“中国制造2025”战略背景下中小企业实现智能制造途径探析

◎文/陈前程 李粟 郭存露

（安徽建筑大学城市建设学院 中机第一设计研究院有限公司 安徽投资俱乐部）

一、“中国制造 2025”战略

1.提出背景

近年来，实体经济日益受到各国的重视。制造业是实体经济的主体，是国民经济和国防建设的支柱，是人民幸福安康的物质基础，也是新常态下经济“转方式、调结构”的主战场。制造业的兴衰，印证的是大国的兴衰，没有强大的制造业，就不可能成为经济大国和强国[1]。制造业对服务业的发展具有重要的支撑带动作用。正是基于此，自2013年至今，德国、美国和中国先后推出了“工业4.0”项目、“先进制造伙伴计划”和“中国制造2025”。这些计划都以智能制造为主题，利用信息网络技术推动制造业向智能化转型升级[2,3]。

我国工业化已告别重化工时代，传统制造业发展进入中低速增长新常态。总体来看，我国制造业面临三大困境。一是制造业大而不强。具体表现为创新能力不强、产品质量问题突出、处于价值链低端。价值链高端是“产品创新研发和服务”两端，而我国制造业多数处于附加值较低的“生产—加工—组装”环节，如生产一部苹果手机所需的178.96美元中负责组装的中国企业仅得6.5美元。二是发展方式迫切需要改变。具体表现为主要依靠资源要素投入和规模扩张的粗放发展方式、资源环境约束限制、劳动力成本不断上升、进出口增速放缓、对外投资规模同比减少。三是制造业面临“两头挤”的挑战。美国等发达经济体明确提出“再工业化”战略，首要目标是抢占装备制造业新制高点，而制造业中心逐渐向俄罗斯、巴西、印度、越南等发展中国家转移，我国正处于这两种状态的中间，面临“两头挤”的发展挑战。在国际大趋势下，世界主要经济体国家纷纷制定自己的制造业强国计划（具体见图 1）。

2.“中国制造 2025”主要内容

2015年3月5日，国务院总理李克强在《2015年政府工作报告》中明确提出要实施“中国制造2025”，加快从制造大国向制造强国的转变；5月19日，国务院正式下发《国务院关于印发〈中国制造2025〉的通知》（国发〔2015〕28号），部署全面推进实施制造强国战略。

《中国制造2025》是推动我国制造业进入世界强国行列的行动纲领，也是我国制造强国战略第一个十年行动纲领。其主要内容可以从“一、二、三、四、五、九、十”几个层次进行阐述。

“一”是指“一个目标”，即从制造大国迈向制造强国。“二”是指“两化融合”，即制造业的工业化和信息化进行深度融合。“三”是指“三步走战略”，即：第一步是到2025年中国制造业可进入世界第二方阵，迈入制造强国行列；第二步是到2035年中国制造业将位居第二方阵前列，成为名副其实的制造强国；第三步是到2045年中国制造业可望进入第一方阵，成为具有全球影响力的制造强国。“四”是指“四项原则”，即市场主导，政府引导；立足当前，着眼长远；整体推进，重点突破；自主发展，开放合作。其基本含义是以市场和政府引导为导向，结合目前的国家制造业和企业的制造能力，作出合理的、全面的、重点突出的发展规划，鼓励企业自主创新发展的同时加强行业间及跨国合作，力争企业实现在制造强国战略上的重点突破。“五”是指“五大工程”，分别是工业强基工程、绿色制造工程、高端装备创新工程、制造业创新中心建设工程和智能制造工程，其中智能制造工程是主攻方向。“九”是指“九大战略任务”，分别是强化工业基础能力、全面推行绿色制造、推进工业化和信息化深度融合、提高国家制造业创新能力、加强质量和品牌建设、深入推进制造业结构调整、积极发展服务型制造和生产性服务业、大力推进重点领域突破发展、提高制造业国际化发展水平。“十”是指“十大优势和战略领域”，分别是新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、新材料、生物医药及高性能医疗器械、电力装备、农业装备，其中属于装备制造业（斜体部分）的在7个以上。可见，“中国制造2025”战略最核心的是装备制造强国战略。

