生產(chǎn)制造智能化(生產(chǎn)制造行業(yè)的智能化趨勢)

      網(wǎng)友投稿 583 2025-04-01

      本篇文章給大家談?wù)勆a(chǎn)制造智能化,以及生產(chǎn)制造行業(yè)的智能化趨勢對應(yīng)的知識點,希望對各位有所幫助,不要忘了收藏本站喔。 今天給各位分享生產(chǎn)制造智能化的知識,其中也會對生產(chǎn)制造行業(yè)的智能化趨勢進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開始吧!

      本文目錄一覽:

      什么是智能制造?

      智能制造源于人工智能的研究。一般認(rèn)為智能是知識和智力的總和,前者是智能的基礎(chǔ),后者是指獲取和運用知識求解的能力。
      智能制造是指在生產(chǎn)過程中,將智能裝備通過通信技術(shù)有機連接起來,實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化,
      并通過各類感知技術(shù)收集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù),通過工業(yè)以太網(wǎng)等通信手段,上傳至工業(yè)服務(wù)器,在工業(yè)軟件系統(tǒng)的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。
      并與企業(yè)資源管理軟件相結(jié)合,提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案或者定制化生產(chǎn),最終實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

      智能生產(chǎn)制造是什么意思

      智能制造的定義是:智能制造是先進(jìn)傳感、儀器、監(jiān)測、控制和過程優(yōu)化的技術(shù)和實踐的組合,它們將信息和通信技術(shù)與制造環(huán)境融合在一起,實現(xiàn)工廠和企業(yè)中能量、生產(chǎn)率、成本的實時管理。

      中國要實施智能制造,必須堅持創(chuàng)新驅(qū)動、智能轉(zhuǎn)型、強化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展。以此作為發(fā)展方針,推行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化制造,提升產(chǎn)品的設(shè)計能力,完善制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系,強化制造基礎(chǔ),提升產(chǎn)品質(zhì)量,推行綠色制造,培養(yǎng)具有全球競爭力的企業(yè)群體和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)。

      智能制造的內(nèi)涵非常深遠(yuǎn),中美德三國對智能制造的定義和戰(zhàn)略雖有差異,但其主旨均為以CPS(信息物理系統(tǒng))為核心的智能制造。

      從技術(shù)重點來看,雖然中文表述都是智能制造,但英文原文使用上,工業(yè)4.0白皮書中德國人一直用Smart Factory和Smart Manufacturing來表述智能工廠和智能制造,即德國的“智能”用的是Smart。

      美國GE用的是Intelligent,強調(diào)智能裝置、智能系統(tǒng)、智能決策;而我國的“智能制造”強調(diào)信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行。

      制造業(yè)智能化,什么是制造業(yè)智能化

      關(guān)于制造業(yè)智能化生產(chǎn)制造智能化,個人生產(chǎn)制造智能化的理解是這樣的生產(chǎn)制造智能化,不知道對不對。狹隘的說,制造業(yè)智能化,也就是工廠生產(chǎn)過程智能監(jiān)控,即通過XL68智能環(huán)境監(jiān)測裝置、XL60智能測控裝置RTU、XL62環(huán)境監(jiān)測傳感器讀取工廠生產(chǎn)機器設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù),生產(chǎn)現(xiàn)場儀表、控制設(shè)備的數(shù)據(jù),生產(chǎn)環(huán)境的數(shù)據(jù),第三方設(shè)備的數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)無線上傳到XL90智能網(wǎng)關(guān),然后通過智能網(wǎng)關(guān)連接以太網(wǎng)匯總到MES制造執(zhí)行系統(tǒng)統(tǒng)一集中監(jiān)控,管理。制造業(yè)智能化,主要用在手機、電子、汽車等加工制造業(yè),多在珠三角、長三角地區(qū)。

