质化和消费同质化是过去传统制造时代的主要特点。随着消费水平的提升,消费者的要求也进一步提高,智能化产品满足了其对于科技和个性化的追求。设计和生产智能化产品,客观上要求制造业的各个流程环节实现智能化,通过制造的智能化推动产品的智能化,赋予产品更多的科技含量从而实现其价值增值。

  (2)装备智能化。装备智能化是制造业智能化的基本要求。中国制造装备经历了机床-柔性生产系统-CIMS-智能生产车间的大致进程,而其生产的产品也相应地经历了从粗放到精细再到智能的转变,显然,只有装备的智能化才能有效支撑产品的智能化。装备智能化需要高端智能装备产业的支撑,而在这些产业领域目前中国对于国外技术依赖程度较高,《中国制造2025》要求到2025年要实现具有自主知识产权的高端智能装备市场占有率的大幅提升,以确保实现核心技术对外依存度的明显下降。

  (3)生产方式智能化。生产方式智能化是制造业智能化的重要体现。从需求来看,在物质贫乏时期,大规模生产标准化产品符合时代的需求,但随着大规模个性化的消费需求逐渐成为市场主流,以智能化生产方式为代表的非标准生产方式更加符合社会消费潮流。从技术变迁来看,制造业生产方式也经历了数字化制造到网络化制造再到智能制造的变迁,生产方式的变迁蕴含着生产技术的变迁和装备的变迁,表现为生产技术到生产方式实现质变的过程。因而,制造业智能化集中体现在于生产方式由数字化/网络化制造到智能制造的变化。

  (4)管理智能化。管理智能化是制造业智能化的关键环节。传统的管理方式耗时耗力,维护保养和运行费用较高,并且容易带来管理风险,且难以与智能化的生产进行有效对接。智能化的生产系统离不开科学高效的管理体系,将智能技术应用于管理,建立基于智能技术的全面管理体系,通过人工智能和大数据分析技术对管理数据进行挖掘,可以更为准确地发现和寻找管理漏洞,从而提高工作效率,减少运行成本。

  (5)服务智能化。服务智能化是制造业智能化的必然选择。智能化服务是以智能技术为支撑,通过历史数据积累并应用智能分析手段为客户或企业提供按需或主动获取的服务。一方面,在资源和环境双重约束下,制造业呈现出服务化趋势,企业由原来的生产环节向研发和营销等方向延伸,以智能化支撑业务发展方向。另一方面,消费互联网向产业互联网扩张,建立人与设备和服务的联系,有效实现了从消费者参与研发到售前和售后的服务全生命周期的管理。

  (二)产业特征

  产业特征体现了制造业行业在推进智能化进程中所呈现的发展特点,包括以下三点:

  (1)以人工智能等新技术作为技术支撑。制造业智能化的关键在于“智能”,而“智能”是依托人工智能技术来实现的,因而人工智能技术是制造业智能化的支撑技术[18]。以离散型制造为例,离散型制造具有设备分散、工序不连续等特点,推动离散型制造智能化就需要通过智能传感器来收集基础数据,通过智能机床、工业机器人以及智能仓库系统来实现柔性生产运作、赋予产品智能实现价值增值。这一系列过程均是以人工智能技术作为基础,通过对各个制造流程进行智能化改造而最终得以达到的。

  (2)以工业互联网作为连接方式。企业智能化不代表产业智能化,由企业智能化走向产业智能化需要将所有企业连接起来,因而工业互联网是制造业智能化的连接方式。工业互联网的作用在于将生产制造中涉及的机器、设备、网络和工作人员通过互联网的方式建立起关联,实现人机物的充分互联,基于多种智能预测算法来量化制造活动和环节,构建起庞大的工业互联网,并以工业互联网作为制造业企业协同发展的纽带,不断推进制造业智能化进程。

  (3)以构建新型制造体系作为发展目标。制造业智能化的推进不仅需要制造业企业实现智能化,还需要依赖其他相关行业的发展,也就是说要以构建新型制造体系作为产业智能化的发展目标。以制造业企业智能化作为主要发展方向,发挥相关产业(如信息服务业)对制造业企业配套支撑作用,鼓励不同产业领域企业信息互联跨界融合,立足于高端智能装备国产化,完善工业互联网基础设施建设,从而达到构建中国新型制造体系的目的。

  (三)宏观(总体)特征

  宏观(总体)特征反映了国家在服务和引导制造业发展方向所表现出来的特点,包括以下三点:

  (1)以吸收和培养人才来构建核心竞争力。制造业智能技术开发、创新和应用是人才驱动的结果。智能制造的技术开发与创新依赖于高端技术人才,而智能制造技术应用对于从业人员也提出了更高的要求。中国制造业在与欧美发达国家之间的竞争,不仅是市场的竞争,同时也是人才的竞争,只有人才驱动制造业的创新发展才能带来产业竞争力持续提升。因而,适应未来智能制造发展需要吸收国内外高端人才,培养基础应用人才,需要构建完善的人才体系,从而为制造业智能化发挥基础性人才保障作用。

  (2)以统筹兼顾和全面推进来摆脱发展短板。全面推进有利于中国智能制造的综合竞争力提升。制造业智能化涉及到多学科多领域的专业知识和技能,推进制造业智能化过程中需要大量相关学科和领域的产学研协同创新,从知识和技术层面保障智能化进程。德国智能制造在于通过传感器构建智能生产系统,以智能工厂作为发展目标。美国智能制造的重点在于利用工业互联网从上至下地来重塑制造业。中国应借鉴美国和德国等发达国家成功做法,结合中国制造业现状,通过鼓励产学研合作创新,加强智能制造发展的顶层设计和全产业链及相关产业的智能化协同,鼓励各产业集成创新,从而全方位推进制造业智能化进程。

