消费品工业智能制造发展路径研究

胡成林 赵阳

（1.中国电子技术标准化研究院，北京 100007；2.中国轻工业信息中心，北京 100833）

消费品工业是我国重要民生产业和传统优势产业，涵盖了轻工、纺织、食品、医药等工业门类，工业增加值占我国GDP的比重超过10%，在国民经济中具有十分重要的地位。研究表明，作为我国重要民生产业和传统优势产业，消费品工业已发展成为实践智能制造的重要领域，但消费品工业企业的智能制造能力成熟度偏低、各行业智能制造发展不均衡、智能制造标准体系不健全等问题制约着消费品工业智能化转型。因此需要通过能力要素提升、相关标准供给、应用场景培育等多种手段来夯实消费品工业最直接、最有效的智能制造发展路径。

1 消费品工业开展智能制造的必要性

推进智能制造是落实消费品“三品”战略的重要抓手。实施“三品”战略，是我国消费品工业深化供给侧结构性改革，加快转型升级的重要举措，集中体现了党中央、国务院对消费品工业发展的高度重视和巨大支持。“三品”战略提出了增品种、提品质、创品牌三大任务，实施这三大任务都离不开智能制造。

智能制造引领和推动新一轮工业革命，将进一步促进我国新一代信息技术、先进制造技术的深入融合，助推传统产业实施技术优化升级，支持新兴产业培育和发展，带动新技术、新产品、新装备发展，催生新的经济增长点[1]。智能制造系统纵向集成、横向集成、端到端集成的特点与现阶段及未来一段时间消费品工业发展需求能够很好地契合，助力企业优化价值链、产业链，创新个性化定制、服务型制造等新模式，实现绿色低碳、安全可控的高质量发展。

1.1 发展智能制造是消费品工业企业内部全价值链数字化、网络化、智能化转型的现实需要

当前，制造业企业内部价值链在加速重构，劳动力成本的重要性下降，生产效率和基础设施等因素变得越发重要。制造业数字化、网络化、智能化是新一轮工业革命的核心技术，应该作为制造强国战略的制高点、突破口和主攻方向[2]。随着我国5G、工业互联网等新基建的快速布局和实践应用，各行业将更加注重企业内部全价值链数字化、网络化、智能化改造。消费品工业在消费升级驱动和新基建发展红利的双重因素作用下将加速企业内部全价值链的系统改造。研发、生产、物流等关键业务不再是单一个体，各个环节可通过工业互联网等平台实现互联互通，数据可以在同一系统平台上实现跨业务领域的交互共享。智能机器人将作为重要的智能制造终端加速普及应用，人工智能、机器视觉等新一代信息技术将在研发、质量在线检测等应用领域快速部署。

1.2 发展智能制造是消费品工业实现产业链自主可控、安全可靠发展的坚实保障

进入“十四五”时期，消费品工业高质量发展的内外部环境更加复杂，既有“双循环”战略深入推进、消费升级趋势加速、数字技术加快渗透等有利因素，也面临产业链和供应链深度调整、国际贸易环境持续恶化等挑战[3]。新冠肺炎疫情等突发公共卫生事件、俄乌战争等地区冲突、中美大国博弈等不稳定因素，造成全球分布的产业链因空间距离长、环节多而造成的脆弱性被暴露并放大，经济全球化的退潮正在改变全球产业链的空间布局，产业链多元化、区域化和本地化发展趋势明显。消费品工业行业门类多、产业链条长、市场化程度高、对外依存度高，在全球产业链重构和构建新发展格局中，其产业链发展将更注重自主可控，安全可靠，以保障民生产品有效、稳定供给。智能制造广链接、可视化、智能化的特点使其能够实现现有产业链和可替代产业链更大范围的精准闭环管理，产业链中所有利益相关方可共建形成智能产业链合作平台，产业链稳定性、安全性更加可控。同时智能制造少人化和精准管控的特点将弥补行业人力成本红利减弱的不足，降低产业外流风险，进一步提升对产业链主要环节的控制力。

1.3 发展智能制造是消费品工业实现绿色低碳和降本增效“双赢”的重要手段

近些年，实现绿色低碳转型发展已在各行业形成共识，并在加速推进，2021 年9 月《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》印发实施，明确了绿色低碳发展的总体要求和行动目标，将进一步推进各行业明确绿色低碳发展的路线图和时间表。这对企业来说是挑战也是倒逼其转型升级的重要机遇。在我国致力于碳中和的战略背景下，智能制造的发展是我国实现碳中和的关键，也是我国从制造大国走向制造强国的重要一步[4]。目前在消费品工业领域中，食品、家电、塑料、皮革、造纸、家具、电池、陶瓷、五金、制鞋、日化、油墨、文体、日用玻璃、轻工装备等领域的环境敏感型企业有降污减排、清洁改造的紧迫感，同时减碳降耗也是现阶段各行业绿色低碳发展的现实需求，而智能制造能为消费品行业绿色低碳发展提供可行的解决方案。消费品工业企业通过加速布局实施智能制造，智能管控能源资源利用与污染物排放，可以达成节能和减排各项任务和指标，实现社会效益和经济效益共赢。