      我國智能制造的基本現(xiàn)狀和基本架構(gòu)是什么

      我國智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強
      我國智能制造發(fā)展迅速、發(fā)展戰(zhàn)略清晰。2016年12月8日生產(chǎn)制造智能化,我國工業(yè)和信息化部、財政部聯(lián)合制定生產(chǎn)制造智能化的《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016–2020年)》(以下簡稱《規(guī)劃》)頒布。根據(jù)《規(guī)劃》,2025年前,我國推進(jìn)智能制造發(fā)展實施“兩步走”戰(zhàn)略。第一步,到2020年,智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強,傳統(tǒng)制造業(yè)重點領(lǐng)域基本實現(xiàn)數(shù)字化制造,有條件、有基礎(chǔ)的重點產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進(jìn)展;第二步,到2025年,智能制造支撐體系基本建立,重點產(chǎn)業(yè)初步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。
      《規(guī)劃》要求到2020年實現(xiàn)四個具體目標(biāo):
      目標(biāo)一:智能制造技術(shù)與裝備實現(xiàn)突破。研發(fā)一批智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備,具備較強的競爭力,國內(nèi)市場滿足率超過50%。突破一批智能制造關(guān)鍵共性技術(shù)。核心支撐軟件國內(nèi)市場滿足率超過30%。
      目標(biāo)二:發(fā)展基礎(chǔ)明顯增強。智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系基本完善,制(修)訂智能制造標(biāo)準(zhǔn)200項以上,面向制造業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及信息安全保障系統(tǒng)初步建立。
      目標(biāo)三:智能制造生態(tài)體系初步形成。培育40個以上主營業(yè)務(wù)收入超過10億元、具有較強競爭力的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商,智能制造人才隊伍基本建立。
      目標(biāo)四:重點領(lǐng)域發(fā)展成效顯著。制造業(yè)重點領(lǐng)域企業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計工具普及率超過70%,關(guān)鍵工序數(shù)控化率超過50%,數(shù)字化車間/智能工廠普及率超過20%,運營成本、產(chǎn)品研制周期和產(chǎn)品不良品率大幅度降低。
      宏觀地看,制造業(yè)是數(shù)字經(jīng)濟的主戰(zhàn)場。近年來,制造企業(yè)數(shù)字化基礎(chǔ)能力穩(wěn)步提升,制造業(yè)企業(yè)設(shè)備數(shù)字化率和數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率持續(xù)提升。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《高質(zhì)量發(fā)展新動能:2020年中國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展報告》的數(shù)據(jù),2019年,規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率、關(guān)鍵工序數(shù)控化率、數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率分別達(dá)到47.1%、49.5%、41.0%,工業(yè)企業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計工具普及率達(dá)到69.3%。數(shù)字化率指標(biāo)直接反映生產(chǎn)制造智能化了我國智能制造轉(zhuǎn)型升級的進(jìn)展速度。
      我國已經(jīng)形成系列先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群。根據(jù)賽迪研究院對我國先進(jìn)制造業(yè)集群空間分布的研究成果,我國已形成以“一帶三核兩支撐”為特征的先進(jìn)制造業(yè)集群空間分布總體格局。環(huán)渤海核心地區(qū)主要包括北京、天津、河北、遼寧和山東等省市,是國內(nèi)重要的先進(jìn)制造業(yè)研發(fā)、設(shè)計和制造基地。其中,北京以先進(jìn)制造業(yè)高科技研發(fā)為主,天津以航天航空業(yè)為主,山東以智能制造裝備和海洋工程裝備為主,遼寧則以智能制造和軌道交通為主。長三角核心地區(qū)以上海為中心,江蘇、浙江為兩翼,主要在航空制造、海洋工程、智能制造裝備領(lǐng)域較突出,形成較完整的研發(fā)、設(shè)計和制造產(chǎn)業(yè)鏈。珠三角核心地區(qū)的先進(jìn)制造業(yè)主要集中在廣州、深圳、珠海和江門等地,集群以特種船、軌道交通、航空制造、數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)及機器人為主。中部支撐地區(qū)主要由湖南、山西、江西和湖北組成,其航空裝備與軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)實力較為突出。西部支撐地區(qū)以川陜?yōu)橹行模饕申兾鳌⑺拇ê椭貞c組成,軌道交通和航空航天產(chǎn)業(yè)形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群。
      中國制造業(yè)主要領(lǐng)域發(fā)展情況:
      以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機器人、高端數(shù)控機床和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為例
      (1)新一代信息技術(shù)與智能制造的結(jié)合:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速
      工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速。新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合發(fā)展,是推動制造業(yè)升級的重要引擎。其中,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)又是這個融合過程中的核心。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與我國智能制造發(fā)展正相關(guān)。2018年、2019年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增加值規(guī)模分別為1.42萬億元、2.13萬億元,同比實際增長分別為55.7%、47.3%,占GDP比重分別為1.5%、2.2%,對經(jīng)濟增長的貢獻(xiàn)分別為6.7%、9.9%。2018年、2019年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動全社會新增就業(yè)崗位分別為135萬個、206萬個。從這個數(shù)據(jù)來看,中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)形成全新的動能。
      工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在三大痛點。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)仍處于發(fā)展初期,標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)還在探索之中,商業(yè)模式尚不成熟,技術(shù)、人才、安全等方面存在瓶頸和短板,推廣應(yīng)用的艱巨性和復(fù)雜性并存,需要保持耐心、穩(wěn)中求進(jìn)。具體而言,存在三大問題:
