智能制造背景下裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級研究

　　21世紀(jì)智能制造已成為制造業(yè)發(fā)展的必然方向。本文通過分析全球智能制造主要領(lǐng)域發(fā)展概況，歐美日等制造業(yè)強(qiáng)國發(fā)展戰(zhàn)略，我國工業(yè)機(jī)器人、智能數(shù)控機(jī)床等智能制造發(fā)展?fàn)顩r以及裝備制造業(yè)智能化進(jìn)展，針對我國裝備制造業(yè)智能化過程中存在的問題，如缺乏核心競爭力、標(biāo)準(zhǔn)化普及不夠、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值未充分挖掘、以及智能制造相關(guān)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后等，提出四條建議——結(jié)合產(chǎn)教研提升創(chuàng)新力、普及智能制造技術(shù)與管理標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)數(shù)字服務(wù)中心、大力發(fā)展智能裝備制造服務(wù)業(yè)，以促進(jìn)裝備制造業(yè)智能化產(chǎn)業(yè)升級。

　　1 引言

　　智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)以新的數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合新的制造工藝和材料，貫穿產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)各個環(huán)節(jié)，是先進(jìn)制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱，具有信息深度自感知、優(yōu)化自決策和精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能。在智能制造過程中，利用多功能傳感器和智能控制系統(tǒng)，設(shè)備可以進(jìn)行自感知、自分析、自決策等智能活動，減少設(shè)備響應(yīng)問題的時(shí)間，實(shí)時(shí)反饋并優(yōu)化生產(chǎn)物流信息，提升企業(yè)生產(chǎn)效率。智能制造可分為三個層次：一是智能制造裝備，智能制造離不開智能裝備的支撐，包括高級數(shù)控機(jī)床、配備新型傳感器的智能機(jī)器人、智能化成套生產(chǎn)線等，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、智能化、高效化;二是智能制造系統(tǒng)，是一種由智能設(shè)備和人類專家結(jié)合物理信息技術(shù)共同構(gòu)建的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，可以不斷進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和優(yōu)化，并隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐動態(tài)發(fā)展;三是智能制造服務(wù)，與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的智能制造過程涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)的全生命周期，可以根據(jù)用戶需求對產(chǎn)品進(jìn)行定制化生產(chǎn)，最終形成全生產(chǎn)服務(wù)生態(tài)鏈。智能制造企業(yè)對產(chǎn)品生產(chǎn)到經(jīng)營的全生命周期進(jìn)行管控，通過融合生產(chǎn)工藝流程、供應(yīng)鏈物流和企業(yè)經(jīng)營模式，有效串聯(lián)業(yè)務(wù)與制造過程，最終使工廠在一個柔性、敏捷、智能的制造環(huán)境中運(yùn)行，大幅度優(yōu)化了生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息數(shù)字技術(shù)的迅速進(jìn)步，智能制造大范圍推廣成為可能。經(jīng)過十多年的技術(shù)積累，在21世紀(jì)的第二個十年，智能制造在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展，制造業(yè)強(qiáng)國不斷推出新舉措，通過政府、行業(yè)組織、企業(yè)等協(xié)同推進(jìn)智能制造發(fā)展，以提升工業(yè)制造實(shí)力，培育行業(yè)競爭優(yōu)勢。2011年美國實(shí)施“先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃”戰(zhàn)略，2013德國提出“工業(yè)4.0”計(jì)劃，2014年英國開展“高價(jià)值制造”戰(zhàn)略，2015年日本頒布“機(jī)器人新戰(zhàn)略”，2016年歐盟頒布“數(shù)字化歐洲工業(yè)計(jì)劃”。智能制造產(chǎn)業(yè)升級在世界范圍內(nèi)逐漸擴(kuò)大興起，我國的智能制造也應(yīng)運(yùn)而生。2015年5月，我國發(fā)布《中國制造2025》文件，同樣指出要以推進(jìn)智能制造為制造業(yè)發(fā)展主攻方向，構(gòu)建以智能制造為重點(diǎn)的新型制造體系。這些戰(zhàn)略說明智能制造已成為制造業(yè)重要發(fā)展趨勢，促進(jìn)新的生產(chǎn)管理方式、商業(yè)運(yùn)營模式、產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)的形成，將對全球工業(yè)的產(chǎn)業(yè)格局帶來重大的影響，進(jìn)而引發(fā)第四次工業(yè)革命。

