尹峰
赛迪智库装备工业研究所
基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革,而《智能制造发展规划(2016-2020 年)》将全面推进制造业智能转型,为建设制造强国奠定坚实的基础。
2016 年 12 月,工业和信息化部、财政部联合发布《智能制造发展规划(2016-2020 年)》(下称《规划》),为各地方、行业、企业推动智能制造发展指明方向。《规划》提出了“十三五”时期我国智能制造发展的指导思想、基本原则和发展目标,提出落实十大重点任务和四个专项行动。落实《规划》时需要深入研究和充分领会其理念、要求和任务方向,把握好以下几个方面。
智能制造对产业转型升级意义重大
制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基,应对经济发展新常态、落实五大发展理念,制造业是主体,也是当前推进供给侧结构性改革的主战场和主要受益方。“十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段,是加快经济发展方式转变,推动新旧动能转换的关键时期,同时也是我国制造业提质增效、由大变强的关键期。
目前,长期以来支撑我国制造业快速增长的劳动力成本优势日益弱化甚至消失,能源资源和环境条件约束强化,经济增速换挡、结构调整阵痛、动能转换困难相互交织,依靠资源要素投入、规模扩张的粗放发展模式难以为继,调整结构、转型升级、提质增效刻不容缓,必须加快发展方式转变,尽早实现智能转型。
智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式,其最突出的特点就是能够有效缩短产品研制周期,提高生产效率和产品质量,降低运营成本和资源能源消耗,并促进基于互联网的众创、众包、众筹等新业态、新模式的兴起。因此,加快推进智能制造发展,对于我国推进传统产业改造提升和新兴产业发展壮大具有重大意义。
推进智能制造面临的困难与挑战
当今世界新一轮科技革命和产业变革正在蓬勃兴起,新一代信息通信技术与先进制造技术加速融合,智能制造在全球范围内快速发展,并已成为全球制造业的重要发展趋势,对产业发展和分工格局带来深刻影响,推动形成新的生产方式、产业形态、商业模式。美国、德国、日本等工业发达国家纷纷实施“再工业化”战略,不断推出发展智能制造的新举措,通过政府、行业组织、企业等协同推进,积极培育制造业未来竞争优势。
美国实施先进制造业伙伴计划,成立数字化制造与设计创新研究院、智能制造创新研究院,开展智能制造相关领域的关键共性技术创新,去年 2 月还发布了《智能制造系统现行标准体系》,描绘未来美国智能制造系统将依赖的标准体系;GE 公司正在全球范围内全力打造工业互联网,今年 1 月底又发布了最新版的《工业互联网参考架构》。德国依托高端装备和自动化基础优势,提出实施以信息物理系统(CPS)为核心的“工业 4.0”战略,目前已形成包括发展战略、关键共性技术创新、标准体系建设、应用示范、宣传推广等方面的系统推进格局,并在努力将“工业 4.0”推广到全世界。日本在发布物联网和机器人发展战略的基础上,于去年 12月发布了《工业价值链参考架构》,正式推出日本的智能工厂基本架构。
另外,新兴市场国家也积极参与全球制造业分工,东南亚、南亚、南美甚至非洲国家,凭借更加低廉的劳动力和资源要素成本,积极承接中低端产业转移。印度从 2014 年开始实施“印度制造”计划,意图凭借软件产业的优势,利用物联网技术提升制造业技术水平、推动新产品的研发。
近年来,在中央、地方、行业协会以及广大企业的共同努力下,我国智能制造发展成效明显,关键技术装备、智能制造成套装备、核心工业软件、智能制造标准体系、智能制造新模式应用等关键领域取得一系列重要突破,为深入推进智能制造初步奠定了一定的基础。但目前我国制造业尚处于机械化、电气化、自动化、数字化并存,不同地区、不同行业、不同企业发展不平衡的阶段。
发展智能制造面临一些突出问题:一是部分关键技术装备受制于人,高档数控机床、工业机器人、智能传感器等关键技术装备仍依赖国外,比如 70% 的工业机器人、80% 高档数控机床、80% 的传感器和85% 以上的 PLC 依赖进口;
二是智能制造发展基础比较薄弱,目前虽然已构建起了智能制造标准体系架构,但很多基础共性标准、关键技术标准和行业应用标准仍然缺失,数字化研发设计软件、工业控制系统、制造执行系统等核心工业软件仍以国外品牌为主;
三是系统解决方案供给能力不足,尚不能满足我国制造业智能转型的需求,大部分供应商技术偏弱、规模偏小、应用领域相对单一,更缺乏像德国西门子、美国GE 这样的国际领军企业;
四是企业智能制造发展模式和路径还需进一步探索,虽然近两年工业和信息化部遴选了 109 个智能制造试点示范项目,并组织开展了大量的宣传推广工作,但仍有相当数量的企业对智能制造的内涵和发展路径认识不清,容易盲目求全求大、仓促上阵,缺乏整体长远的规划;
五是多层次的智能制造人才队伍亟待构建,适应智能制造发展的领军人才、创新人才和专业技术人才还很缺乏。
总体来看,相对工业发达国家,推动我国制造业智能转型,环境更复杂,形势更严峻,任务更艰巨。
