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我国智能制造业发展战略思考

2013年04月17日 11:14中国机床商务网点击:4585

  JC35导读:近年来,由人工智能技术、机器人技术和数字化制造技术等相结合的智能制造技术开始贯穿于设计、生产、管理和服务等制造业的各个环节,正催生智能制造业,引领新一轮制造业变革。金融危机以来,在寻求危机解决方案的过程中,美、德、日等国政府和相关专业人士纷纷提出通过发展智能制造业来重振制造业。当前,我国已成为全球制造业第一大国,但“大而不强”,长期制约可持续发展的深层次矛盾和问题日益突出。努力培育和发展先进制造业,尤其是重点发展智能制造业,应成为我国制造业发展的战略选择。
  
  发展智能制造业是我国制造业升级的必由之路
  
  随着科学技术的飞速发展,先进制造技术正在向信息化、自动化、智能化方向发展,智能制造日益成为未来制造业发展的核心内容。
  
  发展智能制造业是实现制造业升级的内在要求。长期以来,我国制造业主要集中在中低端环节,产业附加值低。发展智能制造业已经成为实现我国制造业从低端制造向高端制造转变的重要途径。同时,将智能制造这一新兴技术快速应用并推广,通过规模化生产,尽快收回技术研究开发投入,从而持续推进新一轮的技术创新,推动智能制造技术的进步,实现制造业升级。
  
  发展智能制造业是重塑制造业新优势的现实需要。当前,我国制造业面临来自发达国家加速重振制造业与发展中国家以更低生产成本承接国际产业转移的“双向挤压”。我国必须加快推进智能制造技术研发,提高其产业化水平,以应对传统低成本优势削弱所面临的挑战。虽然我国智能制造技术已经取得长足进步,但其产业化水平依然较低,高端智能制造装备及核心零部件仍然严重依赖进口,发展智能制造业也是加快我国智能制造技术产业化的客观需要。此外,发展智能制造业可以应用更节能环保的先进装备和智能优化技术,有助于从根本上解决我国生产制造过程的节能减排问题。
  
  发展智能制造业是拓宽产业施政空间的重要抓手。我国已编制完成《智能制造装备产业“十二五”发展规划》,并于2011年设立“智能制造装备创新发展专项”,今年3月,我国又出台了《智能制造科技发展“十二五”专项规划》。分析我国已出台的促进智能制造业发展的规划和政策,可以发现,目前还主要将重点放在智能制造技术及智能制造装备产业发展方面,而智能制造业是将智能制造技术的应用贯穿于产品的设计、生产、管理和服务的制造活动全过程,不仅包括智能制造装备产业,还包括智能制造服务业。因此,要促进智能制造业的发展,应从智能制造技术、智能制造装备产业、智能制造服务业等诸多领域加以规划和政策扶持。
  
  全球智能制造呈现新趋势
  

  智能制造技术的产业化及广泛应用正催生智能制造业。概括起来,当今世界制造业智能化发展呈现三大趋势:
  
  智能制造技术创新及应用贯穿制造业全过程。主要体现在以下四个方面:一是建模与仿真使产品设计日趋智能化。建模与仿真通过减少测试和建模支出降低风险,通过简化设计部门和制造部门之间的切换压缩新产品进入市场的时间。二是以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日趋广泛。汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线。三是全球供应链管理创新加速。信息技术的应用缩短了满足客户订单的时间,提升了生产效率,使得全球范围的供应链管理更具效率。四是智能服务业模式加速形成。企业通过嵌入式软件、无线连接和在线服务的启用整合成新的“智能”服务业模式,制造业与服务业之间的界限日益模糊,融合越来越深入。
  
  世界范围内智能制造国家战略空前高涨。世界主要工业化发达国家提早布局。日本于1989年提出智能制造系统,且于1994年启动了先进制造国际合作研究项目;美国于1992年执行新技术政策,大力支持包括信息技术和新的制造工艺、智能制造技术在内的关键重大技术;欧盟于1994年启动新的研发项目,突出了智能制造技术的地位。
  
  世界主要工业化国家将智能制造业作为重振制造业战略的重要抓手。2011年6月,美国正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”,2012年2月又出台“先进制造业国家战略计划”,提出通过加强研究和试验税收减免、扩大和优化政府投资、建设“智能”制造技术平台,以加快智能制造的技术创新;德国通过政府、弗劳恩霍夫研究所和各州政府合作投资于数控机床、制造和工程自动化行业应用制造研究;日本提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂,提升制造业的国际竞争力。
  
  我国具备发展智能制造业的有利条件
  
  我国具备发展智能制造业的产业基础。我国已取得了一大批相关的基础研究成果,掌握了长期制约我国产业发展的智能制造技术,如机器人技术、感知技术、复杂制造系统、智能信息处理技术等;攻克了一批长期严重依赖并影响我国产业安全的核心高端装备,如盾构机、自动化控制系统、高端加工中心等;建设了一批相关的国家级研发基地;培养了一大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才。
  
