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智能制造在中国的概况
  • 点击数:365     发布时间:2023-09-25 23:34:28
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智能制造装备产业在我国的发展历史较短,随着上世纪80年代中期,发达国家开始大量生产自动化生产设备,我国也开始逐步加大对工业机器人的研究支持。
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1 中国智能制造发展现状和形势

智能制造装备产业在我国的发展历史较短,随着上世纪80年代中期,发达国家开始大量生产自动化生产设备,我国也开始逐步加大对工业机器人的研究支持。1985年,我国将工业机器人列入科技攻关发展计划,成为智能制造装备产业在我国发展的重要里程碑。经过30多年的发展,我国智能制造装备行业已初步形成了以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的产业体系。近年来,中国的经济发展已由高速增长阶段逐步转入高质量发展阶段,政府更加关注于优化经济结构、转换增长动力。在新型工业化加速发展的大背景下,我国高度重视智能制造装备产业的发展。对制造业企业而言,构建智能制造系统的核心价值主要体现在降低生产成本、提升生产效率和重塑管理方式。在此背景与国家政策的双双驱动下,我国智能制造行业规模快速增长。

随着我国经济发展进入新常态,经济增速换挡、结构调整阵痛、增长动能转换等相互交织,长期以来主要依靠资源要素投入、规模扩张的粗放型发展模式难以为继。加快发展智能制造,对于推进我国制造业供给侧结构性改革,培育经济增长新动能,构建新型制造体系,促进制造业向中高端迈进、实现制造强国具有重要意义。随着新一代信息技术和制造业的深度融合,我国智能制造发展取得明显成效,以高档数控机床、工业机器人、智能仪器仪表为代表的关键技术装备取得积极进展;智能制造装备和先进工艺在重点行业不断普及,离散型行业制造装备的数字化、网络化、智能化步伐加快,流程型行业过程控制和制造执行系统全面普及,关键工艺流程数控化率大大提高;在典型行业不断探索、逐步形成了一些可复制推广的智能制造新模式,为深入推进智能制造初步奠定了一定的基础。经过几十年的快速发展,我国制造业规模跃居世界第一位,建立起门类齐全、独立完整的制造体系,但与先进国家相比,大而不强的问题突出。

目前我国制造业尚处于机械化、电气化、自动化、数字化并存,不同地区、不同行业、不同企业发展不平衡的阶段。发展智能制造面临关键共性技术和核心装备受制于人,智能制造标准/软件/网络/信息安全基础薄弱,智能制造新模式成熟度不高,系统整体解决方案供给能力不足,缺乏国际性的行业巨头企业和跨界融合的智能制造人才等突出问题。

从我国制造业发展整体水平来看,地区间、行业间以及企业之间智能制造发展不平衡,一些企业已开始智能化探索,但更多企业尚处于电气化、自动化甚至机械化阶段,半机械化和手工生产在一些欠发达地区仍然存在。

根据两化融合服务联盟、国家工业信息安全发展研究中心发布的《中国两化融合发展数据地图(2018)》的数据显示,截至2018年,我国两化融合水平达到53.0,智能制造就绪率为7%,制造业全面实现数字化、网络化、智能化还有很长的路要走。我国欠发达地区智能制造水平与国内相比也往往较低。

相对工业发达国家,推动我国制造业智能转型,环境更为复杂,形势更为严峻,任务更加艰巨。我们必须遵循客观规律,立足国情、着眼长远,加强统筹谋划,积极应对挑战,抓住全球制造业分工调整和我国智能制造快速发展的战略机遇期,引导企业在智能制造方面走出一条具有中国特色的发展道路。我国经济正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期,制造业是实体经济的主体,是关系到我国经济高质量发展的重要战略领域。党和国家领导人对工业智能制造高度重视,并对制造业与互联网等新型产业的融合做出多次指示。2018年4月20日,习近平总书记在全国网络安全和信息化工作会议上强调,“信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇。”在十九大报告中,习近平总书记也强调了“加快建设制造强国,加快发展先进制造业,推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”的重要意义。

