董立杰
智能制造（IM：Intelligent Manufacturing）是一種由智能機器和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機一體化智能系統，通過(guò)人與智能機器的合作共事，實(shí)現柔性化、智能化和高度集成化的生產(chǎn)，在制造過(guò)程中自動(dòng)進(jìn)行分析、推理、判斷、構思和決策等智能活動(dòng)。智能制造的核心是智能制造技術(shù)和系統，它是基于現代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及人工智能，通過(guò)感知、人機交互、決策、執行和反饋，實(shí)現產(chǎn)品設計過(guò)程、制造過(guò)程和企業(yè)管理及服務(wù)的智能化，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合與集成。
美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（被稱(chēng)為美國版工業(yè)4.0）、德國的工業(yè)4.0戰略、中國制造2025，其核心特征都是互聯(lián)，本質(zhì)就是通過(guò)數據自動(dòng)化流動(dòng)，從規模經(jīng)濟轉向范圍經(jīng)濟，以同質(zhì)化、規?；某杀?，構建出異質(zhì)化、定制化的產(chǎn)業(yè)，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結構的改革。
智能制造是方法，也是目標
中國、德國、美國、英國等世界上的主要工業(yè)國家，先后確定了各自的第四次工業(yè)革命國家發(fā)展戰略，就是智能制造?！吨袊圃?025》明確提出，要以新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線(xiàn)，以推進(jìn)智能制造為主攻方向。全球類(lèi)似的概念還有美國的“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計劃”、德國的“工業(yè)4.0戰略計劃”、英國的“工業(yè)2050戰略”、韓國的“制造業(yè)創(chuàng )新3.0計劃”等。他們都將發(fā)展智能制造作為本國構建制造業(yè)競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵舉措和實(shí)施工業(yè)升級轉型戰略的重要手段與方法，同時(shí)又是企業(yè)對生產(chǎn)方式進(jìn)行智能化改造的結果和目標。
工業(yè)4.0是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)轉型，即產(chǎn)業(yè)的變革；智能制造是可持續發(fā)展的制造模式，是一個(gè)全新的工業(yè)生態(tài)系統，是生產(chǎn)和服務(wù)方式的革命。工業(yè)4.0提出的智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，實(shí)現泛在感知條件下的信息化制造，所以說(shuō)智能制造是實(shí)現工業(yè)4.0的重要手段和方法；而工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)變革的目標又是實(shí)現智能生產(chǎn)和打造智能工廠(chǎng)，這兩者的組合其實(shí)就是智能制造的概念。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現智能制造的基礎，智能制造的實(shí)現需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打造全新的工業(yè)生態(tài)系統。智能制造的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化程度取決于上云的數據維度和數量、質(zhì)量，同時(shí)影響工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)寬度和深度；而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)反饋的應用效果，反過(guò)來(lái)可以?xún)?yōu)化智能制造的設計。
智能制造的實(shí)現主要依托兩方面的基礎能力：一個(gè)是工業(yè)制造技術(shù)，包括先進(jìn)裝備、先進(jìn)材料和先進(jìn)工藝等，這是工業(yè)4.0的核心；另一個(gè)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，即基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能以及云計算等現代信息技術(shù)，充分發(fā)揮工業(yè)裝備、生產(chǎn)材料和制造工藝的潛能，實(shí)現產(chǎn)品定制化和服務(wù)增值化。由此看來(lái)，“制造+互聯(lián)網(wǎng)”就是工業(yè)4.0，“互聯(lián)網(wǎng)+制造”就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，而制造和互聯(lián)網(wǎng)的充分融合就是智能制造，也是中國制造2025所追求的目標。
工業(yè)4.0與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)4.0強調生產(chǎn)過(guò)程的智能化。工業(yè)4.0已被德國政府納入《高技術(shù)戰略2020》的國家十大未來(lái)項目之一，其核心是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命。工業(yè)4.0更加關(guān)注通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò )與工業(yè)生產(chǎn)系統的充分融合和有機整合，打造智能工廠(chǎng)，實(shí)現以?xún)r(jià)值鏈上的三大集成為基礎的生產(chǎn)過(guò)程智能化，提升生產(chǎn)效率。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更側重基于數據資產(chǎn)的智慧服務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內核是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎，利用各種復雜的軟件系統，將帶有內置傳感器的機器和其他機器、人連接起來(lái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數據的收集、傳輸、處理和反饋，從中提取數據并進(jìn)行深入分析，挖掘生產(chǎn)或服務(wù)系統在性能提高、質(zhì)量提升等方面的潛力，實(shí)現生產(chǎn)資源效率的提升與優(yōu)化。
雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0的目標都是資源優(yōu)化與效率提升，但其側重點(diǎn)有所不同。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)側重于對互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數據等生產(chǎn)設備的智能管理，形成開(kāi)放的全球化工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，并將工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)在設計、研發(fā)、生產(chǎn)、物流、營(yíng)銷(xiāo)、服務(wù)等各個(gè)階段進(jìn)行充分融合。
其實(shí)第四次工業(yè)革命的本質(zhì)就是對世界未來(lái)工業(yè)標準的主導之爭，是由德國和美國依照自已的思維邏輯和表達方式來(lái)開(kāi)展推動(dòng)的。以工業(yè)控制技術(shù)見(jiàn)長(cháng)的德國政府所界定的工業(yè)4.0，有著(zhù)強有力的機械加工工藝能力、各類(lèi)內嵌式控制系統的專(zhuān)業(yè)設備和工作能力，德國很關(guān)心加工過(guò)程的智能化系統和虛擬化技術(shù)的深刻改變。而以計算機、軟件、互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、機器學(xué)習等IT（信息技術(shù)）技術(shù)見(jiàn)長(cháng)的美國明確提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規范，重點(diǎn)關(guān)注機器設備智能互聯(lián)系統、數據統計分析系統，以及各類(lèi)數據資料對業(yè)務(wù)流程的洞悉，其側重點(diǎn)在互聯(lián)網(wǎng)、大數據和云計算技術(shù)。美國要以GE（通用電氣）、IBM（萬(wàn)國商業(yè)機器公司）等企業(yè)為基礎，偏重于從軟件出發(fā)連通硬件；德國要以西門(mén)子、庫卡、SAP（思愛(ài)普）等企業(yè)為主導，期望能夠從硬件連通到軟件。
這兩種不同的智能制造發(fā)展概念，其實(shí)就是兩種技術(shù)路線(xiàn)或兩種不同技術(shù)人員的理念之別：IT從業(yè)人員，期望將自己擅長(cháng)的IT理念、互聯(lián)網(wǎng)思維和技術(shù)應用到工業(yè)環(huán)境中，由軟而硬，以此實(shí)現智能制造的目標，這就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。OT（運營(yíng)技術(shù)）從業(yè)人員，期望通過(guò)生產(chǎn)系統帶動(dòng)IT技術(shù)的應用，從硬到軟，這也是我們通常提到的智能制造概念。雖然執行路徑和邏輯思維不同，但這兩種模式總體目標一致，就是要實(shí)現移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的融合，建立智能工業(yè)。工業(yè)4.0所提出的新型工業(yè)體系，把CPS（信息物流系統）建立放在首位，但是CPS的基礎是軟件和模型，其核心就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這是支撐信息化和工業(yè)化深度融合的一套綜合技術(shù)體系。所以說(shuō)，工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是相同的，不同之處在于思維邏輯。
中國制造2025和德國工業(yè)4.0
中國制造2025和德國工業(yè)4.0都是在新一輪工業(yè)革命、科技變革和產(chǎn)業(yè)升級背景下提出的制造業(yè)轉型發(fā)展戰略舉措，對兩個(gè)戰略進(jìn)行充分對比后，可以發(fā)現它們之間各有異同。
第一，戰略目標一致。二者都是為了增強國家工業(yè)的綜合競爭力，在新一輪的世界工業(yè)競爭中搶占先機。德國希望通過(guò)工業(yè)4.0戰略的實(shí)施提升本國的全球競爭力，成為新一代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的供應國和主導者。中國希望通過(guò)中國制造2025戰略的實(shí)施，全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平，使中國邁入制造強國行列。
第二，戰略定位不同。中國制造2025提出創(chuàng )新驅動(dòng)、綠色發(fā)展、結構優(yōu)化、人才為本的發(fā)展戰略，致力于由制造大國向制造強國轉變；德國工業(yè)4.0是打造智能化工廠(chǎng)、實(shí)現智能制造，由自動(dòng)化、數字化向智能化邁進(jìn)，由制造強國向超級強國發(fā)展。
這是由兩國的工業(yè)基礎和國情決定的。德國提出工業(yè)4.0的基礎是本國的工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了3次完整的工業(yè)革命進(jìn)程，數控系統、自動(dòng)化等生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相當成熟，德國制造業(yè)已經(jīng)成為世界上最具競爭力的制造業(yè)之一，更是制造裝備領(lǐng)域的引領(lǐng)者。德國工業(yè)4.0戰略是一個(gè)革命性的基礎科技戰略，是以其完整的工業(yè)發(fā)展體系為基礎而制定的，其立足點(diǎn)是從制造方式基礎層面上進(jìn)行變革，提高科研創(chuàng )新能力，依靠“高、精、尖”的理論知識實(shí)現整個(gè)工業(yè)發(fā)展質(zhì)的飛躍。
對于中國制造業(yè)，中國工程院院士、華中科技大學(xué)前校長(cháng)李培根認為，德國工業(yè)4.0是在工業(yè)3.0的基礎上進(jìn)行的，而中國還面臨著(zhù)工業(yè)2.0要補課、工業(yè)3.0要普及、工業(yè)4.0要示范跟上的處境。我們的工業(yè)尚處于大批量生產(chǎn)階段，從量上來(lái)看穩居世界第一，但從質(zhì)上來(lái)看，仍然處于工業(yè)2.0和工業(yè)3.0混合交織的階段。企業(yè)之間的發(fā)展水平參差不齊，且在基礎材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面的創(chuàng )新和保障都不夠到位，基礎學(xué)科的研究比較薄弱，科研創(chuàng )新能力不強，這也映射出中國制造業(yè)大而不強的現狀。
基于此，中國制造2025在戰略范圍上涵蓋更廣，不僅局限于中國制造業(yè)的全面重組，而且追求從基礎科學(xué)到生產(chǎn)方式的全面突破。所以，中國制造2025是根據中國國情做出的重大戰略決策，目的是全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平，在堅持創(chuàng )新驅動(dòng)、智能轉型、強化基礎和綠色發(fā)展上走出自己的特色，加快邁向制造業(yè)強國。
《中國冶金報》（2022年3月29日 04版四版）
