国内外智能制造发展现状研究与思考

姚振玖

智能制造作为先进制造技术与信息技术深度融合的成果，已经成为制造业的发展趋势，《中国制造2025》的颁布标志着智能制造成为我国制造业转型升级的主攻方向。大力发展智能制造不仅符合我国制造业转型升级的要求，而且是推动供给侧结构性改革、适应并引领“新常态”的重要抓手。20世纪80年代末，Wright和Bourne合著的《智能制造》一书的出版标志着智能制造概念的提出。经过了数十年的发展，智能制造的内涵逐渐丰富化，目前一般认为智能制造的含义是，在新一代信息技术的基础上，将产品制造流程和生命周期作为对象，实现系统层级上的实时优化管理，是成熟阶段的制造业智能化。相比于数字化和网络化阶段，智能制造全面使用计算机自动控制，并实现工业互联网、工业机器人、大数据的全面综合应用。智能制造可以大大缩短产品研发时间、提质增效、降低成本，体现了实体物理与虚拟网络的深度融合特征。

一、国际智能制造发展现状

（一）德国智能制造发展现状

德国作为全球制造业中最具竞争力的国家之一，德国的西门子、奔驰、博世、宝马等品牌以其高品质享誉世界。为了保持德国制造在世界的影响力，推动德国制造业的智能化改造，在德国工程院及产业界共同推动下，德国在2013年正式推出了德国工业4.0战略。工业4.0的内涵是凭借智能技术，融合虚拟网络与实体的信息物理系统，降低综合制造成本，联系资源、人员和信息，提供一种由制造端到用户端的生产组织模式，从而推动制造业智能化的进程。德国智能制造以信息物理系统为中心，促进高端制造等战略性新兴产业的发展，大幅减少产品生产成本，构建德国特色的智能制造网络体系。德国工业4.0战略的智能化战略主要包括智能工厂、智能物流和智能生产三种类别。总而言之，德国制造业的智能化过程以工业4.0战略为依托，顺应第四次工业革命的历史机遇，通过标准化规范战略部署，重视创新驱动，实现制造业智能化转型升级的战略目标，使德国在全球化生产中保持科研先发优势。

（二）美国智能制造发展现状

美国制造业长期以来饱受“去工业化”、产业转移的困扰。为了复苏实体经济，美国政府大力推动以发展智能制造为重点的“制造业回流”战略以应对其国内愈发严重的产业空心化问题。2011年，由美国政府、产业界和学术界共同组建的美国智能制造领导联盟发布了《实施二十一世纪智能制造》，该报告明确了智能制造发展的目标和路径，为制造业智能化建设提供了可参考的标准。2012年，美国国家科技委员会发布了《先进制造业国家战略计划》，该计划明确指出要加强智能制造建设。在实行制造业智能化的过程中，尤其要重视创新在其中的引领作用。通过营造良好的创新环境，并通过众包、奖励等模式大力鼓励开放式的全民创新，将创新驱动战略放在首位，从而在重大的核心技术领域实现突破并抢占制造业升级发展的先机。总而言之，美国的智能制造发展由政府牵头，依托技术创新能力强的大企业和制造业科研机构，重视中小企业和民众的创新成果，取得了一定的成效。

（三）日本智能制造发展现状

日本在二战之后经历了制造业高速发展的黄金时期，但由于劳动力短缺、生产要素成本高昂、国际贸易摩擦加剧等外部原因，以及日本国内信息技术已经与制造技术成规模的融合并应用到制造业生产中的内部条件，使日本拥有了实行智能制造战略的需求和动机。20世纪80年代末，日本工业界专家提出希望能够通过对制造业的智能化改造来提高要素生产率，并将先进制造技术推向世界。但是由于该战略项目的国际合作成本过高，以及技术交流产生的知识产权保护问题未能得到妥善解决，导致其实施效果大打折扣。近年来，日本政府针对先进制造部门采用资金推动战略，并通过努力加强知识产权保护、促进产学研深度合作来鼓励技术创新和进步。但总的来说，日本的智能制造战略并未达成使日本制造业加速发展的战略目标。深层次原因在于，支撑日本智能制造发展的相关因素未能达到发展要求，包括信息化建设水平较低、企业和行政体制僵化，以及未能对创新驱动发展战略加以足够的重视等。