网络强国是技术强、基础强、内容强、人才强、话语强为核心的国家信息化发展战略。党的十八届五中全会通过的“十三五”规划《建议》,明确提出实施网络强国战略以及与之密切相关的“互联网+”行动计划。国务院在2016年12月19日印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中,发展新一代信息产业成为五大领域之首,其中大力推进第五代移动通信(5G)联合研发、试验和预商用试点成为构建网络强国的重要基础。2018年4月,在全国网络安全和信息化工作会议上,习近平总书记深入阐述了网络强国战略思想,系统明确了一系列方向性、全局性、根本性、战略性问题,对当前和今后一个时期网信工作做出重要战略部署。

制造强国战略是中国立足新工业革命趋势下,深化工业化进程、实现工业化梦想的必然要求。2015年5月19日,国务院正式发布《中国制造2025》,意味着我国全面部署实施制造强国战略。2017年10月,《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》发布,指出要形成实体经济与网络相互促进、同步提升的良好格局,推动实体经济转型升级,打造制造强国、网络强国。系列文件的出台为我国工业智能制造提出了要求和方向,未来产业链在互联网化过程中有效把控和使用数字化资源的能力,关系到一国核心竞争实力,同时也是我国经济转型升级的助推器。

1.1 中国智能制造发展取得积极成效

我国于2015年出台《中国制造2025》十年战略规划,目前规划实施已经近半,我国智能制造进入高速成长期,发展取得明显成效,主要体现在以下方面:一是我国工业企业数字化能力素质提升,为未来制造系统进一步向智能化发展奠定基础。二是中国已成为工业机器人第一消费大国,需求增长强劲。

在“十三五”规划等文件中提到当前各国都将制造业放到非常重要的战略位置,智能制造已成为制造业竞争的主战场。我国高度重视智能制造发展,随着制造业智能化的升级改造,我国智能制造产业呈现较快的增长。2017年,中国智能制造产业产值规模将近15000亿元,预计到2020年产值规模将超27000亿元。

从2021年我国智能制造业的发展情况看“十三五”已实现目标:十三五末智能制造产值将超27000亿元,期间同步实施数字化制造普及、智能化制造示范,构建新型制造体系。

“十三五”以来,通过试点示范应用、系统解决方案供应商培育、标准体系建设等多措并举,我国制造业数字化网络化智能化水平显著提升,形成了央地紧密配合、多方协同推进的工作格局,发展态势良好。供给能力不断提升,智能制造装备国内市场满足率超过50%,主营业务收入超10亿元的系统解决方案供应商达43家。支撑体系逐步完善,构建了国际先行的标准体系,发布国家标准285项,主导制定国际标准28项;培育具有一定影响力的工业互联网平台70余个。推广应用成效明显,试点示范项目生产效率平均提高45%、产品研制周期平均缩短35%、产品不良品率平均降低35%,涌现出离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等智能制造业。

从各个方面的统计数据看,中国智能制造业稳步提升:

(1)制造业数字化网络化智能化水平持续提升

据工信部材料,截至2019年9月,企业数字化研发设计工具普及率和关键工序数控化率分别达到69.3%和49.5%。

(2)“互联网+制造业”新模式不断涌现

截至2019年9月,开展网络化协同、服务型制造、个性化定制的企业比例分别达35.3%、25.3%、8.1%。大规模个性化定制在服装、家具等行业加快推广,协同研发制造在汽车、航空、航天等高端制造领域日益兴起。

(3)工业互联网发展已迈出实质步伐

工业互联网已经广泛应用于石油、石化、钢铁、家电、服装、机械、能源等行业,国内具有一定行业和区域影响力的工业互联网平台总数超过了50家,重点平台平均连接的设备数量达到了59万台。

根据世界银行的统计,按现价美元测算,2010年我国制造业增加值首次超过美国,占全球比重的17.6%,位列世界第一。联合国统计司的数据显示,截至2016年,我国制造业增加值规模达3万亿美元,占世界的比重为24.5%。到2018年,这一比重增长到28%以上,工业增加值规模首次超过30万亿元。这些变化,深刻改变了全球制造业乃至全球经济发展的格局。

统计显示,2020年,中国智能制造产值有望超过3万亿元人民币,年均复合增长率约20%。前瞻产业研究院分析,到2024年,我国智能制造业产值规模将超过4.5万亿元。

1.2 中国智能制造发展面临的机遇和挑战

作为国家间经济竞争的主战场,制造业在中国经济转型升级以及国际分工重新划分中占据着至关重要的地位,决定了这次“史诗级”战役的成败。在高新技术密集爆发的大背景下,智能制造无疑是制造业发展的重要驱动力,是推动制造业高质量发展的主攻方向。大力推进智能制造发展,是创造新动能、打造新优势,不断增强核心竞争力,推动我国产业迈向中高端的关键举措。

