導讀：我國抓牢新一輪科技革命和產業變革的歷史機遇，加快發展智能制造并取得了積極成效。也要注意到，我國智能制造整體發展仍處于初級階段，不平衡不充分的矛盾較為突出，持續深入推進智能制造面臨挑戰。近年來，我國啟動了從制造大國邁向制造強國的發展進程，加快制造業由大變強、全面創新升級的發展步伐，但升級的技術路線仍需更加明確。

中國工程院鐘志華院士科研團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》撰文指出，新時期新階段我國制造業要實現全面創新升級，應堅持智能制造發展的主攻方向，優化調整總體技術路線，即數字化制造、數字化網絡化制造、數字化網絡化智能化制造“并行推進、融合發展”；企業實施智能制造戰略，應深度融合數字化網絡化智能化賦能技術、先進制造技術，注重產品創新、生產創新、模式創新、制造系統集成創新，力爭實現整體性突破。

一、發展智能制造是我國制造業創新升級的主攻方向

全球制造業迎來了以數字化網絡化智能化為發展方向的深刻變革，以新一代信息技術與先進制造技術深度融合為基本特征的智能制造，已成為這次新工業革命的核心驅動力。我國是制造大國，我國制造業正處于創新升級的重要歷史關頭，抓牢全球制造業變革帶來的歷史機遇，主動融入新一輪科技革命和產業變革，加快發展智能制造，是由大變強、全面創新升級的必由之路。

（一）智能制造是我國制造業實現創新發展的內在需求

當前，我國經濟已由高速增長階段邁入高質量發展階段，社會發展的主要矛盾發生深刻變化，我國制造業面臨的需求和環境也出現了深刻改變。整體來看，我國制造已經從總體供給不足過渡到有效供給不足，現有制造產品和服務已不能適應消費結構升級的需要；我國制造業的技術創新能力、資源利用效率、質量效益水平等與世界制造強國尚有不小差距，整體處于全球價值鏈中低端水平的格局尚未得到根本性改變。我國制造業面臨著全面轉型升級、全面創新發展、高質量發展的迫切需求。

我國制造業要實現轉型升級、創新發展，根本出路在于進一步深化制造業供給側結構性變革，依靠技術進步滿足廣大企業創新和轉型升級的迫切需求，尤其要加快發展智能制造，推動制造業數字化網絡化智能化的發展步伐，實施制造企業數字化轉型；提升制造業的整體技術水平和運營水平，優化制造產品品質和服務質量，提高制造業勞動生產率和經濟效益，改變傳統制造業的技術模式、生產方式、運營模式，使制造供給體系更好適應消費體系、市場環境的變化，帶動制造業實現質量變革、效率變革、動力變革。

（二）智能制造為我國制造業創新發展提供了歷史性機遇

2000年以來，以大數據、工業互聯網、人工智能（AI）等為代表的新一代信息技術迅猛發展，相關群體性技術突破不斷涌現，特別是新一代AI技術、先進制造技術深度融合形成的新一代智能制造技術，已經成為推動新一輪工業革命的核心驅動力。世界各國廣泛關注這場以智能制造為核心的制造業變革，工業強國普遍將智能制造作為推動制造業創新發展、鞏固并重塑制造業競爭優勢的戰略選擇。發展智能制造業已成為提升國家競爭力、贏得未來競爭優勢的關鍵舉措。

全球新一輪科技革命和產業變革，為我國制造業的全面創新升級帶來了新的歷史機遇。我國在制造領域、現代信息技術領域都建立了規模龐大、門類齊全的產業體系，形成了結構完整、配套健全的供應鏈網絡。作為工業制造與信息技術融合發展的交匯點，智能制造引領和推動新一輪工業革命，將進一步促進我國新一代信息技術、先進制造技術的深入融合，助推傳統產業實施技術優化升級，支持新興產業培育和發展，帶動新技術、新產品、新裝備發展，催生新的經濟增長點，推動制造業邁入數字化網絡化智能化階段，促成我國制造業的歷史性重大變革。