      一是數(shù)據(jù)流動與融合問題。主要體現(xiàn)在三個方面。首先,是設(shè)備互聯(lián)互通信息孤島問題。例如,一條生產(chǎn)線涉及大量不同的設(shè)備底層通信和數(shù)據(jù)交互協(xié)議等,要實現(xiàn)設(shè)備之間有效的數(shù)據(jù)流動和融合,難度較大。其次,在目前的人工智能發(fā)展階段,對依托工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化自動決策依然是有難度的。最后,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的專用軟件難以通用也是當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個較大瓶頸。
      二是對成本和安全問題考慮不足。一方面,存在成本問題。例如,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全涉及專業(yè)人員、數(shù)據(jù)中心、云計算等方面的成本。另一方面,存在安全挑戰(zhàn)。例如,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險等。
      三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的盈利模式依然需要摸索。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多,涉及各個制造業(yè)的垂直領(lǐng)域,專業(yè)化程度高,難以找到通用的盈利和發(fā)展模式。
      2020年6月30日召開的中央全面深化改革委員會第十四次會議就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提出了明確要求。會議強調(diào),加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)和制造業(yè)融合發(fā)展,要順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢,以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線,以智能制造為主攻方向,加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展,加快制造業(yè)生產(chǎn)方式和企業(yè)形態(tài)根本性變革,夯實融合發(fā)展的基礎(chǔ)支撐,健全法律法規(guī),提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平。由此看來,從2020年開始,在未來一段時期內(nèi),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會是智能制造最為關(guān)鍵的國家戰(zhàn)略。
      (2)我國工業(yè)機器人發(fā)展迅速
      政策方面,我國對工業(yè)機器人的支持具有長期性和持續(xù)性。1959年,美國人喬治·德沃爾與約翰·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機器人,標(biāo)志著機器人技術(shù)進(jìn)入制造業(yè)。我國在1972年開始工業(yè)機器人研究,與美國相差僅約10年。1982年,中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研制出我國第一臺工業(yè)機器人。20世紀(jì)80年代,我國工業(yè)機器人發(fā)展主要涉及噴涂、焊接等工業(yè)流水線上機械手的研發(fā)。“863計劃”啟動后,我國開始大力支持工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展。“十五”規(guī)劃(2001~2005年)期間,我國開始發(fā)展危險任務(wù)機器人、反恐軍械處理機器人、類人機器人和仿生機器人等。“十一五”規(guī)劃(2006~2010年)期間,開始重點關(guān)注智能控制和人機交互的關(guān)鍵技術(shù)。到“十二五”規(guī)劃(2011~2015年),“智能制造”開始正式全面提上國家戰(zhàn)略。2016年,《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》發(fā)布,開始進(jìn)一步完善機器人產(chǎn)業(yè)體系,擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模,增強技術(shù)創(chuàng)新能力,提升核心零部件生產(chǎn)能力,提升應(yīng)用集成能力。
      技術(shù)方面,我國機器人技術(shù)發(fā)展迅速,但工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化率依然有很大的上升空間。2011年至2020年,國內(nèi)機器人技術(shù)相關(guān)的專利數(shù)量快速增加,年平均申請量為17009.2件,年平均增長率為39.53%,最高年增長率為79.67%(2016年),2018年的年度申請量最高,申請數(shù)量為37853件。我國機器人專利數(shù)量的快速增長,說明了2011年以來我國機器人技術(shù)的快速發(fā)展。但我國工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件技術(shù)國產(chǎn)化率依然較低,制約著我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)頭豹研究院的數(shù)據(jù),我國工業(yè)機器人機械本體國產(chǎn)化率為30%、減速器國產(chǎn)化率為10%、控制器國產(chǎn)化率為13%、伺服系統(tǒng)國產(chǎn)化率為15%;而在我國工業(yè)機器人生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)中,伺服系統(tǒng)、控制器與減速器這三大核心零部件的成本占比超過了70%。核心零部件因為技術(shù)壁壘高,國產(chǎn)化程度低,主要依賴進(jìn)口,因而成本占比較高。例如,中國工業(yè)機器人制造企業(yè)在采購減速器時,由于采購數(shù)量較少,難以產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng),面臨國際供應(yīng)商議價權(quán)過高問題,相同型號的減速器,中國企業(yè)采購價格是國際知名企業(yè)的兩倍。
      需求方面,國家政策的支持和智能制造加速升級,使工業(yè)機器人市場規(guī)模持續(xù)迅速增長。根據(jù)2019年8月中國電子學(xué)會發(fā)布的《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2019》,我國生產(chǎn)制造智能化改造升級的需求日益凸顯,工業(yè)機器人需求依然旺盛,我國工業(yè)機器人市場保持向好發(fā)展,約占全球市場份額三分之一,是全球第一大工業(yè)機器人應(yīng)用市場。另外,根據(jù)國際機器人聯(lián)盟(IFR)統(tǒng)計,我國工業(yè)機器人密度在2017年達(dá)到97臺/萬人,超過全球平均水平,并將在2021年突破130臺/萬人,達(dá)到發(fā)達(dá)國家平均水平。如圖1所示,從長期來看,制造企業(yè)對工業(yè)機器人仍有巨大需求,機器人價格下行的態(tài)勢也將延續(xù)。在“量增價降”綜合因素作用下,工業(yè)機器人本體銷售額平穩(wěn)增長,預(yù)計到2023年將達(dá)265.8億元。此外,隨著部分西方國家對華扼制戰(zhàn)略的推進(jìn),我國工業(yè)機器人在快速發(fā)展的同時,也在加快工業(yè)機器人伺服電機、減速器、控制器等關(guān)鍵部件的國產(chǎn)替代。工業(yè)機器人核心部件國產(chǎn)化,也將成為未來發(fā)展的重要趨勢。
