1 中國智能制造發展現狀和形勢
智能制造裝備產業在我國的發展歷史較短,隨著上世紀80年代中期,發達國家開始大量生產自動化生產設備,我國也開始逐步加大對工業機器人的研究支持。1985年,我國將工業機器人列入科技攻關發展計劃,成為智能制造裝備產業在我國發展的重要里程碑。經過30多年的發展,我國智能制造裝備行業已初步形成了以新型傳感器、智能控制系統、工業機器人、自動化成套生產線為代表的產業體系。近年來,中國的經濟發展已由高速增長階段逐步轉入高質量發展階段,政府更加關注于優化經濟結構、轉換增長動力。在新型工業化加速發展的大背景下,我國高度重視智能制造裝備產業的發展。對制造業企業而言,構建智能制造系統的核心價值主要體現在降低生產成本、提升生產效率和重塑管理方式。在此背景與國家政策的雙雙驅動下,我國智能制造行業規模快速增長。
隨著我國經濟發展進入新常態,經濟增速換擋、結構調整陣痛、增長動能轉換等相互交織,長期以來主要依靠資源要素投入、規模擴張的粗放型發展模式難以為繼。加快發展智能制造,對于推進我國制造業供給側結構性改革,培育經濟增長新動能,構建新型制造體系,促進制造業向中高端邁進、實現制造強國具有重要意義。隨著新一代信息技術和制造業的深度融合,我國智能制造發展取得明顯成效,以高檔數控機床、工業機器人、智能儀器儀表為代表的關鍵技術裝備取得積極進展;智能制造裝備和先進工藝在重點行業不斷普及,離散型行業制造裝備的數字化、網絡化、智能化步伐加快,流程型行業過程控制和制造執行系統全面普及,關鍵工藝流程數控化率大大提高;在典型行業不斷探索、逐步形成了一些可復制推廣的智能制造新模式,為深入推進智能制造初步奠定了一定的基礎。經過幾十年的快速發展,我國制造業規模躍居世界第一位,建立起門類齊全、獨立完整的制造體系,但與先進國家相比,大而不強的問題突出。
目前我國制造業尚處于機械化、電氣化、自動化、數字化并存,不同地區、不同行業、不同企業發展不平衡的階段。發展智能制造面臨關鍵共性技術和核心裝備受制于人,智能制造標準/軟件/網絡/信息安全基礎薄弱,智能制造新模式成熟度不高,系統整體解決方案供給能力不足,缺乏國際性的行業巨頭企業和跨界融合的智能制造人才等突出問題。
從我國制造業發展整體水平來看,地區間、行業間以及企業之間智能制造發展不平衡,一些企業已開始智能化探索,但更多企業尚處于電氣化、自動化甚至機械化階段,半機械化和手工生產在一些欠發達地區仍然存在。
根據兩化融合服務聯盟、國家工業信息安全發展研究中心發布的《中國兩化融合發展數據地圖(2018)》的數據顯示,截至2018年,我國兩化融合水平達到53.0,智能制造就緒率為7%,制造業全面實現數字化、網絡化、智能化還有很長的路要走。我國欠發達地區智能制造水平與國內相比也往往較低。
相對工業發達國家,推動我國制造業智能轉型,環境更為復雜,形勢更為嚴峻,任務更加艱巨。我們必須遵循客觀規律,立足國情、著眼長遠,加強統籌謀劃,積極應對挑戰,抓住全球制造業分工調整和我國智能制造快速發展的戰略機遇期,引導企業在智能制造方面走出一條具有中國特色的發展道路。我國經濟正處在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期,制造業是實體經濟的主體,是關系到我國經濟高質量發展的重要戰略領域。黨和國家領導人對工業智能制造高度重視,并對制造業與互聯網等新型產業的融合做出多次指示。2018年4月20日,習近平總書記在全國網絡安全和信息化工作會議上強調,“信息化為中華民族帶來了千載難逢的機遇。”在十九大報告中,習近平總書記也強調了“加快建設制造強國,加快發展先進制造業,推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合”的重要意義。