二、推進智能制造持續深入發展任重道遠

近年來，我國啟動了從制造大國邁向制造強國的發展進程，為了加快制造業由大變強、全面創新升級的發展步伐，明確將智能制造作為建設制造強國的主攻方向、實現制造業創新發展的主要抓手、推動制造業轉型升級的主要路徑。在工業界和科技界的共同支持下，我國制造業數字化網絡化智能化轉型的步伐不斷加快，智能制造發展取得積極成效；但由于各地區、各行業的制造企業生產力發展水平參差不齊，智能制造仍整體處于起步階段，發展不平衡不充分的矛盾較為突出，持續推進智能制造面臨挑戰。

（一）制造企業具有旺盛的智能升級需求，但智能制造的實施路徑不夠清晰

2018年，中國工程院制造強國建設研究課題組在全國11個城市、22個行業、1859家企業開展的問卷調研顯示，制造企業對智能制造表現出了強烈愿望和積極性，一批企業已經探索實施智能化改造升級；73.0%的企業具有強烈的智能化改造需求，24.0%的企業已擁有智能化改造計劃，51.56%的企業為解決用工問題而開展智能化改造；45.31%的企業以提升產品質量為目的，28.13%的企業計劃對部分生產環節實施針對性的數字化改造，34.38%的企業計劃建設數字化智能化工廠。

可以認為，智能制造基本理念已經得到國內諸多行業制造企業的高度認可，智能制造發展已經逐步從理念普及轉向實際應用推廣。由于智能制造是一種新的制造生產方式，特別是新一代信息技術、制造技術的深度融合仍在快速發展變化，我國各行業、各地區制造企業發展智能制造的實際條件“千差萬別”，許多企業還存在認識困惑、實踐誤區，突出體現在智能制造的發展理念、發展方向、發展重點、路徑選擇、實施策略等方面。因此，諸多企業實施智能制造的具體技術路徑還需探索和實踐，已有的智能制造推進力度還不匹配廣大企業的實際需求。

（二）智能制造試點示范成效明顯，但在中小企業全面推廣面臨挑戰

近年來，各地區大力開展智能制造應用試點工作，推進示范項目、推廣典型經驗；一批具有國際先進水平的數字化車間、數字化網絡化工廠投入使用，一些制造工廠實現了更高程度的自動化、機械化、智能化，產品質量和經濟效益得到大幅提升。相關調查顯示，按照平均數計算，全國智能制造試點示范項目企業生產效率提高約45%，產品研制周期縮短約35%，產品不良品率降低約35%，能源利用率提升約20%，運營成本下降約25%。這表明，我國智能制造試點工作取得了較為顯著的示范帶動效應。

同時要清醒地認識到，我國多數企業，特別是廣大中小企業布局智能制造面臨著現實困難。一方面，絕大部分中小企業的利潤水平極低、盈利能力薄弱，自有技術、資金、人才積累嚴重不足，實施智能制造面臨著試錯成本和風險；另一方面，細分行業解決方案與中小企業需求結合不夠緊密，低成本、高可靠、易維護的解決方案更是缺乏。2018年，浙江省智能制造專家委員會對本省12個縣（市、區）的280余家制造企業調研，發現中小企業推進智能制造面臨六方面難題：企業自身改造難、企業“智改”決策拍板難、企業尋找放心的承包商難、企業持續推進升級難、生產系統健康管理難、多主體運作形成合力難。

（三）智能制造產業生態體系逐漸形成，但智能制造升級供給能力存在不足

我國在推動發展智能制造的過程中，重視加強“產學研用”協同創新，注重引導企業加強關鍵技術裝備、核心工業軟件、解決方案的研發應用，加強智能制造基礎支撐能力建設。與智能制造裝備、軟件及系統集成服務相關的一批企業、產業園區在全國各地迅速成長，成為智能制造產業發展壯大的孵化器、有生力量；一批智能制造裝備取得突破，國家智能制造標準體系發布，智能制造標準國際合作成果豐碩，智能制造產業生態體系正在形成，萬億元級規模的智能制造市場穩步壯大。

相較于智能制造發展的旺盛需求，我國智能制造整體供給能力仍然面臨差距。智能制造核心技術裝備自主化程度不高，不少高檔數控機床、專用智能制造裝備、核心零部件主要依賴進口，存在著產業技術“空心化”的危險。一些地區的智能制造系統解決方案供給能力不足，硬件和軟件體系完整、行業積累深厚、能提供整體智能制造解決方案的供應商普遍缺乏，領軍企業在技術、產品、服務方面與國際先進廠商有較大差距；支持企業創新的智能制造公共支撐平臺建設滯后，智能制造人才培養不足以保障實際需求。

