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智能化:高端装备制造业竞争新热点

  与以往历次科技产业革命不同,新一轮科技产业革命的显著特征是信息技术、互联网技术的深度发展及其与生物、能源和材料等多学科、多技术领域的相互渗透、交叉融合及群体突破,并促使产业领域颠覆性技术不断涌现、新的产业组织形式和商业模式层出不穷。

  智能制造是制造强国建设的主攻方向,其发展程度直接关乎我国制造业质量水平。发展智能制造对于巩固实体经济根基、建成现代产业体系、实现新型工业化具有重要作用。

  在当前国内发展动能转换和国际竞争加剧的形势下,加快发展智能制造,不仅是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,而且有助于抵消劳动力成本上涨的影响,对打造我国制造业竞争新优势,实现“弯道超车”,迈向制造强国具有重要战略意义。

智能制造是发展下一代制造业的核心要义

  智能制造是面向产品全生命周期,实现泛在感知条件下的信息化制造。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上,通过智能化感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程、制造过程和制造装备智能化,是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。

  随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术的逐步成熟,互联网从传统互联网发展到移动互联网、从消费互联网和商业互联网发展到产业互联网阶段,推动制造业向数字化和智能化转型。无论是德国的工业4.0战略、美国的工业互联网战略,还是日本的社会5.0战略(提出“超智能社会”)都以智能制造为主要抓手,力图抢占全球制造业新一轮竞争制造点。

  之所以世界主要国家都高度重视智能制造,是因为智能制造代表了制造业的发展趋势和方向,关系到本国在未来制造业国际竞争中的地位。对于我国来说,站在新一轮科技革命和产业变革与我国加快高质量发展的历史性交汇点,要坚定不移地以智能制造为主攻方向,推动产业技术变革和优化升级,推动制造业产业模式和企业形态根本性转变。

  中国也具有发展智能制造的有利条件。一方面,中国拥有世界最大规模的制造业和完备的制造体系,为智能制造的发展提供了巨大的市场空间;另一方面,中国互联网产业发达,互联网领军企业在大数据、云计算领域形成了强大的技术能力,为智能制造的发展提供了技术基础。

  智能制造不仅仅是单一技术和装备的突破与应用,而是依靠装备智能化、设计数字化、生产自动化、管理现代化、营销服务网格化等制造技术与信息技术的深度融合与集成,创造新的附加价值。

  借助传感器、物联网、大数据、云计算、人工智能等技术的运用,智能制造能够实现设备与设备、设备与工厂、各工厂之间以及供应链上下游企业间、企业与用户间的无缝对接,企业可以更加精准地预测用户需求,根据用户多样化、个性化的需求进行柔性生产,并实时监控整个生产过程,实现低成本的定制化服务。

  制造业向智能制造的转型会产生对智能装备、智能传感器、新材料、工业软件系统以及相关服务的大量需求,能够形成新的产业增长点。更为关键的是,随着用户需求高端化、个性化,对增值服务的要求不断增长,能否以较低成本满足个性化、多元化且多变的市场需求将成为决定企业成败的关键。智能制造借力新的生产模式和商业模式,能够实现生产制造与市场多样化需求之间的动态匹配,有利于减少过剩产能和库存,这与供给侧结构性改革的目标方向高度契合。

  高端装备制造业是现代制造业的高端领域,是为国民经济各大行业提供先进技术设备的产业,是各项工业技术、信息技术及各类新兴技术的集成载体。高端装备制造业的发展得益于科技的不断创新,核心是高技术支撑,高度智能化和知识密集。对于高端装备制造业来说,产业升级主要是指产业结构的改善和产业效率的提升。历史经验证明,模仿和收购并不能创造出真正的高技术产品。

国家在高端装备制造智能化方面的政策支持

  自2009年以来,国家和各级政府部门针对行业发展的实际需求,制定了一整套装备制造业发展的战略和方针,推动了我国制造业的转型。2009年,国家对设备制造业进行了全面的调整和振兴。2010年,国家关于加速培育和发展战略新兴工业的决策,明确了要大力发展先进制造业。2012年,《智能制造行业发展计划》和《智能制造专项计划》着重发展智能化制造和智能化技术,并制定以智能制造为基础的发展战略。

  2015年,国务院发布实施制造强国战略第一个十年行动纲领《中国制造2025》,提出实现制造强国的战略任务和重点之一是要推进信息化和工业化的深度融合,要把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。

  2016年,工信部、财政部发布《智能制造发展规划(2016—2020年)》,提出智能制造发展“两步走”战略。第一步,到2020年,智能制造发展基础和支撑能力明显增强,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步,到2025年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。

  2017年,国务院发布《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网指导意见》,提出要加快建设和发展工业互联网,推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合,发展先进制造业,支持传统产业优化升级。

  中央经济工作会议于2018年首次提出“新基建”这一概念,反复多次在中央级会议或文件明确表示加强“新基建”。“新基建”提出的5G、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七个方向的建设内容,适应中国当前社会经济发展阶段和转型需求,在补短板的同时将成为社会经济发展的新引擎。

  2018年,工信部印发《工业互联网发展行动计划(2018—2020年)》。2019年,工信部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》,推动“5G+工业互联网”融合创新发展。2020年,工信部印发《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》。该计划提出实施工业互联网网络互联互通、工业互联网标识解析体系增强、工业互联网平台体系化升级、国家工业互联网大数据中心建设、工业互联网新模式推广、工业互联网融通应用、工业互联网标准化、工业互联网技术产品创新、工业互联网产业生态培育、工业互联网安全综合保障能力提升等10项工程。