　　裝備制造業(yè)是制造業(yè)的核心和支柱，是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是各行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)條件。高度發(fā)達(dá)的裝備制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化的必要條件，也是一個國家的技術(shù)水平和綜合國力的集中體現(xiàn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國裝備制造業(yè)已形成門類齊全、產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)群，少數(shù)產(chǎn)品已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，取得了不錯的成績，但仍需意識到我國傳統(tǒng)裝備制造業(yè)還面臨高端核心技術(shù)依賴國外進(jìn)口、技術(shù)創(chuàng)新體系不健全以及產(chǎn)品產(chǎn)能過剩等問題。

　　如今中國智能制造快速發(fā)展，為傳統(tǒng)制造業(yè)的升級提供了良好契機(jī)。加快推進(jìn)裝備制造業(yè)智能化，建立完備的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系，是落實(shí)工業(yè)化和信息化深度融合戰(zhàn)略的重要舉措。以智能制造帶動裝備制造業(yè)智能化升級，再以裝備制造業(yè)智能改造推動智能制造在全行業(yè)普及，可以更好地達(dá)成我國的制造強(qiáng)國夢。

　　2 智能制造發(fā)展的主要領(lǐng)域

　　分析智能制造發(fā)展現(xiàn)狀可知，智能制造的集成創(chuàng)新和應(yīng)用示范主要聚焦感知、控制、決策、執(zhí)行等核心關(guān)鍵環(huán)節(jié);通過推進(jìn)產(chǎn)教研用聯(lián)合創(chuàng)新，攻克關(guān)鍵技術(shù)，提高質(zhì)量和可靠性;通過集成開發(fā)一批重大成套裝備，推進(jìn)工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。以下六大領(lǐng)域是智能制造的重點(diǎn)研發(fā)方向。

　　2.1 工業(yè)機(jī)器人

　　工業(yè)機(jī)器人(Industrial Robot)是一種集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)、自動控制技術(shù)并配備傳感器、人工智能系統(tǒng)的智能生產(chǎn)裝備。其主體由機(jī)器本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，具有擬人化、自控制、可重復(fù)編程等特性。隨著人工智能技術(shù)、多功能傳感技術(shù)以及信息收集、傳輸和分析技術(shù)的迅速突破與提升，配備了傳感器、機(jī)器視覺和智能控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人逐漸呈現(xiàn)出智能化、服務(wù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢。智能化使工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)對環(huán)境變化的感知，通過物聯(lián)網(wǎng)，在機(jī)器設(shè)備之間、人機(jī)之間進(jìn)行交互，并對環(huán)境自主作出判斷、決策，從而減少生產(chǎn)過程對人的依賴;服務(wù)化要求未來的機(jī)器人結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，在離線的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)在線的主動服務(wù);標(biāo)準(zhǔn)化是指機(jī)工業(yè)器人的各種組件和構(gòu)件實(shí)現(xiàn)模塊化、通用化，使工業(yè)機(jī)器人使用更加簡便，并降低制造成本。

　　2.2.智能數(shù)控機(jī)床

　　智能數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床的高級形態(tài)，融合了先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)，具有自主學(xué)習(xí)能力，可以預(yù)估自身的加工能力，利用歷史數(shù)據(jù)估算設(shè)備零件的使用壽命;能夠感知自身的加工狀態(tài)，監(jiān)視、診斷并修正偏差;對所加工工件的質(zhì)量進(jìn)行智能化評估;通過各種功能模塊，實(shí)現(xiàn)多種加工工藝，提高加工效能和控制度。其發(fā)展呈智能化、多功能化、控制系統(tǒng)小型化趨勢。

　　2.3 3D打印(增材制造)

