浅谈国内智能制造的现状和未来的发展趋势

进入二十一世纪，互联网、新能源、大数据等技术的迅猛发展，从而使得社会发生巨大的改变，人类生产工业发生变革，使人类社会生活水平更上一个台阶。德国为应对全球挑战提出了“工业4.O”的发展计划，我国根据发展的实际情况，提出《中国制造2025》的国家战略规划。智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)是一种由智能机器和人类共同组成的人机一体化智能系统，其具有高度集成化，包含智能制造技术和智能制造系统。毋庸置疑，智能制造必定是世界制造业今后的发展趋势。

那么，目前国内智能制造的发展现状和未来的发展趋势如何呢？

一、目前国内智能制造的发展现状

近几年来，随着科技的飞速发展，“中国制造”向“中国智造”转型的故事正在上演。而随着5G时代的到来，众多中国科技企业也是迅速崛起，进一步推动了“中国智造”的发展进程。2020年新冠疫情期间，不少智能制造企业展示出自己的“智造”实力。面对居民出行受限、企业复工受阻、医护人员出现人手短缺等情况，一些智能制造企业凭借技术积累和制造优势，推出送餐无人机、自动测温机器人和智能医用服务机器人等，助力疫情下的生活运转。

中国随着生产成本的不断上升，传统制造业的优势不断削弱，过去制造业是依靠发达国家来拉动，现在这种局面正在发生着改变。中国如何实现从制造向创造的转变，将长期成为我国制造业内思考的问题。然而智能制造对于我国制造业是个发展的好时期，应该把握好这次机遇，从而提升我国制造业综合水平，脱离低效率和高消耗的困境。

实际上，中国早期也对智能制造进行了初步的研究。早在1993年，中国对“智能制造系统关键技术”进行了探讨研究。最近这几年政府和企业更加注重智能制造的发展，一是国家持续颁布了一些政策关于智能制造的发展，如:《智能制造装备产业“十二五”发展规划》、《智能制造科技发展“十二五”规划》。中国以《中国制造2025》为总纲，各地方已经出台政策，来支持智能制造，如：广东、江苏、四川等省份。二是国家正在进行智能制造试点示范，按照《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》和《关于开展2015年智能制造试点示范项目推荐的通知》，已经确定好覆盖38个行业的46个试点示范项目，涉及智能装备、智能服务、智能化管理等6个类别。

当前，我国已具备发展智能制造的基础与条件：

我国已经取得了一大批相关的基础研究成果，掌握了长期制约我国产业发展的部分智能制造技术，如机器人技术、感知技术、复杂制造系统、智能信息处理技术等。以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成。

我国制造业数字化具备一定的基础。目前规模以上工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%，生产线上数控装备比重已经达到30%。

然而，与发达国家相比，我国还有较大差距，主要体现在以下几个方面：

智能制造基础理论和技术体系建设滞后。目前，我国主要侧重智能制造技术追踪和技术引进，而基础研究能力相对不足，对引进技术的消化吸收力度不够，原始创新匮乏;控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱，技术体系不够完整。

我国发展智能制造的数字化基础较为薄弱，制造业发展整体上还处于机械自动化向数字自动化过渡阶段，如果以德国工业4.0作为参照系，比较一致的看法是我国总体上还处于2.0时代，部分企业在向3.0时代迈进。

关键技术和核心部件受制于人。高端传感器、智能仪器仪表、高档数控系统、工业应用软件等市场份额不到5%，大型工程机械所需30Mpa以上液压件全部进口，大型转载机进口部件占整机价值量的50%-60%。

高端软件产品缺乏。我国制造业的“两化”融合程度相对较低，低端CAD软件和企业管理软件得到很好普及，但应用于各类复杂产品设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失，在计算机辅助设计、资源计划软件、电子商务等关键技术领域与发达国家差距依然较大。

