智能制造：把握“窗口期”打造国产机器人自主

    当前，新科技革命和产业变革正在兴起，全球工业技术体系、发展模式和竞争格局迎来重大变革。发达国家纷纷出台以先进制造业为核心的“再工业化”国家战略：美国大力推动以“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局；德国“工业4.0”计划的提出旨在通过智能制造提振制造业竞争力；欧盟在“2020增长战略”中提出重点发展以智能制造技术为核心的先进制造；日本、韩国等制造强国也提出相应的发展智能制造的战略措施，可见，智能制造已经成为发达国家制造业发展的重要方向，成为各国发展先进制造业的制高点。我国在2015年推出的“中国制造2025”战略中也强调了智能制造的重要性。发展智能制造不仅是我国产业转型升级的突破口，也是重塑制造业竞争优势的新引擎，是制造业的未来方向。

　　一、智能制造国际发展的现状

　　智能制造是以新一代信息技术为基础，配合新能源、新材料、新工艺，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。

　　20世纪80年代末，信息技术尚未对人类生产生活造成巨大影响之时，智能制造的概念就已经在欧美日等发达国家被提出。进入新世纪之后，实现智能制造的技术和成本条件成熟，并且，随着资源环境压力加大、劳动成本上升等制造业制约因素的增强，智能制造市场近年来在全球出现了爆发增长并呈现新的特征。

　　主要发达国家智能制造发展概况

　　国际金融危机之后，为了刺激本国经济增长，重新塑造在实体经济领域的竞争力，许多发达国家都实施了一系列国家战略，例如美国的“先进制造业伙伴计划”、德国的“工业4.0”计划、日本的“再兴战略”、韩国的“新增长动力战略”、法国的“新工业法国”等。

美国：以智能制造弥补劳动力成本劣势。美国为重振本国制造业，密集出台了多项政策文件，对未来的制造业发展进行了重新规划，体现了美国抢占新一轮技术革命领导权，通过发展智能制造重塑国家竞争优势的战略意图。

　　德国：工业4.0构建智能生产系统。2010年，德国发布《高技术战略2020》，着眼于未来科技和全球竞争，并将工业4.0战略作为十大未来项目之一。2013年，德国联邦教研部与联邦经济技术部联手正式发布了《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》，并得到了德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的响应和推动，从而上升为国家级战略。

　　在工业4.0阶段，新型的智能工厂基于信息物理系统并借助社交网络，可实现自然的人机互动，这将重塑传统制造工厂模式下人与生产设备之间操控与被动反应的机械关系。为达此目的，需要在制造装备、原材料、零部件及生产设施上广泛植入智能终端，借助物联网不仅可实现终端之间的实时互动，自动信息交换，自动触发行动，而且可实施独立控制，对生产进行个性化管理。人还可以通过远程控制系统，对生产系统加以调控，可使从业人员的工作与家庭生活之间的关系更为协调。

　　构建嵌入式制造“智能生产”系统。在构建工业生产的各种要素中，除了传统的土地、劳动、资本、企业家等要素之外，数据将成为一种重要的甚至是影响全局的生产要素。依托于信息物理系统，智能工厂生产出可实时生成数据的“智能产品”，形成大数据系统。大数据经过实时分析与归总后，形成“智能数据”，经过可视化和互动式加工，向智能工厂反馈产品和工艺流程的实时优化方案，从而形成“智能工厂—智能产品—智能数据”闭环，驱动生产系统走向智能化。而这一切的实现，依赖于云技术等互联网基础设施的建设和应用。智能工厂和智能产品构成嵌入式制造系统，该系统的特点是：企业间的业务流程构成横向价值链，企业内部的运营流程构成纵向价值网络，终端到终端技术实现横向和纵向的整合。在智能工厂的基础上，通过物联网和服务联网，将智能交通、智能物流、智能建筑、智能产品和智能电网等相互连接，以新型工业化实现经济社会系统的全面智能化。

　　英国：重构制造业价值链。2008年的国际金融危机中，曾一度推行去工业化战略的英国实体经济遭受沉重打击，迫使英国政府重新摸索重振制造业的方法。为增强英国制造业对全球的吸引力，英国政府积极推进制造基地建设，面向境外企业进行招商。2011年12月，英国政府提出“先进制造业产业链倡议”，支持范围不仅包括汽车、飞机等传统产业，还包括在全球领先的可再生能源和低碳技术等领域，政府计划投资1.25亿英镑，打造先进制造业产业链，从而带动制造业竞争力的恢复。

　　日本：巩固“机器人”大国地位。早在1990年6月，日本通产省就提出了智能制造研究的十年计划，并联合欧洲共同体委员会、美国商务部协商共同成立IMS(智能制造系统)国际委员会。在随后的10年，日本共投资1500亿日元进行智能制造系统的研究和实验。1992年，日、美、欧三方共同提出研发能使人和智能设备不受生产操作和国界限制的合作系统，并于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，其中包括全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制等。日本机器人在制造业工厂迅速普及，八大汽车制造商都广泛采取智能制造技术，注重自动化、信息化与传统制造业的融合发展，通过计算机软硬件技术将自动化制造系统有机集成起来。

