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摘要

智能制造是一個不斷演進發展的概念，本文提出智能制造的內涵，歸納出三個基本范式：數字化制造、數字化網絡化制造、數字化網絡化智能化制造——新一代智能制造，明確了中國推進制造業智能轉型應采取“并行推進、融合發展”的技術路線，提出了中國智能制造未來發展的戰略目標、戰略方針和發展路徑，進而就中國體制機制保障和政策提出加強和落實智能制造推進機制、加大財稅和金融支持、深化國際交流合作等初步建議。

【關鍵詞】 智能制造；基本范式；融合發展；新一代智能制造

在中共“十九大”報告中，習近平總書記號召加快建設制造強國，加快發展先進制造業。習近平指出，要繼續做好信息化和工業化深度融合這篇大文章，推進智能制造，推動制造業加速向數字化、網絡化、智能化發展。《中國制造2025》從國家層面確定了中國建設制造強國的總體戰略，明確提出要以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，實現制造業由大變強的歷史跨越。

一、智能制造是建設制造強國的主攻方向

1智能制造是中國制造業轉型升級的強烈需求

中國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段。制造業是實體經濟的主體，是供給側結構性改革的主要領域，必須要加快推動制造業實現質量效益提高、產業結構優化、發展方式轉變。《中國制造2025》實施以來，智能制造表現出良好、強勁的發展勢頭。據抽樣調查顯示，在全國10個城市1815 家企業中，73%的企業有實施智能制造的強烈意愿；又據對智能制造相關項目的調查，2015-2017 年的308個項目進行智能化改造后，生產效率平均提高34%，能源利用率平均提高17.2%，運營成本平均降低22%，產品研制周期平均縮短32.4%，產品不良品率平均降低29.4%；另據統計，廣東、江蘇、浙江等地的智能改造技術升級資金已占當地工業投資的70%以上。實踐表明，企業對智能制造具有強烈的需求，具備向更高水平邁進的基礎。

2智能制造為中國制造業跨越發展提供歷史性機遇

習近平指出，新一輪科技革命和產業變革與中國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯，為我們實施創新驅動發展戰略提供了難得的重大機遇。習近平還指出，要推進互聯網、大數據、人工智能同實體經濟深度融合，做大做強數字經濟。要以智能制造為主攻方向推動產業技術變革和優化升級，推動制造業產業模式和企業形態實現根本性轉變，以“鼎新”帶動“革故”，以增量帶動存量，促進中國產業邁向全球價值鏈中高端。

智能制造是中國制造業創新發展的主要抓手，是中國制造業轉型升級的主要路徑，要堅持把智能制造作為建設制造強國的主攻方向，推進智能制造，加快建設制造強國。加快制定并實施中國智能制造發展戰略。當前，“制造強國”進入全面部署、加快實施、深入推進的新階段，企業對于實現智能轉型愿望迫切。

中國雖然以智能制造為制造業發展的主攻方向，但尚未形成清晰的智能制造發展戰略，特別是發展的技術路線。對于為什么發展智能制造、什么是智能制造、怎么發展智能制造，還需要進行深入研究和謀劃。廣大企業在智能制造的理性認識、發展方向、工作重點、路徑選擇、實施策略等方面還存在許多困惑和誤區。要推動中國智能制造持續、健康、快速發展，必須把握世界技術發展趨勢，提出適合中國國情的智能制造發展戰略，特別是發展的技術路線，明確智能制造發展的戰略目標、方針和優先行動，加快推進中國制造的智能化轉型，進而實現中國由制造大國向制造強國的轉變。

二、智能制造基本范式、技術路徑與系統

廣義而論，智能制造是一個大概念，是一個不斷演進的大系統。智能制造是新一代信息技術與先進制造技術的深度融合，貫穿于產品、制造、服務全生命周期的各個環節及相應系統的優化集成，旨在實現制造的數字化、網絡化、智能化，不斷提升企業的產品質量、效益、服務水平，推動制造業實現創新、綠色、協調、開放、共享式發展。

在智能制造的演進發展中可以總結、歸納和提升出智能制造的三種基本范式，即：數字化制造——第一代智能制造，數字化網絡化制造——“互聯網+ 制造”或第二代智能制造，數字化網絡化智能化制造——新一代智能制造（見圖1）。