網絡強國是技術強、基礎強、內容強、人才強、話語強為核心的國家信息化發展戰略。黨的十八屆五中全會通過的“十三五”規劃《建議》,明確提出實施網絡強國戰略以及與之密切相關的“互聯網+”行動計劃。國務院在2016年12月19日印發《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》中,發展新一代信息產業成為五大領域之首,其中大力推進第五代移動通信(5G)聯合研發、試驗和預商用試點成為構建網絡強國的重要基礎。2018年4月,在全國網絡安全和信息化工作會議上,習近平總書記深入闡述了網絡強國戰略思想,系統明確了一系列方向性、全局性、根本性、戰略性問題,對當前和今后一個時期網信工作做出重要戰略部署。
制造強國戰略是中國立足新工業革命趨勢下,深化工業化進程、實現工業化夢想的必然要求。2015年5月19日,國務院正式發布《中國制造2025》,意味著我國全面部署實施制造強國戰略。2017年10月,《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》發布,指出要形成實體經濟與網絡相互促進、同步提升的良好格局,推動實體經濟轉型升級,打造制造強國、網絡強國。系列文件的出臺為我國工業智能制造提出了要求和方向,未來產業鏈在互聯網化過程中有效把控和使用數字化資源的能力,關系到一國核心競爭實力,同時也是我國經濟轉型升級的助推器。
1.1 中國智能制造發展取得積極成效
我國于2015年出臺《中國制造2025》十年戰略規劃,目前規劃實施已經近半,我國智能制造進入高速成長期,發展取得明顯成效,主要體現在以下方面:一是我國工業企業數字化能力素質提升,為未來制造系統進一步向智能化發展奠定基礎。二是中國已成為工業機器人第一消費大國,需求增長強勁。
在“十三五”規劃等文件中提到當前各國都將制造業放到非常重要的戰略位置,智能制造已成為制造業競爭的主戰場。我國高度重視智能制造發展,隨著制造業智能化的升級改造,我國智能制造產業呈現較快的增長。2017年,中國智能制造產業產值規模將近15000億元,預計到2020年產值規模將超27000億元。
從2021年我國智能制造業的發展情況看“十三五”已實現目標:十三五末智能制造產值將超27000億元,期間同步實施數字化制造普及、智能化制造示范,構建新型制造體系。
“十三五”以來,通過試點示范應用、系統解決方案供應商培育、標準體系建設等多措并舉,我國制造業數字化網絡化智能化水平顯著提升,形成了央地緊密配合、多方協同推進的工作格局,發展態勢良好。供給能力不斷提升,智能制造裝備國內市場滿足率超過50%,主營業務收入超10億元的系統解決方案供應商達43家。支撐體系逐步完善,構建了國際先行的標準體系,發布國家標準285項,主導制定國際標準28項;培育具有一定影響力的工業互聯網平臺70余個。推廣應用成效明顯,試點示范項目生產效率平均提高45%、產品研制周期平均縮短35%、產品不良品率平均降低35%,涌現出離散型智能制造、流程型智能制造、網絡協同制造、大規模個性化定制、遠程運維服務等智能制造業。
從各個方面的統計數據看,中國智能制造業穩步提升:
(1)制造業數字化網絡化智能化水平持續提升
據工信部材料,截至2019年9月,企業數字化研發設計工具普及率和關鍵工序數控化率分別達到69.3%和49.5%。
(2)“互聯網+制造業”新模式不斷涌現
截至2019年9月,開展網絡化協同、服務型制造、個性化定制的企業比例分別達35.3%、25.3%、8.1%。大規模個性化定制在服裝、家具等行業加快推廣,協同研發制造在汽車、航空、航天等高端制造領域日益興起。
(3)工業互聯網發展已邁出實質步伐
工業互聯網已經廣泛應用于石油、石化、鋼鐵、家電、服裝、機械、能源等行業,國內具有一定行業和區域影響力的工業互聯網平臺總數超過了50家,重點平臺平均連接的設備數量達到了59萬臺。