  智能制造装备产业体系初步形成。随着信息技术与先进制造技术的高速发展,我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升,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智能制造装备产业体系初步形成,2010年工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入超过3000亿元。
  
  国家对智能制造的扶持力度不断加大。近年来,我国对智能制造的发展也越来越重视,越来越多的研究项目成立,研究资金也大幅增长。我国发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》和《智能制造科技发展“十二五”专项规划》,并设立《智能制造装备发展专项》,加快智能制造装备的创新发展和产业化进程,推动制造业转型升级。
  
  诸多问题制约着智能制造业的发展
  
  近年来,我国智能制造技术及其产业化发展迅速,并取得了较为显著的成效。然而,制约我国智能制造业快速发展的突出矛盾和问题依然存在,主要表现在以下几个方面:
  
  一是智能制造基础理论和技术体系建设滞后。目前,我国主要侧重智能制造技术追踪和技术引进,而基础研究能力相对不足,对引进技术的消化吸收力度不够,原始创新匮乏;控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱,技术体系不够完整;先进材料、堆积制造等前沿领域发展滞后。
  
  二是智能制造业中长期发展战略缺失。目前我国发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》和《智能制造科技发展“十二五”专项规划》,但智能制造的总体发展战略依然尚待明确,技术路线图还不清晰,国家层面对智能制造发展的协调和管理尚待完善。
  
  三是高端制造装备对外依存度高。目前我国90%的工业机器人、80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、70%的汽车制造关键设备、核电等重大工程的自动化成套控制系统及先进集约化农业装备严重依赖进口。
  
  四是3D打印技术为代表的前沿智能制造技术未取得实质突破。清华大学、华中科技大学、西安交通大学等都在积极开展3D打印技术的研发,并推出新型材料或新型工艺,但我国3D打印机还主要停留在设计和样机开发阶段,尚没有一款具有国际水平的3D打印机推向市场。
  
  五是关键智能制造技术及核心基础部件主要依赖进口。构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术和关键零部件主要依赖进口;许多重要装备和制造过程尚未掌握系统设计与核心制造技术;几乎所有高端装备的核心控制技术都(包括软件和硬件)严重依赖进口。
  
  六是重硬件轻软件的现象突出。我国制造业的“两化”融合程度相对较低,低端CAD软件和企业管理软件得到很好普及,但应用于各类复杂产品设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失,在计算机辅助设计、资源计划软件、电子商务等关键技术领域与发达国家差距依然较大。
  
  关于我国智能制造业发展的几点战略思考
  
  战略思路。按照“市场主导、创新突破、引领产业”的发展思路,前瞻布局核心智能制造技术、着力提升智能部件产业化水平、重点突破智能制造装备集成及工业软件创新,全面普及制造过程数控化、智能化与管理信息化。
  
  发展目标。基于我国现有的产业基础及技术水平,智能制造的发展可分两步走:到2020年,制造业基本普及数控化,实现重点领域智能制造装备尤其是高端数控机床及工业机器人的产业化与应用;到2030年,制造业全面实现数字化,在制造业重点领域推进智能制造模式的转变,形成与世界工业发达国家在高端制造领域全面抗衡的能力。
  
  发展重点。以关键智能基础共性技术、核心智能测控装置与部件、重大智能制造成套装备、基础工业软件为智能制造业的发展重点,选择在电力、节能环保、农业、资源开采、国防军工等国民经济重点领域推广应用。
  
  重大专项。扩充《智能制造装备发展专项》的领域,研究设立“智能制造发展专项”,着力支持计算机辅助设计、工业软件、自动化控制、3D打印机、工业机器人等关键智能技术研发、重大装备创新、数字化制造示范应用。
  
  措施建议。一是构建并发展智能制造业基础理论体系。组织专家深入研究智能制造基础理论及技术新趋势;重点研究未来智能制造所需理论框架与关键共性技术,最终实现拟人化智能制造;完善智能制造基础技术、技术规范与标准制订。
  
  二是制定《智能制造中长期发展战略》。研究制定并发布适合中国国情的《智能制造中长期发展战略》(2012-2030),明确智能制造的发展原则、阶段目标、重点任务、技术路线和政策措施。
  
  三是建立完善智能制造业产业体系。构建以打造智能制造强国为发展目标,以智能制造装备产业与智能制造服务业为支撑,以自主创新为动力,以智能制造产业基地、大型智能制造企业集团和国际知名品牌为载体,以产业扶持政策为保障的智能制造业产业体系。
  
  四是提高智能制造自主创新能力。统筹优化现有资源,继续加快实施各相关专项,切实构建以企业为主体的产业技术研发体系,提高企业集成和原始创新能力,推动具有核心自主知识产权的成果应用和产业化。
  
  五是推进智能基础部件产业化。围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用,实现典型智能测控装置和部件产业化;建立以优势企业为主体的产学研用一体化产业联盟,构筑成套装备制造企业和智能测控装置与部件制造企业间的信息资源平台,突破智能制造发展瓶颈。
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