1.4 发展智能制造是消费品工业个性化定制等新模式的催化剂

随着消费加快升级，多样化、个性化需求不断增长，以用户需求为导向的设计、生产服务方式，即个性化定制模式将愈发得到消费品行业的重视。个性化定制是智能制造的典型应用场景，在消费品行业有成功的应用实例和广泛的应用意愿。GB/T 40814-2021《智能制造 个性化定制 能力成熟度模型》标准的发布实施，有力保障了消费工业实践个性化定制运营模式。

大规模个性化定制模式带动了工业变革，形成了工业新生态，给企业带来高份额、高利润和高效率，解决行业全价值链的提升，同时支持国家供给侧改革[5]。轻工行业尤为明显，如家电、家具、皮革等行业企业积极探索实践从大规模制造向以顾客需求为中心的个性化定制生产运营模式转型，满足消费者个性化、定制化需求，以期赢得新竞争优势。随着产业数字化发展，消费品工业将更加注重消费、生产、物流、售后等环节海量数据的收集分析，通过大数据分析等智能制造使能技术提升满足顾客需求的新产品个性化定制的效率和成功率。

2 消费品工业发展智能制造的基础条件

2.1 消费品工业智能制造标准化体系建设和应用实践有序开展

“十三五”期间，我国发布了285 项智能制造国家标准，主导制定47 项国际标准，进一步夯实了智能制造基础共性标准和关键技术标准体系，我国进入全球智能制造标准体系建设先进行列。轻工消费品行业积极开展智能制造标准体系建设研究，如家电领域布局智能制造标准化建设起步较早，早在2016年就发布中国首个家电行业智能制造标准框架体系，以覆盖全架构、全周期、全业态的智能制造模式和标准体系。

同时，自2016 年以来，工业和信息化部等部门组织开展智能制造综合标准化项目评选工作，消费品工业领域呈现各具特色的应用实践方向。如轻工行业主要涉及家电行业互联互通、信息集成，以及个性化定制等标准化应用研究。这些项目有力推动了相应领域智能制造标准化应用实践和落地。纺织行业主要涉及装备互联互通、数字化车间通用模型、大规模个性化定制等标准化应用研究。

2.2 消费品工业智能制造试点示范带动重点行业优先发展

截至目前，在工业和信息化部组织实施的智能制造试点示范专项行动中，消费品工业领域智能制造试点示范项目已覆盖轻工、食品、纺织、医药等各个消费品行业，如图1 所示。智能制造试点示范项目在缩短研发周期、提升生产效率、降低运营成本等方面取得良好的效果。如在家电行业，海尔、美的、老板电器等试点示范项目基本上实现了生产的标准化、模块化和定制化，可实时、同步响应全球用户需求；小天鹅公司探索大规模定制新模式，实现产品柔性化配置、生产敏捷响应，洗衣机新品研发周期缩短27%，产品不良率下降21%。在家具行业，美克家居、维尚家具、大信厨房等试点示范项目围绕满足客户个性化需求，打造了自动化、批量化和定制化的新型模式。在乳制品行业，伊利集团、蒙牛集团等试点示范项目基本实现了从原料到设备的全过程食品安全追踪，增强了质量控制和安全保障能力。在白酒行业，劲牌公司、迎驾贡酒、衡水老白干等试点示范项目通过信息技术对传统工艺的优化，较好地解决了传统酿酒方法高能耗、高污染问题，使传统白酒生产步入了绿色发展的轨道。在纺织服装行业，红领集团、报喜鸟服饰等试点示范项目比较成功地运用“互联网+人体数字库”，实现了终端消费者与制造商平台互动，促进了大规模个性化定制和协同网络制造。新凤鸣公司通过打造化纤生产数字化、智能化平台，部署互联网+研发、生产、销售等10 大应用，实现业务链、数据链、决策链一体化运营。在医药行业，康缘药业、天士力集团、丽珠集团等试点示范项目基本实现了中药复杂体系生产过程的信息化、数字化和智能化，提升了中药质量稳定性。