根據世界銀行的統計,按現價美元測算,2010年我國制造業增加值首次超過美國,占全球比重的17.6%,位列世界第一。聯合國統計司的數據顯示,截至2016年,我國制造業增加值規模達3萬億美元,占世界的比重為24.5%。到2018年,這一比重增長到28%以上,工業增加值規模首次超過30萬億元。這些變化,深刻改變了全球制造業乃至全球經濟發展的格局。
統計顯示,2020年,中國智能制造產值有望超過3萬億元人民幣,年均復合增長率約20%。前瞻產業研究院分析,到2024年,我國智能制造業產值規模將超過4.5萬億元。
1.2 中國智能制造發展面臨的機遇和挑戰
作為國家間經濟競爭的主戰場,制造業在中國經濟轉型升級以及國際分工重新劃分中占據著至關重要的地位,決定了這次“史詩級”戰役的成敗。在高新技術密集爆發的大背景下,智能制造無疑是制造業發展的重要驅動力,是推動制造業高質量發展的主攻方向。大力推進智能制造發展,是創造新動能、打造新優勢,不斷增強核心競爭力,推動我國產業邁向中高端的關鍵舉措。
智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節,具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特征,旨在提高制造業質量、效益和核心競爭力的先進生產方式。作為制造強國建設的主攻方向,智能制造發展水平關乎我國未來制造業的全球地位,對于加快發展現代產業體系,鞏固壯大實體經濟根基,構建新發展格局,建設數字中國具有重要作用。
在政府層面,國家和地方一起發力,積極制定政策驅動智能制造,為我國智能制造發展把握好大方向。
國家層面,2015年,國務院發布實施制造強國戰略第一個十年行動綱領《中國制造2025》,提出實現制造強國的戰略任務和重點之一是要推進信息化和工業化的深度融合,要把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。2016年,工信部、財政部發布《智能制造發展規劃(2016-2020年)》,提出智能制造發展“兩步走”戰略。2017年11月,國務院發布《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網指導意見》,提出要加快建設和發展工業互聯網,推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合,發展先進制造業,支持傳統產業優化升級。2019年政府工作報告中,習近平總書記提出,要推動傳統產業改造提升。
同時,中央經濟工作會議于2018年首次提出“新基建”這一概念,至今已有7次中央級會議或文件明確表示加強“新基建”。“新基建”提出的5G、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網七個方向的建設內容,適應中國當前社會經濟發展階段和轉型需求,在補短板的同時將成為社會經濟發展的新引擎。特高壓、城際高速軌道交通、新能源汽車等應用行業的競爭力建設依賴于智能制造相關技術的快速發展,而5G、大數據中心、人工智能、工業互聯網等基礎性技術的進步,又將持續推動我國智能制造技術升級的腳步。新基建目標的提出,為我國智能制造升級進一步明確了方向,提升了內在推動力,夯實了技術基礎。作為數字經濟的發展基石、轉型升級的重要支撐,新一代信息技術引領的新型基礎設施建設已成為我國謀求高質量發展的關鍵要素。
2021年4月14日,工業和信息化部發布了《“十四五”智能制造發展規劃》(征求意見稿)(以下簡稱《規劃》),明確提出了我國“十四五”智能制造發展路徑、具體目標、重點任務,對新時期我國推進數字化轉型和智能化升級、促進制造業高質量發展,具有重要意義。《“十四五”智能制造發展規劃》是為貫徹落實《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》《“十四五”制造業高質量發展規劃》,加快推動智能制造發展,編制的規劃。《規劃》為我國“十四五”智能制造發展指明了方向,各部門、各地方、各企業要根據自身特點與發展需求,找到符合自己的發展路徑和發展模式。
