文/李正海
李正海 中国工业“互联网+”联盟 秘书长 一线大数据联盟 主要创始人
我国在推行多年的两化融合基础上，今年提出了《中国制造2025》。它成为实施制造强国战略的第一个十年行动纲领，也被外界解读为中国版的工业4.0计划。面对热议，中国振兴智能制造的路径又在哪里？
智能制造是《中国制造2025》、德国工业4.0、美国工业互联网的交会点，而这三者内容都十分丰富，存在着大量的技术要素、众多应用领域、涉及价值链方方面面，在项目实施中也需要大量投入。因此，政府部门、制造业企业、相关软硬件企业和集成企业都在积极思考，如何确立具有中国特色的智能制造发展路径。
打造具有中国特色的智能制造
“智能制造”从字面上理解，可以分成几个部分，首先是“智”，相对而言，“智”强调知识，强调获取信息、运用知识的能力。“能”是一种使能技术，意味着决策、执行。而“制造”可以理解成物理与化学的变化，涉及连续制造、间隙制造、离散制造，另外我们也可以把制造分成狭义的制造以及物流。我国的工业基础与德国、美国相比，可谓种类全面、大而不强。工业的技术水平千差万别，可以说工业1.0、工业2.0和工业3.0都存在。同时我国人口基数巨大，在工业领域，工程技术人员和产业工人众多。因此，中国的智能制造需要有中国特色，而这种特色就是由智能装备、人类专家和广大工人组成的人机一体化系统。这个系统在制造过程中能够进行信息的采集、传递、分析、运算、可视化，再进行决策，然后由装备、机器人和人类进行控制与制造执行。在其中的分析运算中，充分利用人类专家的知识成果，利用计算机的强大运算能力去扩大、延伸人类专家的脑力劳动，而对于缺少人类专家的场景，系统也可部分替代人类专家的作用，从而实现制造的数字化、自动化和智能化。
智能制造覆盖的内容很多，各方强调的内容也不同。如德国工业4.0强调信息物理系统（CPS）系统，利用自动化和软件领域的优势将集中式控制变成分散式控制，促进个性化、数字化和集成化；美国的工业互联网强调传感采集、强调数据分析、强调高级分析，也强调工作中与人的联系，其技术核心是互联网和大数据；我国的《中国制造2025》则除了智能制造和两化融合外，也在构建创新中心、工业强基、绿色制造、重点装备领域等方面，尤其强化总体的制造业产业规模与结构。
多样化的智能制造产业格局
智能制造产业涉及的面比较宽，包括先进制造技术、信息技术、控制技术、自动化技术等。传统意义的智能装备制造业主要包括高档数控机床、智能测控装置、关键基础零部件以及重大智能装备。而在社会经济发展到新的时期，智能制造产业的内涵也将发生变化，在原来的基础上产生了细分的机器人行业。更加强调促进智能生产的制造执行系统（MES）、信息物理系统（CPS）等，强调相关的物联网、大数据、云计算系统，以及促进智能发展的教育、各种标准制定、技术研发、咨询服务等。智能制造产业主要包括如下部分：
高档数控机床。分为大型、高精度数控母机与面向行业应用的关键高精密数控机床。进一步细化则包括通用行业的重型立卧车床、龙门铣床、落地镗床、轧辊磨床、高速精密车床、加工中心、复合机床、各种数控磨床、大型滚齿机和磨齿机、数控线切割和成形机床、大型数控成形设备等；面向行业应用的分为数控叶根槽铣床、数控转子槽铣床、数控成型铣齿机、数控成型磨齿机、超重型深空钻床、连杆加工机床等。
重大智能装备。包括石油石化智能成套设备、冶金智能成套设备、智能化成形和加工成套设备、自动化物流成套设备、建材制造成套设备、智能化食品制造生产线、智能化纺织成套装备、智能化印刷装备等。
测控设备。包括新型传感器、智能控制器、可编程控制器、现场总线控制系统FCS、嵌入式系统、智能仪表、精密仪器、精密传动装置、伺服控制机构、液气密元件及系统等。
工业机器人与特种机器人。包括焊接、涂装、搬运、装配等工业机器人，以及安防、危险作业、救援等特种机器人。
软件系统及平台。包括制造执行系统（MES）、信息物理系统（CPS）、计算机仿真系统（CAE）、虚拟现实、云计算、大数据等。
