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发展智能制造 助推转型升级
来源:学习时报    作者:单忠德    2015-11-14 15:30:41

  李克强总理在今年《政府工作报告》中提出:要实施“中国制造2025”,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。无论是“德国工业4.0”“美国工业互联网”“韩国工业3.0”还是“中国制造2025”,智能制造都是实现制造业由大变强的核心技术和主线。工业发达国家高度重视数字化、网络化和智能化制造,形成国家发展战略和科技重大专项,抢占新的技术和市场制高点。2015年5月8日,李克强总理签署、国务院正式发布“中国制造2025”。智能制造是实施“中国制造2025”的五大重点工程之一。

  智能制造是中国制造创新发展的重要手段

  智能制造代表制造业的未来。智能制造是产品设计创新、产品创新、产品制造技术创新、产业模式创新以及提升产品质量、提升制造效率、推进绿色制造的总路线,广泛应用到各行各业。智能制造是指生产过程中数字化设计、制造工艺、数字化装备等制造技术、制造软件、管理技术、智能技术及信息技术的集成创新与交叉融合发展,生产制造中具有信息感知、优化决策、执行控制等功能,旨在高效、优质、清洁、安全的制造产品、服务用户的制造模式。1988年美国纽约大学Prof. Wright和卡耐基梅隆大学Prof. Bourne出版《智能制造》一书,首次提出智能制造概念。日本1989年提出智能制造系统,1992年美国大力支持包括信息技术、新的制造工艺、智能制造技术等关键重大技术研发,欧盟1994年启动新的信息技术、先进制造技术中均突出了智能制造的地位。智能制造技术水平直接体现制造业的数字化制造、网络化制造水平和柔性化生产能力。因此,智能制造技术的广泛应用对稳定、提高产品质量,提高生产效率,降低资源消耗,改善劳动条件,提高企业随市场竞争变化的应变能力,均有重大作用。

  发展高端制造需要智能制造技术,产业转型升级、产业结构调整也离不开智能制造。全球制造业从产业链到价值链的资源配置模式和组织创新呼唤智能制造,以GE公司为代表的美国企业,随着智能系统和智能决策在企业中的逐步推进,工业生产中的传统机器、设备、机组和网络,将被新兴的互联网技术和设备重塑,通过数据传输、多数据应用和数据分析,重新整合在一起,创造一个成为“工业互联网”的新时代。“德国工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命。西门子正在进行战略转型,争取到2025年成为掌握数字制造、工艺管理关键技术的工业软件为核心竞争力的智能制造企业,建设智能制造工厂,在一个数据平台管控下,实现了产品的高效、快速、柔性生产,产品的一次通过率可达到99%以上。德国科学技术协会预测:整合软硬件的信息物理融合系统将彻底变革制造业、交通业和医药业等。当前,工业发达国家和国际知名公司高度关注智能制造技术发展,关注智能制造生产模式,将智能制造作为未来引领制造业发展、牢牢占据制高点的重要手段。

  智能制造技术及装备需求进入了加速、快速发展阶段。我国制造业正在经历转型升级、产业结构调整,推动信息化与工业化量化融合,为应对资源约束及劳动力成本上涨、发达国家再工业化挤压、产品质量及可靠性等挑战,抓住实施智能制造技术与欧美发达国家并行发展的良好机遇,缩短中国成为制造强国的历史进程。从2011年开始,国家工信部连续四年实施“智能制造装备创新发展专项”,2015年又启动实施“智能制造试点示范专项行动”,确定了46个智能制造试点示范项目,覆盖了38个行业,分布在21个省(自治区、直辖市),涉及流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态新模式、智能化管理、智能服务等6个类别。通过试点示范,推动关键智能部件、装备和系统自主化能力大幅提升,产品、生产过程、管理、服务等智能化水平显著提高,试点示范项目实现运营成本降低20%,产品研制周期缩短20%,生产效率提高20%,产品不良品率降低10%,能源利用率提高4%。