　　3D打印技術(shù)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，應(yīng)用可粘合材料，通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體，因而又被稱為增材制造(Additive Manufacturing，AM)，是融合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的前沿性、知識綜合性應(yīng)用技術(shù)，可對個性化、小批量產(chǎn)品進(jìn)行很好的成本控制，預(yù)計(jì)未來將會更多地應(yīng)用在生物醫(yī)療、航空航天、軍工等小批量個性化需求的領(lǐng)域。此外，為了節(jié)省支撐材料帶來的打印成本，未來3D打印將向著無支撐化研究發(fā)展，例如現(xiàn)在已經(jīng)較為成熟的懸浮3D打印和高速激光燒結(jié)(HSS)。

　　2.4 智能傳感器

　　智能傳感器(Intelligent Sensor)是一種將待感知、待控制的參數(shù)量化并集成應(yīng)用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的新型傳感器，具有高性能、高可靠性、多功能等特性，帶有微處理機(jī)系統(tǒng)，具有信息感知采集、診斷處理、交換的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。未來的智能傳感器將更多地結(jié)合微處理器和新型工藝材料，如表面硅微機(jī)械加工以及用來形成三維微機(jī)械結(jié)構(gòu)的微立體光刻新技術(shù)，提升傳感器的精度，增加傳感器環(huán)境適應(yīng)性;同時(shí)，和IoT、互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，可實(shí)時(shí)采集和傳遞數(shù)據(jù);除了工業(yè)制造，還能被廣泛應(yīng)用于生活服務(wù)中。

　　2.5 智能物流倉儲

　　在工業(yè)4.0的智能工廠框架中，智能物流倉儲位于后端，是連接制造端和客戶端的核心環(huán)節(jié)，由硬件(智能物流倉儲裝備)和軟件(智能物流倉儲系統(tǒng))兩部分組成。其中，硬件主要包括自動化立體倉庫、多層穿梭車、巷道堆垛機(jī)、自動分揀機(jī)、自動引導(dǎo)搬運(yùn)車(AGV)等;軟件按照實(shí)際業(yè)務(wù)需求對企業(yè)的人員、物料、信息進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，并將信息聯(lián)入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，使整體生產(chǎn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。智能物流倉儲在減少人力成本消耗和空間占用、大幅提高管理效率等方面具有優(yōu)勢，是降低企業(yè)倉儲物流成本的終極解決方案。無人化是智能物流倉儲重要的發(fā)展趨勢，搬運(yùn)設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)給出的網(wǎng)絡(luò)指令，準(zhǔn)確定位并抓取貨物搬運(yùn)至指定位置，常見的軌道AGV在未來將會被無軌搬運(yùn)機(jī)器人取代。

　　2.6 智能檢測與裝配裝備

　　隨著智能傳感器的不斷發(fā)展，各種算法不斷優(yōu)化，智能檢測和裝配技術(shù)在航空航天、汽車零部件、半導(dǎo)體電子醫(yī)藥醫(yī)療等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。基于機(jī)器視覺的多功能智能自動檢測裝備可以準(zhǔn)確分析目標(biāo)物體存在的各類缺陷和瑕疵，確定目標(biāo)物體的外形尺寸和準(zhǔn)確位置，進(jìn)行自動化檢測、裝配，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的有效穩(wěn)定控制，增加生產(chǎn)的柔性、可靠性，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。數(shù)字化智能裝配系統(tǒng)可以根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工工藝以及供貨周期進(jìn)行全局規(guī)劃，最大限度地提高裝配設(shè)備的利用率。除了在航空航天、汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，智能檢測和裝配裝備在農(nóng)產(chǎn)品分選和環(huán)保領(lǐng)域領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮臐摿Α?/p>

　　3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和形勢

　　3.1 制造業(yè)強(qiáng)國發(fā)展?fàn)顩r

　　20世紀(jì)80年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國家已開始對智能制造進(jìn)行研究，并逐步提出智能制造系統(tǒng)和相關(guān)智能技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能制造的條件逐漸成熟。在國際金融危機(jī)之后，虛擬經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)泡沫，傳統(tǒng)制造業(yè)強(qiáng)國開始將重心轉(zhuǎn)回實(shí)體制造，頒布了一系列發(fā)展智能制造的國家戰(zhàn)略(表1)，期望以發(fā)展制造業(yè)刺激國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長，鞏固大國地位。

