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我国应将发展智能制造业提升到战略高度

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发表于 2013-8-21 11:10:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
我国应将发展智能制造业提升到战略高度


文/工业和信息化部赛迪研究院 左世全    2012年第31期



智能制造现已成为世界制造业发展的大趋势。国际金融危机以来,美、欧等工业化发达国家和地区纷纷将发展智能制造作为重振制造业的重要手段,并试图以此挑战中国制造业的传统优势地位。什么是智能制造?其内涵和战略意义何在?我国是否应该大力发展?智能制造在推动制造业生产方式变革、满足用户对产品的多样化需求、缓解环境和能源对制造业的制约等诸多方面,均具战略意义。发展智能制造业是我国制造业升级的内在要求,是重塑我国制造业新优势的现实需要,是拓宽产业施政空间的重要抓手。我国应将发展智能制造业提升到国家战略的高度。

国际金融危机以来,美、德、日等国政府和相关专业人士纷纷提出通过发展智能制造重振制造业,并试图以此挑战中国制造业的传统优势地位。美国在2011年6月和2012年2月相继启动的“先进制造伙伴计划”和“美国先进制造业国家战略计划”中,提出要发展包括工业机器人在内的智能制造,建设“智能”制造技术平台,以加快智能制造的技术创新。美国奇点大学Vivek Wadhwa教授2012年1月在《华盛顿邮报》撰文指出,将人工智能、机器人和数字制造技术相结合,会引发制造业革命,使中国在未来二十年中出现制造业空心化,而美国将重新获得制造业的领导权。
目前我国虽已成为世界制造业大国,但由于土地、劳动力等要素成本的不断上升,正面临来自发达国家高端压制和发展中国家低端承接的“双向挤压”。为应对传统制造业低成本优势削弱带来的挑战,实现制造业由大到强的转变,我国制造业迫切需要寻求新的突破口。智能制造已成为世界制造业发展的大趋势,它对于降低生产成本、提高生产效率与产品质量、提升制造业国际竞争力具有重要意义。如何看待智能制造及其战略意义,客观分析其对我国制造业升级的重要作用,已成为必须研究的重要课题。

智能制造已成为世界制造业发展的重要趋势
(一)智能制造技术引发制造业变革
智能制造技术是研究制造过程中感知、分析、表达、决策与执行的一种综合交叉技术,它贯穿于产品设计、生产、管理和服务的制造活动全过程。20世纪50年代以来的数控技术,以及随后出现的机器人技术和CAD技术,开创了智能制造的先河。20世纪80年代以来,随着传感与控制技术的发展与应用,人工智能技术与制造技术相结合,以及自动化技术、信息技术和互联网技术的飞速发展,制造技术向智能化方向实现了巨大跨越。在发达国家,工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来发展方向,汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线。在汽车制造业,日本每万名生产工人占有机器人的数量为1710台,法国为1120台,美国为770台。智能制造已成为下一代制造业发展的重要内容,可以使制造过程具有更完善的判断与适应能力,提高产品质量、生产效率,也将显著减少制造过程中的物耗、能耗和排放。专家预测,21世纪将是智能制造获得大发展和广泛应用的时代,智能制造可能引发制造业的变革。正如《经济学人》杂志刊发的《第三次工业革命》一文所言,“制造业的智能化变革将引发第三次工业革命”。
(二)世界范围内智能制造国家战略空前高涨
一是世界主要工业化发达国家提早布局。自智能制造技术诞生以来,主要工业发达国家相继将其列入国家发展计划,并加以大力推广和应用。日本1989年提出布局智能制造系统,1994年启动先进制造国际合作研究项目,其中就包括公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。美国1992年执行新技术政策,大力支持包括信息技术、新的制造工艺和智能制造技术在内的关键重大技术。欧盟1994年启动新的研发项目,选择了39项核心技术,其中,在信息技术、分子生物学和先进制造技术中均突出了智能制造技术的地位。
二是智能制造成为世界主要工业化国家重振制造业的重要突破口。金融危机以来,在寻求危机解决方案的过程中,美、德、日等国政府和相关专业人士纷纷提出通过发展智能制造来重振制造业。2011年6月,美国正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”, 2012年2月又出台“先进制造业国家战略计划”,提出通过加强研究和试验(R&E)税收减免、扩大和优化政府投资、建设“智能”制造技术平台,以加快智能制造的技术创新。德国大力推动政府、弗劳恩霍夫研究所和各州政府合作投资数控机床、制造和工程自动化行业应用制造研究。日本提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂,提升制造业的国际竞争力。