智能制造是基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征,旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力的先进生产方式。作为制造强国建设的主攻方向,智能制造发展水平关乎我国未来制造业的全球地位,对于加快发展现代产业体系,巩固壮大实体经济根基,构建新发展格局,建设数字中国具有重要作用。

在政府层面,国家和地方一起发力,积极制定政策驱动智能制造,为我国智能制造发展把握好大方向。

国家层面,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。2017年11月,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。2019年政府工作报告中,习近平总书记提出,要推动传统产业改造提升。

同时,中央经济工作会议于2018年首次提出“新基建”这一概念,至今已有7次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。特高压、城际高速轨道交通、新能源汽车等应用行业的竞争力建设依赖于智能制造相关技术的快速发展,而5G、大数据中心、人工智能、工业互联网等基础性技术的进步,又将持续推动我国智能制造技术升级的脚步。新基建目标的提出,为我国智能制造升级进一步明确了方向,提升了内在推动力,夯实了技术基础。作为数字经济的发展基石、转型升级的重要支撑,新一代信息技术引领的新型基础设施建设已成为我国谋求高质量发展的关键要素。

2021年4月14日,工业和信息化部发布了《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿)(以下简称《规划》),明确提出了我国“十四五”智能制造发展路径、具体目标、重点任务,对新时期我国推进数字化转型和智能化升级、促进制造业高质量发展,具有重要意义。《“十四五”智能制造发展规划》是为贯彻落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《“十四五”制造业高质量发展规划》,加快推动智能制造发展,编制的规划。《规划》为我国“十四五”智能制造发展指明了方向,各部门、各地方、各企业要根据自身特点与发展需求,找到符合自己的发展路径和发展模式。

呼应中央政策,围绕推动制造业高质量发展,强化工业基础和技术创新能力,促进先进制造业和现代服务业融合发展,加快建设制造强国。地方层面,各省市利好政策不断出台,催生了大批智能制造产业链企业。广东、福建、安徽、江苏、北京、天津等省市结合自身发展情况,纷纷提出了地方智能制造发展规划,推动智能制造发展,并在智能制造链条上建设了大量的产业园区,孕育了一大批智能制造产业链企业,成为中国智能制造产业的重要承载地和孵化器。根据《世界智能制造中心发展趋势报告(2019)》统计,我国共有437家智能制造类产业园区,覆盖全国27个省市。与此同时,《中国制造2025》、工信部《智能制造发展规划(2016-2020年)》等一批规划纲要也提出把全面推行绿色制造作为实现制造强国战略目标的重要内容,积极追求绿色、智能、可持续的发展,实现与智能制造相互补充,相互促进。

然而,我国工业化和经济现代化起步较晚,制造业总体水平不一,创新研发实力相对薄弱,智能制造发展面临诸多挑战。

首先,工业基础设施和核心技术创新能力不足,对外依存度高。与欧美等发达国家相比,我国在传感器、高端芯片、基础软硬件等方面瓶颈突出,关键核心技术受制于人,严重制约了我国智能制造的发展。以传感器举例,作为工厂智能化转型的基础条件,传感器在汽车、电子等离散行业的数据采集上拥有大规模应用。然而,全球电子传感器市场被博世BOSCH、MEAS、罗克韦尔ROCKWELL等国外企业垄断,国内传感器大多依赖进口,自产传感器几乎全是低端产品,难以跻身高端市场竞争。

其次,信息化、智能化水平整体滞后。由于我国制造业体量庞大,一些先进的制造业企业正积极探索从机械化、自动化向智能化、信息化发展,但是很多企业仍然未完成数字化升级,与人工智能等前沿技术的融合还处于初级阶段,我国制造业距离真正的智能制造还有很长距离。再次,产业结构待改善,低端制造业市场同质化竞争严重。我国低端产业产能过剩,先进装备、核心部件、高性能材料等中高端产业的保障能力不能得到有效满足,导致我国装备制造业低端市场同质化竞争严重,中高端市场发展缺乏技术和基础设施支持。

