推动我国智能制造发展的思考

◎邓洲



推动我国智能制造发展的思考

◎邓洲

摘要：智能制造的本质是实现虚拟网络与制造业生产过程的相互渗透和深入融合。由于智能制造将对传统的制造方式、生产组织方式、投入要素组合和产品功能产生深远影响，建议从技术和市场两方面突破短板，并培育适应智能制造需要的人力资源结构。

关键词：智能制造；制造业；人力资源结构

为应对金融危机造成的经济下滑，世界各国更加重视以制造业为主的实体经济发展，加大对制造技术、工艺和生产组织创新投入力度，促进新科技革命和产业变革。各国在近几年推出的战略、计划和规划的一个共同特点，是强调智能制造在突破制造业发展瓶颈、促进制造业转型升级和引领技术创新上的作用。我国在2015年推出的“中国制造2025”战略中也强调了智能制造的重要性。在当前以中高速、优结构、新动力和多挑战为主要特征的新常态下，发展智能制造不仅是我国产业转型升级的突破口，也是重塑制造业竞争优势的新引擎。

智能制造的本质和内涵

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是以信息技术为基础，配合新能源、新材料和新工艺，贯穿设计、生产、管理和服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策和精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。与20世纪在全球逐渐普及的制造自动化相比，智能制造实现了虚拟网络与生产过程的相互渗透和深入融合，是“互联网+工业”的结果，这是智能制造的本质所在。

从互联网与制造业融合方式和程度看，智能制造的内涵分为三个层次：生产设备的智能化、生产系统的智能化和生产决策的智能化。目前，即便是最先进的国家也仅仅是初步实现了生产设备的智能化，生产系统的智能化和生产决策的智能化都还处于起步阶段。

1.生产设备的智能化

新一代智能工业机器人的使用仅仅是生产设备智能化的表现。工业机器人的发展大致经历了三代：第一代机器人采用示教再现技术，能够按照预装程序完成规定动作；第二代机器人编程系统采用离线计算，适应能力得到了显著提高；最新的第三代机器人集成了各种传感器，实现了对外部信息的实时反馈，具有智能特征，并且，配备更友好的界面、更智能的分析软件以及智能规避系统和缓冲装置的机器人能够实现与人类劳动者的互动与合作。目前，日本、德国和美国等发达国家的工业部门正在向第三代智能机器人升级换代，而我国制造业实际安装的主流机型仍然是第二代机器人。

2.生产系统的智能化

自我纠错、柔性生产和网络学习是生产系统智能化区别于自动化生产系统的特征。自我纠错是在机器出现故障时能够自我恢复，这不仅大大减少对工人和现场工程师的依赖，还能够节约时间提高生产效率。柔性生产系统是大规模定制的前提和条件，生产系统模块化程度提高能够缩短生产设备调整和调试时间，甚至在同一生产线上生产不同定制要求的多种产品。物联网技术催生的网络学习将制造、销售和使用环节产生的数据综合在一起，从而使得生产系统能够以一种单个机器无法实现的方式进行快速学习，完成单台设备难以完成的操作。

3.生产决策的智能化

随着市场环境越来越复杂，即便是最优秀的管理者都难免在制定决策和战略时犯错误，而生产决策的智能化能够有效弥补人类在信息获取和计算考虑上的局限性，协助管理者选择产品和产量，在必要的时候甚至可以自动生成生产计划。生产决策的智能化最早应用于能源生产领域，如美国的智能电网系统计划是利用大数据分析，根据风速、光照情况和电力需求，实时调节水电站和火力电厂产能，从而使得整个电力系统更加高效和节能。这种理念正在从公共电网推广到微网系统，使得以家庭为单位的分布式电站能够发挥更好的作用。

智能制造的影响

1.制造方式

智能制造作为一种全新的制造方式，将促进制造业由过去的生产自动化向生产智能化转型和升级，这是智能制造最直接的影响。

（1）智能化能够优化生产流程和任务安排，减少人为因素对生产过程造成的不良干预，有效缩短设备调试、重组和纠错的时间，这将在保障产品质量的前提下大幅度提高生产效率。如通过互联网技术及其他智能化手段，中联重科建设了全球第一条塔机和升降机标准节智能生产线，30台联网工业机器人并行完成整个制造过程，不仅能够实现根据订单自动匹配物料，还能够在同一生产线上同时实现10种不同规格和标准的产品生产，生产效率提高到之前的4.8倍。

（2）智能制造代表更高的生产精度和质量控制，使制造业能够满足更加苛刻的用户需求。如以3D打印为代表的基于智能软件和装备的增材制造能够一次成型更加复杂的产品，满足更加精密和独特的加工要求，这促进了新能源、装备和航空航天等产业的发展。此外，智能化可以实现对产成品质量和标准的全面和全程监控，大大降低产品不良率。

2.生产组织

智能制造不仅促进制造业由大规模制造向大规模定制转型，也在一定程度上改变了传统的全球制造业分工体系。

（1）基于互联网、大数据和智能制造装备的智能制造系统能够更快和更准确地感知、反馈和分析市场信息，并通过柔性生产系统满足客户提出的个性化需求。

（2）促进制造企业在全球配置和优化资源。新一代互联网技术催生了虚拟产业集群，使得全球供应链管理向网络化和虚拟化转变。需要指出的是，智能制造将使制造业大规模回流发达国家的说法并不准确，比较优势仍然是国际贸易和分工的基本原则，虽然智能制造可能改变当前国际制造分工格局，但并不会使发展中国家“无事可做”。随着发展中国家智能制造的普及，国际制造分工将会朝着更加公平和合理的方向发展。