1數字化制造
　　數字化制造是智能制造的第一個基本范式，也可稱為第一代智能制造。20世紀50年代，以數字化為主要特征的信息技術開始應用于制造業，并逐步推動制造業由自動化向數字化轉變。數字化制造是在數字化技術和制造技術融合的背景下，通過對產品信息、工藝信息和資源信息進行數字化描述、分析、決策和控制，快速生產出滿足用戶要求的產品。
　　數字化制造的主要特征表現為：第一，在產品方面，數字技術在產品中得到廣泛應用，形成以數控機床等為代表的“數字一代”產品；第二，在制造方面，大量應用數字化裝備、數字化設計、數字化建模與仿真，采用信息化管理；第三，集成和優化運行成為生產過程的突出特點。
　　20世紀80年代以來，中國企業逐步推廣應用數字化制造，推進設計、制造、管理過程的數字化，推廣數字化控制系統和制造裝備，推動企業信息化，取得了巨大的技術進步，特別是近年來，各地大力推進“機器換人”、“數字化改造”，建立了一大批數字化生產線、數字化車間、數字化工廠，眾多企業完成了數字化制造升級，中國數字化制造邁入了新的發展階段。同時，必須清醒地認識到，中國大多數企業，特別是廣大中小企業，還沒有完成數字化制造轉型。面對這樣的現實，中國在推進智能制造過程中必須實事求是，踏踏實實地完成數字化“補課”，進一步夯實智能制造發展的基礎。

2“互聯網+制造”——數字化網絡化制造
　　數字化網絡化制造是智能制造的第二種基本范式，也可稱為“互聯網+制造”，或第二代智能制造，可對應于國際上推行的SmartManufacturing。
　　20世紀90年代末以來，互聯網技術逐步成熟，中國“互聯網+”推動互聯網和制造業深度融合，人、流程、數據和事物等過去相互孤立的節點被網絡連接起來，通過企業內、企業間的協同，通過各種社會資源的集成與優化，“互聯網+制造”重塑制造業的價值鏈，推動制造業從數字化制造發展到數字化網絡化制造階段。
　　“互聯網+制造”主要特征為:第一，在產品方面，在數字技術應用的基礎上，網絡技術得到普遍應用，成為網絡連接的產品，設計、研發等環節實現協同與共享。第二，在制造方面，在實現廠內集成基礎上，進一步實現制造的供應鏈、價值鏈集成和端到端集成，制造系統的數據流、信息流實現連通。第三，在服務方面，設計、制造、物流、銷售與維護等產品全生命周期以及用戶、企業等主體通過網絡平臺實現聯接和交互，制造模式從以產品為中心走向以用戶為中心。
　　中國工業界緊緊抓住互聯網發展的戰略機遇，大力推進“互聯網+制造”，制造業、互聯網龍頭企業紛紛布局，將工業互聯網、云計算等新技術應用于制造領域。一方面，一批數字化制造基礎較好的企業成功實現數字化網絡化升級，成為了數字化網絡化制造示范;另一方面，大量還未完成數字化制造的企業，則采用并行推進數字化制造和“互聯網+制造”的技術路線，通過“以高打低、融合發展”，完成了數字化制造的“補課”，同時跨越到“互聯網+制造”階段，實現了企業的優化升級。
　　德國“工業4.0”和美國工業互聯網完整闡述了數字化網絡化的制造范式，提出了實現數字化網絡化制造的技術路線。但由于這兩個理論提出較早，當時新一代人工智能還沒有實現戰略突破，因此他們的理論總體上還只適用于數字化網絡化制造范式，并沒有進入新一代智能制造范式，還不是真正意義上的第四次工業革命，這正是中國制造業“換道超車”的重大歷史機遇。

3新一代智能制造——數字化網絡化智能化制造
　　數字化網絡化智能化制造是智能制造的第三種基本范式，也可稱為新一代智能制造，可對應于國際上推行的IntelligentManufacturing。
　　近年來，在互聯網、云計算、大數據和物聯網等新一代信息技術快速發展形成群體性突破的推動下，以大數據智能、跨媒體智能、人機混合增強智能、群體智能等為代表的新一代人工智能技術加速發展，實現了戰略性突破。新一代人工智能技術與先進制造技術深度融合，形成新一代智能制造——數字化網絡化智能化制造。新一代人工智能的本質特征是具備了學習的能力，具備了生成知識和更好地運用知識的能力，實現了質的飛躍。
　　新一代智能制造將為制造業的設計、制造、服務等各環節及其集成帶來根本性變革，新技術、新產品、新業態、新模式將層出不窮，深刻影響和改變社會的產品形態、生產方式、服務模式，乃至人類的生活方式和思維模式，極大地推動社會生產力的發展。新一代智能制造將給制造業帶來革命性的變化，將成為制造業未來發展的核心驅動力。