三、“并行推進、融合發展”是我國智能制造發展的技術路線

智能制造是先進制造技術、先進信息技術的深度融合，在迭代融合演進過程中逐步形成了3種基本范式：數字化制造、數字化網絡化制造、數字化網絡化智能化制造。在發達工業化國家，這些基本范式是一個遞次演進、“串聯式”的發展技術路線。作為工業化后發國家，我國在發展智能制造過程中要同時面對數字化制造、數字化網絡化制造、數字化網絡化智能化制造所伴生的挑戰。因此，我國智能制造發展宜采用3種智能制造基本范式“并行推進、融合發展”的技術路線。

（一）數字化制造

作為第一代智能制造的基本范式，數字化制造基于數字技術在制造業中廣泛應用而形成，重點解決問題有：優化生產流程、縮短產品研發周期、降低制造成本、強化產品質量控制、提高企業勞動生產率等。自20世紀80年代起，我國企業逐步采用數字化控制系統和制造裝備，同步將數字化技術應用于設計、制造、管理等過程來推動企業信息化轉型，取得了良好成效。近年來，“機器換人”“數字化改造”項目遍地開花，建成了一批數字化生產線、數字化車間、數字化工廠，標志著我國數字化制造邁入新發展階段。

需要指出的是，各地區制造業發展水平差異明顯，還有一批制造業企業，特別是廣大中小企業仍處在從機械化轉向數字化的初級階段，信息化、自動化基礎薄弱，受技術、人才、資金等條件制約，尚未實現數字化制造轉型，距離智能制造還有很大落差。從數量上來看，這部分企業占制造企業相當大的比例，是當前和今后推進智能制造必須解決的首要難題。相關企業應結合發展實際需求，扎實完成數字化制造“補課”，為邁向更高水平的智能制造打好扎實基礎。

（二）數字化網絡化制造

作為第二代智能制造的基本范式，數字化網絡化制造基于網絡技術在制造業中廣泛應用而形成，其本質是“互聯網+數字化制造”。近年來，我國工業界抓牢互聯網技術發展賦予制造業的難得機遇，推動數字化網絡化制造迅猛發展，一批制造企業實現了數字化網絡化轉型升級。

部分數字化基礎較好的企業，在數字化基礎上大力引進網絡化技術，迅速轉型為數字化網絡化制造企業。例如，三一重工股份有限公司自2008年啟動工程機械設備數字化設計制造運維的探索，數字化轉型步伐堅實；近年來緊跟工業互聯網發展浪潮，布局建設基于設備全球互聯的供應物聯網平臺，實現了裝備、物料、人員的信息連接，進而形成產業鏈維度上的工業互聯網平臺方案；橫向拓展多個行業，形成跨行業、跨領域的通用型工業互聯網平臺，在數字化網絡化制造的強力驅動下快速成長為工程機械制造領域的領軍企業。

部分數字化基礎薄弱的企業，一方面積極完成數字化“補課”，另一方面依托網絡化技術來快速轉型為數字化網絡化制造企業。例如，浙江春風動力股份有限公司是一家摩托車制造企業，原先數字化基礎薄弱；2012年起開展數字化制造“補課”的同時，采用“以高打低”的策略，謀劃建設“制造云、電商云、物流云、設計云、流程云”，開發車聯網平臺、消費者終端定制系統，實現貫穿顧客需求、研發設計、訂單管理、供應鏈協同、銷售配送、到售后服務的全產業鏈數據驅動管理；顯著提升市場需求發掘和快速響應能力、大規模個性化定制產品快速交付與成本控制能力，成功轉型為具有國際競爭力的高檔摩托車和后市場用品供應商。

（三）數字化網絡化智能化制造

數字化網絡化智能化制造是新一代AI技術與制造業深度融合而形成的新一代智能制造，其本質是“智能+互聯網+數字化制造”，代表了智能制造發展的最新方向和最高水平。制造系統將具備學習能力、復雜系統建模與優化能力，制造業將據此實現真正意義上的智能制造。