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      銷售方面,從我國工業(yè)機器人銷售情況看,我國工業(yè)機器人國產(chǎn)替代在加速,國際市場競爭力在加強。一是我國國產(chǎn)工業(yè)機器人銷量逐步增長,國產(chǎn)替代加速。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的研究報告,隨著我國機器人領(lǐng)域的快速發(fā)展,我國自主品牌工業(yè)機器人市場份額也在逐步提升,與外資品牌機器人的差距在逐步縮小。例如,2019年,自主品牌工業(yè)機器人在市場總銷量中的比重為31.25%,比2018年提高3.37個百分點。另據(jù)民生證券研究的研究報告,“2011~2020年,國內(nèi)工業(yè)機器人銷量復(fù)合增速達(dá)25.1%;其中國產(chǎn)工業(yè)機器人銷量由約800臺增加至約5萬臺,復(fù)合年均增長率達(dá)58.3%,高于國內(nèi)整體銷量增速約33個百分點;同期國產(chǎn)工業(yè)機器人市場滲透率上升約26個百分點。”二是國內(nèi)工業(yè)機器人出口增長迅速,國際市場份額在提升。2015~2020年,我國國內(nèi)工業(yè)機器人出口量由2015年的1.2萬臺提升至2020年的8.1萬臺,復(fù)合年均增長率達(dá)46.5%;出口量在全球占比由4.6%提升至20.4%,增長約16個百分點。
      (3)高端數(shù)控機床依然是我國的短板
      高端數(shù)控機床與我國工業(yè)機器人的發(fā)展密切相關(guān),但目前我國高端數(shù)控機床發(fā)展依然相對落后,這也是制約我國智能制造業(yè)發(fā)展的重要短板。有數(shù)據(jù)顯示,2019年全球排名前10的數(shù)控機床企業(yè)中,來自日本的山崎馬扎克公司以52.8億美元的營收排名第一,德國通快公司以42.4億美元排名第二,德日合資公司德瑪吉森精機以38.2億美元排名第三,其后分別為馬格、天田、大隈、牧野、格勞博、哈斯、埃瑪克,這10家高端機床企業(yè)沒有一家是中國的。
      我國對進(jìn)口機床有著較大的需求。根據(jù)海關(guān)總署披露的數(shù)據(jù),2015年至2019年,我國進(jìn)口的數(shù)控機床合計達(dá)29914臺,進(jìn)口總額達(dá)978億元。此外,我國高端機床及核心零部件仍依賴進(jìn)口,截至2021年,國產(chǎn)高端數(shù)控機床系統(tǒng)市場占有率不足30%。國產(chǎn)精密機床加工精度目前僅能達(dá)到亞微米,與國際先進(jìn)水平相差1~2個數(shù)量級。因此,在供需矛盾之下,我國高端機床的自主化、國產(chǎn)替代任務(wù)依然艱巨。
      具體而言,我國高端數(shù)控機床主要存在四個方面的問題。一是高端機床的精密數(shù)控系統(tǒng)主要來源于日本、德國,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于中低端機床,國產(chǎn)高端機床精密數(shù)控系統(tǒng)自主供給依然缺乏;二是主軸主要來源于德國、瑞士、英國等國,國產(chǎn)企業(yè)已具備一定生產(chǎn)能力,但技術(shù)仍需迭代提升;三是絲杠主要來源于日本,國內(nèi)相關(guān)技術(shù)較多,但技術(shù)水平有待提升;四是刀具主要來源于瑞典、美國、日本等國,國產(chǎn)刀具材料落后,壽命和穩(wěn)定性不高,平均壽命只有國際先進(jìn)水平的1/3~1/2。
      (4)半導(dǎo)體發(fā)展進(jìn)展
      半導(dǎo)體市場需求占全球第一,但國內(nèi)供給能力有限。我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展非常迅速,影響力也越來越大。根據(jù)Statista全球統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù),截至2012年,我國半導(dǎo)體市場需求份額首次過半——占全球半導(dǎo)體總需求的52.5%。根據(jù)賽迪顧問2021年6月1日公布的《2021全球半導(dǎo)體市場發(fā)展趨勢白皮書》的數(shù)據(jù):“從區(qū)域結(jié)構(gòu)來看,中國已經(jīng)連續(xù)多年成為全球最大的半導(dǎo)體消費市場。2020年,中國市場占比最高達(dá)到34.4%。美國、歐洲、日本和其生產(chǎn)制造智能化他市場的市場份額分別為21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。”
      但是,同時我國半導(dǎo)體自給自足能力嚴(yán)重不足。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(CSIA)公布的可查數(shù)據(jù),2016年中國集成電路進(jìn)口額度達(dá)2271億美元,而同年我國石油進(jìn)口原油38101萬噸,金額為1164.69億美元,集成電路進(jìn)口額遠(yuǎn)超石油進(jìn)口額。中國半導(dǎo)體生產(chǎn)一直不能滿足國內(nèi)半導(dǎo)體消費需求。根據(jù)法資知名市場調(diào)查公司博圣軒(Daxue Consulting)2020年10月的數(shù)據(jù),“自2005年以來,中國一直是半導(dǎo)體的最大市場。然而,在2018年,中國的半導(dǎo)體消費總量中,只有略多于15%是由中國的生產(chǎn)提供的”。根據(jù)彭博社的數(shù)據(jù),2020年中國芯片的進(jìn)口額攀升至近3800億美元,約占我國國內(nèi)進(jìn)口總額的18%。到2021年上半年,國內(nèi)半導(dǎo)體領(lǐng)域的供應(yīng)缺口依然未縮小。根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù),2021年1月至5月,我國進(jìn)口集成電路2603.5億個,同比增加30%。由此看來,截至2021年上半年,國內(nèi)半導(dǎo)體供給能力依然有限。
      我國部分半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已具備國際競爭力,但缺乏高端芯片生產(chǎn)能力。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整個生產(chǎn)制造過程可以分為三個部分:分布式設(shè)計、制造和封測。2021年3月1日,國新辦舉行工業(yè)和信息化發(fā)展情況新聞發(fā)布會。工業(yè)和信息化部黨組成員、總工程師、新聞發(fā)言人田玉龍在回答記者提問時介紹:“‘十三五’中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體是非常驕人的,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長。據(jù)測算,2020年我國集成電路銷售收入達(dá)8848億元,平均增長率達(dá)20%,為同期全球集成電路產(chǎn)業(yè)增速的3倍。技術(shù)創(chuàng)新上也不斷取得突破,制造工藝、封裝技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備材料都有明顯大幅提升。”
      在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)制造領(lǐng)域,國產(chǎn)自主創(chuàng)新替代在全面加速。根據(jù)國盛證券2020年6月的報告,我國國內(nèi)半導(dǎo)體制造已基本完成從無到有的建設(shè)工作。例如,中微公司介質(zhì)刻蝕機已經(jīng)打入5nm制程;北方華創(chuàng)硅刻蝕進(jìn)入SMIC28nm生產(chǎn)線量產(chǎn);屹唐半導(dǎo)體(Mattson)在去膠設(shè)備市場的占有率居全球第二;盛美半導(dǎo)體單片清洗機在海力士、長存、SMIC等產(chǎn)線量產(chǎn);沈陽拓荊PECVD打入SMIC、華力微28nm生產(chǎn)線量產(chǎn);2018年ALD通過客戶14nm工藝驗證;精測電子、上海睿勵在測量領(lǐng)域突破國外壟斷等。但總體來看,目前我國缺乏7nm及以下的高端芯片的穩(wěn)定、規(guī)模化生產(chǎn)能力,華為當(dāng)前遇到的困境也很大程度上根源于此,我國距離實現(xiàn)高端芯片的量產(chǎn)還有很長的路要走。