4中國智能制造“并行推進、融合發展”的技術路線
　　智能制造的三個基本范式體現了智能制造發展的階段性和融合性特點，三個基本范式沿時間脈絡逐一展開，既是相關技術發展到一定階段和產業結合，各有其所在階段的特點，也都面臨著當時階段所需要重點解決的問題，體現著先進信息技術與制造技術融合發展的階段性特征。在發展過程中，三個基本范式在技術上并不是割裂的，而是相互交織、迭代升級，通過技術融合相互促進發展，體現著智能制造發展的融合性特征。
　　中國應發揮后發優勢，采取三個基本范式“并行推進、融合發展”的技術路線，走一條數字化、網絡化、智能化并行推進的智能制造創新之路，實現中國制造業的智能升級、高質量發展。一方面，中國必須堅持“創新引領”，直接利用互聯網、大數據、人工智能等最先進的技術，推進先進信息技術和制造技術的深度融合；瞄準高端方向，加快研究、開發、推廣、應用新一代智能制造技術。另一方面，必須實事求是，因企制宜、循序漸進地推進企業的技術改造、智能升級。充分利用中國推進“互聯網+制造”的經驗，企業根據自身發展的實際需要，“以高打低”——采取先進的技術解決傳統制造難以解決的問題，扎扎實實地完成數字化“補課”，同時，向更高的智能制造水平邁進。
　　今后一個階段，中國推進智能制造的重點是推廣和大規模應用“互聯網+制造”——數字化網絡化制造。到2025年以后，隨著“互聯網+制造”的普及和新一代智能制造技術的成熟，中國推進智能制造的重點將轉入到大規模推廣和應用新一代智能制造。

5新一代智能制造系統
　　新一代智能制造系統主要由智能產品、智能生產及智能服務三大功能系統以及工業智聯網和智能制造云兩大支撐系統集成而成(見圖2)。

智能產品和裝備是新一代智能制造系統的主體。智能產品是智能制造和服務的價值載體，智能制造裝備是智能制造的技術前提和物質基礎。新一代智能制造將給產品與制造裝備帶來無限的創新空間，使產品與制造裝備產生革命性變化。
　　智能手機和智能汽車是兩個典型的例證。有些產品，例如iPhoneX和華為mate 10已經搭載了人工智能芯片，開始具有了學習功能。不久的將來，新一代人工智能全面應用到手機上，將為智能手機帶來新的革命性變化。汽車正在經歷燃油汽車—電動汽車(數字化)—網聯汽車(網絡化)的發展歷程，將朝著無人駕駛汽車(智能化)的方向極速前進。
　　新一代智能制造技術將為產品和裝備的創新插上騰飛的翅膀、開辟更廣闊的天地。到2035年，中國各種產品與制造裝備都將從“數字一代”整體躍升成“智能一代”，升級為智能產品和裝備。一方面，將涌現出一大批先進的智能產品，如智能終端、智能家電、智能服務機器人、智能玩具等，為人民更美好的生活服務；另一方面，著重推進重點領域重大裝備的智能升級，如信息制造裝備、航天航空裝備、船舶和海洋裝備、汽車和軌道交通裝備、農業裝備、醫療裝備、能源裝備等，特別是要大力發展智能制造裝備，如智能機器人、智能機床等，我們的“大國重器”也將裝備“工業大腦”。近期的突破重點是研制十大重點智能產品:智能工業機器人、智能加工中心、無人機、智能艦船、智能汽車、智能列車、智能挖掘機、智能醫療器械、智能手機、智能家電。
　　智能生產是新一代智能制造系統的主線。智能工廠是智能生產的主要載體。智能工廠根據行業的不同可分為離散型智能工廠和流程型智能工廠，追求的目標都是生產過程的優化，大幅度提升生產系統的性能、功能、質量和效益，重點發展方向都是智能生產線、智能車間、智能工廠。
　　新一代人工智能技術與先進制造技術的融合將使生產線、車間、工廠發生革命性的大變革，企業將會向自學習、自適應、自控制的新一代智能工廠進軍。“機器換人”有助于企業生產能力的技術改造、智能升級，不僅能解決一線勞動力短缺和人力成本升高的問題，更能從根本上提高制造業的質量、效率和企業競爭力。在今后相當長一段時間內，企業的生產能力升級——生產線、車間、工廠的智能升級將成為推進智能制造發展的一個主要戰場。
　　流程工業在中國國民經濟中占有基礎性的戰略地位，產能高度集中，且數字化網絡化基礎較好，最有可能在新一代智能制造領域率先實現突破。如石化行業智能工廠建立數字化、網絡化、智能化的生產運營管理新模式，可極大地優化生產，提高安全環保水平。
　　離散型智能工廠將應用新一代人工智能技術實現加工質量的升級、加工工藝的優化、加工裝備的健康保障、生產的智能調度和管理，建成真正意義上的智能工廠。近期突破重點是建設十家智能工廠原型:鋼鐵、電解鋁、石油化工、煤化工、酒醋醬油釀造、3C加工、薄膜晶體管(TFT)制造、汽車覆蓋件沖壓、基于3D打印的鑄造、家電制造互聯工廠。
　　以智能服務為核心的產業模式和業態變革是新一代智能制造系統的主題。新一代人工智能技術的應用，將催生制造業實現從以產品為中心向以用戶為中心的根本性轉變，產業模式從大規模流水線生產轉向規模定制化生產，產業形態從生產型制造向生產服務型制造轉變，完成深刻的供給側結構性改革。近期突破重點是在十個行業推行兩種智能制造新模式：規模化定制在家電、家具、服裝行業推廣應用；遠程運維服務在航空發動機、高鐵裝備、通用旋轉機械、發電裝備、工程機械、電梯、水/電/氣表監控管理行業的推廣應用。