　　1)美國：先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃，重塑工業(yè)競爭力

　　美國通過先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃重新規(guī)劃了本國的制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，投入超過20億美元研究先進(jìn)工業(yè)材料、創(chuàng)新制造工藝和基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的第三代工業(yè)機(jī)器人，希望通過發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的智能化升級，保持美國制造業(yè)價(jià)值鏈上的高端位置和制造技術(shù)的全球領(lǐng)先地位。美國智能制造現(xiàn)階段重點(diǎn)研究領(lǐng)域及內(nèi)容：

　　?智能機(jī)器人：結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，增加機(jī)器人的交互能力;

　　?物聯(lián)網(wǎng)：將傳感器和通信設(shè)備嵌入到機(jī)器和生產(chǎn)線中;

　　?大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析：開發(fā)可解讀并分析大量數(shù)據(jù)的軟件和系統(tǒng);

　　?信息物理系統(tǒng)和系統(tǒng)集成：開發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效靈活的實(shí)時(shí)控制和定制;

　　?可持續(xù)制造：通過綠色設(shè)計(jì)，使用環(huán)保材料，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，開發(fā)可提高資源利用率、減少環(huán)境有害物質(zhì)排放的生產(chǎn)體系;

　　?增材制造：將3D打印技術(shù)應(yīng)用于部件和產(chǎn)品制造，減少產(chǎn)品開發(fā)和制造的時(shí)間與成本。

　　2)歐盟：數(shù)字化歐洲工業(yè)計(jì)劃，推進(jìn)工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程

　　隨著智能制造的興起，歐洲各國都提出了相應(yīng)的戰(zhàn)略計(jì)劃。歐盟在整合各國戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上，提出數(shù)字化歐洲工業(yè)計(jì)劃，用于推進(jìn)歐洲工業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程。計(jì)劃主要通過物聯(lián)網(wǎng)(IoT，Internet of Things)、大數(shù)據(jù)(Big Data)和人工智能(AI，Artificial Intelligence)三大技術(shù)來增強(qiáng)歐洲工業(yè)的智能化程度;將5G、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全等五個方面的標(biāo)準(zhǔn)化作為發(fā)展重點(diǎn)之一，以增強(qiáng)各國戰(zhàn)略計(jì)劃之間的協(xié)同性;同時(shí)，投資5億歐元打造數(shù)字化區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，大力發(fā)展區(qū)域性的數(shù)字創(chuàng)新中心，實(shí)施大型的物聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)制造試點(diǎn)項(xiàng)目，期望利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)把高性能計(jì)算和量子計(jì)算有效結(jié)合起來，以提升大數(shù)據(jù)在工業(yè)智能化方面的競爭力。

　　3)德國：工業(yè)4.0，構(gòu)建智能生產(chǎn)系統(tǒng)

　　2013年，德國正式發(fā)布《保障德國制造業(yè)的未來：關(guān)于實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》，并將工業(yè)4.0上升為國家級戰(zhàn)略，期望做第四次工業(yè)革命的領(lǐng)導(dǎo)者，得到各界的支持。該計(jì)劃是一項(xiàng)全新的制造業(yè)提升計(jì)劃，其模式是通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、多功能傳感器以及信息集成技術(shù)，將分布式、組合式的工業(yè)制造單元模塊構(gòu)建成多功能、智能化的高柔性工業(yè)制造系統(tǒng);將在生產(chǎn)設(shè)備、零部件、原材料上裝載可交互智能終端，借助物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息交互，實(shí)時(shí)互動，使機(jī)器能夠自決策，并對生產(chǎn)進(jìn)行個性化控制;同時(shí)，新型智能工廠可利用智能物流管理系統(tǒng)和社交網(wǎng)絡(luò)，整合物流資源信息，實(shí)現(xiàn)物料信息快速匹配，改變傳統(tǒng)生產(chǎn)制造中人機(jī)料之間的被動控制關(guān)系，提高生產(chǎn)效率。

