智能制造背景下，装备制造业产业如何升级

智能制造背景下，装备制造业产业如何升级

1 引言

装备制造业是制造业的核心和支柱，是社会经济发展的基础性产业，是各行业产业升级、技术进步的基础条件。高度发达的装备制造业是实现工业智能化的必要条件，也是一个国家的技术水平和综合国力的集中体现。经过几十年的发展，中国装备制造业已形成门类齐全、产业规模庞大的产业群，少数产品已达到世界领先水平，取得了不错的成绩，但仍需意识到我国传统装备制造业还面临高端核心技术依赖国外进口、技术创新体系不健全以及产品产能过剩等问题。

如今中国智能制造快速发展，为传统制造业的升级提供了良好契机。加快推进装备制造业智能化，建立完备的智能制造装备产业体系，是落实工业化和信息化深度融合战略的重要举措。以智能制造带动装备制造业智能化升级，再以装备制造业智能改造推动智能制造在全行业普及，可以更好地达成我国的制造强国梦。

2 智能制造发展的主要领域

分析智能制造发展现状可知，智能制造的集成创新和应用示范主要聚焦感知、控制、决策、执行等核心关键环节；通过推进产教研用联合创新，攻克关键技术，提高质量和可靠性；通过集成开发一批重大成套装备，推进工程应用和产业化。以下六大领域是智能制造的重点研发方向。

2.1 工业机器人

2.2.智能数控机床

2.3 3D打印（增材制造）

2.4 智能传感器

2.5 智能物流仓储

2.6 智能检测与装配装备

3 国内外发展现状和形势

3.1 制造业强国发展状况

20世纪80年代，工业发达国家已开始对智能制造进行研究，并逐步提出智能制造系统和相关智能技术。进入21世纪，网络信息技术迅速发展，实现智能制造的条件逐渐成熟。在国际金融危机之后，虚拟经济出现泡沫，传统制造业强国开始将重心转回实体制造，颁布了一系列发展智能制造的国家战略（表1），期望以发展制造业刺激国内经济增长，巩固大国地位。

1）美国：先进制造业伙伴计划，重塑工业竞争力

美国通过先进制造业伙伴计划重新规划了本国的制造业发展战略，投入超过20亿美元研究先进工业材料、创新制造工艺和基于移动互联网技术的第三代工业机器人，希望通过发展先进制造业，实现制造业的智能化升级，保持美国制造业价值链上的高端位置和制造技术的全球领先地位。美国智能制造现阶段重点研究领域及内容：

•智能机器人：结合互联网技术，增加机器人的交互能力；

•大数据和数据分析：开发可解读并分析大量数据的软件和系统；

•信息物理系统和系统集成：开发大规模生产系统，实现高效灵活的实时控制和定制；

•可持续制造：通过绿色设计，使用环保材料，优化生产工艺，开发可提高资源利用率、减少环境有害物质排放的生产体系；

•增材制造：将3D打印技术应用于部件和产品制造，减少产品开发和制造的时间与成本。

2）欧盟：数字化欧洲工业计划，推进工业数字化进程

3）德国：工业4.0，构建智能生产系统

2013年，德国正式发布《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》，并将工业4.0上升为国家级战略，期望做第四次工业革命的领导者，得到各界的支持。该计划是一项全新的制造业提升计划，其模式是通过工业网络、多功能传感器以及信息集成技术，将分布式、组合式的工业制造单元模块构建成多功能、智能化的高柔性工业制造系统；将在生产设备、零部件、原材料上装载可交互智能终端，借助物联网实现信息交互，实时互动，使机器能够自决策，并对生产进行个性化控制；同时，新型智能工厂可利用智能物流管理系统和社交网络，整合物流资源信息，实现物料信息快速匹配，改变传统生产制造中人机料之间的被动控制关系，提高生产效率。

4）日本：创新工业计划，巩固自动化生产强国位置

3.2 国内发展状况

我国对智能制造的研究开始于20世纪80年代，已取得了一些成果，但研究规模一直较小，没有形成完整的研究体系。新世纪金融危机爆发后，各国经济衰退，引发了各国政府对制造业的重新关注，我国政府及企业也逐渐加大了对智能制造的关注和投入。从最开始的《智能制造装备产业“十二五”发展规划》到2015年《中国制造2025》的正式发布，国家发展智能制造产业的政策逐步完善。这些政策都以发展先进制造业为核心目标，旨在提升制造业的核心技术，逐步达成我国的制造强国梦。快速发展的网络信息技术和先进制造技术为推进我国智能制造发展提供了良好的条件，提高了我国的制造业智能化水平。我国自主研发的多功能传感器、智能控制系统已逐步达到世界先进水平。工业机器人、智能数控机床和自动化成套生产线等智能装备制造技术也取得了较大进步，并逐步形成了完整的智能装备产业体系。智能制造装备和先进工艺技术在重点行业不断普及，离散型制造行业的智能装备应用、流程型制造行业的工艺流程控制和制造执行系统使制造企业生产效率大幅提高。通过在代表性制造企业推行智能制造技术和设备，逐渐形成了一些可复制推广的智能制造应用模式，为今后深入推进智能制造奠定了一定的基础。

我国装备制造业是新中国成立后才开始起步的，经过改革开放四十年来的扶持与发展，其工业体系和相关产业链逐渐完善，取得了许多优秀成绩，从之前的低端制造业慢慢向中高端拓展，在规模和水平上都有了长足的进步，目前已发展成为结构体系完整、具有较高水平、具备国际竞争力的国民支柱性产业，为我国工业、经济和国防建设做出了十分重要的贡献。