      我國晶圓生產(chǎn)能力發(fā)展迅速,已形成相對完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡。我國在半導(dǎo)體生產(chǎn)材料——晶圓制造方面取得長足進(jìn)步。截至2020年12月,中國大陸晶圓產(chǎn)能占全球晶圓產(chǎn)能15.3%的份額,已超越北美(北美占全球晶圓產(chǎn)能的12.6%),成為全球第四大晶圓制造地區(qū)(第一名為中國臺灣,占21.4%;第二名為韓國,占20.4%;第三名為日本,占15.8%)。
      半導(dǎo)體材料制造的快速發(fā)展,對我國整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的提升有非常重要的作用。例如,海思半導(dǎo)體是我國IC設(shè)計企業(yè)龍頭,2016年銷售額達(dá)260億,是國內(nèi)最大的無晶圓廠芯片設(shè)計公司。海思半導(dǎo)體的業(yè)務(wù)包括消費電子、通信、光器件等領(lǐng)域的芯片及解決方案,代表產(chǎn)品為麒麟系列處理器等。2020年10月22日,華為在HUAWEI Mate 40系列全球線上發(fā)布會上發(fā)布的麒麟9000芯片,采用了5nm工藝制程。據(jù)報道,麒麟9000在多個參數(shù)上超越驍龍865、蘋果A14等競爭對手。但是,麒麟的加工生產(chǎn)仍然需要海外公司代工,因此麒麟芯片的供應(yīng)會受到“美國的芯片禁令”等國際因素的影響。我國在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上還存在發(fā)展
      均衡的問題,難以完全自給自足。
      當(dāng)前,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分趨勢非常明顯。較諸之前設(shè)計、制造和封測在同一公司完成的IDM模式,這三個環(huán)節(jié)已經(jīng)形成相對獨立的專業(yè)企業(yè)分工。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈走向分工的過程也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全球化的過程。以1996年為分水嶺。在此之前,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受制于國際和國內(nèi)政治因素,與全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“摩爾定律”速度完全脫節(jié)。但在1996年之后,通過“908”“909”工程等系列戰(zhàn)略推動,加上進(jìn)入21世紀(jì)以來全產(chǎn)業(yè)鏈的系列配套發(fā)展,我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)取得了長足進(jìn)步,當(dāng)前中國已躍升為晶圓代工產(chǎn)業(yè)全球第二大國。從中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程看,中國半導(dǎo)體制造工藝從落后3代以上,縮小為僅落后1~2代。
      同時,我們也要看到,在芯片制造環(huán)節(jié),雖然有“908”“909”工程以及最近十余年來國家的大力推動,但中國集成電路產(chǎn)業(yè)的落后依然不容置疑。必須承認(rèn),整體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡,設(shè)計企業(yè)少而弱,制造方面雖有半導(dǎo)體巨頭紛紛設(shè)廠,但以封裝測試為主,而且由于國外政策的限制,制造工藝均落后于國外。至于制造設(shè)備,幾乎完全依賴進(jìn)口。這些問題我們依然要面對,而且還需要深入分析和挖掘原因。
      04 我國智能制造發(fā)展面臨的問題及對策建議
      智能制造業(yè)人才緊缺,需加快培養(yǎng)相關(guān)人才。我國智能制造面臨人才缺口大、培養(yǎng)機制跟不上、現(xiàn)有制造業(yè)人員適應(yīng)智能制造要求的轉(zhuǎn)型難度較大等問題。
      一是整體人才缺口大。我國教育部、人力資源和社會保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》預(yù)測,到2025年,高檔數(shù)控機床和機器人有關(guān)領(lǐng)域人才缺口將達(dá)450萬,人才需求量也必定會在智能制造不斷深化中變得更大。
      二是人員流動性大,且劉易斯拐點后人口紅利在縮小。不僅是人才缺口大,制造業(yè)人員流動性也很大。根據(jù)中金公司的調(diào)研,在跨過劉易斯拐點后,制造業(yè)勞動力市場中需求方的議價能力下降。例如,有紡織企業(yè)反映2012年以來企業(yè)在國內(nèi)就面臨基層員工招不進(jìn)來、大專生留不下來的情況;另外,有些汽車配件企業(yè)希望可以留住熟練工人,但新冠肺炎疫情發(fā)生后,部分四川、重慶的工人可能選擇不再回來,過去幾年的產(chǎn)業(yè)內(nèi)遷也使很多中西部勞動力選擇就近就業(yè)。
      三是智能制造轉(zhuǎn)型升級創(chuàng)造的新職位需要新型技術(shù)人才,但傳統(tǒng)就業(yè)人員并不一定能在短期內(nèi)轉(zhuǎn)型并適應(yīng)新職位需求。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例,中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院的研究表明,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)職業(yè)在不斷涌現(xiàn)。2019年、2020年國家發(fā)布的29個新職業(yè)中,與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的達(dá)到13個,如大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員、云計算工程技術(shù)人員,占新增職業(yè)的44.8%。要勝任這些新職位需要較高、較新的知識儲備,原有傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員要滿足這些新崗位的技能需求,需要時間培養(yǎng)。
      以上都是智能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級過程中難以避免的問題。要解決這些問題,可從兩方面著手。一方面,建立更為健全的在職教育體系、提供在職教育的認(rèn)可度和含金量。制造業(yè)是就業(yè)的重要領(lǐng)域,相關(guān)人員的轉(zhuǎn)型升級是邁向智能制造的前提。在人才缺口較大的情況下,在職人員“干中學(xué)(Learning by doing)”是制造業(yè)智能化人才培養(yǎng)比較務(wù)實的路徑。同時,用人單位也要拋棄對在職學(xué)習(xí)的成見和歧視,避免“唯學(xué)歷論”,要根據(jù)制造業(yè)實際需求和個人能力來選用人才。
      另一方面,制造業(yè)人才使用面臨“Z世代”挑戰(zhàn)。“Z世代”是美國及歐洲的流行用語,意指1995~2009年間出生的人,又稱網(wǎng)絡(luò)世代、互聯(lián)網(wǎng)世代,統(tǒng)指受互聯(lián)網(wǎng)、即時通信、短信、MP3、智能手機和平板電腦等科技產(chǎn)物影響很大的一代人。面對時代變化,制造業(yè)傳統(tǒng)的用人管人方式需要轉(zhuǎn)變,使年輕一代能夠留得下來、干得下去,能夠越干越有希望。