　　4)日本：創(chuàng)新工業(yè)計(jì)劃，鞏固自動化生產(chǎn)強(qiáng)國位置

　　日本提出創(chuàng)新工業(yè)計(jì)劃，大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，以信息技術(shù)推動制造業(yè)發(fā)展。通過加快發(fā)展協(xié)同機(jī)器人、多功能電子設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、智能機(jī)床和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，打造先進(jìn)的無人化智能工廠，提升國際競爭力。制造業(yè)工廠十分注重自動化、信息化與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合發(fā)展，已經(jīng)廣泛普及了工業(yè)機(jī)器人，通過信息技術(shù)與智能設(shè)備的結(jié)合、機(jī)器設(shè)備之間的信息高效交互，形成新型智能控制系統(tǒng)，大大提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。2016年，日本發(fā)布工業(yè)價(jià)值鏈計(jì)劃，提出“互聯(lián)工廠”的概念，聯(lián)合100多家企業(yè)共同建設(shè)日本智能制造聯(lián)合體。同時(shí)，以中小型工業(yè)制企業(yè)為突破口，探索企業(yè)相互合作的方式，并將物聯(lián)網(wǎng)引入實(shí)驗(yàn)室，加大工業(yè)與其他各領(lǐng)域的融合創(chuàng)新。

　　3.2 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

　　我國對智能制造的研究開始于20世紀(jì)80年代，已取得了一些成果，但研究規(guī)模一直較小，沒有形成完整的研究體系。新世紀(jì)金融危機(jī)爆發(fā)后，各國經(jīng)濟(jì)衰退，引發(fā)了各國政府對制造業(yè)的重新關(guān)注，我國政府及企業(yè)也逐漸加大了對智能制造的關(guān)注和投入。從最開始的《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》到2015年《中國制造2025》的正式發(fā)布，國家發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)的政策逐步完善。這些政策都以發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)為核心目標(biāo)，旨在提升制造業(yè)的核心技術(shù)，逐步達(dá)成我國的制造強(qiáng)國夢?？焖侔l(fā)展的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)為推進(jìn)我國智能制造發(fā)展提供了良好的條件，提高了我國的制造業(yè)智能化水平。我國自主研發(fā)的多功能傳感器、智能控制系統(tǒng)已逐步達(dá)到世界先進(jìn)水平。工業(yè)機(jī)器人、智能數(shù)控機(jī)床和自動化成套生產(chǎn)線等智能裝備制造技術(shù)也取得了較大進(jìn)步，并逐步形成了完整的智能裝備產(chǎn)業(yè)體系。智能制造裝備和先進(jìn)工藝技術(shù)在重點(diǎn)行業(yè)不斷普及，離散型制造行業(yè)的智能裝備應(yīng)用、流程型制造行業(yè)的工藝流程控制和制造執(zhí)行系統(tǒng)使制造企業(yè)生產(chǎn)效率大幅提高。通過在代表性制造企業(yè)推行智能制造技術(shù)和設(shè)備，逐漸形成了一些可復(fù)制推廣的智能制造應(yīng)用模式，為今后深入推進(jìn)智能制造奠定了一定的基礎(chǔ)。

　　我國裝備制造業(yè)是新中國成立后才開始起步的，經(jīng)過改革開放四十年來的扶持與發(fā)展，其工業(yè)體系和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善，取得了許多優(yōu)秀成績，從之前的低端制造業(yè)慢慢向中高端拓展，在規(guī)模和水平上都有了長足的進(jìn)步，目前已發(fā)展成為結(jié)構(gòu)體系完整、具有較高水平、具備國際競爭力的國民支柱性產(chǎn)業(yè)，為我國工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)做出了十分重要的貢獻(xiàn)。

