我國十四五規(guī)劃將在2021年全面展開，未來五年將是打造數(shù)字經(jīng)濟新優(yōu)勢的重要階段。以智能制造為契機推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，既是中國數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟融合發(fā)展的主攻方向，也是實現(xiàn)雙循環(huán)新發(fā)展格局的關(guān)鍵突破口。
新冠疫情暴發(fā)以來，制造業(yè)企業(yè)大都經(jīng)歷了生產(chǎn)中斷、供應(yīng)鏈斷裂、復(fù)工復(fù)產(chǎn)的過程，老牌企業(yè)多年積累的競爭優(yōu)勢有可能被顛覆，新生企業(yè)也有可能抓住機遇快速發(fā)展壯大，行業(yè)競爭格局有望被重塑。
然而現(xiàn)在很多制造企業(yè)陷入關(guān)注技術(shù)單點優(yōu)化，輕視整體價值提升的誤區(qū)，造成數(shù)據(jù)孤島嚴(yán)重、設(shè)備和系統(tǒng)連通性差等問題。并且在智能制造轉(zhuǎn)型方面，市場上大部分供應(yīng)商不具備集成解決方案能力。這些都導(dǎo)致企業(yè)投資不小，但見效甚微。
文章將從產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況、企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等角度全面探討我國智能制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之路。
01中國智能制造發(fā)展概況
全球主要國家智能制造戰(zhàn)略
美國——《國家先進(jìn)制造戰(zhàn)略規(guī)劃》，該戰(zhàn)略提出了中小企業(yè)投資教育體系建設(shè)、多界合作關(guān)系、聯(lián)邦投資、國家研發(fā)投入等戰(zhàn)略目標(biāo)，注重工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)?！睹绹冗M(jìn)制造領(lǐng)先戰(zhàn)略》，該戰(zhàn)略強調(diào)通過發(fā)展新技術(shù)、培育人力、擴展提升國內(nèi)制造業(yè)供應(yīng)鏈3大戰(zhàn)略方向。相關(guān)技術(shù)包括工業(yè)機器人、人工智能基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)空間安全、高性能材料、增材制造、連續(xù)制造、生物藥物制造、半導(dǎo)體設(shè)計工具與制造、農(nóng)業(yè)食品安全生產(chǎn)與供應(yīng)鏈等。
德國——《工業(yè)4.0戰(zhàn)略實施建議》，該戰(zhàn)略提出并定義第四次工業(yè)革命即工業(yè)4.0。工業(yè)4.0作為智能、網(wǎng)絡(luò)化世界的一部分，重點是創(chuàng)造智能產(chǎn)品、程序和過程，關(guān)鍵主題為智能工廠、智能生產(chǎn)、智能物流。德國工業(yè)4.0重點關(guān)注5大領(lǐng)域——價值網(wǎng)絡(luò)下的橫向集成、全價值鏈的端到端工程、縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)、工作場所中新的社會基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬網(wǎng)絡(luò)-實體物理系統(tǒng)技術(shù)。
法國——《新工業(yè)法國》，該戰(zhàn)略提出通過創(chuàng)新重塑工業(yè)實力，使法國處于全球工業(yè)競爭力第一梯隊。該戰(zhàn)略為期10年，主要解決3大問題：能源、數(shù)字革命和經(jīng)濟生活，共包含可再生能源、電池電動車無人駕駛、智慧能源等34項具體計劃，展現(xiàn)了法國在第三次工業(yè)革命中實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型的決心和實力。
日本——《日本制造業(yè)白皮書》（以下簡稱《白皮書》），《白皮書》分析了日本制造業(yè)現(xiàn)狀及面臨問題，除了相繼推出大力發(fā)展機器人、新能源汽車、3D打印等政策之外，特別強調(diào)了發(fā)揮IT的作用?！栋灼愤€將企業(yè)的職業(yè)培訓(xùn)、面向年輕人的技能傳承、理工科人才培養(yǎng)等視作亟待解決的問題?！栋灼芬呀?jīng)更新到2019版，對于原有概念調(diào)整，開始專注到“互聯(lián)工業(yè)”，與美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建立不同的定位，希望突出“工業(yè)”的核心地位。
中國——《中國制造2025》，文件主要綱領(lǐng)為：