近年來，我國應對新一輪科技革命和產業變革機遇，加速探索和部署新一代智能制造。工業界和科技界積極推進“智能制造和機器人”重大項目，聚焦新一代智能制造的理論研究、技術突破、產品研發。目前，新一代智能制造技術在我國還處于探索和實驗階段，主要應用在產品質量控制、裝備遠程運維、生產優化調度等方向，未來應用場景將更加多樣、發展空間更為廣闊。

未來5年是我國制造業發展全面創新升級的重要階段，應延續“并行推進、融合發展”的技術路線。一方面，注重夯實基礎，穩步推進企業特別是中小企業補齊數字化制造“課程”，基本實現數字化轉型升級；另一方面，實施創新引領，牢牢把握互聯網、大數據、AI等新一代信息技術賦予制造業發展突破的良機，著力推進“互聯網+數字化制造”，基本實現數字化網絡化制造推廣應用，兼顧新一代智能制造的探索推進和創新突破。

四、智能制造是制造企業實現創新升級的主要途徑

智能制造作為一個大系統，貫穿于設計、制造、服務等產品全生命周期的各個環節，關聯制造系統優化集成，支撐實現制造的數字化網絡化智能化；將先進制造技術與數字化網絡化智能化賦能技術深度融合，推動制造企業產品創新、生產創新、模式創新、集成創新的整體突破。我國制造企業要實現智能化轉型升級，應注重創新驅動、因企制宜、系統謀劃、統籌推進。一方面，持續開展制造業技術的原始創新積累，這是根本性的，也是相關企業安身立命的基礎；另一方面，利用革命性的共性賦能技術——數字化網絡化智能化技術，對制造技術進行賦能升級、集成創新，這是開拓性、普惠性的，適用于各行業、各種類的制造企業，也是贏得市場競爭的關鍵。

（一）智能產品創新

制造產品、制造裝備是智能制造的主要組成部分，前者是智能制造的價值載體，后者是智能制造的重要前提。新一代智能制造技術的發展進步，推動制造產品、制造裝備從“數字一代”整體提升至“智能一代”，在提高產品功能、性能、市場競爭力方面具有根本性優勢。

高速鐵路作為新一代鐵路運輸系統，廣泛應用移動通信、北斗衛星導航、云計算、物聯網、大數據、AI等技術，具有對高速列車、固定基礎設施、行車環境信息的全面感知、泛在互聯、融合處理、優化決策能力，可綜合利用鐵路系統的空間、時間、人力等資源，實現鐵路運輸生產、運營管理、經營決策等全過程優化。

（二）智能生產創新

智能生產也是智能制造的重要組成部分，主要載體是智能工廠。智能工廠采用數字化網絡化智能化共性技術來推動生產過程優化，提升生產系統的性能、功能、質量、效益。在今后相當長的時期內，智能裝備、智能生產線、智能車間、智能工廠等企業生產系統的優化升級，是推進智能制造的重要方面。

離散型智能工廠應用數字化網絡化智能化技術，升級加工質量、優化加工工藝、保障加工裝備、完善生產調度和管理，提高企業生產制造水平和市場響應能力。例如，陜西法士特汽車傳動集團公司2006年啟動企業數字化網絡化轉型，重點升級高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備等核心技術裝備，形成了裝備與裝備、裝備與管理系統之間的互聯互通與高度集成能力；產品質量和生產效率大幅提高，萬元產值可控成本、庫存資金占用、產品研發周期等關鍵指標大幅提升，取得了行業優勢地位。

流程工業的產能高度集中，生產工藝、裝備、自動化水平高，具有較好的數字化網絡化實施基礎。加快推進新一代智能制造技術的應用，推動企業生產運行真正實現安全、可靠、高效、綠色。例如，中國石化九江分公司建立了數字化監測和優化系統，遍及“供、產、轉、輸、耗”全流程，覆蓋計劃調度、安全環保、裝置操作、能源管理、信息技術管控等業務領域；實現了以自動化、實時化、可視化、模型化、集成化為特征的數字化網絡化應用，提質增效作用明顯，成為行業解決方案的經典案例。

（三）智能服務創新與制造業新模式、新業態

智能制造是供給側結構性變革推動力之一。在智能制造技術支持下，制造業的生產模式、組織模式、產業模式都將發生革命性變化，最終將實現制造從“以產品為中心”向“以用戶為中心”的根本性轉變。