企业系统集成能力较为薄弱，缺乏像西门子、GE一样的国际级大型企业。质量和水平不高。

二、机遇与挑战

2021年，我国的智能制造发展迎来了的新的一年，也将面临更多的机遇与挑战。

（一）机遇

第一，智能制造技术处于世界一流水平。

当前，新一轮科技革命和产业变革加速发展，大数据、人工智能、物联网等新一代信息技术正在与制造业深入融合，不断改变着制造业的生产方式、组织方式和发展模式，数字化、网络化、智能化已经成为全球制造业发展的重要方向。在第四次工业革命，也就是这次世界经济加速向数字化转型的过程中，我国在多个领域实现重大突破，新技术、新产品、新业态、新模式不断涌现；支撑智能制造发展的5G、大数据等技术方面处于全球第一梯队，为未来智能制造的全球竞争奠定良好基础。

第二，我国具有全球独有的发展高端制造业的全产业链条。

我国具有全球最完整、规模最大的工业体系、强大的生产能力、完善的配套能力。目前我国已经拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类，形成了独立完整的现代工业体系，是全世界唯一拥有联合国产业分类当中全部工业门类的国家。随着智能制造深入推进，工业互联网发展进入快车道，一大批数字化车间和智能工厂已经建成。截至2020年6月，制造业重点领域企业关键工序数控化率和数字化研发设计工具普及率分别达到51.1%和71.5%。

第三，在智能制造“走出去”方面已经奠定坚实基础。

我国制造业始终秉承开放发展的理念，是对外开放、合作共赢的重要领域。当前，我国已经成为全球货物贸易第一大国。一般制造业有序放开，已经与“一带一路”沿线30多个国家签署产能合作协议，高铁、核电、卫星等成体系走出国门，中国制造在全球产业链、供应链中的地位和影响力持续攀升。

（二）挑战

第一，经济全球化仍然面临巨大的不确定性。

当前世界经济形势复杂严峻，经济复苏具有不稳定性和不平衡性，新冠肺炎疫情的影响广泛而深远，各类衍生风险不容忽视，一些国家单边主义、保护主义、霸权主义仍然严重。

第二，智能制造发展的国际竞争将更加激烈。

近年来，美国、德国等发达国家加快实施以信息技术为核心驱动力的先进制造计划。如德国的工业4.0。并且依托制造等领域的优势，构建数字驱动的工业生产制造体系，打造产业竞争新优势，抢占新一轮国际竞争制高点。我国面临着更加激烈的竞争。

第三，我国在智能制造的一些基础技术和关键核心技术方面仍然存在短板。

我国制造业领域一些核心技术受制于人，“卡脖子”问题突出，对外依存度高，新兴技术掌控能力有待提升。如，全球工业设计仿真软件产业主要由美、德、法三国把控。许多企业仍然处于数字化起步阶段。如，芯片、传感器、工业机器人等核心技术装备与软件系统仍然依赖进口，严重制约了我国智能制造的发展。

二、我国智能制造的未来发展趋势

智能制造在制造过程中能进行智能活动，通过人与智能机器的合作共事，把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。从而实现数字化智能工厂的落地，让制造企业通过数字化转型提升产品创新与管理能力，提质增效，从而赢得竞争优势。

当前，有不少制造业已经走过机械化、自动化、数字化等发展阶段，已经搭建起完整的制造业体系和制造业基础设施，在产业链中具有重要地位。这让他们具备了实现智能制造、推动产业链变革的可能性和基础实力。

就目前来看，国内现阶段智能制造的发展主要涉及以下几个方向：

工业体系的转型：在“互联网+”背景下的制造业正在急速变化，智能制造表现为:产品更新换代加快、设计周期减小，生产效率高。在这种趋势的推动下，中国传统的工业体系会向智能的工业体系转型。

制造业服务化：在信息时代，企业和用户是通过产品和服务建立关系的。服务融合在制造业的各个环节，有利于提升价值链。

智能制造装备：企业需求具有感知、分析、控制等多功能的智能装备，包括高档数控机床、智能控制系统、智能仪器设备、智能工业机器人等。

当前，国内急需促进传统制造业结构调整和优化升级，从而提升中国经济在全球竞争中的地位。在信息时代中国应把握住这次发展时机，在“互联网+”和大数据的驱动下，实现“中国制造”向“中国智造”的转型。