呼應中央政策,圍繞推動制造業高質量發展,強化工業基礎和技術創新能力,促進先進制造業和現代服務業融合發展,加快建設制造強國。地方層面,各省市利好政策不斷出臺,催生了大批智能制造產業鏈企業。廣東、福建、安徽、江蘇、北京、天津等省市結合自身發展情況,紛紛提出了地方智能制造發展規劃,推動智能制造發展,并在智能制造鏈條上建設了大量的產業園區,孕育了一大批智能制造產業鏈企業,成為中國智能制造產業的重要承載地和孵化器。根據《世界智能制造中心發展趨勢報告(2019)》統計,我國共有437家智能制造類產業園區,覆蓋全國27個省市。與此同時,《中國制造2025》、工信部《智能制造發展規劃(2016-2020年)》等一批規劃綱要也提出把全面推行綠色制造作為實現制造強國戰略目標的重要內容,積極追求綠色、智能、可持續的發展,實現與智能制造相互補充,相互促進。
然而,我國工業化和經濟現代化起步較晚,制造業總體水平不一,創新研發實力相對薄弱,智能制造發展面臨諸多挑戰。
首先,工業基礎設施和核心技術創新能力不足,對外依存度高。與歐美等發達國家相比,我國在傳感器、高端芯片、基礎軟硬件等方面瓶頸突出,關鍵核心技術受制于人,嚴重制約了我國智能制造的發展。以傳感器舉例,作為工廠智能化轉型的基礎條件,傳感器在汽車、電子等離散行業的數據采集上擁有大規模應用。然而,全球電子傳感器市場被博世BOSCH、MEAS、羅克韋爾ROCKWELL等國外企業壟斷,國內傳感器大多依賴進口,自產傳感器幾乎全是低端產品,難以躋身高端市場競爭。
其次,信息化、智能化水平整體滯后。由于我國制造業體量龐大,一些先進的制造業企業正積極探索從機械化、自動化向智能化、信息化發展,但是很多企業仍然未完成數字化升級,與人工智能等前沿技術的融合還處于初級階段,我國制造業距離真正的智能制造還有很長距離。再次,產業結構待改善,低端制造業市場同質化競爭嚴重。我國低端產業產能過剩,先進裝備、核心部件、高性能材料等中高端產業的保障能力不能得到有效滿足,導致我國裝備制造業低端市場同質化競爭嚴重,中高端市場發展缺乏技術和基礎設施支持。
最后,專業人才數量欠缺。智能制造產業相對于傳統制造業對于高素質人才的需求更為明顯,而且更需要懂得多方面知識與技能的復合型人才,對于高端專業人才的需求更是極為迫切,但是我國在高端、復合型人才數量上嚴重欠缺,難以滿足智能制造領域的擴張需求。面對上述問題,我國要推動智能制造快速發展,需要從基礎軟硬件、核心技術、網絡、生態等各方面入手,扎扎實實做強根基。
2 中國智能制造政策措施
加快發展智能制造,是培育我國經濟增長新動能的必由之路,是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇,對于推動我國制造業供給側結構性改革,打造我國制造業競爭新優勢,實現制造強國具有重要戰略意義。
中國政府將智能制造作為制造業高質量發展的主攻方向,圍繞生態體系建設,深入實施智能制造工程,推動制造業智能化轉型。一是堅持示范引領,深化行業應用及推廣。二是堅持創新驅動,打造智能制造創新生態體系。三是堅持融合發展,培育帶動新興產業發展。四是堅持開放合作,深度融入全球供給體系。
從頂層設計來看,有《智能制造裝備產業“十二五”發展規劃》《智能制造發展規劃(2016-2020)》等規劃。在具體政策上,《智能制造發展規劃(2016-2020)》《工業互聯網發展行動計劃》《國務院關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》《關于促進人工智能和實體經濟深度融合的指導意見》《國家智能制造標準體系建設指南(2018年版)》《中小企業數字化賦能專項行動方案(工信廳企業〔2020〕10號)》等指引也陸續發布。
(1)加強統籌協調