  (3)以重点突破来引领智能化全方位发展。重点突破有利于中国制造业形成发展特色和占领智能制造关键技术领域。中国制造业智能化发展应当聚焦新一代信息技术和工业机器人等关键领域,重点突破是智能化的基础性环节,如关键共性技术、智能制造标准体系和工业互联网等,通过对这些关键环节的重点突破,优化智能制造的顶层设计,从点到线到面发挥拉动作用,引领中国制造业迈入智能化发展的新时代。

  中国制造业智能化展望

  (一)掌握相关核心技术并普及智能制造

  这主要体现在两方面:(1)基本掌握智能制造核心技术与装备制造。目前,中国智能制造核心技术稍显薄弱,高精尖零部件进口依赖度很大,但是《规划》正逐步实施,系统性技术创新、重点领域技术突破以及创新人才队伍建设已经在全面加速,全面掌握和达到较高的核心技术及装备自给率的日子即将到来。根据2014年统计数据,中国自主品牌工业机器人销量达到1.7万台,比2013年增长78%,预计到2025年中国自主品牌工业机器人销售数量将达到600万台。(2)人工智能技术成为中国制造业生产过程的支撑技术。根据德勤《2015年中国制造业企业信息化调查》发现,中国制造业企业信息化正在由单向业务覆盖向综合集成阶段过渡,2015年制造业企业智能设备使用率已经由2013年的51%提高到59%。我们认为,按照目前的发展趋势,到2025年以高端数控机床、工业机器人等人工智能技术将全面渗透到制造业的各个环节,成为制造业发展的主要支撑技术。

  (二)大规模个性化定制成为主要生产方式

  大规模个性化定制已经成为当下市场需求潮流。改革开放以后,中国制造业企业开始向欧美发达国家学习包括大批量生产方式在内的生产技术。在过去卖方主导市场的时代背景下,大批量生产方式迅速成为提升企业生产力的动力源泉。随着物质生活的丰富和生产规划能力的增强,企业通过差异化生产针对特定群体提供商品服务逐步成为增加附加值的重要方式。如今,消费者需求越来越多元化和个性化,传统的大批量生产方式只能为企业降低生产成本,而不能为其带来竞争优势,以维意定制、青岛红领等一系列定制厂商的实践表明,通过智能化改造升级,打造数字化驱动的智能工厂,可以有效支撑产品快速迭代和推向市场,融合消费大数据和工业大数据来对消费者需求进行预测,从而推动大批量生产向大规模个性化定制转变。

  (三)形成不断完善较为完整的智能制造标准体系

  标准化是促进科技进步和提升企业协同效率的重要途径。智能制造标准体系的制定,一方面为企业发展提供指引作用,另一方面,有利于中国制造业企业以标准作为技术载体,积极参与国际竞争。工业和信息化部和国家标准化管理委员会在2015年底联合发布了《国家智能制造标准体系建设指南(2015版)》,构建了智能制造标准体系参考模型,提出了智能制造标准体系框架以及关键技术标准。为了进一步加强顶层设计和规范市场,2018年1月两部门又形成了《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》(征求意见稿),给出了具体修订计划,要求到2019年修订300项以上智能制造标准,全面覆盖基础共性标准和关键技术标准,通过在制造业领域的推广应用以及标准的细化不断完善智能制造标准体系。因而,可以预计在未来10年,中国将形成较为完整的智能制造标准体系,并不断完善改进,最终成为智能制造发展的全球先进的标准体系。

  (四)形成智能制造生态体系和新型制造体系

  智能制造的持续发展不仅需要技术标准体系支撑,更需要产业协同创新,形成智能制造生态系统,最终发展成为新型制造体系。智能制造涉及到硬件生产、软件开发、信息技术等行业领域,关系到政府、企业、科研院所、高等院校等部门,打造智能制造生态体系需要依靠各产业协作和各部门协同,共同打造智能制造产业链,形成以智能制造系统集成商为核心企业,各部门和行业联合推进和深度参与、相互支持和维系发展的智能制造生态体系。根据《工业和信息化部办公厅关于开展2017年智能制造试点示范项目推荐的通知》,试点项目名单中包括97家制造业核心企业,覆盖全国14个省级地区,涵盖医疗、汽车、机器人、光电和食品等多个工业领域。我们认为,通过打造智能制造试点不断完善智能制造生态体系,推动两化融合,利用工业互联网逐步实现智能制造全产业链覆盖,不断完善智能制造产业链和生态圈,一定会构建出中国特色的智能化新型制造体系。

  (五)中国将成为世界智能制造的重要领导者

  庞大的市场空间和巨大的创新潜能将助推中国成为智能制造的领导者。第一,随着信息化和智能化的推进,云计算和大数据技术发展迅速,智能制造相关核心技术将全面创新突破,目前在通讯集成制造、轨道交通设备和石油化工设备等众多技术领域已实现世界先进程度的智能化,工业机器人由依靠进口转变为大批出口,相比国外,中国的智能制造成本投入更低,易于普及智能制造。第二,通过各种人才计划引进大量高科技人才,极大地提升了人工智能技术水平,有力地带动智能制造的高质量发展。第三,中国拥有世界上最完整的工业制造体系,立足通过掌握核心技术、转变生产方式、构建标准体系来全方位、立体系统地推进中国智能制造进程,必将成为世界智能制造领域的标准制定者和主要领导者之一。

参考文献:《中国制造业40年:智能化进程与展望》

发布于 2020-07-27 11:14
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