（四）韩国智能制造发展现状

进入21世纪以来，韩国制造业面临着产业竞争日益加剧、原有优势产业受到新兴工业国崛起冲击的挑战。因此，韩国政府在2014年提出了“制造业革新3.0战略”，意图实现国家产业的转型升级。该战略的主要目标是将传统优势的信息、软件技术融入制造业。具体而言，韩国希望通过制定智能制造技术发展路线图并大力扶持中小企业的智能化发展，实现制造业产业链的智能化，提高生产效率并改善工厂环境及工业基础设施。2015年末，韩国政府发布了“智能制造研发路线图”，意图重点将3D打印、物联网、云计算等八大智能制造技术实现规模化的产业应用。此外，韩国产业研发创新过去过于依赖三星、现代等产业巨头，中小企业的研发能力一直未能得到充分的挖掘，并且一直未能建立起完善的产学研联动体系。为此，韩国近年来建立了创新经济中心用于开发培育中小企业的智能工厂项目，旨在推动部分工厂实现智能化。但在实际执行过程中，韩国“制造业革新3.0”战略更多地流于形式。加之韩元升值、经济增长停滞的压力以及新冠肺炎疫情的反复冲击，韩国的智能制造计划没有达到预期效果。

二、国内智能制造发展现状

改革开放至今，我国制造业发展取得了举世瞩目的成就，从发展的整体规模和技术含量上都成功实现了历史性的跨越。2006年，我国制造业的整体规模就超过了日本，四年之后又成功超越美国成为全球制造业第一大国。但是我国的制造业的智能化程度仍然较低，落后于部分西方发达国家，且存在核心技术未能实现完全自主、整体仍处在世界制造业价值链下游等问题。此外，人口红利的迅速减退和要素成本的不断提升也使传统比较优势日渐弱化。为了提升我国制造业的综合竞争力，加快我国由制造大国向制造强国的历史转变，国务院于2015年正式颁布了《中国制造2025》，规划明确指出，要以推进智能制造为制造业发展的主攻方向，从而推动制造业协同创新和向服务型制造的转变。

我国智能制造发展历程可分为三个阶段：第一阶段可概括为工业化带动信息化阶段（1956—2006年）。1956年“一化三改”的基本完成标志着我国社会主义工业化正式起步。改革开放以来，我国制造业信息化进入了发展的快车道，信息技术成为国家高技术研究发展计划（863计划）圈定的七个重点发展领域之一，同时期“工业智能工程”建设的提出标志着我国探索智能制造发展的开端。第二阶段是“两化”融合阶段（2007—2014年），党的十七大正式提出大力推进信息化与工业化的融合，振兴装备制造业。到2010年，全域信息化已经基本在我国实现，为带动引领工业发展创造了良好的外部条件。第三阶段是信息化引领工业化阶段（2015年至今），2015年《中国制造2025》的颁布标志着智能化成为我国制造业发展的新目标和新方向。同年《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》提出了智能制造标准体系应用标准的建设目标，大数据、物联网、云计算等新兴业态不断与传统产业融合，我国智能制造呈现出良好的发展态势。

当前，以工业机器人、智能控制系统、新型传感器等为代表的智能制造产业体系已经在我国基本形成。以工业机器人为例，根据国际机器人联盟的统计数据，我国工业机器人应用市场规模从2014年开始就稳居世界第一，年供货量在十年间增长了二十余倍。但是我国人均拥有的工业机器人数量仍然较低，未达到世界平均水平。我国智能制造仍然有着后发优势和广阔的市场前景。我国智能制造的发展特征如图1所示。

具体而言，我国智能制造产业增长迅速，核心智能测控装置进入产业化发展阶段，智能制造对制造业竞争力的提振效果日益凸显，特别是仪器仪表及食品包装机械领域的发展十分突出。重大智能制造成套设备取得重要成果，成功自主研制了全自动油田固井车、万吨产量烷基化废酸再生装置、千万吨级炼油加氢装置循环氢压缩机高压干气密封及其控制系统等重要工业设备。机器人自动化智能冲压生产线等智能制造装备成功中标，进军国际高端市场。智能制造装备示范应用进展显著，长三角、环渤海、珠三角等地区已经逐步发展成为智能制造装备产业集聚区。