图1 “十三五”期间消费品工业试点示范项目行业分布图

通过深入实施智能制造，海尔、美的、青岛啤酒等多家企业重点工厂成为智能制造成功实践者和引领者，得到世界的充分肯定和认可，入选为全球“灯塔工厂”。如青岛啤酒通过部署智能化数字技术，满足消费者个性化、差异化和多样化需求，将客户订单的交付时间和新产品开发时间降低了50%，定制化啤酒的份额和营收分别增加了33%和14%。

2.3 消费品工业智能制造系统解决方案供应商队伍不断壮大

智能制造系统解决方案供应商是支撑行业实施智能制造重要技术保障力量。在工业和信息化部智能制造专项工作支持下，积极培育了一批智能制造系统解决方案供应商，“十三五”期间共评选出112 家系统解决方案供应商，包括数字化车间、智能工厂、协同制造等多个领域。其中重点服务于消费品工业共23 家，占比22%，涉及轻工业的家电、皮革和制鞋、家具制造、乳制品和饮料制造，纺织的服装服饰，以及医药等多个细分行业。

3 消费品工业智能制造发展面临的问题

3.1 消费品工业智能制造能力要素跨业务集成共享能力不足

消费品行业量大面广，多为劳动密集型传统产业，企业间实施智能制造的基础存在一定差异。大企业凭借雄厚的技术积累、人才优势、资金保障等率先在智能制造行业应用中取得突出成效，但大部分企业还处在积极探索阶段。按照GB/T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》，智能制造能力成熟度等级分为五个等级，自低到高分别为一级（规划级）、二级（规范级）、三级（集成级）、四级（优化级）和五级（引领级）[6]，如图2 所示。近年来，中国电子技术标准化研究院组织千余家消费品行业企业依照标准进行了诊断测评。测评结果显示，大部分企业智能制造能力成熟度水平在一级（规划级）、二级（规范级），如食品行业，63.8%的企业处于一级及以下水平，20.3%的企业处于二级水平[7]。这些测评数据反应出现阶段消费品工业中大部分企业开展智能制造的人员要素、技术要素、资源要素和制造要素等方面基础能力较薄弱，对装备和系统等开展集成并实现跨业务领域数据共享能力不足。

图2 智能制造能力成熟度等级

3.2 消费品各行业细分领域智能制造发展不均衡

智能制造可总结归纳为三种基本范式，即：数字化制造—第一代智能制造，数字化网络化制造—“互联网+”制造或第二代智能制造，数字化网络化智能化制造—新一代智能制造[8]。当前消费品行业各细分领域智能制造发展水平存在很大差异，大部分处于智能制造第一范式和第二范式的水平。如在轻工行业，家电、家具等行业已走在智能化转型升级的前列，部分龙头企业已成为引领行业智能化转型升级的中坚力量，达到了第二范式。但照明、自行车等行业仍集中在机械化、自动化改造阶段，距离智能化还有较长的道路；在纺织行业，化纤、棉纺等行业企业智能制造水平明显优于毛纺、麻纺与丝绸等行业企业，处于第一范式向第二范式过渡或深化的阶段，数字化纺纱自动检测系统、印染在线检测自动配送系统等已实现应用，而毛纺、麻纺与丝绸等行业受制于行业发展规模和整体技术水平，才刚刚起步。

3.3 制约消费品工业智能制造发展的共性难题待解决

目前，制约消费品领域智能制造发展存在共性的难题亟待解决，一是智能制造软硬件存在短板。智能装备供应商、软件开发商、系统集成商等创新能力、协作能力不足，关键零部件、软件等依赖进口的局面没有发生根本转变。二是智能制造标准化建设滞后。目前除纺织行业外，轻工、食品等行业均没有制定智能制造标准体系建设指南等规划指导文件，不利于行业智能制造标准整体性、系统性发展。三是技术成熟、适配性强、多样化解决方案供给不足。消费品工业细分行业众多，行业间的差异性造成实施智能制造的技术方案、推进路径等存在显著差异。四是人才队伍力量薄弱。推进智能制造需要一批既懂生产制造、企业管理，还要熟悉信息系统架构和信息资源整合等方面的复合型人才，这对智能制造人才培养提出了很大挑战。

4 消费品工业智能制造发展的着力点

新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，智能制造成为现代制造发展的必然趋势[9]。智能制造发展是一项系统工程，需政产学研用共同努力。除了行业管理部门制定引导行业智能制造发展的顶层设计和省市配套政策的系统规划外，智能制造有效实施的关键在于传导带动市场主体发挥实践创造力，可以单点突破配合系统规划取得实效。实现真正的智能制造是一个持续优化改造的过程，要避免大而全、盲目的开展实践。一定要找准发力点、夯实基础条件、探索试点示范，精准、稳步、有序推进。通过对标诊断提升对症下药的判断力、通过建立健全标准体系夯实智能发展的支撑力、通过典型应用场景的培育推广提升示范的引领力，“三力”齐发促进消费品工业智能制造快速优质发展，更好服务于新发展格局的构建，如图3 所示。