全力补足我国智能制造发展短板
发展智能制造,必须遵循客观规律,立足国情、着眼长远,加强统筹谋划,积极应对挑战,抓住全球制造业分工调整和我国智能制造快速发展的战略机遇,全力补足我国智能制造发展的短板,引导企业在智能制造方面走出一条具有中国特色的发展道路。
一是加快智能制造装备发展。
智能制造装备是发展智能制造的物质基础和重要载体,是实现制造业智能转型的关键所在。要聚焦感知、控制、决策、执行等核心关键环节,依托重点领域智能工厂、数字化车间的建设以及传统制造业智能转型,创新产学研用合作模式,突破高档数控机床与工业机器人、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备五类关键技术装备。以系统解决方案供应商、装备制造商与用户联合的模式,集成开发一批重大成套装备,不断提高质量和可靠性,推进工程应用和产业化。积极推动新一代信息通信技术在装备(产品)中的融合应用,促进智能网联汽车、服务机器人、智能家电、智能家居等产品的研发、设计和产业化。
二是夯实智能制造发展基础。
发展智能制造,还面临标准滞后、核心软件缺失、工业互联网基础和信息安全系统薄弱等瓶颈问题。因此,要实施智能制造标准提升专项行动,依据《国家智能制造标准体系建设指南》,开展智能制造基础共性、关键技术、重点行业标准与规范的研究,构建标准试验验证平台,进行技术规范、标准全过程试验验证,在制造业各个领域进行全面推广,形成智能制造强有力的标准支撑。
要全力提升智能制造软件支撑能力,针对感知、控制、决策、执行过程中面临的数据采集、数据集成、数据计算分析等方面存在的问题,开展信息物理系统的顶层设计,研发相关的设计、工艺、仿真、管理、控制类工业软件,推进集成应用,培育重点行业整体解决方案能力,建设软件测试验证平台。
要努力构建工业互联网基础和信息安全系统,研发融合新型技术的工业互联网设备与系统,构建工业互联网标识解析系统及试验验证平台,研发安全可靠的信息安全软硬件产品,搭建基于可信计算的信息安全保障系统与试验验证平台,建立健全工业互联网信息安全审查、检查和信息共享机制,在有条件的企业进行试点示范。
三是打造智能制造生态体系。
发展智能制造不仅要从应用侧推动智能工厂 / 数字化车间建设、发展智能制造新模式,还要从供给侧打造智能制造生态体系。
围绕企业智能制造发展需求,组织实施智能制造系统解决方案供应商培育专项行动,推动装备、自动化、软件、信息技术等不同领域企业紧密合作、协同创新,推动产业链各环节企业分工协作、共同发展,逐步形成以智能制造系统集成商为核心、各领域领先企业联合推进、一大批定位于细分领域的“专精特”企业深度参与的智能制造发展生态体系。
加快培育一批有行业、专业特色系统解决方案供应商,大力发展具有国际影响力的龙头企业集团,做优做强一批传感器、智能仪表、控制系统、伺服装置、工业软件等“专精特”配套企业。
四是培育智能制造新模式。
智能制造不仅仅是生产过程的变革,更将对相关的商业模式产生颠覆性的影响,催生大量的新业态、新模式,促进我国传统产业改造提升和新兴产业发展壮大。
因此,要加大力度培育和推广智能制造新模式。针对原材料工业、装备工业、消费品工业等传统制造业环境恶劣、危险、连续重复等工序的智能化升级需要,组织实施智能制造试点示范专项行动,持续推进智能化改造,在基础条件好和需求迫切的重点地区、行业中选择骨干企业,推广数字化技术、系统集成技术、关键技术装备、智能制造成套装备,开展新模式试点示范,建设数字化车间 / 智能工厂,重点培育离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务五种智能制造新模式,并鼓励企业探索形成更多的新模式,不断丰富成熟后实现全面推广,持续探索、总结、培育和推广智能制造新模式,提高传统制造业设计、制造、工艺、管理水平,推动生产方式向柔性、智能、精细化转变。
五是加强人才队伍建设。
发展智能制造,关键靠人才,没有高素质的人才队伍,一切都是空话。把握落实《制造业人才发展规划指南》的契机,加快构建多层次的智能制造人才队伍,大力弘扬工匠精神,突出职业精神培育,培养一批能够突破智能制造关键技术、带动制造业智能转型的高层次领军人才,一批既擅长制造企业管理又熟悉信息技术的复合型人才,一批能够开展智能制造技术开发、技术改进、业务指导的专业技术人才,一批门类齐全、技艺精湛、爱岗敬业的高技能人才。
健全人才培养机制,创新技术技能人才教育培训模式,促进企业和院校成为技术技能人才培养的“双主体”,有条件的高校、院所、企业要积极建设智能制造实训基地,培养满足智能制造发展需求的高素质技术技能人才,支持高校开展智能制造学科体系和人才培养体系建设。
《中国制造 2025》明确提出将推进智能制造作为主攻方向,并在“推进信息化与工业化深度融合”重点任务中提出,要编制智能制造发展规划,明确发展目标、重点任务和重大布局,实施智能制造工程。
《规划》将举起智能制造发展的大旗,促进形成全面推进制造业智能转型的工作格局,将有利于培育我国经济增长新动能,推动制造业供给侧结构性改革,打造国际竞争新优势,为建设制造强国奠定坚实的基础。
责任编辑:白云