在教育、技术研发、标准、咨询等领域，智能制造不仅需要提升物理装备的能力，更要提升软能力，尤其是人的能力。因此，在智能制造的管理人员、技术人员、生产人员和系统服务人员都有大量的教育培训需求。而在技术研发和标准制定方面，也有大量的工作要做，并且在智能制造的方案制定、系统集成方面，更需要高速发展。
随着《中国制造2025》的推出，我国智能制造产业发展势头迅猛，预计在2015年产值将突破1万亿元，年均增长率超过25%，工业增加值率达到35%。而一些重大智能制造产品也将实现突破，形成一批具有国际竞争力和国内影响力的制造企业。从而实现我国完善的智能制造产业，实现装备的智能化及制造过程的自动化，使产业生产效率、产品技术水平和质量得到显著提高，能源、资源消耗和污染物的排放明显降低。但是我国的智能制造产业也面临着创新能力不足、创新投入比例低、创新人才数量少、核心技术不掌握、自主品牌缺乏、重大技术装备仪器仪表基本被国外垄断以及机器人控制系统、高端传感器、伺服电机、高档数控机床绝大部分被国外产品占有等问题。而在互联网、大数据、高端服务器、存储、操作系统等领域，也大多被国外企业拥有，所以我国的智能制造之路，称得上任重道远。
发挥主体作用 提升发展质量和内涵
智能制造已经成为我国的强国战略，国家和地方政府推出各种扶持政策。作为具体执行的企业和个人，需要及时掌握并利用国家政策，提升企业智能制造能力，提高个人智能制造的知识和技能，从而夯实工业基础，提升制造能力与质量，促进制造创新，加快制造业与“互联网+”的有机融合。
在国家层面，工业和信息化部实施启动了智能制造试点示范项目，目标是形成智能制造体系和公共服务平台。在具体运作方面，主要包括掌握我国智能制造产业状态以及面临的问题，明确智能制造的思路和重点方向，引导新一代信息技术在制造业的集成应用。包括云计算、物联网、大数据、虚拟技术等。培育新技术、新业态、新模式，推进国家制造业创新中心建设，构建智能制造标准，指导开展标准化工作。发挥政策引导、推动、财税机制，促进国际交流和合作。具体的智能制造试点项目，包括以智能工厂为代表的流程制造试点，以数字化车间为代表的离散制造试点，以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产品试点，以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的智能制造新业态试点，以物流信息化、能源管理智慧化为代表的智能化管理试点，以在线检测，远程诊断和云服务为代表的智能服务试点等。
各地政府为促进地区发展，推出大量的政府扶持项目，如浙江提出5年投入5000亿元实施机器换人项目；天津发布智能制造重大科技专项，打造5—10家智能制造示范工厂，建设100家机器换人示范企业，同时计划3年累计投入1亿元，面向全国从事机器人科研生产的企业、高校和科研院所，征集智能制造重大科技项目。各地纷纷构建智能制造、工业机器人园区以及智能制造联盟。各地政府需要结合本地特色，加强地区统筹，促进产业宏观指导，制定产业规划，协调产业布局与区域分工，促进高水平创新；促进服务平台建设，实现技术、研发、中试、转化等一系列公共平台的建设；构建产学研研究转化体系，形成产业技术联盟，完善产业结构，形成产业集群，实现规模发展，提升服务能力和竞争力；加强人员培养，促进创新，深化大数据、云计算、物联网等先进技术的应用，促进地区经济绿色、安全、高速创新发展。