發揮國家制造強國建設領導小組作用,有效統籌中央、地方和其他社會資源,協調解決智能制造發展中遇到的問題,形成資源共享、協同推進的工作格局。發揮國家制造強國建設戰略咨詢委員會作用,為把握技術發展方向提供咨詢建議。加強規劃與其他專項、工程有機銜接。
(2)完善創新體系
在智能制造領域研究建立若干制造業創新中心,建立市場化的創新方向選擇機制和鼓勵創新的風險分擔、利益共享機制,解決技術研究與產業化應用的鴻溝。圍繞重點領域智能制造發展需求,建設重大科學研究和實驗設施。支持智能制造公共服務平臺建設,增強為行業服務能力。鼓勵企業加大研發投入力度,加強智能制造關鍵技術與裝備創新。
(3)強化人才支撐
定期編制智能制造人才需求預測報告和緊缺人才需求目錄,出臺智能制造從業人員能力要求等行業標準。支持建設智能制造高技能人才實訓基地。加強在職人員、轉崗人員的數字化技能培訓,促進從業人員技術和知識結構升級,推進產教融合型企業建設。深入推進新工科建設,建設一批智能制造現代產業學院,加強相關學科專業和課程體系建設,加快高端人才培養。弘揚企業家精神和工匠精神,鼓勵開展智能制造創新創業、技術技能大賽。
(4)提升公共服務
鼓勵行業組織、地方政府、產業園區、科研院所、龍頭企業等建設智能制造公共服務平臺,支持標準試驗驗證平臺提升檢驗檢測、咨詢診斷、培訓推廣等服務能力。制定智能制造公共服務平臺規范,構建優勢互補、協同發展的服務網絡。建立長效評價機制,鼓勵第三方機構開展智能制造能力成熟度評估,研究發布行業和區域智能制造發展指數。
(5)深化開放合作
加強與相關國家、地區及國際組織的交流,開展智能制造技術攻關、標準研制、示范應用、檢測認證、人才培養等合作。鼓勵跨國公司、國外科研機構等在華建設智能制造研發中心、示范工廠、人才培訓中心等。依托共建“一帶一路”倡議、金磚國家、區域全面經濟伙伴關系協定(RCEP)等國際合作機制,鼓勵智能制造裝備、軟件、標準和解決方案“走出去”。
(6)加大財稅金融支持
加強國家科技重大專項、重點研發計劃、產業基礎再造工程、增強制造業核心競爭力專項等對智能制造領域的支持。優化首臺(套)重大技術裝備保險補償和激勵政策,促進智能制造裝備推廣應用。鼓勵國家制造業轉型升級基金、先進制造產業投資基金、國家中小企業發展基金及各類社會資本加大對智能制造領域投資力度。引導金融機構為企業智能化改造提供中長期貸款支持,開發符合智能制造特點的供應鏈金融、融資租賃等金融產品。
充分利用現有資金渠道對智能制造予以支持。按照深化科技計劃(專項、基金等)管理改革的要求,統籌支持智能制造關鍵共性技術的研發。完善和落實支持創新的政府采購政策。推進首臺(套)重大技術裝備保險補償試點工作。
落實稅收優惠政策,企業購置并實際使用的重大技術裝備符合規定條件的,可按規定享受企業所得稅優惠政策。企業為生產國家支持發展的重大技術裝備或產品,確有必要進口的零部件、原材料等,可按重大技術裝備進口稅收政策有關規定,享受進口稅收優惠。
(7)創新金融扶持方式
發揮國家財政投入的引導作用,吸引企業、社會資本,建立智能制造多元化投融資體系。鼓勵建立按市場化方式運作的各類智能制造發展基金,鼓勵社會風險投資、股權投資投向智能制造領域。搭建政銀企合作平臺,研究建立產融對接新模式,引導和推動金融機構創新產品和服務方式。依托重點工程項目,推動首臺(套)重大技術裝備推廣應用,完善承保理賠機制。支持裝備制造企業擴大直接融資,發展應收賬款融資,降低企業財務成本。
(8)發揮行業組織作用
發揮行業協會熟悉行業、貼近企業優勢,推廣先進管理模式,加強行業自律,防止無序和惡性競爭。各相關行業協會要指導企業深化改革、苦練內功,抓好技術創新、人才培養,及時反映企業訴求,反饋政策落實情況,積極宣傳和幫助企業用足用好各項政策。鼓勵行業協會、產業聯盟提升服務行業發展的能力,引導企業推進智能制造發展。
(9)深化國際合作交流
