《弯道超车迈向制造强国,智能制造锻造“中国力量”》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2017-12-08
  • 7日在南京举行的世界智能制造大会主论坛上,中国工程院发布《中国智能制造发展战略研究》报告认为,先进制造技术与新一代信息技术深度融合,已成为新一轮科技革命的核心技术,引领真正意义上的工业4.0,实现第四次工业革命。中国作为后发国家,可以并联融合三代智能制造,实现弯道超车,从制造大国迈向制造强国。

      从数字到智能实现迭代更新

      发布这一研究报告的主讲人是中国工程院院长周济。“如果说数字化、网络化制造是新一轮工业革命的开始,那么新一代智能制造的突破和广泛应用,将形成这一次工业革命的高潮。”周济说,智能制造贯穿于产品、制造、服务全生命周期各个环节,未来20年产品和装备都将从数字一代发展为智能一代,成为推动经济社会发展的巨大引擎。

      周济介绍,智能制造按照历史演进过程,可分为三种基本方式:数字化制造、数字化网络制造、数字化网络化智能制造。数字化制造是以数字控制为代表,计算机集成系统为标志;数字化网络制造通过互联网将人、数据和事物连接起来,经由企业内、企业间的协同,共享和集成社会资源,重塑制造业价值链;数字化网络化融合智能化制造,是新一代智能制造,起因是近年来人工智能加速发展,实现战略性突破,使得制造系统具备学习能力,通过深度学习、增强学习,应用到制造领域,知识的获取运用和传承效率发生革命性变化。

      “如果说第一代、第二代智能制造是‘授之以鱼’,第三代智能制造则是‘授之以渔’。”周济说,在数字化制造和数字化网络制造阶段,人把自己的部分感知分析决策功能向信息系统复制前移;而在数字化网络化智能化制造阶段,机器设备不仅具有强大的感知计算分析和控制能力,更具备学习提升和产生知识能力,“今后,第三代智能制造将从弱人工智能向强人工智能转变,将把人类从更多的体力劳动和大量脑力劳动中解放出来,从事更有意义的创造性工作,人类的思维进一步向互联网思维、大数据思维和人工智能思维转变。”

      从串联到并联推动融合发展

      从数字化、网络化到智能化,智能制造迭代升级,串联西方发达国家几十年发展历程。在我国,从20世纪80年代以来,企业推动数字化制造取得巨大进步,但大多数企业和广大中小企业还没完成数字化转型。出席论坛的专家认为,当前我国处于从制造大国迈向制造强国的关键时期,必须发挥后发优势,并行推进、融合发展三代智能制造,锻造中国“制造新力量”。

      事实上,进入新世纪,随着移动互联超级计算、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术日新月异,我国已在移动互联、人工智能等诸多领域比肩世界发达国家,形成群体性跨越。“个人电脑时代是美国的时代,高科技产品出口全球;但在物联网时代,我们这一优势大大削弱了。”世界“物联网之父”、美国麻省理工学院自动识别中心创始人凯文·艾什顿说,从2004年开始,中国已超过美国成为世界上最主要的高科技产品出口国,如今在物联网时代,美国出口产品比PC时代下降75%。麻省理工学院斯隆管理学院数字经济首席科学家也对移动互联的创新产品和应用首先在中国出现,再推广到世界羡慕不已。

      “未来20年是我国智能制造弯道超车关键期。”周济说,我国将分两个阶段推广智能制造。第一个阶段从现在到2025年,这8年当中要分成两步走,第一步到2020年,数字化网络化制造在全国得到大规模推广,完成“数字化转型”这一课,发达地区像长三角、珠三角,应实现全面应用,同时新一代智能制造在部分领域获得探索性成功。第二步到2025年,数字化网络化制造在全国普及,得到深度运用,新一代智能制造在重点领域试点示范取得显著成果,在部分企业推广应用。第二个阶段从2025年到2035年,新一代智能制造在制造业实现大规模推广运用,实现中国制造业智能升级。

      从制造到服务展现“国家力量”

      数字化网络智能制造推动新工业革命,是因为应用范围无所不在,从智能产品、智能生产到智能服务,深刻而广泛影响人们生活。智能手机已成为人们“标配”。专家预测,未来智能汽车、服务机器人也将进入人们生活。家电、玩具、医疗设备等产品,因为智能制造更加柔性化、个性化,顾客可以根据自己需求给厂家下单、参与生产。而在重点领域、关键装备,智能制造将展现“国家力量”。我国在航天、轨道交通、船舶和海洋装备等十大重点领域,将通过智能制造打造“工业大脑”,打造“大国重器”。