3.要素组合

智能制造在整体提升制造业生产效率、降低生产成本的同时，也改变不同投入要素之间的比重关系。由于生产工艺的改进、生产管理更加有效，制造业的能耗物耗将大大降低；柔性化的生产系统、自我纠错功能和研发制造的一体化，缩短了产品从设计到投入市场，以及生产线调整调试的周期，与时间相关的成本也将显著下降；智能制造也在改变人力资源需求结构，对知识型、技能型劳动者需求增加的同时对非技能型普通劳动者的需求会减少。每一次技术进步都会引发造成大量失业的担忧，智能制造的出现和普及同样引发了对就业问题的关注。但事实上，人类自从进入工业化的发展阶段以来，从未因为技术进步造成过长期和全面的失业或饥饿，智能制造可能影响就业结构但不会造成长期的失业问题。“机器换人”的主要目的是实现制造升级而非降低成本。当然，教育和培训也必须改革，以形成符合智能制造要求的人力资源结构。

4.产品功能

智能制造能够促进制造产品由传统功能向融合服务、嵌入网络功能转变。

（1）智能制造将促进制造业服务化转型。由于实现了与用户需求的有效互动，产品用户不仅能够以低成本获得个性化定制产品，还可以参与到产品的设计、制造和销售环节，甚至能够在过程中随意改变决策。相应地，企业也可以在产品制造之外提供更加丰富的服务组合，如在农化产品销售趋于稳定的情况下，为农户提供测土配方、农技咨询和销售信息等，并作为农业化学企业新的增长点。

（2）传统产品与互联网功能结合，形成新的增长点。如通过在传统家具家电产品上嵌入互联网功能，使得家电与安防、监控、医疗、健康和通信融合，实现家居生活的智能化；通过在传统工程机械装备上嵌入互联网功能，实现对机械的远程定位、监控和维护，方便制造企业提供售后服务，也方便业主实时掌握机械使用情况。

智能制造的应对

1.规划与行动

近年来，为应对新科技革命和产业变革的挑战，我国中央政府、地方政府和部分企业先后制定并实施了一系列促进智能制造发展的战略和措施。特别是2015年3月国务院审议通过《中国制造2025》，提出以加快新一代信息技术与制造业融合为主线，以推动智能制造为主攻方向，重塑我国制造业的竞争优势。随着一系列国家层面的战略、规划和政策的颁布和实施，我国智能制造发展的重点和方向逐渐清晰，支持智能制造发展的政策框架也基本完成。一些发达地区利用技术、资金、人才和市场上的优势率先启动智能制造发展，如浙江省2012年开始部署“全面推进机器换人”，广东东莞自2014年起每年支出2亿元财政资金扶持企业“机器换人”，江苏、上海、广东和洛阳等省市先后成立工业机器人产业技术创新联盟。部分国内领先企业也已经开始向智能制造转型，如海尔已经在青岛、沈阳、郑州和佛山建设了四个示范型的互联网工厂，富士通、奇瑞和首钢等都成立了专门的机器人公司，中兴在西安建设了25条智能化生产线。

2.困难和瓶颈

（1）从硬件上看，我国智能制造所需的关键部件受制于人，导致国产智能装备价格倒挂，国内企业向智能制造升级成本高。

（2）从软件上看，我国软件系统发展长期滞后于硬件，与国外的差距更加显著。虽然近年来我国软件企业系统集成能力有所增强，但能够进行智能制造基础软件系统开发的企业和科研机构非常有限，国产智能装备大多安装国外软件，存在低端锁定的风险。

（3）从市场竞争看，智能装备是发达国家振兴制造业的重点方向，这对我国智能制造产业的发展形成掣肘。目前，我国制造业所需的高端智能装备90%以上依赖于国外品牌，而以ABB、发那科、库卡和安川为代表的跨国公司近年来加紧了向我国转移技术、布局产能的限制，无疑将进一步挤压国内自主品牌智能制造产品的市场空间。

3.对策建议

（1）制定和完善智能制造发展的顶层设计，要重视自主软件系统的研发和智能制造标准的制定，利用制造业规模优势占领智能制造发展和智能制造产业的制高点，避免在新一轮的竞争受制于人。

（2）突破智能制造发展的短板。从技术角度，要跳出“市场换技术”的传统发展思路，大力促进智能制造相关基础技术、应用技术的研究与开发，加强知识产权保护和产业化以激励创新。从市场开拓角度，要培育自主智能制造产品品牌，参与和影响国际标准制定，提升国产智能制造产品的国际影响力。

（3）调整教育和培训体制，改善我国的人力资源结构。一方面，改革学校教育和继续教育课程安排，培育适应智能制造发展需要的技能型工人、工程师和研发人员；另一方面，改革企事业单位人事制度，积极吸引全球人才为我国智能制造发展服务。

中图分类号：F407

文献标识码：A

作者单位：（中国社会科学院工业经济研究所）

DOI：10.13561/j.cnki.zggqgl.2016.07.008 ■ 编辑：马振东