最后,专业人才数量欠缺。智能制造产业相对于传统制造业对于高素质人才的需求更为明显,而且更需要懂得多方面知识与技能的复合型人才,对于高端专业人才的需求更是极为迫切,但是我国在高端、复合型人才数量上严重欠缺,难以满足智能制造领域的扩张需求。面对上述问题,我国要推动智能制造快速发展,需要从基础软硬件、核心技术、网络、生态等各方面入手,扎扎实实做强根基。

2 中国智能制造政策措施

加快发展智能制造,是培育我国经济增长新动能的必由之路,是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,对于推动我国制造业供给侧结构性改革,打造我国制造业竞争新优势,实现制造强国具有重要战略意义。

中国政府将智能制造作为制造业高质量发展的主攻方向,围绕生态体系建设,深入实施智能制造工程,推动制造业智能化转型。一是坚持示范引领,深化行业应用及推广。二是坚持创新驱动,打造智能制造创新生态体系。三是坚持融合发展,培育带动新兴产业发展。四是坚持开放合作,深度融入全球供给体系。

从顶层设计来看,有《智能制造装备产业“十二五”发展规划》《智能制造发展规划(2016-2020)》等规划。在具体政策上,《智能制造发展规划(2016-2020)》《工业互联网发展行动计划》《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》《关于促进人工智能和实体经济深度融合的指导意见》《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》《中小企业数字化赋能专项行动方案(工信厅企业〔2020〕10号)》等指引也陆续发布。

(1)加强统筹协调

发挥国家制造强国建设领导小组作用,有效统筹中央、地方和其他社会资源,协调解决智能制造发展中遇到的问题,形成资源共享、协同推进的工作格局。发挥国家制造强国建设战略咨询委员会作用,为把握技术发展方向提供咨询建议。加强规划与其他专项、工程有机衔接。

(2)完善创新体系

在智能制造领域研究建立若干制造业创新中心,建立市场化的创新方向选择机制和鼓励创新的风险分担、利益共享机制,解决技术研究与产业化应用的鸿沟。围绕重点领域智能制造发展需求,建设重大科学研究和实验设施。支持智能制造公共服务平台建设,增强为行业服务能力。鼓励企业加大研发投入力度,加强智能制造关键技术与装备创新。

(3)强化人才支撑

定期编制智能制造人才需求预测报告和紧缺人才需求目录,出台智能制造从业人员能力要求等行业标准。支持建设智能制造高技能人才实训基地。加强在职人员、转岗人员的数字化技能培训,促进从业人员技术和知识结构升级,推进产教融合型企业建设。深入推进新工科建设,建设一批智能制造现代产业学院,加强相关学科专业和课程体系建设,加快高端人才培养。弘扬企业家精神和工匠精神,鼓励开展智能制造创新创业、技术技能大赛。

(4)提升公共服务

鼓励行业组织、地方政府、产业园区、科研院所、龙头企业等建设智能制造公共服务平台,支持标准试验验证平台提升检验检测、咨询诊断、培训推广等服务能力。制定智能制造公共服务平台规范,构建优势互补、协同发展的服务网络。建立长效评价机制,鼓励第三方机构开展智能制造能力成熟度评估,研究发布行业和区域智能制造发展指数。

(5)深化开放合作

加强与相关国家、地区及国际组织的交流,开展智能制造技术攻关、标准研制、示范应用、检测认证、人才培养等合作。鼓励跨国公司、国外科研机构等在华建设智能制造研发中心、示范工厂、人才培训中心等。依托共建“一带一路”倡议、金砖国家、区域全面经济伙伴关系协定(RCEP)等国际合作机制,鼓励智能制造装备、软件、标准和解决方案“走出去”。

(6)加大财税金融支持

加强国家科技重大专项、重点研发计划、产业基础再造工程、增强制造业核心竞争力专项等对智能制造领域的支持。优化首台(套)重大技术装备保险补偿和激励政策,促进智能制造装备推广应用。鼓励国家制造业转型升级基金、先进制造产业投资基金、国家中小企业发展基金及各类社会资本加大对智能制造领域投资力度。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。

充分利用现有资金渠道对智能制造予以支持。按照深化科技计划(专项、基金等)管理改革的要求,统筹支持智能制造关键共性技术的研发。完善和落实支持创新的政府采购政策。推进首台(套)重大技术装备保险补偿试点工作。