      智能制造带来的生产定制化,将推动企业从制造型向制造型、服务型并轨发展。美国通用电气通过定制生产,远程实时分析控制发动机运营,按小时收取设备运营维护费用。受此启发,中车集团“复兴号”动车上2500多个传感器,不仅全过程全生命周期地掌控列车运营,还通过视频监控及时反馈司机驾驶情况,发现异常立即报警,确保列车安全运行。周济介绍,今后3到5年,我国将在风力发电、直升机、水表电表等领域推进新一代人工智能远程服务。

      工厂、车间、生产线是智能制造升级改造的“主战场”。格力集团董事长董明珠出场演讲前,“随行”的格力机器人乐队演奏了一曲激情澎湃的《歌唱祖国》。董明珠介绍,在格力“产品系”中,不但智能空调安装到了潜水艇上,还扩容了机器人、智能装备、数控机床等“新成员”。中车集团董事长刘化龙介绍,“复兴号”254项重要标准中“中国标准”占84%,是拥有完全知识产权的中国标准动车组。如今他们根据“中国制造2025”计划,制定“中车版2025”,投资30亿元规划15个智能制造专项,开发无轨列车、无人驾驶公交,开拓智能交通、智慧城市新领域。

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    • 经济参考报 近日,由工信部、中国工程院、中国科协和江苏省人民政府共同主办的2017世界智能制造大会在南京举行,200多位业界专家、300多家国内外企业参会。与会专家认为,我国智能制造发展仍需跨越四道坎:一是核心技术受制于人,关键零部件对外依存度高。二是软件系统发展滞后,智能制造偏“硬”轻“软”。三是人工智能发展滞后,企业间协同不足。四是产品质量问题突出,企业缺乏“工匠精神”。中国应发挥后发优势,并行推进数字化、网络化、智能化融合发展的技术路线,实现中国制造业的全方位智能升级。 近年来,智能制造逐渐成为全球经济竞争的焦点。在2017世界智能制造大会主论坛上,中国工程院院长周济说:“当今全球制造业竞争愈演愈烈,我国正处于从制造大国向制造强国跨越发展的关键时期,必须抓住智能制造这一历史机遇,实现一场革命性的产业升级。” 以空调起家的珠海格力电器(44.580, 0.00, 0.00%)股份有限公司,用24年的时间做到世界500强。2013年起,格力电器开始实施智能化改造,设立智能装备制造事业部。目前,产品已覆盖伺服机械手、工业机器人(19.460, 0.00, 0.00%)、智能仓储设备、智能检测、换热器专用机床设备、无人自动化生产线体、数控机床等多个领域。“我国制造业正处于由大变强的关键阶段,企业要有创新的意识,要有挑战的精神,以自主创新让世界爱上‘中国造’。”格力电器股份有限公司董事长董明珠说。 智能制造是一个庞大的系统工程,涉及到网络技术、工厂车间、产品物流、产品设计服务等层面。南京卫岗乳业是一家拥有89年历史的中华老字号乳品企业。近年来,借助智能化、信息化和自动化手段,卫岗乳业打造智能牧业、智能供应链、智能工厂、智能服务等,推动产业全链条升级。“卫岗自创建之初坚持‘先建牧场,再做市场’的理念,现在变成了‘先做牧场,再做智厂’的智能制造创新驱动理念。”南京卫岗乳业有限公司董事长白元龙说。 智能制造不仅是企业转型升级的机会,更孕育着产业的重大变革。壹千零壹号是一家Maas(物联网即服务)云制造平台服务商,被称为“口袋里的工厂”,借助3D打印技术和互联网,解决工业供需不对称的问题。 当前,中国稳居世界第一制造大国地位,500余种主要工业产品中有220多种产量位居世界第一,56家制造企业进入2015年世界500强企业榜单。来自大会的信息表明,近年来我国智能制造水平明显提升,一批核心技术装备研发应用取得新突破,部分智能制造新模式开始复制推广,基于互联网的“双创”平台快速成长。企业数字化设计工具普及率超过61.8%,关键工艺流程数控化率达到45.4%。然而,与美、日、德等发达国家相比,中国智能制造在多个领域仍有明显差距。 “智能制造是未来制造业的竞争核心,也是‘中国制造2025’的主攻方向。当前中国制造业‘大而不强’,高端领域、核心领域竞争力不足,严重制约着我国从制造大国向制造强国迈进。”周济说。 本届大会上,中国企业联合会发布《中国智能制造绿皮书2017》,指出我国智能制造发展还需应对一系列挑战,包括关键技术装备供给能力不强,标准、工业软件、工业互联网等基础条件薄弱,部分企业积极性不高等。 