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智能制造被定位为“中国制造2025”的主要方向,也是各国占据制造技术制高点的关键领域。智能制造是制造自动化的高级阶段和必然结果,是“互联网加”时代与工业紧密结合、工业技术与信息技术深度融合的产物。中国制造业仍处于机械化、电气化、自动化和信息化的发展阶段,离全面智能化还有很长的路要走。因此,根据智能制造的特点和我国的发展现状,应从应用层、设备层、网络层、平台层和数据层推动智能制造的发展,并从强化政策导向、发挥市场作用、完善创新体系、扩大合作交流和发展系统集成等角度发展智能制造。
胡春燕
2015年,国务院发布《中国制造2025》,部署并全面推进实施以智能制造为主要方向的制造业强国战略。工业和信息化部对智能制造的定义是:智能制造是基于新一代信息技术的先进制造工艺、系统和模式的总称,它贯穿于设计、生产、管理和服务等制造活动的各个方面,具有信息深度自我感知、智能优化自我决策、精确控制自我执行等功能。上述定义明确了智能制造的概念包括“过程、系统和模式”三个层次,以“信息深度自我感知、智能优化自我决策、精确控制自我执行”为功能特征,通过网络互联开辟端到端的数据流,实现关键制造环节和工厂的智能化,从而在绿色发展的基础上,从速度、质量和成本三个方面提升制造业的核心竞争力。右图显示了智能制造的总体框架。
智能制造代表了未来先进制造业的发展方向,受到了国内外的广泛重视。许多国家政府都将其纳入国家发展规划,并大力推动其实施,其中美国工业互联网和德国工业4.0是最具代表性的。德国实施工业4.0战略,而美国推广工业互联网的概念。两者有着相似的基本概念,将虚拟网络与实体联系起来,探索行业未来的发展方向和发展模式。行业4.0旨在促进生产或服务模式从集中控制向分散增强控制的转变,并帮助实现高度灵活的个性化和数字化生产或服务。工业互联网更注重软件、网络和大数据,旨在实现通信、控制和计算的一体化。两者在适用范围、侧重点和实施模式上有所不同。
目前,中国制造业仍处于机械化、电气化、自动化和信息化的发展阶段。总的来说,中国还没有实现工业化(它仍然处于工业化前的2.0时代)。对于大多数企业来说,它正处于从工业2.0到工业3.0的过渡阶段,离完全数字化还有很长的路要走。首先,中国的工业基础落后。高端传感器、重要操作系统和数字基础的智能水平需要提高。智能制造设备,如数控机床、机器人和控制系统需要进一步向中高端发展。关键基础材料、核心基础部件(组件)、先进制造技术、工业技术基础等“四个基础”领域有待提高。需要建设宽带网络、集成软件、传感和通信系统等智能制造基础设施,而互联网和产业的整合和发展仍然很大/“第二,中国制造业自动化水平存在地区、产业和行业之间多层次的不平衡。例如,航空、航天、钢铁、石化、机床、汽车、集成电路等领域的大中型企业在数字化设计、自动化生产线、生产加工数字化控制、企业信息化管理等方面有着良好的基础和水平,而大多数中小企业在设计过程中应用cad技术有一定的基础,而在自动化和智能化设备(生产线)方面,
总之,目前中国还不具备全面启动工业4.0的条件。与工业发展中国家相比,推进中国制造业的智能化转型,环境更加复杂,形势更加严峻,任务更加艰巨。但是,中国不能孤立于新工业革命之外,而应该立足于中国的基本国情和工业发展现实,探索中国特色的智能制造发展道路。
根据以上分析,我国应从应用层、设备层、网络层、平台层和数据层推动智能制造的发展。
(1)以应用为出发点,推动制造业的智能升级。围绕重点领域,紧紧围绕关键流程智能、生产流程智能优化控制、供应链和能源管理优化,建设智能工厂/数字化车间,实施不同类别的流程制造试点示范和离散制造试点示范,推广应用个性化定制、柔性制造、远程协同开发、云制造等新型智能制造模式,推广应用在线监控、远程诊断等智能服务和智能管理。
(二)以设备为支撑,推进软硬件一体化。围绕感知、控制、决策和执行等智能制造核心关键环节的瓶颈,突破关键核心和关键部件,开发工业机器人、添加剂制造设备、智能传感与控制设备、智能检测与装配设备、智能物流与仓储设备等核心技术设备。
(3)以网络为纽带,实现人、机、物的互联,加快建设高速、互联、安全、无处不在的基础网络设施,实现设备、加工对象、生产线、制造系统、产品、供应商和人之间的智能互联。支持高速宽带工业以太网交换机、网络交换机等信息网络设备的开发和应用,形成基于“服务互联网”和“物联网”的智能传输网络。
(4)以平台为载体,推动整个产业链的智能合作。制定一批智能制造的基本通用标准、关键技术标准和工业应用标准及规范,并在制造业各个领域全面推广。着力突破基于泛在网络的工业互联网软件平台,实现制造系统中物理对象与相应虚拟对象的无缝集成。加快开发智能制造基础软件统一开发平台和工程软件统一开发平台,并在此基础上自主开发智能设备所需的嵌入式软件和重点行业的核心工业软件。
(e)数据驱动,重塑制造业的竞争优势。建立重点行业的产业云,收集产品数据、运营数据、价值链数据和外部数据,实现运营、管理和决策的智能优化。支持制造企业加强数据分析和挖掘,开发在线服务、虚拟测试、故障诊断、预测性维护和可视化管理。鼓励制造企业发展与用户数据相关的“以销定产”、“个性化定制”等销售和服务模式,培育大数据分析处理、咨询服务、行业应用、评估和保障等新型智能制造产业。
综上所述,我国发展智能制造的对策和建议如下:
(a)加强政策导向。逐步推进智能制造的实施,在基础较好的重点企业开展智能制造应用示范,鼓励企业建设数字化车间和智能工厂;推动智能技术在不同层面的应用,推动数字技术和智能技术的广泛应用,在互联网、物联网、云计算、大数据等泛在信息的强力支撑下,推动企业从生产型制造向服务型制造转型;同时推进智能制造支撑能力建设,突破和发展智能关键共性技术和高端核心工业软件、智能制造设备及其关键元器件,加强工业互联网等网络基础设施建设。
(二)发挥市场的作用。充分发挥企业开展智能制造的积极性,突出企业开展集成创新、工程应用、产业化和试点示范的主体地位,支持产学研合作,建立产业创新联盟,共同推进离散数字化制造、流程化智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制和远程运维服务等新型智能制造应用。
(3)完善创新体系。依托现有的产业技术联盟,我们将在智能制造领域建设一批国家制造创新,开展先进分析工具、核心技术和设备、工业网络安全等前沿技术研究。支持与智能制造相关的现有国家工程(技术)研究中心、国家重点实验室和国家认定的企业技术中心建设,加大对智能制造研究的支持力度。
(4)扩大合作与交流。积极借鉴美国工业互联网和德国工业4.0的一些经验和做法,积极建设世界一流的示范工厂。鼓励和支持R&D机构与跨国公司和国际科研机构在中国设立机构,搭建联合研究平台。支持和鼓励国内优势企业参与全球制造网络。
(e)发展系统整合。支持和鼓励智能制造系统集成和应用服务,培育系统集成服务企业,积极引进一批具有整体设计能力和解决方案提供能力的智能制造系统服务集成商,重点发展一批提供方案设计、设备采购、设备开发、安装和维护等配套服务的专业机构。
上海财经大学中国工业发展研究院中国经济时报联合发布
标题:互联网+智能制造
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