      工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題需引起高度重視,進(jìn)一步細(xì)化明確責(zé)任體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造的“血脈”,其安全性直接關(guān)系到智能制造的安全。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和制造系統(tǒng)具有高度集成的特征,而這些集成使智能制造系統(tǒng)更容易受到網(wǎng)絡(luò)威脅的攻擊。2019年7月,工業(yè)和信息化部等十部門聯(lián)合印發(fā)了《加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全工作的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》),提出了兩大總體目標(biāo):一是到2020年年底,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系初步建立;二是到2025年,制度機制健全完善,技術(shù)手段能力顯著提升,安全產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模,基本建立起較為完備可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系。
      當(dāng)前,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的威脅較為嚴(yán)峻。2020年1月至6月,國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全態(tài)勢感知與風(fēng)險預(yù)警平臺持續(xù)對136個主要互聯(lián)網(wǎng)平臺、10萬多家工業(yè)企業(yè)、900多萬臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全監(jiān)測,累計監(jiān)測發(fā)現(xiàn)惡意網(wǎng)絡(luò)行為1356.3萬次、涉及2039家企業(yè)。有數(shù)據(jù)顯示,截至2020年6月,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雖然總體安全態(tài)勢平穩(wěn),未發(fā)現(xiàn)重大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題,但對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)性設(shè)備和系統(tǒng)的攻擊正在增多,攻擊范圍、深度都在擴張,未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨嚴(yán)峻安全挑戰(zhàn)。
      工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題難以避免地會隨著智能制造升級發(fā)展而不斷變化,因此相關(guān)的防范體制機制是關(guān)鍵所在。《指導(dǎo)意見》特別強調(diào),到2020年年底,“制度機制方面,建立監(jiān)督檢查、信息共享和通報、應(yīng)急處置等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全管理制度,構(gòu)建企業(yè)安全主體責(zé)任制,制定設(shè)備、平臺、數(shù)據(jù)等至少20項亟需的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn),探索構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全評估體系”。由此可見,工業(yè)和信息化部等我國相關(guān)主管部門對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題的復(fù)雜性和多部門協(xié)同聯(lián)防聯(lián)控的重要性有充分認(rèn)識。而細(xì)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各領(lǐng)域、各環(huán)節(jié)的責(zé)任體系,是多部門合作防控的首要問題。因此,在加強相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的同時,也要進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)安全體系的職責(zé),需要將防范工作落實到具體的主管部門。
      半導(dǎo)體、高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人核心零部件等的國產(chǎn)替代需要我國提高自主創(chuàng)新能力,建議進(jìn)一步深化科研體制改革、加強科研機構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)動,通過提高國家系統(tǒng)自主創(chuàng)新能力來推動關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸突破。半導(dǎo)體、高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人核心零部件這些領(lǐng)域在技術(shù)路徑上是密切相關(guān)的。例如,這三個領(lǐng)域在傳感器、控制系統(tǒng)、各種智能芯片模塊方面均有相似或共同的技術(shù)棧。我國要提高這些領(lǐng)域的國產(chǎn)替代率,不是依靠個別技術(shù)突破能夠?qū)崿F(xiàn)的。半導(dǎo)體、高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人核心零部件的國產(chǎn)替代突破需要依托國家系統(tǒng)創(chuàng)新能力的提升,這將是一個長期的過程。在國家層面,目前這幾大領(lǐng)域主要依靠相關(guān)部委和地方產(chǎn)業(yè)政策支持,但缺乏中央的統(tǒng)一戰(zhàn)略。建議立足于國家整體系統(tǒng)創(chuàng)新能力的提高,從中央層面明確具體的責(zé)任人,統(tǒng)籌半導(dǎo)體、高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人核心零部件等領(lǐng)域自主創(chuàng)新問題。通過中央層次的統(tǒng)籌,在不斷改革中建立與解決當(dāng)前半導(dǎo)體、高端數(shù)控機床、工業(yè)機器人核心零部件“卡脖子”問題相適應(yīng)的國家系統(tǒng)自主創(chuàng)新機制,建立制度化的創(chuàng)新突破能力,推動我國智能制造邁上新的臺階。
      加快智能制造升級發(fā)展,需進(jìn)一步激活民營企業(yè)活力,完善相關(guān)市場競爭和退出機制。一方面,未來我國企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型升級,在國企做大做強的同時,民營制造業(yè)發(fā)展的動能不容忽視。2018年以來,我國對于行政性政策對民營企業(yè)的影響問題已有較深入的認(rèn)知,特別是政策剛性對民營企業(yè)生命力的影響問題,需要長期警醒。此外,我國智能制造同時也要為“小微民營企業(yè)”預(yù)留發(fā)展空間,引導(dǎo)和促進(jìn)小微企業(yè)形成或者融入產(chǎn)業(yè)鏈。
      另一方面,我國大部分制造業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)不是幼稚產(chǎn)業(yè),保護(hù)與競爭、政策支持和市場退出機制等需要并行推進(jìn)。以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為例,我國半導(dǎo)體芯片需求當(dāng)前已經(jīng)占據(jù)全球第一,除了芯片制造還與國際發(fā)展存在較大差距,我國在晶圓材料生產(chǎn)、封測和電子產(chǎn)品制造方面的全球競爭中已經(jīng)具備較強的競爭力。結(jié)合美國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗,在行業(yè)發(fā)展早期是需要產(chǎn)業(yè)政策扶持的,但是隨著產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展的不斷成熟,要逐步從產(chǎn)業(yè)政策推進(jìn)向產(chǎn)業(yè)政策與貿(mào)易政策相結(jié)合的方式過渡,適當(dāng)引進(jìn)競爭機制,淘汰落后產(chǎn)能,為有競爭力的企業(yè)提供更好的創(chuàng)新空間。因此,我國半導(dǎo)體行業(yè)最終仍需面對與美國等發(fā)達(dá)國家在全球的較量,長期的競爭與較量將是常態(tài)。