“一”個目標(biāo)：從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)變。
“兩”化融合：信息化和工業(yè)化深度融合。
“三”步走戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，力爭用十年時間，邁入制造強國行列；第二步，到2035年，我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強國陣營中等水平；第三步，新中國成立一百年時，制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實力進(jìn)入世界制造強國前列。
“四”項原則：市場主導(dǎo)、政府引導(dǎo)；立足當(dāng)前，著眼長遠(yuǎn)；全面推進(jìn)，重點突破；自主發(fā)展、合作共贏。
“五”條方針：創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本。
“五”大工程：制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工程、工業(yè)強基工程、智能制造工程、綠色制造工程、高端裝備創(chuàng)新工程。
“十”個重點領(lǐng)域突破：新一代信息技術(shù)、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)機械裝備。
在《中國制造2025》基礎(chǔ)上，國家又相繼推出關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機器人、兩化融合等政策，智能制造成為十四五規(guī)劃重點。
表1：中國智能制造相關(guān)政策總結(jié)來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系關(guān)鍵技術(shù)結(jié)構(gòu)
在智能制造技術(shù)發(fā)展層面，根據(jù)國家出具的《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，可將智能制造技術(shù)分為三大部分，即智能服務(wù)、智能工廠和智能裝備。
圖1：智能制造框架來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
國家專利數(shù)量可以直觀地體現(xiàn)全國及萬億俱樂部城市智能制造技術(shù)的發(fā)展情況。工業(yè)場景且樣本量足夠大的工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)軟件、工業(yè)云、工業(yè)機器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等專利情況，可以反映技術(shù)的發(fā)展情況。
中國智能制造企業(yè)分布及融資情況
自2015年提出“中國制造2025”戰(zhàn)略以來，一級市場對智能制造版塊的關(guān)注熱度久居不下，即使在2020年新冠疫情期間，智能制造投資額也在不斷增長。
智能制造投融資事件主要集中在北京、長三角地區(qū)和粵港澳大灣區(qū)。從融資金額來看，長三角地區(qū)融資總額最高?；浉郯拇鬄硡^(qū)融資主要集中在深圳。
圖2：萬億城市智能制造融資情況（億元）來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理，統(tǒng)計時間截至2020年
02中國智能制造企業(yè)發(fā)展情況
目前我國智能制造企業(yè)發(fā)展已取得一些成績：
2016年到2018年，我國實施了249個智能制造試點示范項目，企業(yè)智能制造部署從試水到逐步鋪開；有關(guān)部門也陸續(xù)完成了4項智能制造國家標(biāo)準(zhǔn)的制定或修訂工作，企業(yè)智能化標(biāo)準(zhǔn)更為規(guī)范。
《2017—2018中國智能制造發(fā)展年度報告》顯示，我國已初步建成208個數(shù)字化車間和智能工廠，覆蓋10大領(lǐng)域和80個行業(yè)，初步建立起與國際同步的智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。在全球的44個燈塔工廠中有12個工廠位于中國，并且其中有7個為端到端燈塔工廠。到2020年，我國重點領(lǐng)域的制造企業(yè)關(guān)鍵工序數(shù)控化率將超過50％，數(shù)字化車間或智能工廠普及率超過20％。
軟件領(lǐng)域，2019年中國智能制造系統(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，同比增長20.7%。而全國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模在2019年也已突破700億元。