智能制造业的内涵及战略意义
(一)智能制造业的内涵
因智能制造技术在产品中的应用和推广而形成的产业可定义为智能制造业,即用智能制造技术生产智能产品或服务的企业集合,可分为智能制造零部件产业、智能制造装备产业与智能制造服务业。
智能制造业具有以下三个特点:一是新兴性。它是伴随着智能制造技术的应用而产生的,属于新兴产业,具有新兴产业的规模较小、技术有待成熟等一般特点。二是系统性。由于智能制造技术贯穿于研发、生产及管理服务等产品生产全过程,智能制造业不仅包括智能制造装备,还包括软件及系统集成,以及智能管理和服务平台。三是可扩展性。随着智能制造技术的进步及其在更多领域的推广应用,智能制造业的范围还将不断扩展。
(二)智能制造业的战略意义
发展智能制造业对于推动制造业生产方式的变革,加速制造技术进步,满足用户对产品的多样化需求,缓解环境和能源压力等,都具有重要的战略意义。
一是推动制造业生产方式的变革。未来的制造将是由信息主导的,并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的制造业。信息技术将促进设计技术的现代化,加工制造的精密化、快速化,自动化技术的柔性化、智能化。各种先进生产模式也无不以智能信息技术的发展为支撑。智能信息技术将改变制造业的设计方式、生产方式、管理方式和服务方式,进一步提高制造系统的柔性化和自动化水平,使生产系统具有更完善的判断与适应能力。
二是满足用户对产品的多样化需求。当前,制造业用户不仅对产品的质量、功能与性能的要求越来越高,个性化需求也不断提高。一方面,企业未来需要采用计算机技术、网络通信技术集成的先进装备,降低生产过程中的物耗、能耗和劳动力成本,满足用户不断增长的低成本高产品质量需求;另一方面,还需要着眼于消费者定制生产进行敏捷制造和数字化生产,以对消费者的个性化需求做出更快捷的回应。
三是有助于缓解环境和能源对制造业的制约。智能化在提高专业化分工与协作配套,促进生产要素的有效集聚和优化配置,降低成本以及节约社会资源、能源等方面,都具有重要作用。例如,日本的ICT 创新战略实际上就是利用信息化、智能化提升产品附加值、促进节能、推进绿色制造的一项战略。

发展智能制造业是我国制造业升级的必由之路
智能制造技术目前已成为世界制造业发展的客观趋势,世界主要工业发达国家都在大力推广和应用。发展智能制造业既符合我国制造业发展的内在要求,也是重塑我国制造业新优势、实现转型升级的必然选择。我们理应将它提升到国家战略的高度。
(一)实现制造业升级的内在要求
一是实现我国制造业高端化的重要路径。长期以来,我国制造业主要集中在中低端环节,产业附加值低。要改变这一境况,实现我国制造业从低端制造向高端制造转变,发展智能制造业是一条重要途径。我国已经将高端装备制造业作为战略性新兴产业加以大力发展,航空航天、高速铁路、新能源等新兴产业的发展,工程机械、冶金、石化、轨道交通等传统产业的转型升级和发展,都需要大量的新型传感技术、仪器仪表和控制系统。发展智能制造业不仅能为推动战略性新兴产业发展提供必要保障,而且还为制造业的高端化提供了现实路径。
二是加速智能制造技术进步的内在要求。工业制成品从发明研制到进入市场销售,都要经历成长、成熟、饱和与衰退几个不同阶段。智能制造技术作为一项新兴技术,也存在技术生命周期问题。为了形成技术生命周期的良性循环,与产品类似,技术也同样需要尽快弥补研究开发成本。因此,只有将智能制造这一新兴技术快速应用并推广,通过规模化生产,尽快收回技术研究开发投入,才能更好地持续推进新一轮技术创新,推动智能制造技术的进步,实现制造业升级。
(二)重塑制造业新优势的现实需要
一是应对“双向挤压”挑战的必须之选。当前,我国已成为全球制造业第一大国,但依然“大而不强”,面临来自发达国家加速重振制造业与发展中国家以更低生产成本承接国际产业转移的“双向挤压”。一方面,以美国为代表的工业化发达国家凭借其领先的基础研究能力,强大的高新技术和创新优势,加紧从技术、标准、规则和市场等方面设置门槛,使我国制造业向价值链高端升级的难度增大。另一方面,它们又通过加大对包括智能制造技术在内的新兴技术的研发投入,采取先进的制造模式降低生产成本,同时采取税收优惠政策,吸引在华高端制造企业回归本国,使得其对外直接投资实现 “逆转移”。越南、印度、墨西哥等广大发展中国家凭借更低生产成本优势,正积极主动地承接国际产业转移,在客观上压缩了我国承接国际产业转移的空间。在此背景下,我国必须加快推进信息技术与制造技术的深度融合,大力推进智能制造技术研发及其产业化水平,以应对传统低成本优势削弱所带来的挑战。
二是加快我国智能制造技术产业化的客观需要。20世纪80 年代末,我国将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题,至今已取得一大批智能制造技术的基础研究成果和先进制造技术。以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成,一批具有自主知识产权的重大智能制造装备实现突破。
尽管我国智能制造技术已取得长足进步,但其产业化水平依然较低,高端智能制造装备及核心零部件仍然严重依赖进口,产业化还主要局限于智能制造装备领域。这种客观现实也要求进一步加大智能制造技术在高端制造装备领域的产业化,并扩展到智能制造服务业。三是破解能源、资源和环境约束,成为实现节能减排目标的有力手段。为破解制造业发展面临的能源资源紧张及环境失衡这一现实难题,我国迫切需要发展智能制造业,以节约社会资源、能源。2009年,国务院确定了2020年我国控制温室气体排放的行动目标:到2020年,我国单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%-45%。而要实现这一目标并解决我国制造业当前存在的问题,也迫切需要智能制造技术和装备。另外,发展智能制造业如果应用更节能环保的先进装备和智能优化技术,将有助于从根本上解决我国生产制造过程中存在的节能减排问题。
(三)拓宽产业施政空间的重要抓手
我国已编制完成《智能制造装备产业“十二五”发展规划》,并于2011年设立了“智能制造装备创新发展专项”,今年3月,我国又出台了《智能制造科技发展“十二五”专项规划》。分析我国已出台的促进智能制造业发展的规划和政策,不难发现,目前的重点主要还是放在智能制造技术及智能制造装备产业发展方面,而智能制造业将智能制造技术贯穿于产品设计、生产、管理和服务的制造活动全过程,不仅包括智能制造装备产业,也包括智能制造服务业。因此,要促进智能制造业的发展,就必须在智能制造技术、智能制造装备产业、智能制造服务业等诸多领域,进行科学规划并予以政策扶持。


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