多位业内专家表示,目前中国发展智能制造仍面临以下挑战: 一是核心技术受制于人,关键零部件对外依存度高。清华大学副校长尤政认为,中国是制造大国,总量第一,品种也很全,但是缺少科技含量高、性能领先的高精尖仪器设备,根本原因在于自主创新能力不足,核心技术在国外,关键零部件只能大量依赖进口。 二是软件系统发展滞后,智能制造偏“硬”轻“软”。中科协智能制造学会联合体副理事长李培根院士认为,智能制造是“硬能力+软能力”的结合,既包括机器人、高端数控系统、传感器、驱动机构等硬件,也包括智能设计、工艺过程仿真、车间制造执行系统等软件。国内“重硬件制造、轻软件开发”的思维较为普遍,造成中国在工业软件上的供给水平与发达国家差距更为明显。 三是人工智能发展滞后,企业间协同不足。人工智能是智能制造未来发展的核心领域。赛迪研究院、Xtecher等机构数据显示,2018年全球人工智能市场规模将达到2697.3亿元,增长率达到17%。2016年末,中国人工智能市场规模还不足300亿元。中国科学院院士谭铁牛表示,中国人工智能产业仍处于初步发展阶段,基础公共服务能力不强。同时,中国人工智能产业目前仍以单打独斗为主,各企业在相关领域进行了一定的研究,但缺乏技术间的协同,产品间的互联互通和上下游的互动缺乏有效协调。 四是产品质量问题突出,企业缺乏“工匠精神”。目前,国产智能产品普遍存在稳定性差和可靠性低等质量问题,严重影响了在高端市场的竞争力。多位专家表示,智能制造不仅仅是技术追求,更是一种蕴含于制造之中的文化,需要钻研专注的“工匠精神”。“中国有非常健全的产品生产和加工链条,但因缺少长期钻研和持续创新的匠人。某些关键技术难以实现突破,只能依靠大量引进其他国家的技术或大量进口某些核心原材料、零部件或设备。而经济新常态下,工匠精神恰是增加新动能、促进产业转型升级的一种生产力。”尤政说。 智能制造是“中国制造2025”的主攻方向,也是我国两化深度融合的切入点。“数十年来,先进国家发展智能制造走的是从数字化向网络化、智能化逐渐升级的串联式路径。对中国而言,必须发挥后发优势,采取三者并行推进、融合发展的技术路线。”周济说。 在2017世界智能制造大会上,多位业内人士提出加速融合推进智能制造发展的建议。 一是加速布局工业互联网。自2012年GE提出“工业互联网”概念以来,IBM、西门子、华为等巨头相继布局,目前全球基本处于同线起跑。我国应抢抓发展机遇,加快构建高效可靠的工业互联网网络,着力打造工业互联网平台生态体系,加快工业互联网平台培育,搭建跨行业、跨领域的工业互联网平台,建成一批能够支撑企业数字化、网络化、智能化转型的企业级平台。 二是加快培育智能服务生态圈。产业模式与企业形态的根本性变革是智能制造的主题,是服务型制造行动的主战场。目前,我国企业已从生产中心转向市场中心,现在要以客户为中心,深入研究客户的个性化需求,用互联网手段把客户和车间连接起来,甚至可以让客户参与到某些生产过程,让客户进入到车间,构建智能制造生态圈。 三是提高基础网络的安全性。随着两化融合发展的进程不断深入,工业信息系统逐步从单机走向互联,从封闭走向开放,安全漏洞和风险不断涌现。要实现“互联网+制造业”的健康发展,就必须提升我国工业信息安全的防护能力,加快发展工业信息安全产业,加大工业信息安全产业相关技术的攻关,推广工业信息安全产品和服务的应用。
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    • 这次疫情,众多制造业企业利用工业互联网平台,迅速调整供应链,及早转产、复产。越来越多的制造业企业意识到工业互联网是发展进程中不可或缺的必由之路。 中国工业互联网蓬勃发展,制造业大进化 工业4.0概念最早由德国提出。而近几年中国在数字工业领域开足马力,物联网、大数据、云计算等技术正在快速兴起,并掀起了一轮信息化革命浪潮。中国信通院发布的报告显示,2019年,我国工业互联网产业规模已达到2.13万亿元,同比增长47.3%。预计2025年,这一数字将突破5万亿元。 随着中国5G的快速发展,工业互联网亦将发展提速。中国企业在工业网络、安全、系统集成、平台自动化、软件大数据、工业云等工业互联网涉及的各领域都呈现较好的发展势头。已经不少中国工业互联网企业具备了创新技术、平台和强大的实战能力,为企业降本提效、技术升级和全面实行数字化的能力。 