習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中號召：“加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進制造業(yè)。”近期，他又指出：“繼續(xù)做好信息化和工業(yè)化深度融合這篇大文章，推動制造業(yè)加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。”這些重要論述為我國智能制造發(fā)展指明了主攻方向。
數(shù)十年來，智能制造在實踐演化中形成許多不同范式，包括精益生產(chǎn)、柔性制造、并行工程、敏捷制造、數(shù)字化制造等，這些范式在指導(dǎo)制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型中發(fā)揮了積極作用，但也因不利于形成統(tǒng)一的技術(shù)路線，給企業(yè)推進智能升級實踐造成許多困擾。面對智能制造不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新理念、新模式，迫切需要提煉出基本范式。
綜合智能制造相關(guān)范式，結(jié)合信息化與制造業(yè)在不同階段的融合特征，可以總結(jié)歸納出三個智能制造的基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造即新一代智能制造。這三個基本范式次第展開、迭代升級，既體現(xiàn)著先進信息技術(shù)與先進制造技術(shù)融合發(fā)展的階段性特征，又體現(xiàn)著智能制造發(fā)展的融合性特征。
數(shù)字化制造是智能制造第一種基本范式，可以稱之為第一代智能制造，是智能制造的基礎(chǔ)。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，是智能制造第二種基本范式，也可稱之為“互聯(lián)網(wǎng)+制造”或第二代智能制造。德國工業(yè)4.0和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完善地闡述了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造范式，精辟地提出了實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線。過去幾年，我國工業(yè)界大力推進“互聯(lián)網(wǎng)+制造”，一方面，一批數(shù)字化制造基礎(chǔ)較好的企業(yè)成功轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造；另一方面，大量原來還未完成數(shù)字化制造的企業(yè)，則采用并行推進數(shù)字化制造和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)路線，完成了數(shù)字化制造的“補課”，同時跨越到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造階段。今后一個階段，我國推進智能制造的重點是大規(guī)模地推廣和全面應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，即第二代智能制造。
新世紀以來，新一代信息技術(shù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，特別是新一代人工智能技術(shù)實現(xiàn)了戰(zhàn)略性突破，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)在制造業(yè)廣泛應(yīng)用，制造系統(tǒng)集成式創(chuàng)新不斷發(fā)展，形成了新一輪工業(yè)革命的主要驅(qū)動力。新一代人工智能技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合，形成了新一代智能制造技術(shù)，成為新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，正在引發(fā)制造業(yè)中發(fā)展理念、制造模式等方面重大而深刻的變革，正在重塑制造業(yè)的發(fā)展路徑、技術(shù)體系以及產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)，從而推動全球制造業(yè)發(fā)展步入新階段。
新一代智能制造系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是其信息系統(tǒng)增加了認知和學(xué)習(xí)的功能，人將部分認知與學(xué)習(xí)型的腦力勞動轉(zhuǎn)移給信息系統(tǒng)，人和信息系統(tǒng)的關(guān)系發(fā)生了根本性的變化，即從“授之以魚”發(fā)展到“授之以漁”，信息系統(tǒng)不僅具有強大感知、計算分析與控制能力，更具有學(xué)習(xí)提升、產(chǎn)生知識的能力。在這一階段，新一代人工智能技術(shù)將使“人—信息—物理系統(tǒng)”（HCPS）發(fā)生質(zhì)的變化，形成新一代“人—信息—物理系統(tǒng)”。新一代“人—信息—物理系統(tǒng)”揭示了新一代智能制造的技術(shù)機理，能夠有效指導(dǎo)新一代智能制造的理論研究和工程實踐。
新一代智能制造是一個大系統(tǒng)，它主要由智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)三大功能系統(tǒng)以及智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)兩大支撐系統(tǒng)集合而成。
智能產(chǎn)品是主體，新一代人工智能和新一代智能制造將給產(chǎn)品與制造裝備創(chuàng)新帶來無限空間，使產(chǎn)品與制造裝備產(chǎn)生革命性變化，從“數(shù)字一代”整體躍升至“智能一代”；智能生產(chǎn)是主線，智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠是智能生產(chǎn)的主要載體；以智能服務(wù)為核心的產(chǎn)業(yè)模式變革是主題。在智能時代，市場、銷售、供應(yīng)、運營維護等產(chǎn)品全生命周期服務(wù)，均因物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)而被賦予全新的內(nèi)容。制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式將實現(xiàn)從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心的根本性轉(zhuǎn)變，完成深刻的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。
同時，隨著新一代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，為新一代智能制造生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式變革提供發(fā)展的空間和可靠的保障。
智能制造在西方發(fā)達國家是一個“串聯(lián)式”的發(fā)展過程，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是其順序發(fā)展智能制造的三個階段。中國不能走西方順序發(fā)展老路，而應(yīng)采取“并聯(lián)式”的發(fā)展方式，采用“并行推進、融合發(fā)展”的技術(shù)路線，并行推進數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、新一代智能制造，以及時充分應(yīng)用高速發(fā)展的先進信息技術(shù)和先進制造技術(shù)的融合式技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)和推進中國制造業(yè)的智能轉(zhuǎn)型。
針對我國大多數(shù)企業(yè)尚未完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型這一現(xiàn)狀，企業(yè)必須補上數(shù)字化轉(zhuǎn)型這一課，補好智能制造基礎(chǔ)。當(dāng)然，在“并行推進”不同基本范式過程中，各個企業(yè)可以充分運用成熟的先進技術(shù)，根據(jù)自身發(fā)展的實際需要，“以高打低、融合發(fā)展”，在高質(zhì)量完成數(shù)字化補課的同時，實現(xiàn)向更高智能制造水平的邁進。
在實施“并行推進、融合發(fā)展”這一技術(shù)路線的過程中，必須強調(diào)“五個堅持”，即堅持“創(chuàng)新引領(lǐng)”、堅持“因企制宜”、堅持“產(chǎn)業(yè)升級”、堅持建設(shè)良好的發(fā)展生態(tài)、堅持開放與協(xié)同創(chuàng)新。
我們要和世界制造業(yè)的同行共同努力，共同推進新一代智能制造，共同推進新一輪工業(yè)革命，使制造業(yè)更好地造福人類。
摘自《中國科學(xué)報》