企业是实施智能制造最主要的主体。企业在实施智能制造过程中，一方面需要进行新设备引进，另一方面更需要对已有装备进行改造，在做好顶层设计的基础上进行智能制造升级。在实施的过程中，确立自身的优势。在制造方面，按照产品装配工艺、部件装配工艺、零件生产工艺、工序、工步进行细化分解，实现信息化、数字化、知识化、集成化、自动化和智能化。而在此过程中需要强调，自动化是在可以保证质量稳定基础后才实施，智能化也是在实施自动化以后实施。当然对于引进的智能化系统，不仅要看重其包含的硬件部分，更要看重其软件部分，同时关注其中蕴含的知识部分，也就是大数据部分。另外作为智能生产装备，其学习能力、推理能力应该作为重中之重进行考察分析。智能制造的路径有向上与向下两种，向上是与互联网结合，向下是工业强基。互联网结合的核心是实现与企业的客户、供应商实现互联互通，与行业信息实现集成，从而实现规模化数据应用，实现数据的高效传递、转换、生产，实现远程控制和云服务。而向下必须保证生产线的连续、稳定地生产，因此需要有各种传感技术，实现CPS系统，构建设备的监控、故障诊断和预防性维护。对于集团性企业，更需要实现集团间的数据集成、工作集成、管理集成和创新集成。比较典型的应用，如利用大数据技术实现各企业的数据之间的集成，从而实现对标分析，促进标准化发展。或者如纵向分析设备的生命周期状态，横向监控设备是否正常，从而减少设备的计划外维修，保证生产的平稳。
具体而言，企业实现智能制造要分成智能的产品、智能的装备、智能的生产、智能的物流、智能的组织和智能的管理与决策六大领域来实施。系统性地采购智能装备、工业机器人，构建智能生产线、生产车间、应用制造执行系统（MES）、生产计划系统（APS）、信息物理系统（CPS）等。结合人员教育和商业模式改进，从而构建智能工厂。
智能制造离不开人，一方面需要利用软件系统实现人的知识显性化管理，另一方面需要提升企业各级人员的智能制造水平，充分学习掌握软件的应用，提升智能制造的能力，掌握智能装备的使用、维护和改进，并控制新技术带来的安全与风险。从而保证智能制造的落地有效运行，促进企业的智能能力的提升。由于互联网的发展，企业人员流动加大，因此实现智能组织和智能人员管理势在必行，比较典型的是促进创新，培育创客，企业改变绩效考核制度，实现复合收益模式、长效收益模式，以适应互联网+时代的人员发展和企业创新需要。对于制造业的个人而言，充分学习智能制造知识，掌握智能制造技能，避免被机器人所代替，利用互联网的高速传递能力和海量的用户基础，发挥自身潜能，创造自身价值。
最后需要提及的是，我国是个工业大国，普遍存在着信息不对称现象，因此在实施智能制造时，可以根据不同的应用状态采取不同的策略。如短期内国内不能生产供应的，那么可以引进。但要实施集成性引进，也就是只引进核心部分，加上国内的产品功能组件，从而形成解决方案。对于这部分产品，要逐步降低对外的依赖比例和进口总额；对于国内已经可以实现生产供应的产品，要降低信息不透明性，作为生产企业，提升自身的宣传策划能力，加大宣传力度；对于购置企业，在条件基本相当情况下，应优先选择国内企业。另外在政府引导下，构建产业合作平台，促进信息沟通，促进产业的合作；对于已经达到量产、产品质量可靠的智能制造相关产品，要普及性应用，根据企业的实际情况，实现工业2.0补课、工业3.0普及和工业4.0试点，从而形成中国强大的制造体系，做大制造业规模，优化产业结构，实现高质量、可持续发展。
智能制造引领未来发展
智能制造的相关核心技术将会发生巨大的变化，比较典型的是人工智能技术。包括机器学习、感知技术、知识表达等。而专家系统、人工神经网络和模糊逻辑将得到广泛应用。在智能装备方面，设备的自感知、自省、自律和自维护将得到普遍应用。另外虚拟制造技术和三维仿真技术也将对制造业产生巨大影响。而3D打印则会促进生产效率和材料利用水平的进一步提高。
随着“互联网+”的发展，生产网络系统将发生突飞猛进的变化。数据传递的速度、容量、可靠性和抗干扰性将大幅度提升、结合各自控制器和执行机构，装备的控制执行能力将会有革命性的变化，并实现产业互联网和消费互联网的有机整合，从而改变整个世界制造信息和知识的传递模式。
随着中国智能制造能力的提升，从制造大国成为制造强国，以创客为代表的大众创业、万众创新的时代到来，构建出柔性的生产组织，通过泛在人机一体化，生产出海量的智能化产品和智能服务。人类将享有数量更多、质量更高的科技成果，从而获得更多的幸福感。