  2021年,工信部、国家发展改革委等8部门联合印发《“十四五”智能制造发展规划》。《规划》提出,到2025年,70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化,建成 500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂;培育150家以上专业水平高、服务能力强的智能制造系统解决方案供应商;建设一批智能制造创新载体和公共服务平台。构建适应智能制造发展的标准体系和网络基础设施,完成200项以上国家、行业标准的制修订,建成120个以上具有行业和区域影响力的工业互联网平台。

  《规划》明确提出实施智能制造技术攻关行动、智能制造示范工厂建设行动、行业智能化改造升级行动、智能制造装备创新发展行动、工业软件突破提升行动、智能制造标准领航行动等6项行动。

  在财政金融支持方面,《规划》提出,加强国家重大科技项目、国家重点研发计划等对智能制造领域的支持;落实首台套重大技术装备和研发费用加计扣除等支持政策;鼓励国家相关产业基金、社会资本加大对智能制造的投资力度;发挥国家产融合作平台作用,引导金融机构为企业智能化改造提供中长期贷款支持,开发符合智能制造特点的供应链金融、融资租赁等金融产品;鼓励符合条件的企业通过股权、债权等方式开展直接融资。

  今年1月,工信部等17部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》。《方案》提出,到2025年,制造业机器人密度较2020年实现翻番,服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升,机器人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。聚焦10大应用重点领域,突破100种以上机器人创新应用技术及解决方案,推广200个以上具有较高技术水平、创新应用模式和显著应用成效的机器人典型应用场景,打造一批“机器人+”应用标杆企业,建设一批应用体验中心和试验验证中心。

  在制造业领域,《方案》明确要求,研制焊接、装配、喷涂、搬运、磨抛等机器人新产品,推动在汽车、电子、机械、轻工、纺织、建材、医药等已形成较大规模应用的行业,卫浴、陶瓷、光伏、冶炼、铸造、钣金、五金、家具等细分领域,喷釉、修胚、抛光、打磨、焊接、喷涂、搬运、码垛等关键环节应用,推进智能制造示范工厂建设。

高端装备制造业智能化发展的挑战与未来

  新一轮科技革命和产业变革推动生产方式变革和新兴业态产生,将助推高端装备制造业转型升级。我国战略性新兴产业的培育发展和国家重大工程建设,对高端装备制造业的绿色化、智能化、服务化提出新的市场需求。我国在推进信息技术与制造技术深度融合方面,积累了大量实践经验和技术基础。

  在以智能制造为中心的今天,我国许多大型设备制造商都在加速从传统的生产方式到智能化的转变。例如,潍柴动力利用工业互联网实现设备、生产线和产品的连接,并搭建全球的资源分配信息支持平台;四川长虹立足于客户多元化的需求,将智能技术运用于产品设计、研发到生产和贸易等多个方面,使工业产品设计制造到达模块化选择、动态需求感知、柔性制造和管理等。

  上海、深圳、福建、洛阳、上海、河南、四川、山东、汕头等地方根据各自区域的特点,率先颁布了关于加快发展智能制造的相关政策,以提高区域内的装备制造业和整体制造业的智能化程度。例如,2021 年《上海市高端装备产业发展“十四五”规划》明确指出,到2025 年,上海将成为具有国际影响的高端设备研发和关键技术中心,高端设备工业将达到700亿元,20多个省级特色工业基地,40多个省级智能化制造企业。

  但我们也应该认识到,我国目前大多数公司还处于2.0和3.0并存的阶段,70%的生产厂商还处在2.0的阶段,即大规模生产、电力驱动的生产模式。因为缺少关节变速箱、伺服系统等,大型焊接机器人和飞机、汽车等制造装配系统的柔性程度低,生产线关键技术没有相应的知识产权,飞机的大部段零件装配缺少完全的装配功能等。基本软件、国产机床、机器人等高端设备仍在使用国外的软件体系,使得我国高端装备制造业从设计到生产整个流程都潜藏一定的安全问题。

  一些高端装备的技术研发能力仍非常薄弱,工业机器人、集成电路芯片制造设备、汽车制造关键设备、核电等重大项目的绝大部分零部件主要依靠进口。新型尖端传感器、工业网络技术、关键控制系统、精密减速器、高速精密轴承以及伺服驱动器等关键技术主要依赖进口。另外,在204800多个国际规范中,中国占比不到5%。

  尤其要清醒地认识到,智能制造赖以存在的高可靠性、低延时、安全性的信息基础设施尚不具备,当前人工智能技术尚未完全成熟,智能制造还远未实现,只是在某些工厂、工序进行了一些探索。从这个意义上讲,智能制造更多的是着眼未来,而很难解决当下我国制造业面对的深层次矛盾和问题。

  我国实现智能制造必须2.0、3.0、4.0并行发展,既要在改造传统制造方面“补课”,又要在绿色制造、智能升级方面“加课”。对于制造企业而言,应着手于完成传统生产装备网络化和智能化的升级改造,以及生产制造工艺数字化和生产过程信息化的升级改造。对于装备供应商和系统集成商,应加快实现安全可控的智能装备与工业软件的开发和应用,以及提供智能制造顶层设计与全系统集成服务。

  企业不是为了“智能制造”而智能制造,应以智能、协同、绿色、安全发展为突破口,以“两提升、三降低”(“两提升”指生产效率的大幅度提升,资源综合利用率的大幅度提升;“三降低”指研制周期大幅缩短,运营成本大幅下降,产品不良品率大幅下降)为目标,本着长远规划、逐步实施、重点突破原则,对整个制造业进行逐步升级改造。

来源:中国科技投资
 


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