      工業(yè)4.0背景下,智能制造的五個智能化定義

      隨著智能制造在工業(yè)4.0時代背景下生產(chǎn)制造智能化,智能化生產(chǎn)制造智能化的核心理念生產(chǎn)制造智能化,連續(xù)不斷地為各大生產(chǎn)型企業(yè)所接納。智能制造的理念和技術(shù),并不只是提升企業(yè),目前單一化機器設(shè)備的生產(chǎn)效率和質(zhì)量工藝,它是根據(jù)合理化和智能化的使用機器設(shè)備,根據(jù)最佳的搭配方式組成各生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程,從而提升企業(yè)的整體生產(chǎn)效率。

      智能制造廣義的定義包括了5個層面:產(chǎn)品智能化、裝備智能化、生產(chǎn)過程智能化、管理方法智能化和服務(wù)項目智能化。
      一、產(chǎn)品智能化。產(chǎn)品智能化是把傳感器、處理器、存儲器、通信模塊、傳輸系統(tǒng)融進(jìn)各種各樣產(chǎn)品,促使產(chǎn)品具備動態(tài)存儲、感知和通信工作能力,實現(xiàn)產(chǎn)品可追溯、可識別、可精準(zhǔn)定位。計算機、智能手機、智能電視、智能機器人、智能穿戴基本都是物聯(lián)網(wǎng)的“原住民”,這一些產(chǎn)品從生產(chǎn)制造出來了就是終端設(shè)備。而傳統(tǒng)式的空調(diào)、冰箱、汽車、機床等都是物聯(lián)網(wǎng)的“移民”,將來這一些產(chǎn)品都要接入到網(wǎng)絡(luò)世界。有專家估算出,一些物聯(lián)網(wǎng)的“原住民”和“移民”加起來將超出500億個,且這一過程將保持10年、20年甚至50年。
      二、裝備智能化。根據(jù)智能工業(yè)、信息處理、人工智能等技術(shù)的集成系統(tǒng)和融為一體,就可以構(gòu)成具備感知、分析、推理、決策、執(zhí)行、自學(xué)能力及維護(hù)等生態(tài)系統(tǒng)理論、自主適應(yīng)功能的智能生產(chǎn)系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化的生產(chǎn)制造設(shè)施,這一些都?xì)w屬于智能裝備。在工業(yè)4.0時代,裝備智能化的過程就可以在兩個層面上開展:單機智能化,即其單機機器設(shè)備的互聯(lián)而構(gòu)成的智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠。要注意的是,單純的研發(fā)和生產(chǎn)制造端的更新改造,不是智能制造的所有,根據(jù)渠道和消費者洞察的前期更新改造,也是很關(guān)鍵的一環(huán)。二者互相結(jié)合、相得益彰,才可以實現(xiàn)端到端的全鏈條智能制造更新改造。
      三、生產(chǎn)過程智能化。個性化定制、極少量生產(chǎn)制造、服務(wù)型制造及其云制造等業(yè)態(tài)創(chuàng)新、新模式,其實質(zhì)是在重組客戶、供應(yīng)商、銷售商及其企業(yè)內(nèi)部組織的關(guān)聯(lián),重新構(gòu)建生產(chǎn)制造體系中信息流、產(chǎn)品流、資金流的運行模式,重造新的產(chǎn)業(yè)價值鏈、生態(tài)系統(tǒng)和競爭布局。工業(yè)時代,產(chǎn)品價值由企業(yè)定義,企業(yè)生產(chǎn)制造什么產(chǎn)品,客戶就買什么產(chǎn)品,企業(yè)標(biāo)價多少錢,客戶就花多少錢——主導(dǎo)權(quán)完全把握在企業(yè)手上。而智能制造能夠?qū)崿F(xiàn)個性化定制,不但去掉了中間階段,還加速了商業(yè)流動性,產(chǎn)品價值不再由企業(yè)來定義,而是由客戶來定義——只有客戶認(rèn)同的,客戶參與的,客戶樂意介紹的,客戶不用說生產(chǎn)制造智能化你的產(chǎn)品不好,這樣的產(chǎn)品才具備價值。
      四、管理方法智能化。隨著縱向集成系統(tǒng)、橫向集成系統(tǒng)和端到端集成系統(tǒng)的逐步推進(jìn),企業(yè)數(shù)據(jù)的及時性、完整性、準(zhǔn)確性不斷提升,必定使管理方法更加準(zhǔn)確、更加高效率、更加科學(xué)、合理。
      五、服務(wù)項目智能化。智能服務(wù)是智能制造的核心內(nèi)容,越來越多的制造企業(yè)意識到,從生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)制造服務(wù)型轉(zhuǎn)型的必要性。今后,將會實現(xiàn)線上與線下并行的O2O服務(wù)項目,兩種能量在服務(wù)項目智能層面相向而行,一種能量是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷拓展服務(wù)項目,另一種能量是從消費互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)到產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng),例如微信將來接入的不單是人,還包括機器設(shè)備和機器設(shè)備、服務(wù)項目和服務(wù)項目、人和服務(wù)項目。個性化的研發(fā)設(shè)計、總集成系統(tǒng)、總承包等新服務(wù)項目產(chǎn)品的全生命周期管理方法,會伴隨著生產(chǎn)過程的變革連續(xù)不斷發(fā)生。
      其中mes系統(tǒng)也是智能制造中的一個重要的工具,多年來,安達(dá)發(fā)mes系統(tǒng)深刻理解制造企業(yè)需求,通過實踐積累了豐富的制造業(yè)服務(wù)經(jīng)驗。在注塑、電子、電器、機加、醫(yī)療、食品、制藥、塑料、化工等制造領(lǐng)域都有標(biāo)桿企業(yè)客戶,先后累計為多家客戶提供專業(yè)的平臺級MES系統(tǒng)解決方案。

      安達(dá)發(fā)MES系統(tǒng),一個開放式的MES系統(tǒng)代表,既有適合大中型制造企業(yè),也有適合中小型企業(yè)的C1智能制造管理軟件,同時擁有機加MES、注塑MES、石化MES、電子MES、電線電纜MES等解決方案,是制造業(yè)生產(chǎn)管理值得推薦的MES系統(tǒng)。
      MES系統(tǒng)解決方案

      安達(dá)發(fā)能提供全面、高效的企業(yè)信息化解決方案,涵蓋業(yè)界最優(yōu)秀的APS高級計劃排產(chǎn)、MES系統(tǒng)和WMS智能倉儲,完美實現(xiàn)計劃、排產(chǎn)、執(zhí)行、履約、倉儲閉環(huán),是真正意義上的軟件+硬件+管理的一體化解決方案,助力制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,成就智能制造發(fā)展新動能,實現(xiàn)卓越制造。

      我國提出的智能制造是什么意思,是指制造過程智能化還是制造的東西智能化還是兩者都有

      廣義而論,智能制造是一個大概念,是先進(jìn)信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合,貫穿于產(chǎn)品設(shè)計、制造、服務(wù)等全生命周期的各個環(huán)節(jié)及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成,旨在不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務(wù)水平,減少資源消耗,推動制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。

      數(shù)十年來,智能制造在實踐演化中形成了許多不同的相關(guān)范式,包括精益生產(chǎn)、柔性制造、并行工程、敏捷制造、數(shù)字化制造、計算機集成制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、云制造、智能化制造等,在指導(dǎo)制造業(yè)技術(shù)升級中發(fā)揮了積極作用。但同時,眾多的范式不利于形成統(tǒng)一的智能制造技術(shù)路線,給企業(yè)在推進(jìn)智能升級的實踐中造成了許多困擾。面對智能制造不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新理念、新模式,有必要歸納總結(jié)提煉出基本范式。