　　到2015年，我國擁有39個工業(yè)大類、191個中類、5個小類，成為全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)類的國家。隨著國家對高端裝備制造業(yè)越來越重視，在國家政策的大力扶持下，智能制造裝備行業(yè)發(fā)展迅速，已逐漸形成規(guī)模。整體上來說，我國對裝備制造業(yè)的投資呈逐年增長趨勢，這在很大程度上得利于政府為吸引投資付出的努力和其提供的有利政策環(huán)境。從2010年到2016年，中國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)值由不足4000億元到超過1.2萬億元，體現(xiàn)了我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)巨大的發(fā)展?jié)摿?。與此同時(shí)，國內(nèi)大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及市場規(guī)模的擴(kuò)大，也使得相關(guān)裝備制造業(yè)企業(yè)迎來較好的發(fā)展前景，為國家推動傳統(tǒng)行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級提供了良好的基礎(chǔ)條件和環(huán)境優(yōu)勢。根據(jù)國家工信部數(shù)據(jù)，2017年全國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)利潤增長21%，增加值同比上升12.5%，裝備制造業(yè)增加值11.3%，高技術(shù)增加值同比上升13.4%，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量增加68.1%，集成電路產(chǎn)量增加23.8%。

　　從總體上講，我國裝備制造業(yè)發(fā)展明顯加快，形成了具備較好物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)的獨(dú)立工業(yè)體系，重大技術(shù)裝備自主化水平顯著提高，國際競爭力進(jìn)一步提升。雖然取得了一些研究成果，但是根據(jù)國內(nèi)裝備制造業(yè)智能化的實(shí)際應(yīng)用情況來看，智能化只是解決了制造效率低和精度低的問題，沒有達(dá)到智能制造應(yīng)用的設(shè)計(jì)水平。產(chǎn)品在市場上的競爭力偏弱，市場供求關(guān)系仍存在較大偏差。與裝備制造業(yè)強(qiáng)國相比，我國裝備制造業(yè)綜合競爭力依舊較弱。在智能化過程中，存在缺乏核心技術(shù)自主創(chuàng)新能力、標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善、軟件與信息技術(shù)發(fā)展較弱、缺少行業(yè)優(yōu)秀企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)支持等問題。因此，我國的裝備制造業(yè)智能化發(fā)展要從實(shí)際國情出發(fā)，借鑒國外發(fā)展的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，規(guī)劃發(fā)展的長期路線，抓住全球制造業(yè)重新布局的戰(zhàn)略機(jī)遇，總結(jié)出適合中國的發(fā)展道路。

　　4 我國裝備制造業(yè)智能化發(fā)展需要解決的問題

　　通過對我國裝備制造業(yè)智能化關(guān)鍵技術(shù)裝備、核心支撐軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等方面的分析，對工業(yè)強(qiáng)國的對比，以及對六大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域的展望，針對我國裝備制造業(yè)發(fā)展智能化可總結(jié)出以下四點(diǎn)問題。

　　4.1自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)對外依存度較高

　　目前，我國制造業(yè)整體創(chuàng)新能力不強(qiáng)，裝備制造業(yè)的產(chǎn)品和核心技術(shù)在國際上缺乏競爭力。在智能化過程中，需要大幅度依賴國外的先進(jìn)制造設(shè)備、關(guān)鍵零部件和關(guān)鍵材料等。同時(shí)，在智能控制技術(shù)、在線分析技術(shù)、智能化嵌入式軟件，高速精密軸承等先進(jìn)技術(shù)方面自給率低，對外依賴度高。此外，國產(chǎn)智能裝備的性能和穩(wěn)定性難以滿足裝備制造業(yè)智能化發(fā)展的需求，約90%的工業(yè)機(jī)器人，70%的汽車制造關(guān)鍵設(shè)備，40%的大型石化裝備、核電等重大工程的自動化成套控制系統(tǒng)、大功率變頻技術(shù)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。這些核心技術(shù)及設(shè)備的缺失，增加了建設(shè)成本，加大了我國推行智能裝備制造的難度。

　　4.2 智能裝備制造標(biāo)準(zhǔn)化普及不夠，企業(yè)建設(shè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

　　裝備制造業(yè)智能化過程中所需的各種信息集成軟件、設(shè)備關(guān)鍵部件接口、信息網(wǎng)絡(luò)端口等，都需要統(tǒng)一連接標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間信息的順利對接。而中國企業(yè)大多注重發(fā)展技術(shù)，忽略了設(shè)備和技術(shù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化。由于廠商不同，國內(nèi)大部分傳統(tǒng)制造業(yè)的自動化系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)之間、設(shè)備之間存在嚴(yán)重的異質(zhì)異構(gòu)問題。盡管智能制造的發(fā)展帶來了新的生產(chǎn)模式，企業(yè)對智能制造的生產(chǎn)組織方式和商業(yè)運(yùn)營模式卻沒有統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)。2015年，工業(yè)和信息化部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員頒布了智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)指南，但由于我國制造業(yè)的發(fā)展不均衡，標(biāo)準(zhǔn)化普及做得并不好，依然會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)缺失、滯后以及交叉重復(fù)等問題。

