智能制造：引领全球产业变革的主要趋势

制造业是国民经济的支柱产业，是工业化和现代化的主导力量，是衡量一个国家或地区综合经济实力和国际竞争力的重要标志，也是国家安全的保障。当前，新一轮科技革命与产业变革风起云涌，以信息技术与制造业加速融合为主要特征的智能制造成为全球制造业发展的主要趋势。中国机械工程学会编写的《中国机械工程技术路线图》提出，到2030年机械工程技术发展的五大趋势和八大技术，认为“智能制造是制造自动化、数字化、网络化发展的必然结果”。智能制造的主线是智能生产，而智能工厂、车间又是智能生产的主要载体。随着新一代智能技术的应用以及智能技术和先进制造技术的融合，将使得生产线车间、工厂发生革命性大变革，提升到历史性的新高度，将从根本上提高制造业质量、效率和企业竞争力。

1.智能制造的定义

智能制造简称智造，源于人工智能的研究成果，是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机——一体化智能系统。系统在制造过程中可以进行诸如分析、推理、判断、构思和决策等智能活动，同时基于人与智能机器的合作，扩大延伸并部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。智能制造更新了自动化制造的概念，使其向柔性化、智能化和高度集成化扩展。智能制造包括智能制造技术与智能制造系统。

智能制造包括制造对象的智能化、制造过程的智能化、制造工具的智能化三个不同层面。制造对象的智能化，即制造出来的产品与装备是智能的，如制造出智能家电、智能汽车等智能化产品。制造过程的智能化，即要求产品的设计、加工、装配、检测、服务等每个环节都具有智能特性。制造工具的智能化，即通过智能机床、智能工业机器人等智能制造工具，帮助实现制造过程自动化、精益化、智能化，进一步带动物能装备水平的提升。

智能制造包括知识库/知识工程、动态传感与自主决策三大核心，知识库/知识工程是智能制造的核心，智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库，实现知识的获取、表达与求解，具有自学习功能。动态传感为智能制造提供了感知来源，通过动态精确测量与感知制造系统关键数据，能够准确实时监测智能制造系统的生产状态。自主决策通过复杂多变工况下智能制造系统的智能决策和自律执行，赋予产品制造在线学习和知识造化的能力，尽量减少人工干预，实现高品质制造。

2.智能制造的发展

近半个世纪来，随着产品性能的完善化及产品结构的复杂化、精细化，以及功能的多样化，产品所包含的设计信息量和工艺信息量猛增，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造过程和管理工作的信息量也必然剧增，因而促使制造技术发展的热点与前沿转向了提高制造系统对于爆炸性增长的制造信息处理的能力、效率及规模。

目前，先进的制造设备离开了信息的输入就无法运转，柔性制造系统一旦被切断信息来源就会立即停止工作。专家认为，制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出智能，否则是难以处理如此大量而复杂的信息工作量的。瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，也要求制造系统表现出更高的灵活、敏捷和智能。因此，智能制造越来越受到高度的重视。

1992年美国执行新技术政策，包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术自然也在其中，美国政府希望借助此举改造传统工业并启动新产业。

加拿大制定的1994—1998年发展战略计划，认为未来知识密集型产业是驱动全球经济和加拿大经济发展的基础，认为发展和应用智能系统至关重要，并将具体研究项目选择为智能计算机、人机界面、机械传感器、机器人控制、新装置、动态环境下系统集成。

日本1989年提出智能制造系统，并于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，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。

欧洲联盟的信息技术相关研究有ESPRIT项目，该项目大力资助有市场潜力的信息技术。1994年又启动了新的R＆D项目，选择了39项核心技术，其中三项包括信息技术、分子生物学和先进制造技术中均突出了智能制造的位置。(https://www.xing528.com)

我国在20世纪80年代末也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，已在专家系统模式识别、机器人、汉语机器理解方面取得了一批成果。国家科技部也正式提出了“工业智能工程”，作为技术创新计划中创新能力建设的重要组成部分，智能制造将是该项工程中的重要内容。由此可见，智能制造正在全世界范围内兴起，它是制造技术发展，特别是制造信息技术发展的必然，是自动化和集成技术向纵深发展的结果。

3.工业4.0与中国制造2025

工业革命是现代文明的起点，是人类生产方式的根本性变革。20世纪中期计算机的发明、可编程控制器的应用使机器不仅延伸了人的体力，而且延伸了人的脑力，开创了数字控制机器的新时代，使人机在空间和时间上可以分离，人不再是机器的附属品，而真正成为机器的主人。从制造业的角度，这是凭借电子和信息技术实现自动化的第三次工业革命。

进入21世纪，互联网、新能源、新材料和生物技术正在以极快的速度形成巨大产能和市场，将使整个工业生产体系提升到一个新的水平，推动一场新的工业革命。德国技术科学院等机构联合提出“Industry 4.0”(工业4.0)战略规划，旨在确保德国制造业的未来竞争力和引领世界工业发展潮流。按照德国技术科学院划分的四次工业革命的特征，工业4.0与前三次工业革命有本质区别，其核心是信息物理系统(Cyber Physical System，CPS)的深度融合。“工业4.0”这一概念问世于2011年4月在德国举办的汉诺威工业博览会，成型于2013年4月德国“工业4.0”工作组发表的名为《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”战略的建议》的报告，进而于2013年12月19日由德国电气电子和信息技术协会细化为“工业4.0”标准化路线图。工业4.0最终用意是标准化，力图通过充分利用信息通信技术和网络物理系统等手段，推出革命性的生产方法，实现制造业向智能化转型，形成以智能制造为主导的第四次工业革命。

“中国制造2025”是中国版的“工业4.0”规划，是我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。建设制造强国，必须紧紧抓住当前难得的战略机遇，积极应对挑战，加强统筹规划，突出创新驱动，制定特殊政策，发挥制度优势，动员全社会力量奋力拼搏，更多依靠中国装备、依托中国品牌，实现中国制造向中国创造的转变、中国速度向中国质量的转变、中国产品向中国品牌的转变、完成中国制造由大变强的战略任务。“中国制造2025”坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次、多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越。

“中国制造2025”，立足国情，立足现实，力争通过“三步走”战略实现制造强国的战略目标。

第一步:力争用十年时间，迈入制造强国行列。到2020年，基本实现工业化，制造业大国地位进一步巩固，制造业信息化水平大幅提升。掌握一批重点领域关键核心技术，优势领域竞争力进一步增强，产品质量有较大提高。制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放明显下降。到2025年，制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，两化(工业化和信息化)融合迈上新台阶。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放达到世界先进水平。形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群，在全球产业分工和价值链中的地位明显提升。

第二步:到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。创新能力大幅提升，重点领域发展取得重大突破，整体竞争力明显增强，优势行业形成全球创新引领能力，全面实现工业化。

第三步:中华人民共和国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。制造业主要领域具有创新引领能力和明显竞争优势，建成全球领先的技术体系和产业体系。

“中国制造2025”的核心内容是加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。确定了新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等重点领域与发展方向。