硬件領(lǐng)域，在多年來智能制造工程帶動下，我國工業(yè)機器人、增材制造、工業(yè)傳感器等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展壯大，多種典型智能制造新模式推廣應(yīng)用，帶動產(chǎn)業(yè)升級步伐明顯加快。
然而機遇與挑戰(zhàn)并存，目前我國智能制造企業(yè)發(fā)展面臨以下瓶頸：
1、缺乏頂層設(shè)計
很多制造企業(yè)還未從戰(zhàn)略層面繪制智能制造發(fā)展藍(lán)圖。這導(dǎo)致數(shù)字化轉(zhuǎn)型缺乏思想領(lǐng)導(dǎo)和戰(zhàn)略規(guī)劃，缺乏總體業(yè)務(wù)價值目標(biāo)規(guī)劃和現(xiàn)狀評估分析，因此難以將新技術(shù)與智能制造應(yīng)用場景深度融合，而只能根據(jù)生產(chǎn)的實際需求進(jìn)行系統(tǒng)局部建設(shè)或改造。企業(yè)由此陷入了重硬件輕軟件、重局部輕整體的誤區(qū)，投資不小卻見效甚微。
2、關(guān)注技術(shù)單點優(yōu)化，輕視整體價值提升
大部分企業(yè)將智能制造建設(shè)等同于技術(shù)和硬件投資。比如很多企業(yè)部署自動化生產(chǎn)線將獨立的工序連接在一起，或者用自動化設(shè)備取代人工。表面看其自動化水平提高了，但卻帶來了更多問題，例如，產(chǎn)線比之前更缺乏靈活性，只能適應(yīng)單一品種的生產(chǎn)；設(shè)備管理系統(tǒng)沒有跟進(jìn)而造成設(shè)備故障頻繁，反而增加了設(shè)備維護(hù)工作量。
還有些企業(yè)一味地追求系統(tǒng)功能的大而全，企業(yè)的數(shù)字化系統(tǒng)跟自身的管理和業(yè)務(wù)流程不匹配，最終導(dǎo)致投資的浪費與設(shè)備的閑置。
3、具備集成能力解決方案供應(yīng)商少
工業(yè)制造覆蓋的領(lǐng)域眾多，系統(tǒng)架構(gòu)十分復(fù)雜，不同企業(yè)所面臨的研發(fā)、制造、流程管理需求都不盡相同，標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案往往難以直接為生產(chǎn)企業(yè)所使用。同時，智能制造涉及的技術(shù)非常多，比如云計算、工業(yè)機器人、機器視覺、數(shù)字孿生等等，而這些技術(shù)還在不斷快速演進(jìn)。
因此，企業(yè)對合作伙伴的要求非常高，他們不僅要幫助企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)狀評估、建立智能制造的頂層規(guī)劃，設(shè)計整體框架，還要對數(shù)字化、智能化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行總體設(shè)計，實現(xiàn)IT與工業(yè)自動化技術(shù)（OT）系統(tǒng)的集成。但是市場上大部分供應(yīng)商專注于單一或者部分領(lǐng)域的解決方案，不具備一站式的集成解決方案能力，對于缺乏自身系統(tǒng)集成能力的制造企業(yè)來說，推進(jìn)智能制造的障礙很高。
03加速智能制造轉(zhuǎn)型6大措施
即便企業(yè)認(rèn)識到以上問題，仍舊無法快速突圍并推動轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)總體價值提升?；鹗Y(jié)合結(jié)智能制造轉(zhuǎn)型中領(lǐng)先企業(yè)的共性，并參照實際項目經(jīng)驗，給出以下6點建議，以期給各行業(yè)不同發(fā)展階段的企業(yè)一些借鑒與啟發(fā)。
確定場景價值
智能制造正在從技術(shù)和解決方案驅(qū)動轉(zhuǎn)向商業(yè)價值驅(qū)動。企業(yè)應(yīng)首先考慮通過智能制造實現(xiàn)什么目標(biāo)、當(dāng)前業(yè)務(wù)模式和產(chǎn)品是否要創(chuàng)新，再據(jù)此做核心業(yè)務(wù)流程的再造，最后評估智能制造帶來的新業(yè)務(wù)模式、新業(yè)務(wù)流程的價值。
領(lǐng)先企業(yè)會根據(jù)自身特點識別最需實現(xiàn)的價值領(lǐng)域，而后將技術(shù)與應(yīng)用場景緊密結(jié)合，通過部署相應(yīng)智能化系統(tǒng)實現(xiàn)價值挖掘。
IT與OT融合的頂層架構(gòu)設(shè)計
隨著智能制造的發(fā)展，企業(yè)應(yīng)用、數(shù)據(jù)架構(gòu)、運營架構(gòu)都面臨新的挑戰(zhàn)，企業(yè)傳統(tǒng)IT技術(shù)已經(jīng)難以滿足生產(chǎn)流程管理的需求。OT和IT的融合是未來成功實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。此外，企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型的成功首先依賴于前瞻性的頂層設(shè)計，從這一階段就開始關(guān)注變革的影響及應(yīng)對策略。