　　4.3工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值未充分挖掘

　　在裝備制造業(yè)智能化的過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，企業(yè)通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，充分挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值，可優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)和商業(yè)模式，為企業(yè)智能化提供重要驅(qū)動力。工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用已被各國重視，德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略信息互聯(lián)技術(shù)重點(diǎn)研究大數(shù)據(jù)分析和工業(yè)數(shù)據(jù)交換，歐盟數(shù)字化歐洲工業(yè)計(jì)劃也花巨資打造了數(shù)字創(chuàng)新中心，以提升工業(yè)大數(shù)據(jù)在工業(yè)智能化中的應(yīng)用。但這些數(shù)據(jù)由傳感器、物聯(lián)設(shè)備、生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、外部互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)組成，數(shù)量巨大、來源分散又格式多樣，很難得到有效利用。而我國對工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用才剛起步，存在核心技術(shù)體系不完善、數(shù)據(jù)整合缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)匱乏等問題。

　　4.4 智能裝備制造相關(guān)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后

　　良好的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)是制造業(yè)智能化發(fā)展的重要驅(qū)動，具備完整體系的先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)對制造業(yè)的升級發(fā)展有極為重大的作用。智能裝備制造實(shí)施過程中，智能流程設(shè)計(jì)、智能監(jiān)控技術(shù)、智能信息集成管理軟件等都需要相關(guān)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的支持。而國內(nèi)在先進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的附加值和技術(shù)水平方面，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還存在一定差距。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是智能制造服務(wù)業(yè)市場沒有完全打開，相關(guān)政策體系不夠完善，市場化程度低;二是相比于制造服務(wù)業(yè)，傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)占比過大，存在供給過剩情況，而先進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)產(chǎn)業(yè)比例偏小，又存在嚴(yán)重供給不足的問題;三是智能制造專業(yè)人才培訓(xùn)服務(wù)體系發(fā)展滯后，相關(guān)先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)人才缺乏，無法滿足智能制造技術(shù)性人才需求。

　　5 對我國裝備制造業(yè)推行智能化的建議

　　5.1 深入產(chǎn)教研結(jié)合，搭建創(chuàng)新研究基地

　　面對當(dāng)今科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展應(yīng)該堅(jiān)持基礎(chǔ)強(qiáng)化、創(chuàng)新驅(qū)動的理念。同時(shí)，為了應(yīng)對智能制造發(fā)展大趨勢，必須主動調(diào)整轉(zhuǎn)變相關(guān)教研體系。企業(yè)有資金和實(shí)踐平臺，學(xué)校有人才和研究技術(shù)，二者應(yīng)發(fā)揮各自優(yōu)勢進(jìn)行合作。學(xué)校根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，科學(xué)設(shè)置課程和實(shí)踐，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，著力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。然后將技術(shù)和人才帶到企業(yè)，將研究應(yīng)用到實(shí)地，進(jìn)一步發(fā)揮人才和技術(shù)的作用，逐步構(gòu)建完善的創(chuàng)新研究基地，著力發(fā)展自主創(chuàng)新技術(shù)，更加有力地推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。為切實(shí)發(fā)揮引領(lǐng)和帶動作用，高等院校需面向經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，深入推進(jìn)產(chǎn)教融合，大力培養(yǎng)智能裝備制造領(lǐng)域急需的高層次復(fù)合型應(yīng)用人才，加大研究，提升產(chǎn)品和技術(shù)的核心競爭力，促進(jìn)智能制造的發(fā)展。