从总体上讲，我国装备制造业发展明显加快，形成了具备较好物质技术基础的独立工业体系，重大技术装备自主化水平显著提高，国际竞争力进一步提升。虽然取得了一些研究成果，但是根据国内装备制造业智能化的实际应用情况来看，智能化只是解决了制造效率低和精度低的问题，没有达到智能制造应用的设计水平。产品在市场上的竞争力偏弱，市场供求关系仍存在较大偏差。与装备制造业强国相比，我国装备制造业综合竞争力依旧较弱。在智能化过程中，存在缺乏核心技术自主创新能力、标准体系不够完善、软件与信息技术发展较弱、缺少行业优秀企业领导和相关先进制造服务业支持等问题。因此，我国的装备制造业智能化发展要从实际国情出发，借鉴国外发展的优秀经验，规划发展的长期路线，抓住全球制造业重新布局的战略机遇，总结出适合中国的发展道路。

4 我国装备制造业智能化发展需要解决的问题

通过对我国装备制造业智能化关键技术装备、核心支撑软件、工业互联网等方面的分析，对工业强国的对比，以及对六大重点研发领域的展望，针对我国装备制造业发展智能化可总结出以下四点问题。

4.1自主创新能力不强，核心技术对外依存度较高

4.2 智能装备制造标准化普及不够，企业建设没有统一标准

装备制造业智能化过程中所需的各种信息集成软件、设备关键部件接口、信息网络端口等，都需要统一连接标准，以实现网络间信息的顺利对接。而中国企业大多注重发展技术，忽略了设备和技术管理的标准化。由于厂商不同，国内大部分传统制造业的自动化系统技术参数缺乏统一标准，导致网络之间、设备之间存在严重的异质异构问题。尽管智能制造的发展带来了新的生产模式，企业对智能制造的生产组织方式和商业运营模式却没有统一的管理标准。2015年，工业和信息化部、国家标准化管理委员颁布了智能制造相关标准建设指南，但由于我国制造业的发展不均衡，标准化普及做得并不好，依然会出现标准缺失、滞后以及交叉重复等问题。

4.3工业大数据应用价值未充分挖掘

在装备制造业智能化的过程中会产生大量数据，企业通过对这些数据进行分析，充分挖掘工业大数据的价值，可优化企业生产、服务和商业模式，为企业智能化提供重要驱动力。工业大数据的分析应用已被各国重视，德国工业4.0战略信息互联技术重点研究大数据分析和工业数据交换，欧盟数字化欧洲工业计划也花巨资打造了数字创新中心，以提升工业大数据在工业智能化中的应用。但这些数据由传感器、物联设备、生产经营业务数据、外部互联网数据组成，数量巨大、来源分散又格式多样，很难得到有效利用。而我国对工业大数据的应用才刚起步，存在核心技术体系不完善、数据整合缺乏统一标准、专业数据服务匮乏等问题。

4.4 智能装备制造相关的现代服务业发展滞后

良好的现代服务业是制造业智能化发展的重要驱动，具备完整体系的先进制造服务业对制造业的升级发展有极为重大的作用。智能装备制造实施过程中，智能流程设计、智能监控技术、智能信息集成管理软件等都需要相关现代服务业的支持。而国内在先进生产性服务业的附加值和技术水平方面，与工业发达国家相比还存在一定差距。主要表现在以下几个方面：一是智能制造服务业市场没有完全打开，相关政策体系不够完善，市场化程度低；二是相比于制造服务业，传统服务业占比过大，存在供给过剩情况，而先进生产性服务产业比例偏小，又存在严重供给不足的问题；三是智能制造专业人才培训服务体系发展滞后，相关先进制造服务业人才缺乏，无法满足智能制造技术性人才需求。

5 对我国装备制造业推行智能化的建议

5.1 深入产教研结合，搭建创新研究基地

5.2 大力推行智能装备制造相关技术与管理的标准化

推行装备制造业智能化，标准要先行。智能装备制造深度融合并集成了信息技术和先进制造，具有较强综合性，是一种新的生产组织方式和商业模式。成体系地推进装备制造业智能化标准制定、提升标准，对产业生态系统升级的整体支撑和引领作用十分必要。政府在行业标准的推行过程中，应该根据实际发展情况，把握建设的总体要求、建设思路、建设内容和组织实施方式，从生命周期、系统层级、智能功能等多个维度去构建参考模型和体系框架。从产教研三方角度共同为行业发展需要的关键元器件、系统软件端口等重要技术制定标准。由政府主导，逐步强制推行，应用于产业生态链的各个阶段，以打造完善的智能化综合标准技术体系，并充分发挥标准化的基础性和引导性作用，指导当前和未来一段时间内智能装备制造标准化工作。

5.3 建设数字服务中心，加强工业大数据应用

5.4 发展现代智能装备制造服务业

随着智能制造的进一步推广，装备制造业智能化升级对先进制造服务业的需求越来越大。智能装备制造服务业在现代服务业的比重越来越高，在发达国家占比高达70%，我国也应该重视相关高端服务业的发展，增加服务业对智能制造的支持。针对我国智能装备制造服务业发展滞后问题，可以从下面三个方向开展工作：一是打造智能生产网络平台，促进企业之间的信息资源共享及生产配置优化。对智能装备制造服务业的发展给予适当的政策优惠，吸引更多企业加入，扩大相关现代服务业市场，为先进制造服务业提供良好的发展空间。二是建立先进制造服务业生态园，鼓励、引导各方面社会资金投入，发展一批智能制造相关服务管理企业，为装备制造业智能化技术和系统研发提供完善的支撑体系，同时做好生态园高端制造服务业科技知识成果的转化服务。三是构建相关高端创新人才的培养和培训服务体系，制定政策鼓励相关人才培养，做好先进制造服务业的专业性人才输送。

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