智能制造推动企业转型升级，先进制造技术的加速融合使得制造业的设计、生产、管理、服务各个环节日趋智能化，智能制造正在引领制造企业全流程的价值最大化。归纳来看，智能制造至少能从以下6个方面推动企业转型升级：

（一）智能设计

指应用智能化的设计手段及先进的设计信息化系统（CAX、网络化协同设计、设计知识库等），支持企业产品研发设计过程各个环节的智能化提升和优化运行。例如，实践中，建模与仿真已广泛应用于产品设计，新产品进入市场的时间实现大幅压缩。

（二）智能产品

在智能产品领域，互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计，使产品逐步成为互联网化的智能终端，比如将传感器、存储器、传输器、处理器等设备装入到产品当中，使生产出的产品具有动态存储、通讯与分析能力，从而使产品具有可追溯、可追踪、可定位的特性，同时还能广泛采集消费者个体对创新产品设计的个性化需求，令智能产品更加具有市场活力。

（三）智能装备

智能制造模式下的工业生产装备需要与信息技术和人工智能等技术进行集成与融合，从而使传统生产装备具有感知、学习、分析与执行能力。生产企业在装备智能化转型过程中可以从单机智能化或者单机装备互联形成智能生产线或者智能车间两方面着手。但是值得注意的是，单纯地将生产装备智能化还不能算真正意义上的装备智能化，只有将市场和消费者需求融入到装备升级改造中，才算的上是真正实现全产业链装备智能化。

（四）智能生产，个性化定制

在传统工业时代，产品的价值与价格完全由生产厂商主导，厂家生产什么消费者就只能购买什么，生产的主动权完全由厂家掌控。而在智能制造时代，产品的生产方式不再是生产驱动，而是用户驱动，即生产智能化可以完全满足消费者的个性化定制需求，产品价值与定价不再是企业一家独大，而是由消费者需求决定。

（五）智能管理

随着大数据、云计算等互联网技术、移动通讯技术以及智能设备的成熟，管理智能化也成为可能。在整个智能制造系统中，企业管理者使用物联网、互联网等实现智能生产的横向集成，再利用移动通讯技术与智能设备实现整个智能生产价值链的数字化集成，从而形成完整的智能管理系统。此外，生产企业使用大数据或者云计算等技术可以提高企业搜集数据的准确性与及时性，使智能管理更加高效与科学。

（六）智能服务

智能服务作为智能制造系统的末端组成部分，起到连接消费者与生产企业之间的作用，服务智能化最终体现在线上与线下的融合O2O服务，即一方面生产企业通过智能化生产不断拓展其业务范围与市场影响力，另一方面生产企业通过互联网技术、移动通讯技术将消费者连接到企业生产当中，通过消费者的不断反馈与意见提升产品服务质量、提高客户体验度。

智能服务强调知识性、系统性和集成性，强调以人为本的精神，为客户提供主动、在线、全球化服务，它采用智能技术提高服务状态／环境感知、服务规划／决策／控制水平，提升服务质量，扩展服务内容，促进现代制造服务业这一新业态的不断发展和壮大。

智能制造可实现整个制造业价值链的智能化，而工业互联网是实现智能制造的关键基础设施，在智能制造发展的大势所趋下，制造企业应凭借自身在核心技术领域的实力，加快建设智慧物联平台，着力提升产品智能化生产水平、制造质量和整体运营效率，逐步实现“机器换人”“软件换人”“智能运营”阶段目标，推动企业转型升级。

2021年，智能制造已成为我国建设制造强国的主攻方向，加快发展智能制造解决方案是推动中国制造迈向高质量发展、形成国际竞争新优势的必由之路。中国制造企业必须通过数字化转型提升产品创新与管理能力，提质增效，从而赢得竞争优势，实现“制造”向“智造”的转变。