務(wù)實數(shù)字化基礎(chǔ)
智能制造需要企業(yè)在生產(chǎn)全過程數(shù)字化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能化，因此需要企業(yè)自動化設(shè)備和產(chǎn)線、信息系統(tǒng)架構(gòu)、通信基礎(chǔ)設(shè)施、安全保障等方面具備堅實的基礎(chǔ)。例如，IOT等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到位，設(shè)備的自動化和開放程度較高，支持多種數(shù)據(jù)采集手段，可擴展、安全穩(wěn)定的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，包括信息系統(tǒng)安全和工控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的安全體系等。
領(lǐng)先企業(yè)通過部署數(shù)控機床、工業(yè)協(xié)作機器人、增材制造裝備等智能設(shè)備以及智能產(chǎn)線實現(xiàn)無人車間，再通過物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、電子看板等建立核心生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化基礎(chǔ)。
對于其他企業(yè)來說，從生產(chǎn)自動化入手將是躉實數(shù)字化基礎(chǔ)的突破口，例如，離散企業(yè)可以從打造智能制造單元開始。智能制造單元是將一組能力相近的加工設(shè)備和輔助設(shè)備進(jìn)行模塊化、集成化、一體化的聚合，使其具備多品種少批量產(chǎn)品的生產(chǎn)輸出能力，幫助企業(yè)提升設(shè)備利用率，優(yōu)化生產(chǎn)。在生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以著手通過部署IOT、5G通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施以實現(xiàn)智能產(chǎn)線、車間以及信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
引入核心應(yīng)用
目前，產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、企業(yè)資源計劃（ERP）、高級計劃與排程（APS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）等智能制造必需的核心應(yīng)用系統(tǒng)并未得到普及。例如，在制藥行業(yè)，兩化融合要求的“普及先進(jìn)過程控制和制造執(zhí)行系統(tǒng)”并未得到普遍實施和部署。
為了加速智能制造進(jìn)程，當(dāng)制定了發(fā)展規(guī)劃、務(wù)實數(shù)字化基礎(chǔ)后，制造企業(yè)應(yīng)積極投資于核心應(yīng)用系統(tǒng)。尤其是在新冠疫情后，制造企業(yè)應(yīng)更加關(guān)注管理創(chuàng)新能力提升和供應(yīng)鏈彈性部署。因此，ERP、PLM、MES、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）等智能制造核心應(yīng)用部署應(yīng)成為企業(yè)智能制造建設(shè)要務(wù)。IDC預(yù)計2023年，ERP、PLM和客戶關(guān)系管理（CRM）將成為中國制造業(yè)IT應(yīng)用市場中前三大投資領(lǐng)域，占比分別達(dá)33.9%、13.8%和12.8%。
實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)和數(shù)據(jù)集成
目前，制造企業(yè)數(shù)據(jù)孤島、系統(tǒng)割裂導(dǎo)致不同部門之間的數(shù)字化對抗情況嚴(yán)重，造成企業(yè)重復(fù)投資，智能制造為企業(yè)收入帶來的回報遠(yuǎn)低于預(yù)期。因此，實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)集成將促進(jìn)企業(yè)的跨業(yè)務(wù)單元和職能部門進(jìn)行協(xié)作，實現(xiàn)價值最大化和全面智能化。