落实税收优惠政策,企业购置并实际使用的重大技术装备符合规定条件的,可按规定享受企业所得税优惠政策。企业为生产国家支持发展的重大技术装备或产品,确有必要进口的零部件、原材料等,可按重大技术装备进口税收政策有关规定,享受进口税收优惠。

(7)创新金融扶持方式

发挥国家财政投入的引导作用,吸引企业、社会资本,建立智能制造多元化投融资体系。鼓励建立按市场化方式运作的各类智能制造发展基金,鼓励社会风险投资、股权投资投向智能制造领域。搭建政银企合作平台,研究建立产融对接新模式,引导和推动金融机构创新产品和服务方式。依托重点工程项目,推动首台(套)重大技术装备推广应用,完善承保理赔机制。支持装备制造企业扩大直接融资,发展应收账款融资,降低企业财务成本。

(8)发挥行业组织作用

发挥行业协会熟悉行业、贴近企业优势,推广先进管理模式,加强行业自律,防止无序和恶性竞争。各相关行业协会要指导企业深化改革、苦练内功,抓好技术创新、人才培养,及时反映企业诉求,反馈政策落实情况,积极宣传和帮助企业用足用好各项政策。鼓励行业协会、产业联盟提升服务行业发展的能力,引导企业推进智能制造发展。

(9)深化国际合作交流

在智能制造标准制定、知识产权等方面广泛开展国际交流与合作,不断拓展合作领域。支持国内外企业及行业组织间开展智能制造技术交流与合作,做到引资、引技、引智相结合。鼓励跨国公司、国外机构等在华设立智能制造研发机构、人才培训中心,建设智能制造示范工厂。鼓励国内企业参与国际并购、参股国外先进的研发制造企业。

3 中国智能制造战略布局

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。

(1)研究制定智能制造发展战略

编制智能制造发展规划,明确发展目标、重点任务和重大布局。加快制定智能制造技术标准,建立完善智能制造和两化融合管理标准体系。强化应用牵引,建立智能制造产业联盟,协同推动智能装备和产品研发、系统集成创新与产业化。促进工业互联网、云计算、大数据在企业研发设计、生产制造、经营管理、销售服务等全流程和全产业链的综合集成应用。加强智能制造工业控制系统网络安全保障能力建设,健全综合保障体系。

(2)加快发展智能制造装备和产品

组织研发具有深度感知、智慧决策、自动执行功能的高档数控机床、工业机器人、增材制造装备等智能制造装备以及智能化生产线,突破新型传感器、智能测量仪表、工业控制系统、伺服电机及驱动器和减速器等智能核心装置,推进工程化和产业化。加快机械、航空、船舶、汽车、轻工、纺织、食品、电子等行业生产设备的智能化改造,提高精准制造、敏捷制造能力。统筹布局和推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化。

(3)推进制造过程智能化

在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间,加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等技术和装备在生产过程中的应用,促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制。加快产品全生命周期管理、客户关系管理、供应链管理系统的推广应用,促进集团管控、设计与制造、产供销一体、业务和财务衔接等关键环节集成,实现智能管控。加快民用爆炸物品、危险化学品、食品、印染、稀土、农药等重点行业智能检测监管体系建设,提高智能化水平。

(3)深化互联网在制造领域的应用

制定互联网与制造业融合发展的路线图,明确发展方向、目标和路径。发展基于互联网的个性化定制、众包设计、云制造等新型制造模式,推动形成基于消费需求动态感知的研发、制造和产业组织方式。建立优势互补、合作共赢的开放型产业生态体系。加快开展物联网技术研发和应用示范,培育智能监测、远程诊断管理、全产业链追溯等工业互联网新应用。实施工业云及工业大数据创新应用试点,建设一批高质量的工业云服务和工业大数据平台,推动软件与服务、设计与制造资源、关键技术与标准的开放共享。

(5)加强互联网基础设施建设

加强工业互联网基础设施建设规划与布局,建设低时延、高可靠、广覆盖的工业互联网。加快制造业集聚区光纤网、移动通信网和无线局域网的部署和建设,实现信息网络宽带升级,提高企业宽带接入能力。针对信息物理系统网络研发及应用需求,组织开发智能控制系统、工业应用软件、故障诊断软件和相关工具、传感和通信系统协议,实现人、设备与产品的实时联通、精确识别、有效交互与智能控制。

文章摘自《中国智能制造产业发展报告(2022年)》

摘自《自动化博览》2023年9月刊

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