在智能制造標準制定、知識產權等方面廣泛開展國際交流與合作,不斷拓展合作領域。支持國內外企業及行業組織間開展智能制造技術交流與合作,做到引資、引技、引智相結合。鼓勵跨國公司、國外機構等在華設立智能制造研發機構、人才培訓中心,建設智能制造示范工廠。鼓勵國內企業參與國際并購、參股國外先進的研發制造企業。
3 中國智能制造戰略布局
加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展,把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向;著力發展智能裝備和智能產品,推進生產過程智能化,培育新型生產方式,全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。
(1)研究制定智能制造發展戰略
編制智能制造發展規劃,明確發展目標、重點任務和重大布局。加快制定智能制造技術標準,建立完善智能制造和兩化融合管理標準體系。強化應用牽引,建立智能制造產業聯盟,協同推動智能裝備和產品研發、系統集成創新與產業化。促進工業互聯網、云計算、大數據在企業研發設計、生產制造、經營管理、銷售服務等全流程和全產業鏈的綜合集成應用。加強智能制造工業控制系統網絡安全保障能力建設,健全綜合保障體系。
(2)加快發展智能制造裝備和產品
組織研發具有深度感知、智慧決策、自動執行功能的高檔數控機床、工業機器人、增材制造裝備等智能制造裝備以及智能化生產線,突破新型傳感器、智能測量儀表、工業控制系統、伺服電機及驅動器和減速器等智能核心裝置,推進工程化和產業化。加快機械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業生產設備的智能化改造,提高精準制造、敏捷制造能力。統籌布局和推動智能交通工具、智能工程機械、服務機器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設備等產品研發和產業化。
(3)推進制造過程智能化
在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間,加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理、增材制造等技術和裝備在生產過程中的應用,促進制造工藝的仿真優化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制。加快產品全生命周期管理、客戶關系管理、供應鏈管理系統的推廣應用,促進集團管控、設計與制造、產供銷一體、業務和財務銜接等關鍵環節集成,實現智能管控。加快民用爆炸物品、危險化學品、食品、印染、稀土、農藥等重點行業智能檢測監管體系建設,提高智能化水平。
(3)深化互聯網在制造領域的應用
制定互聯網與制造業融合發展的路線圖,明確發展方向、目標和路徑。發展基于互聯網的個性化定制、眾包設計、云制造等新型制造模式,推動形成基于消費需求動態感知的研發、制造和產業組織方式。建立優勢互補、合作共贏的開放型產業生態體系。加快開展物聯網技術研發和應用示范,培育智能監測、遠程診斷管理、全產業鏈追溯等工業互聯網新應用。實施工業云及工業大數據創新應用試點,建設一批高質量的工業云服務和工業大數據平臺,推動軟件與服務、設計與制造資源、關鍵技術與標準的開放共享。
(5)加強互聯網基礎設施建設
加強工業互聯網基礎設施建設規劃與布局,建設低時延、高可靠、廣覆蓋的工業互聯網。加快制造業集聚區光纖網、移動通信網和無線局域網的部署和建設,實現信息網絡寬帶升級,提高企業寬帶接入能力。針對信息物理系統網絡研發及應用需求,組織開發智能控制系統、工業應用軟件、故障診斷軟件和相關工具、傳感和通信系統協議,實現人、設備與產品的實時聯通、精確識別、有效交互與智能控制。
文章摘自《中國智能制造產業發展報告(2022年)》
摘自《自動化博覽》2023年9月刊