　　5.2 大力推行智能裝備制造相關(guān)技術(shù)與管理的標(biāo)準(zhǔn)化

　　推行裝備制造業(yè)智能化，標(biāo)準(zhǔn)要先行。智能裝備制造深度融合并集成了信息技術(shù)和先進(jìn)制造，具有較強(qiáng)綜合性，是一種新的生產(chǎn)組織方式和商業(yè)模式。成體系地推進(jìn)裝備制造業(yè)智能化標(biāo)準(zhǔn)制定、提升標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)升級的整體支撐和引領(lǐng)作用十分必要。政府在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推行過程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際發(fā)展情況，把握建設(shè)的總體要求、建設(shè)思路、建設(shè)內(nèi)容和組織實(shí)施方式，從生命周期、系統(tǒng)層級、智能功能等多個維度去構(gòu)建參考模型和體系框架。從產(chǎn)教研三方角度共同為行業(yè)發(fā)展需要的關(guān)鍵元器件、系統(tǒng)軟件端口等重要技術(shù)制定標(biāo)準(zhǔn)。由政府主導(dǎo)，逐步強(qiáng)制推行，應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的各個階段，以打造完善的智能化綜合標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系，并充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)性和引導(dǎo)性作用，指導(dǎo)當(dāng)前和未來一段時(shí)間內(nèi)智能裝備制造標(biāo)準(zhǔn)化工作。

　　5.3 建設(shè)數(shù)字服務(wù)中心，加強(qiáng)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

　　加強(qiáng)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，可以從兩個方面進(jìn)行。一是由國家聯(lián)合高校出資建設(shè)數(shù)字服務(wù)中心：首先提升對工業(yè)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的運(yùn)算能力，然后對嵌入式數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、各種工業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)集成平臺進(jìn)行深入研究;同時(shí)，對工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、物流、銷售、售后服務(wù)等全生命周期的大數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，從技術(shù)、安全和管理等多個維度梳理大數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，使工業(yè)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系不斷健全完善。二是將實(shí)際應(yīng)用與推廣結(jié)合：完成標(biāo)準(zhǔn)建立之后，融合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由國家主導(dǎo)構(gòu)建工業(yè)大數(shù)據(jù)共享平臺，引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行大數(shù)據(jù)應(yīng)用，并針對重點(diǎn)領(lǐng)域，開展大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證，培養(yǎng)示范型企業(yè)，引領(lǐng)更多領(lǐng)域企業(yè)，推動發(fā)展工業(yè)大數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)工業(yè)協(xié)同發(fā)展的新模式，使工業(yè)大數(shù)據(jù)更高效地為裝備制造業(yè)智能化發(fā)揮價(jià)值。

　　5.4 發(fā)展現(xiàn)代智能裝備制造服務(wù)業(yè)

　　隨著智能制造的進(jìn)一步推廣，裝備制造業(yè)智能化升級對先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)的需求越來越大。智能裝備制造服務(wù)業(yè)在現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的比重越來越高，在發(fā)達(dá)國家占比高達(dá)70%，我國也應(yīng)該重視相關(guān)高端服務(wù)業(yè)的發(fā)展，增加服務(wù)業(yè)對智能制造的支持。針對我國智能裝備制造服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后問題，可以從下面三個方向開展工作：一是打造智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)平臺，促進(jìn)企業(yè)之間的信息資源共享及生產(chǎn)配置優(yōu)化。對智能裝備制造服務(wù)業(yè)的發(fā)展給予適當(dāng)?shù)恼邇?yōu)惠，吸引更多企業(yè)加入，擴(kuò)大相關(guān)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)市場，為先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)提供良好的發(fā)展空間。二是建立先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)生態(tài)園，鼓勵、引導(dǎo)各方面社會資金投入，發(fā)展一批智能制造相關(guān)服務(wù)管理企業(yè)，為裝備制造業(yè)智能化技術(shù)和系統(tǒng)研發(fā)提供完善的支撐體系，同時(shí)做好生態(tài)園高端制造服務(wù)業(yè)科技知識成果的轉(zhuǎn)化服務(wù)。三是構(gòu)建相關(guān)高端創(chuàng)新人才的培養(yǎng)和培訓(xùn)服務(wù)體系，制定政策鼓勵相關(guān)人才培養(yǎng)，做好先進(jìn)制造服務(wù)業(yè)的專業(yè)性人才輸送。