智能制造云和工業智聯網是新一代智能制造系統的重要支撐。“網”和“云”帶動制造業從數字化向網絡化、智能化發展，重點是“智聯網”“云平臺”和“網絡安全”三個方面。系統集成將智能制造各功能系統和支撐系統集成為新一代智能制造系統。系統集成是新一代智能制造最基本的特征和優勢，新一代智能制造內部和外部均呈現系統“大集成”，具有集中與分布、統籌與精準、包容與共享的特性

三、中國智能制造的發展戰略
　　未來20年是中國制造業實現由大到強的關鍵時期，也是制造業發展質量變革、效率變革、動力變革的關鍵時期。我們必須緊緊抓住新一輪科技革命與產業變革帶來的戰略機遇，以實現制造強國為目標，以深化供給側結構性改革為主線，以智能制造為主攻方向，科學研究制定中國智能制造發展戰略，堅持“并行推進、融合發展”的技術路線，圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈完善資金鏈，形成經濟、科技和金融的深度融合、良性循環，實現中國制造業智能升級、跨越發展。

01戰略目標
　　未來20年，中國的智能制造發展總體將分成兩個階段來實現。
　　第一階段（到2025年）：“互聯網+制造”——數字化網絡化制造在全國得到大規模推廣應用，在發達地區和重點領域實現普及；同時，新一代智能制造在重點領域試點示范取得顯著成果，并開始在部分企業推廣應用。

第二階段（到2035年）：新一代智能制造在全國制造業實現大規模推廣應用，中國智能制造技術和應用水平走在世界前列，實現中國制造業的轉型升級；制造業總體水平達到世界先進水平，部分領域處于世界領先水平，為2045年把中國建成世界領先的制造強國奠定堅實基礎。

02戰略方針
　　未來，中國智能制造發展必須要堅持“需求牽引、創新驅動、因企制宜、產業升級”的戰略方針，持續有力地推動中國制造業實現智能轉型。
　　1.需求牽引。需求是發展最為強大的牽引力，中國制造業高質量發展和供給側結構性改革對制造業智能升級提出了強大需求，中國智能制造發展必須服務于制造強國建設的戰略需求，服務于制造業轉型升級的強烈需要。企業是經濟發展的主體，也是智能制造的主體，發展智能制造必然要滿足企業在數字化、網絡化、智能化不同層面的產品、生產和服務需求，滿足提質增效、可持續發展的需要。
　　2.創新驅動。中國制造要實現智能轉型，必須抓住新一代人工智能技術與制造業融合發展帶來的新機遇，把發展智能制造作為中國制造業轉型升級的主要路徑，用創新不斷實現新的超越，推動中國制造業從跟隨、并行向引領邁進，實現“換道超車”、跨越發展。
　　3.因企制宜。推動智能制造，必須堅持以企業為主體，以實現企業轉型升級為中心任務。中國的企業參差不齊，實現智能轉型不能搞“一刀切”，不能“貪大求洋”，各個企業特別是廣大中小微企業，要結合企業發展實情，實事求是地探索適合自己轉型升級的技術路徑。要充分激發企業的內生動力，幫助和支持企業特別是廣大中小企業的智能升級。
　　4.產業升級。推動智能制造的目的在于產業升級，要著眼于廣大企業、各個行業和整個制造產業。各級政府、科技界、學界、金融界要共同營造良好的生態環境，推動中國制造業整體實現發展質量變革、效率變革、動力變革，實現中國制造業全方位的現代化轉型升級。