      智能制造的發(fā)展伴隨著信息化的進(jìn)步。全球信息化發(fā)展可分為三個階段:從20世紀(jì)中葉到90年代中期,信息化表現(xiàn)為以計算、通信和控制應(yīng)用為主要特征的數(shù)字化階段;從20世紀(jì)90年代中期開始,互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及應(yīng)用,信息化進(jìn)入了以萬物互聯(lián)為主要特征的網(wǎng)絡(luò)化階段;當(dāng)前,在大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集群突破、融合應(yīng)用的基礎(chǔ)上,人工智能實現(xiàn)戰(zhàn)略性突破,信息化進(jìn)入了以新一代人工智能技術(shù)為主要特征的智能化階段。

      綜合智能制造相關(guān)范式,結(jié)合信息化與制造業(yè)在不同階段的融合特征,可以總結(jié)、歸納和提升出三個智能制造的基本范式(圖1),也就是:數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造。


      (一)數(shù)字化制造

      數(shù)字化制造是智能制造的第一個基本范式,也可稱為第一代智能制造。

      智能制造的概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代,但是由于當(dāng)時應(yīng)用的第一代人工智能技術(shù)還難以解決工程實踐問題,因而那一代智能制造主體上是數(shù)字化制造。

      20世紀(jì)下半葉以來,隨著制造業(yè)對于技術(shù)進(jìn)步的強烈需求,以數(shù)字化為主要形式的信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè),推動制造業(yè)發(fā)生革命性變化。數(shù)字化制造是在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下,通過對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行數(shù)字化描述、分析、決策和控制,快速生產(chǎn)出滿足用戶要求的產(chǎn)品。

      數(shù)字化制造的主要特征表現(xiàn)為:第一,數(shù)字技術(shù)在產(chǎn)品中得到普遍應(yīng)用,形成“數(shù)字一代”創(chuàng)新產(chǎn)品;第二,廣泛應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計、建模仿真、數(shù)字化裝備、信息化管理;第三,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集成優(yōu)化。

      需要說明的是,數(shù)字化制造是智能制造的基礎(chǔ),其內(nèi)涵不斷發(fā)展,貫穿于智能制造的三個基本范式和全部發(fā)展歷程。這里定義的數(shù)字化制造是作為第一種基本范式的數(shù)字化制造,是一種相對狹義的定位。國際上也有若干關(guān)于數(shù)字化制造的比較廣義的定義和理論。

      (二)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造

      數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是智能制造的第二種基本范式,也可稱為“互聯(lián)網(wǎng)+制造”,或第二代智能制造。

      20世紀(jì)末互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用,“互聯(lián)網(wǎng)+”不斷推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)融合發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)將人、流程、數(shù)據(jù)和事物連接起來,通過企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間的協(xié)同和各種社會資源的共享與集成,重塑制造業(yè)的價值鏈,推動制造業(yè)從數(shù)字化制造向數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造轉(zhuǎn)變。

      數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造主要特征表現(xiàn)為:第一,在產(chǎn)品方面,數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到普遍應(yīng)用,產(chǎn)品實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接,設(shè)計、研發(fā)實現(xiàn)協(xié)同與共享;第二,在制造方面,實現(xiàn)橫向集成、縱向集成和端到端集成,打通整個制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流;第三,在服務(wù)方面,企業(yè)與用戶通過網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)連接和交互,企業(yè)生產(chǎn)開始從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心轉(zhuǎn)型。

      德國“工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃”報告和美國GE公司“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”報告完整地闡述了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造范式,精辟地提出了實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線。

      (三)新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造

      數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造是智能制造的第三種基本范范式,也可稱為新一代智能制造。

      近年來,在經(jīng)濟社會發(fā)展的強烈需求以及互聯(lián)網(wǎng)的普及、云計算和大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展等信息環(huán)境急速變化的共同驅(qū)動下,大數(shù)據(jù)智能、人機混合增強智能、群體智能、跨媒體智能等新一代人工智能技術(shù)加速發(fā)展,實現(xiàn)了戰(zhàn)略性突破。新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合,形成新一代智能制造——數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造。新一代智能制造將重塑設(shè)計、制造、服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期的各環(huán)節(jié)及其集成,催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式,深刻影響和改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式乃至生活方式和思維模式,實現(xiàn)社會生產(chǎn)力的整體躍升。新一代智能制造將給制造業(yè)帶來革命性的變化,將成為制造業(yè)未來發(fā)展的核心驅(qū)動力。

      智能制造的三個基本范式體現(xiàn)了智能制造發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律:一方面,三個基本范式次第展開,各有自身階段的特點和重點解決的問題,體現(xiàn)著先進(jìn)信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)融合發(fā)展的階段性特征;另一方面,三個基本范式在技術(shù)上并不是絕然分離的,而是相互交織、迭代升級,體現(xiàn)著智能制造發(fā)展的融合性特征。對中國等新興工業(yè)國家而言,應(yīng)發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢,采取三個基本范式“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”的技術(shù)路線。

      思想價值決定企業(yè)命運的時代已經(jīng)到來。

      在日益全球化和移動互聯(lián)、人工智能技術(shù)日趨普及的趨勢下,優(yōu)勢企業(yè)之間的最高階段的競爭,不能局限于硬技術(shù)的競爭,而是體現(xiàn)在企業(yè)軟實力的競爭,亦即思想的競爭。面對今天的市場格局及為未來趨勢,你的企業(yè)應(yīng)該有什么樣的價值判斷,應(yīng)該有什么樣的思想基礎(chǔ),應(yīng)該發(fā)出什么樣的聲音,這才是關(guān)鍵。

      巴黎高科路橋大學(xué)秉承法國精英式高等教育體系,針對工業(yè)發(fā)展需求,將技術(shù)、人文與管理相結(jié)合,教學(xué)內(nèi)容具有更新快,目的性強的特點,在學(xué)術(shù)科研上以項目為主線,擁有強大的企業(yè)合作背景和資源。學(xué)校注重全球發(fā)展和國際合作,在四大洲共有67個合作伙伴院校。

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