工业和信息化部与应急管理部联合印发《“工业互联网+安全生产”行动计划(2021-2023年)》,为落实中央关于推进工业互联网创新发展的重要指示,基于粤港澳大湾区的工业基础雄厚,工业互联网应用场景丰富,11月24-27日在深圳国际会展中心举办的 DMP大湾区工业博览会旗下的“大湾区工业互联网主题展”, 联合两大工业互联网产业联盟,汇聚全球技术资源、产业资源、合作资源,为工业企业提供集展示、体验、服务、交流对接四位一体的展会平台,这将是中国“工业互联网”领域内规模最大、级别最高、含金量最高和影响力最大的工业互联网展会。 群英荟萃,工业互联网生态体系 作为全国规模大、辐射广、影响力强的工业互联网展,本届DMP大湾区工业互联网展(hlw.dmpsz.com),经过6个多月时间综合遴选出了100多家国内最具创新性和成长性的工业互联网领域企业,大部分为龙头企业,并承建国家级、省部级工程实验室及技术中心,荣获优秀大数据案例及科技进步等多个奖项。包括中国移动、中国联通、华为、腾讯、格力、富士康、华工、华龙讯达、云镝、中和互联、黑湖智造、蘑菇互联、迈艾木、东土、嘉泰智能、美云、模德宝、滴普科技、珞安、斯凯普斯、创新奇智、数设、益普、轻网科技、鼎捷、携客云、玛斯特、江门云科、宝安区、产业集群数字化转型试点等参展企业。 聚焦应用,特色专项活动 作为工业化与信息化深度融合的产物,工业互联网能让生产端到终端的整个链条中每个环节的资源和服务高度聚合,以市场为导向,提高整体效率,从而避免了各自为战、重复浪费的情况发生。因此,工业互联网的产生与发展为工业的转型升级开辟了新路径。 展会期间,汇聚国内外优秀专家、企业和创新资源共同助力打造多场“智库级”工业互联网高端论坛活动,大会包含主旨报告、多场专题会议,专家考察、专题对话、创新成果对接交流等系列活动,包括产业集群数字化企业现身说法对话、广东省产业集群数字化转型工作总结、广东省工业互联网应用示范标杆授牌、国家与广东省工业互联网政策深入解读、工业互联网转型升级供需对接会等,建立政府、企业、产业联盟等多层次沟通对话机制,直面工业互联网专家,分享工业互联网智慧,并以“线上+线下”的形式,从工业互联网网络、安全、5G+工业互联网、数字孪生、人工智能等方面展现应用场景方面展示前沿成果,推动资源对接和项目落地。 未来可期,多项成果落地案例展示 展会期间,将在来自工业互联网相关行业企业代表、技术专家等共同见证下,将发布多项应用成果案例,包含“5G+工业互联网”行业应用综合解决方案,5G+工业互联网应用示范案例展示等,全面提升数据作为核心生产要素参与价值创造和分配的能力,加速流程再造、降低运营成本、提升生产效率,能够极大地激发生产力乘数效应,形成新的生产关系,培育新的工业互联网产业生态。 目前,国内众多工业互联网企业在帮助制造业实现智能化转型方面已经有了很多成功实践,工业互联网与生产设备、质量管理、协同管理、能耗管理、运营管理等进行融合,把过去沉淀下来的产业基础数字化、智能化,实现协同共享。譬如通过互联网,软件、生产控制计划、自动排产,未来企业不再只是简单的自动化生产,可以随时随地通过移动设备便能清楚了解生产进度、加工质量的智能制造;实现设备全生命周期运营管理,并以此延伸到运营企业的生产经营活动管理,包括生产单元(车间、产线、设备)实时监控;在生产现场,利用机器人和A I技术提高生产效率,快速继承熟练工人技能,满足企业小批量生产的需求。基于大数据的产线智能检测解决方案,实现了运行数据的实时抽取和建模,并将操作异常检出率提升26%及关键点位异常检出率提升33%;设备远程运维,产线数字仿真,厂区能源管理,智能生产看板,企业经营看板…… 在全球经济风雨飘摇、仍处深度衰退之际,中国经济能够率先企稳、反弹,也是我国制造业转型升级、经济高质量发展的有效助力。加快发展工业互联网,是一个推动工业体系变革、带动产业转型提升、支撑社会经济发展的新型基础设施。是顺应技术、产业变革趋势,加快制造强国、网络强国建设的客观要求。更是构建国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进新发展格局的有力支撑。本次大湾区工业互联网展的举办,将为实施工业互联网创新发展战略,推动工业化和信息化深度融合发展发挥重要作用。 最后提醒大家,展会免费对外开放,有兴趣的朋友,现在可以上展会官网(hlw.dmpsz.com)可免费预约参观了哟!