現(xiàn)階段企業(yè)智能制造發(fā)展的關(guān)鍵在于實現(xiàn)從設(shè)備層到工廠層甚至到外部企業(yè)的數(shù)據(jù)縱向集成，以及跨業(yè)務(wù)部門和組織、跨資源要素的數(shù)據(jù)橫向集成，最終融合成數(shù)據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)，即形成所謂的數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈。
建立持續(xù)創(chuàng)新的數(shù)字化組織和能力
持續(xù)創(chuàng)新的體系架構(gòu)和數(shù)字化組織在實現(xiàn)智能制造價值目標(biāo)中扮演重要角色。智能制造的持續(xù)演進(jìn)需要企業(yè)盡可能地提高組織架構(gòu)的靈活性與響應(yīng)能力，并充分發(fā)揮員工潛能，即建立柔性組織。在柔性組織中，組織將更為扁平，這樣才可以隨著業(yè)務(wù)需求變化而動態(tài)匹配人才生態(tài)系統(tǒng)。柔性組織需要在“一把手”的帶領(lǐng)下，激發(fā)員工人人參與的積極性，基于業(yè)務(wù)需求和員工的能力靈活調(diào)動，以滿足智能制造持續(xù)發(fā)展的需求。
而在創(chuàng)新體系與能力建設(shè)方面，政府和企業(yè)應(yīng)橫縱聯(lián)合，從內(nèi)到外構(gòu)建創(chuàng)新體系。一方面，企業(yè)應(yīng)該與員工、客戶、消費者、供應(yīng)商、合作伙伴、初創(chuàng)企業(yè)加強創(chuàng)新合作和培育；另一方面，政府成立專門的創(chuàng)投團隊管理創(chuàng)新，例如孵化器、創(chuàng)意中心、創(chuàng)業(yè)工廠等，并給予這些機構(gòu)更多機制體制自由，動態(tài)、靈活配置內(nèi)外部資源，形成持續(xù)創(chuàng)新文化和體系。
04總結(jié)
中國作為制造大國，其制造基因早已印刻在每個省市的發(fā)展中。在從制造大國到制造強國轉(zhuǎn)變的過程中，有雄厚制造優(yōu)勢的企業(yè)積極發(fā)展智能制造，打造全球領(lǐng)先的智能制造產(chǎn)業(yè)標(biāo)桿。另外，有科技創(chuàng)新優(yōu)勢的地區(qū)，積極布局新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，賦能本地及區(qū)域制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
經(jīng)火石分析歸納，智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素有以下幾點：
1、政策驅(qū)動。享受政策牽引，布局新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
2、存量升級。傳統(tǒng)制造從智能裝備制造與工業(yè)互聯(lián)技術(shù)服務(wù)2個方向轉(zhuǎn)型“智”造強區(qū)。
3、行業(yè)勢頭示范。智能制造先行者提供發(fā)展范例。
4、學(xué)術(shù)人才支撐。高校資源提供科技創(chuàng)新與人才支撐。
圖3：智能制造發(fā)展驅(qū)動因素來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
在工業(yè)發(fā)展的長河中，中國一次次承擔(dān)著逆襲者的角色，驚艷世界的同時也在挑戰(zhàn)著自己的發(fā)展極限。而這一次，中國智造的布局前于多數(shù)西方國家，在其制造的肥沃土壤耕耘，只不過這次的工具是智能技術(shù)與創(chuàng)新人才。
中國以區(qū)域為單位發(fā)展智能制造，先區(qū)探索道路，以政府調(diào)控的大手扶持，彌補發(fā)展短板，形成產(chǎn)業(yè)聚集之勢，帶動后區(qū)；后區(qū)按照發(fā)展特點，擇良方，集所長。
十四五規(guī)劃中，中央多次強調(diào)大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，培育新增長點，形成新動能。數(shù)字經(jīng)濟是全球未來的發(fā)展方向，智能制造是數(shù)字經(jīng)濟的皇冠，這為發(fā)展智能制造的必要性再添一筆。
參考資料：
1.澎湃—關(guān)于加快推進(jìn)國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知（2020年）
2.澎湃—關(guān)于加快推進(jìn)國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知（2020年）
3.中國工業(yè)新聞網(wǎng)—屈賢明：從機電一體化到智能制造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)并不“傳統(tǒng)”（2019年）