图1 世界主要经济体国家的制造业发展战略

二、中小企业实现智能制造的途径

1.知识管理

企业制造系统的知识管理可以从基础共性标准与规范、关键技术标准与规范、行业应用标准与规范三个知识库维度进行梳理，逐步实现对知识库的运用及其管理[4]。

基础共性标准与规范：术语定义、参考模型、元数据、对象标识注册与解析等基础标准；体系架构、安全要求、管理和评估等信息安全标准；评价指标体系、度量方法和实施指南等管理评价标准；环境适应性、设备可靠性等质量标准。

关键技术标准与规范：工业机器人、集成软件、物联网技术装置、增材制造、人机交互友好界面及装置、产品质控标准；体系架构、互联互通和互操作、现场总线和工业以太网融合、工业传感器网络、工业无线、工业网关通信协议和接口等网络标准；数字化设计仿真、网络协同制造、智能检测、智能物流和精准供应链管理等智能工厂标准；数据质量、数据分析、云服务等工业云和工业大数据标准；个性化定制和远程运维服务等服务型制造标准。

行业应用标准与规范：以典型离散行业的数字化车间集成应用和流程行业智能工厂集成应用为代表的十大重点领域行业应用标准与规范。

针对非标型生产企业和多品种小批量的生产制造型企业，还可以搭建面向客户参与的产品智能快速研发平台的知识管理构架[5]（见图2）。

图2 面向客户参与的产品智能快速研发平台的知识管理构架

2.现代研发技术及制造资源管理

面对“中国制造2025”计划，中小企业可以通过引进现代化的研发设计软件及创建产品测试平台，提升企业的现代化研发水平和生产制造资源的管理水平，进而提高研发效率，实现制造资源的高效运用。具体可以从以下几个方面入手。

设计仿真软件：计算机辅助类（CAD/CAM/CAE/CAPP）软件、基于数据驱动的三维设计与建模软件、数值分析与可视化仿真软件、模块化设计工具以及专用知识、模型、零件、工艺和标准数据库等。

图3 制造型企业的智能工厂构建框架

工业控制软件：高安全、高可信的嵌入式实时工业操作系统，智能测控装置及核心智能制造装备嵌入式组态软件。

业务管理软件：制造执行系统（MES）、企业资源管理软件（ERP）、供应链管理软件（SCM）、产品全生命周期管理软件（PLM）、商业智能软件（BI）等。

数据管理软件：嵌入式数据库系统与实时数据智能处理系统、数据挖掘分析平台、基于大数据的智能管理服务平台等。

系统解决方案：生产制造过程智能管理与决策集成化管理平台、跨企业集成化协同制造平台，以及面向工业软件、工业大数据、工业互联网、工控安全系统、智能机器等集成应用的行业系统解决方案。

测试验证平台：设计、仿真、控制、管理类工业软件稳定性、可靠性测试验证平台，重点行业CPS关键技术、设备、网络、应用环境的兼容适配、互联互通、互操作测试验证平台。

3.搭建智能工厂

近年来，欧美针对流程工业提出了“智能工厂”的概念，韩国政府也在《制造业创新3.0战略》中提出计划在2020年之前打造10000个智能生产工厂，将韩国20人以上的工厂总量中的1/3都改造为智能工厂。

智能工厂由商业智能、运营智能、操作智能三个层次组成。其在商业智能方面的含义是智能分析、经营预测、数据挖掘、商业智能；在运营智能方面的含义是运营优化、预警预报、实时绩效、应急指挥；在操作智能方面的含义是传感分析、现场总线、先进控制、实时优化、动态模拟、在线仿真。制造型中小企业可以根据自身的经营状况，逐步搭建自己的智能工厂（模块结构见图3）。

综上所述，中小企业可以通过以下途径实现智能制造：一是做到规范化的知识管理，从基础共性标准与规范、关键技术标准与规范、行业应用标准与规范三个维度提高企业的知识管理水平；二是通过引进现代化的研发设计系列软件，如设计仿真软件、工业控制软件、业务管理软件、数据管理软件等，提高企业的设计与管理水平，并通过创建产品测试平台，提高产品的稳定性和耐用性；三是从商业智能、运营智能、操作智能三个层面搭建智能工厂，逐步实现智能制造，从而提高企业的核心竞争力。