图3 智能制造发展“三力”

4.1 提升对症下药判断力

在智能制造研究中，北京航空航天大学刘强教授提出了三不要理论，即“不要在落后的工艺基础上搞自动化、不要在落后的管理基础上搞信息化、不要在不具备网络化数字化基础上搞智能化”，就是告诉我们组织实施智能制造，首先要做到基础要素底数清、状况明，知优势、晓不足，有的放矢、对症下药，切记盲目开展。依托GB/T 39116-2020《智能制造能力成熟度模型》和GB/T 39117-2020《智能制造能力成熟度评估方法》等国家标准，鼓励行业协会、企业组织开展消费品工业企业智能制造能力现状诊断，以线上自评和线下诊断结合的方式对企业智能制造能力成熟度进行系统评估。评估工作要确定科学的评估域范围，评估域应同时包含人员、技术、资源和制造四个要素内容[10]。通过科学诊断，准确把握不同行业企业存在的问题，有针对性的研究制定实施措施。依托中国智能制造系统解决方案供应商联盟等的企业资源和专家资源，对标国内外智能制造核心环节和关键共性技术，找准薄弱点，协同突破创新。

4.2 夯实智能发展支撑力

智能制造，标准先行。标准体系是智能制造的顶层设计和基础保障。按照“统筹协调、标准引领、示范应用”的原则，依托智能制造试点示范项目，开展消费品工业智能制造标准的研制和应用，加快构建既符合我国国情，又与国际接轨的智能制造标准体系。

智能制造是一个复杂系统，涉及大量不同厂商的装备、软件和各种的应用场景，执行标准的不统一是制约系统集成实现智能化的瓶颈问题。应充分发挥国家智能制造标准化总体组的专业优势、行业协会的行业深耕优势和行业龙头企业实践优势，以《国家智能制造标准体系建设指南（2021 年版）》为参考，结合轻工、食品、医药等重点领域行业发展需求，编制行业智能制造标准体系建设指南，系统规划智能制造标准体系建设。智能制造业最显著的特征就是运用多元化的方式进行系统集成，而这一过程的前提就是需要在整个制造过程中需要进行标准化工作[11]。基础共性标准和关键技术标准，要重点解决智能装备通用性差、接口不统一、数据结构多样、系统兼容性差等问题，同时加强现有基础共性国家标准的在行业内的宣贯，达成行业应用共识。在智能制造较成熟的细分领域优先研制智能制造行业应用标准，以标准牵引行业智能化发展。

4.3 提升典型示范的引领力

聚焦不同行业、不同应用场景，培育一批消费品工业领域智能制造典型应用场景，重点发挥智能制造在降低运营成本、缩短产品研制周期、提高全要素生产效率、降低产品不良品率、提高能源利用率等五个方面的牵引作用，本着由易到难、由点到面、逐步深入的原则，可先由外围易实施场景逐步过渡到核心应用场景，并持续改进和提升，有效提升消费品工业发展的质量效益。如先在线质量检测、智能仓储、设备预防性维护等探索实践，再到智能排产、流程管控、数字化研发等核心功能，逐步形成智能化生产运营模式，在智能产线、智能车间、智能企业培育建设中提炼总结成熟模式和经验在行业内推广应用，持续推进行业智能化改造。充分利用智能制造典型应用场景培育过程中的实践教学优势，培养具有实践问题解决能力的智能制造人才，逐步壮大智能制造人才队伍。进一步培育壮大面向消费品工业领域的智能制造系统解决方案供应商，为企业实践智能制造典型应用场景提供技术支持，能够研究提出行业适用性强的通用解决方案和企业个性化解决方案，提升解决方案的行业应用覆盖面。

5 结束语

消费品工业通过实施智能制造要促进“三个目标”的实现：一是供给水平明显提升。增加中高端消费品比重，不断提高品牌附加值、市场影响力和消费者认可度，稳步提升产品质量安全水平。二是创新能力明显增强。“互联网+”协同制造取得积极进展，关键设备研发和产业化水平进一步提高。三是质量效益明显改善。行业保持加快增长势头，降本增效取得积极进展，绿色发展能力显著增强。

智能制造关乎我国制造业质量水平及未来制造业全球地位。智能制造发展重在把握时代特征、立足制造本质、紧扣智能趋势[12]。消费品工业作为我国制造业的重要组成部分，是重要的民生产业和传统优势产业。消费品工业企业应当紧跟智能制造发展大势，逐步发展成为推进、实践智能制造的重要领域。