  我国发展智能制造存在的主要问题

  与欧美发达国家智能制造技术水平相比,我国智能制造技术创新及生产应用存在一定差距。智能制造所涉及的核心部件、关键软件及部分智能制造装备还需要大量进口。例如智能生产用核心部件如传感器、控制系统等还主要依赖进口,智能生产用数字化设计、虚拟建模与仿真等软件主要是国外开发的商业化软件,工业机器人、高档数控成形装备等大量需要进口。2014年在中国销售的5.6万台机器人中,瑞士ABB集团、德国库卡公司等海外供应商占比70%以上,中国本土制造仅为1.6万台。我国在智能制造关键智能测控部件及装置、智能制造装备、智能制造软件及系统等方面尚存在较大差距。

  我国智能制造发展起步晚,缺乏具有国际竞争力的智能制造关键零部件、智能制造装备及软件龙头企业、系统集成商。美国GE公司近期提出的工业互联网,不但涵盖企业内部的智能工厂和企业之间的智能生产,而且将和消费互联网、社交网络进行更大范围的整合,形成包含人类互联网、物联网和服务互联网在内的超级网络。德国西门子公司从硬件制造商到以工业软件为引领的持续创新型企业战略转型,率先建设了数字化工厂,掌握了数字化制造、智能生产软件及智能制造工艺管理技术,开发的PLM Software系统实现数字化产品规划与实际生产融合。

  我国智能制造技术及装备需求量大,但因企业生产制造水平差距大、制造工艺数字化程度低、生产成本等问题,实施智能制造快速推进难度大。虽然我国一些企业启动了具有部分智能功能的智能制造单元、自动化生产线、数字化车间,甚至智能制造工厂的探索和试点示范,但智能生产所用大量传感器、工业机器人以及高端智能生产装备等还主要依赖进口,产品生产成本高,造成工程实施投资大,投资回收周期长。要实现更多行业、更广范围实施智能制造,还需要大力开发自主可控的智能制造关键部件、软件及装备。

  发展智能制造,助推中国制造

  推进并实施好国家智能制造工程。根据“中国制造2025”三步走战略发展规划,到2025年中国制造要接近日本、德国实现工业化的水平,迈入制造强国行列。到2035年要达到世界强国中等水平,到2045年进入制造强国前列。优先推进制造业数字化网络化智能化成为“中国制造2025”八项战略任务之一,推进智能制造工程成为推进落实“中国制造2025”的五项重大工程之一。需要从智能制造生产技术、智能制造关键部件及测控装置、智能制造装备及软件系统,以及智能制造单元、数字化车间及智能制造工厂进行系统攻关,以面向制造关键环节构建完善的智能制造生产体系为纽带,以数字化车间、智能工厂为载体,分类实施流程制造、离散制造、智能装备和产品、新业态新模式、智能化管理、智能化服务等试点示范及应用推广,扎实推进重点领域智能制造的集成创新与示范应用,发展智能制造装备产业。

  产学研深度融合发展,建立国家智能制造技术及装备创新中心。借鉴美国建立制造业网络化创新体系经验,针对我国装备制造业需求迫切、应用面广、引领带动作用强的智能制造装备、智能测控装置以及工业核心软件产业,瞄准数字化、柔性化、绿色化、智能化发展方向,发挥企业创新的主体作用和产学研用协同创新能力,通过要素的整合和技术集成,构建分工协作机制明确、配套体系完善的智能制造装备产业化及技术创新体系,建立国家智能制造技术及装备创新中心,长期系统开展智能制造技术及装备研发,形成自主知识产权的核心技术,实现智能制造技术及装备自主安全可控,助推我国制造业结构调整与转型升级。

  创新智能制造服务模式,构筑智能生产制造体系。我国制造业要在节能减排、提质增效、增强国际竞争力挑战中取得更多胜利,结合我国目前面临的制造业现状及制造技术与装备水平,以及生产制造模式转变的迫切需求,加快制造业与“互联网+”的融合发展,开展信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用,需要创新发展个性化定制、云制造服务平台等智能制造服务模式,紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化,构建从研发、设计、生产、销售、服务等制造工序与生产环节的智能生产制造体系,建立智能制造标准体系和信息安全保障系统,搭建智能制造网络系统平台与智能制造信息物理系统,建设重点领域智能工厂/数字化车间,服务于战略性新兴产业以及关系国计民生的传统支柱产业。

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