一是制造業生產模式從大規模流水線生產轉向規模定制化生產。依托互聯網，制造企業與客戶、市場的聯系更為密切，企業生產與客戶需求直接對接，以此優化企業生產資源配置，高效、經濟、個性化地滿足用戶需求。例如，佛山維尚家具制造有限公司依托網絡化平臺為用戶提供產品定制解決方案，從傳統家具生產廠轉型成為規模個性化定制的家具生產企業，提高市場競爭力并取得良好經濟效益。

二是制造業產業模式從生產型制造向服務型制造轉變。數字化網絡化智能化技術的廣泛應用，為企業產業鏈各環節的附加值增值提供了充分的可能性，加快了企業高附加值產業鏈條向上下游兩端延伸的速度，促使企業更快從“以產品為中心”向“以用戶為中心”轉變。例如，陜西鼓風機（集團）有限公司配置了運行裝備遠程監測系統，為客戶提供能量轉換領域的個性化、定制化、系統化解決方案；新疆金風科技股份有限公司發展了智能化大型風電場運維服務系統，為客戶提供風電智能監控、智能運維、風電機組故障智能診斷與預警等服務。這些企業依托數字化網絡化智能化技術與傳統業務的結合，快速實現了從產品制造企業向系統解決方案提供商、服務型制造商的轉變。

三是制造業組織模式從企業競爭與壟斷走向企業競爭與協同合作。信息網絡、物流系統方便快捷，企業資源全產業鏈條的優化配置更加便利，生產涉及的物質流、能量流、資金流、信息流更加暢通透明，企業的設計、生產、銷售、服務等活動有望實現分解、外包、眾包，充分調動國內國際資源。生產制造、設計創新、制造服務等環節實現協同與共享，制造企業之間將形成合作共贏的生態。

（四）智能制造支撐系統與智能制造系統集成創新

智能制造支撐系統是發展智能制造的技術基礎設施，是制造企業從數字化向網絡化、智能化邁進的關鍵所在。智能制造系統集成創新促進智能制造整體效能的提升，推動制造各功能系統集成為新一代智能制造系統。發展和運用工業互聯網、智能制造云平臺，依靠智能制造系統集成創新來推動企業實施智能轉型。

工業互聯網絡是智能制造關鍵網絡基礎設施，低時延、高可靠、廣覆蓋，主要為企業提供基礎信息支撐服務。我國實施了“工業互聯網工程”，從網絡、平臺、安全三方面推進智能制造基礎設施建設和技術升級，為智能制造提供了有力支撐。智能制造云平臺以泛在網絡技術為基礎、以用戶為中心，“人、機、物”深度融合，為制造企業提供技術支撐服務。一批智能制造云平臺投入產業應用并取得良好成效，如阿里云、華為云、樹根互聯、航天云網等。

智能制造系統集成創新在支撐系統的支持下，集成和優化諸多功能子系統，促使企業智能制造從局部優化升級到全局優化。例如，安徽海螺集團公司綜合運用移動物聯網、數據傳感監測、信息交互集成、自適應控制等先進技術，建立起了覆蓋水泥生產全環節的系統智能優化控制，實現了工廠運行自動化、故障預控化、管理可視化、全要素協同化、企業決策智能化；通過及時高效的轉型升級，成為世界級水泥生產企業。海爾集團發展了COSMOPlat工業互聯網平臺，將用戶、供應鏈、設備互聯互通，面向企業提供互聯工廠建設、大規模定制、大數據增值、供應鏈金融、協同制造、知識共享、檢測與認證、設備維保等智能服務，實現產業鏈相關資源的集成優化；相關革新走在了世界家電產業鏈的前列。

五、結語

進入“十三五”時期以來，我國以智能制造為主攻方向推動制造業創新發展轉型升級，取得了良好效果；新形勢下，我國智能制造的發展要久久為功，堅定不移地推進下去。我國智能制造的應用推廣將進一步提速，加快推動智能制造，以數字化、網絡化、智能化升級為抓手，分行業、分區域差異化實施；結合行業特色，聚焦研發、生產、運維等關鍵環節開展智能制造；加快第五代移動通信、大數據、AI等新一代信息技術與制造業深度融合，注重產品創新、生產創新、模式創新、制造系統集成創新，提升制造業整體的智能制造水平，提高質量效益，向產業鏈高端發展。