二、我国推动智能制造的主要瓶颈

　　我国工业化起步晚，技术积累相对落后，先进技术的产业化能力也与发达国家存在显著差距，致使国产智能制造产品和系统的发展同时面临技术和市场的瓶颈。

　　关键零部件受制于人，导致国产智能制造装备价格倒挂，缺乏竞争力。以智能制造最核心的装备——工业机器人为例，目前我国精密减速机、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等机器人核心零部件大部分依赖进口，而这些零部件占到整体生产成本70%以上。其中，精密减速器75%的份额被日本垄断，国内高价购买占到生产成本的45%，而在日本仅为25%，我国采购核心零部件的成本就已经高于国外同款机器人的整体售价，在高端机器人市场上根本无法与国外品牌竞争。绝大多数国内机械零部件企业都只能生产低端产品，不能够满足高端智能装备产业发展的要求，而这些产业的升级远比组装装配环节的制造业要困难得多，需要的时间也更漫长。短期内，我国智能制造装备产业的发展仍然需要采购国外零部件，但必须降低进口部件采购成本，实现采购渠道的稳定和多元化。

　　软件系统发展滞后。长期以来，我国重硬件制造、轻软件开发的思维十分普遍，智能制造装备生产企业的软件技术积累严重不足。智能制造基础软件系统的开发仍十分匮乏，国产数控机床、机器人等高端产品还大量使用国外软件系统，在跨国公司布局智能制造装备模块化生产和操作系统研发时，我国的智能制造装备产业将面临基础操作系统缺失的风险。

　　跨国公司垄断势力挤压国内企业发展空间。当前，全球智能制造产业的垄断势力已基本形成，虽然我国成为全球最大的智能制造装备的需求市场，但70%以上的市场份额被几家国际巨头所占据，高端市场的90%依赖进口，国内还没有一家具有全球影响力的智能制造企业。近年来，随着我国工业机器人等智能装备市场的增长提速，跨国公司加快了在国内的战略布局，以合资或独资形式在我国经济发达地区建设工厂，虽然对带动我国智能制造产业的发展和技术进步起到一定的作用，但同时也进一步挤压国内自主品牌企业的市场空间。

　　三、我国智能制造的发展之路

　　新科技革命为我国发展智能制造及相关产业带来重大机遇，我们应把握“机会窗口期”，积极总结和借鉴国外先进经验，以智能制造为突破口，推动我国产业技术升级，实现制造业竞争优势由传统要素优势向技术优势的转型。

将基础系统软件的开发和标准的制定纳入到顶层设计中。未来智能制造的发展将围绕软件系统展开，作为国产软件推进智能制造的重要支撑，北京机械工业自动化研究所也将充分发挥自身优势，帮助企业由传统制造向服务化转型，为用户提供一整套的系统解决方案。

　　我国之所以要从国外进口高端装备和成套生产线，一个重要原因就是缺乏自主工艺数据库和专家系统，这是我国发展智能制造产业的短板。因此，必须重视基础软件系统和标准的制定工作，形成自主的智能制造产业制高点，避免在硬件制造中再次受制于国外操作系统。

　　加强关键核心技术攻关，打造国产机器人自主品牌。我国的机器人产业起步较晚，由于发展阶段、条件和目标不同，机器人产业很难也不能再走传统“市场换技术”的老路。将来应大力推动核心关键技术的攻关项目，加强对技术研发成果的知识产权保护工作。同时，培育具有国际影响力的机器人骨干企业，发展一批创新力强的中小型企业，提升国产自主品牌的国际竞争力。

　　大力培养技能工人，注重利用全球人才资源。从美国的《重振美国制造业框架》到《先进制造业伙伴计划》，再到《先进制造业国家战略计划》，都把提高劳动者素质作为重要的政策内容，通过对工人进行培训提高其劳动技能，以适应先进技术发展的需要。我国也要大力发展满足智能制造要求的职业技能教育和培训，以不断适应制造业变革所需要的技能要求，同时还要吸引全球制造业人才，尤其是高层次人才，利用全球人才资源发展中国智能制造。

　　完善落实相关配套政策，大力鼓励技术创新。美日欧等发达国家的先进制造业都获得了政府的大力扶持，财政资金也大量向研发创新倾斜。例如，日本在2006~2010年间为了攻克关键的服务机器人技术每年投入1000万美元，美国联邦政府当前对每个制造业创新研究资助7000万美元至1.2亿美元。为扶持智能制造产业的发展，我国也应从多个方面完善落实相关配套政策：加大财政和税收方面的扶持力度，建立智能机器人研发风险准备金，激发制造业企业创新活力；加大对国产智能制造装备的政府采购，给予这个幼稚产业一定的保护期；在部分地区、部分行业开展智能制造试点示范，探索新模式、新方法，并逐步推广普及。

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