相较于发达工业国家，我国制造业产业技术水平相对较低、创新体系尚不完善、自主创新能力较弱等原因制约了智能制造的发展。智能制造核心软硬件一定程度上受制于国外，创新法制保障不健全、企业融资困难等问题亟待解决。

三、对我国智能制造发展的启示

（一）加强基础理论体系研究，构建智能制造顶层设计

加强对智能制造的基础理论体系研究，首先需要加强从宏观角度对技术发展趋势的理解，把握核心问题。牢牢把握云计算、大数据、物联网等智能制造核心信息技术的研究前沿及科技理论，构建以工业互联网为核心的智能制造互联体系。充分发挥政府的顶层设计作用，通过顶层协调，加快构建智能制造基础理论研究体系，制定基础共性的行业标准。鼓励智能制造领域的企业和科研院所深入合作，推动智能制造顶层设计指导基础理论研究，从而形成有机体系，为我国智能制造长期可持续发展奠定坚实的理论基础。

（二）构建智能制造创新产业体系，培育一批示范龙头企业

要实现智能制造产业的可持续发展，就必须构建完善的智能制造创新产业体系。不断强化关键技术和部件的基础创新能力，在系统协同、高精度新型传感器、智能仪表等智能制造核心软硬件方面加大投入，提升制造业产业技术水平。在大数据和工业互联网为主要背景下，以智能制造装备、先进工业软件、智能制造工厂为主要发展方向，发挥政府的组织协调作用，构建以企业为主体、自主创新为源动力、产业政策为保障的创新产业体系。实施集中突破战略，聚焦重点目标，大力扶持培育一批具有代表性的智能制造示范龙头企业。以龙头企业带动关键核心技术研发，在智能制造技术设施完善、智能化转型升级要求迫切、市场需求强烈的领域进行重点突破，以实现树立品牌、示范带动的作用。

图1 我国智能制造发展特征

（三）深化国际国内产学研合作，提升制造业自主创新能力

要深化国际国内与智能制造相关的产学研合作，提升我国智能制造的综合竞争力。通过共建智能制造创新产业园区、加强产业标准和产业战略研究的合作、建立健全对话交流机制等方式，加强经验交流和知识成果转化能力。从产业融合系统观的视角同步推进智能制造技术、智能制造装备、智能生产管理和服务等智能制造全生命周期流程。坚持人才引领，健全可持续的创新人才培育体系，培育制造业自主创新能力。通过充分发挥专业人才在智能制造科研成果转化、创新技术开发、专门业务指导、质量流程控制等方面的主导作用，为产业“赋智”“赋才”“赋能”。

（四）加强法律和知识产权保障，完善智能制造发展软环境

构建智能制造法律保障的基础框架，维护核心技术应用的科学有序发展。完善相关法律保护机制，明确智能制造企业及利益相关方的法律权利、义务和责任。特别在数据隐私安全保障方面，要完善法律法规，建立事前事后的风控体系，为智能制造企业在进行新技术应用及改造升级时提供法律制度保障。特别要加强知识产权保护，完善保护智能制造企业创新的发展软环境。通过完善知识产权保护的相关法律法规，加大对侵犯智能制造企业合理合法权利行为的惩处力度，增设具有针对性的创新成果保护政策，保障企业创新主体的合法权益。

（五）突出金融财税支持力度，构建智能制造金融支撑体系

要强化金融财税政策对智能制造企业的支持力度，积极引导金融机构设计有利于智能制造企业融资的创新金融产品，拓宽智能制造企业的融资渠道、降低融资成本。统筹发挥不同层级金融机构的优势，健全多层次资本市场，给予符合要求的智能制造企业以贷款融资便利。加大政府产业基金领投力度，发挥支持引导和指向作用，带动风险创投、私募股权基金等社会资本对智能制造企业的投资等。在财税支持方面，一方面要制定切实有利于智能制造企业发展的税收优惠政策，减轻企业资金负担，从而为创新研发提供宽松的资金环境。另一方面要继续加强财政资金对智能制造产业的倾斜，对智能制造企业的重大项目建设、技术改造和关键基础设施建设提供定向税收减免，助力智能制造新业态的健康发展。