关于上海发展智能制造的思考与建议

关于上海发展智能制造的思考与建议制造业是上海经济发展和社会稳定的重要支柱。然而近年来，受到全球金融危机的冲击，在资源、成本、环境等因素的制约下，“上海制造”已经面临着严重的发展困境，迫切需要寻找新的出路。智能制造是当前全球新工业革命的重要趋势；是传统制造业转型升级、创新突破的重要方向。为了发挥科技作用，引领上海制造业在新的时代迈上更高层级，上海市科委于2012年9月22日举办了“2012年上海智能制造高峰论坛”，组织产业界、学术界高水平专家以及市府各部门、企业和科研机构负责人就上海应如何发展智能制造的主题开展了深入的讨论。与会专家一致认为，智能制造代表了人类生产力的巨大革命和产业模式的深刻变革。跟上国际潮流，抢滩智能制造是我们不能错过的历史机遇，当前上海制造业向“智造”的转型势在必行，刻不容缓。一、智能制造是当前新产业革命的核心趋势近年来，关于科技革命、产业革命的提法在国际国内受到了越来越多的讨论。英国《经济学人》杂志2012年4月封面文章提出“第三次工业革命”，认为以人工智能、机器人、3D打印和数字制造技术等为代表的智能化、信息化趋势对制造业的影响当前可能已到了临界点，将引起一场制造业革命。进而，随着生产的本地化、个性化趋势，将可能导致制造业向发达国家回流，引起全球产业体系的革命性重组。这一预见受到了全球产业界、学术界和政策制定者的重视。当前正在发生的新产业革命是上世纪90年代开始的信息革命的延续和发展。随着信息技术越来越深入地融入到全球产业各个领域，带来了生产方式的变革、生产效率的提升和业态模式的创新。可以预见：未来10年信息技术仍将是产业革命的主要引领者和驱动力。近年来，随着新兴信息技术在制造业领域的应用不断深入拓展，促使制造技术发展的热点与前沿由简单提升生产的效率和规模转变为提高制造系统对信息处理的能力、效率及规模，制造系统正在由原先的能量驱动型向信息驱动型转变。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术、智能技术与制造技术的深度融合与集成。智能制造不仅仅意味着制造业自身的革命性发展，也为服务、管理等领域的创新提供了有力的支撑，开拓了广阔的空间。智能制造的核心意义和价值体现在信息技术支撑下形成的，融合了创意、设计、生产、物流、销售、服务的一体化网络。由个别企业内部的产业链出发，以信息技术为支撑，可以延伸出覆盖全球的产业链、供应链、服务链、创新链网络；形成信息化框架下自反馈、自决策、自组织的全球化产业体系，从而在极大程度上优化资源配置，提升生产效率，激发创新活力。如苹果、IBM等跨国企业，目前已经初步将这种智能制造的理念变为了现实。美国波音公司的波音787飞机从设计、研发、制造到融资、采购、物流每一步几乎都通过全球网络实现，其中近90%的生产工作外包到全球40余家合作企业。据统计，智能制造网络使波音787飞机缩短了33%的进入市场的时间，并且节省了50%的研发费用。智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。20世纪80年代以来，随着自动化技术、信息技术、互联网技术和人工智能技术的飞速发展，全球制造业向智能化的方向实现了巨大跨越。随着智能制造技术的创新及应用贯穿制造业全过程，以工业机器人、3D打印机为代表的智能制造装备应用日趋广泛；产品创新响应市场需求的效率大大加快；生产管理的精益化程度显著提升；分散化、个性化的生产模式开始兴起；全球供应链整合程度日益提高；企业智能决策能力有效增强；设计、生产、服务一体化的新业态、新模式加速崛起。以上趋势都代表着制造业发展的未来主流方向。吴启迪教授就此指出：通过智能系统，构建智慧企业，实现人、信息与技术的高度协调，将是未来制造业竞争力提升的关键所在。二、当前国内外智能制造发展态势当前，智能制造已成为全球主要发达国家的竞争热点，各国都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”，提出要加大政府投资、建设“智能”制造技术平台，以加快智能制造的技术创新。2012年美国投资10亿美元建立全美制造业创新网络，其中智能制造的框架和方法、数字化工厂、3D打印等均被列为优先发展的重点领域。欧盟在《未来制造业：2020年展望》报告中明确提出了提高制造业智能化水平的发展目标，并于2009年9月出台了智能制造路线图，提出以实现可持续及精益制造为目标的发展战略。德国通过国家政府、弗劳恩霍夫研究所和各州合作，投资于数控机床、制造和工程自动化应用技术研究；日本提出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。我国国家层面也对发展智能制造予以了高度的重视，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》。2012年8月30日召开的中国工程院院企合作交流会议上，工程院院长周济作专题报告，强调必须抓住“数字化智能化”这一新的工业革命的核心技术，让中国制造业走上创新驱动发展的轨道。2012年2月，国家工信部批复广东顺德为全国首个智能制造试点区域。2012年8月，浙江省正式开展以企业为主体的智能装备制造产业重大科技创新专项综合试点。国家和兄弟省市的积极布局行动，更增强了上海发展智能制造的紧迫感。三、上海智能制造发展的现状基础上海作为国际化大都市和我国传统的制造业产业高地，为发展智能制造提供了得天独厚的条件和坚实的基础：上海具备支撑智能制造发展的技术基础。上海集聚了一批高水平的高校、科研院所，近年来已取得了一大批相关的基础研究成果；掌握了一批智能制造所需的关键技术，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；攻克了一批智能制造核心高端装备，如光刻机、自动化控制系统、高端加工中心等；实现了一批先进制造成套设备的产业化，如核电、火电装备、物流设备、轨交装备、海洋工程装备等；建设了一批有关的高水平研发平台、基地；培养、引进了一大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才。上海具备智能制造发展的企业基础。通过市科委“九五”到“十一五”制造业信息化示范工程的推进，在数字化制造技术在战略产品研制中的应用、国家级应用示范企业的数量、相关技术服务能力建设等方面，上海一直走在全国前列，这为进一步加快智能制造技术发展和深化应用奠定了良好的企业基础。上海在航空航天、成套装备、船舶、汽车、钢铁、石化等优势制造领域，培育形成了6家数字化综合集成示范企业，带动了560余家企业信息化深化应用；示范企业新产品贡献率平均提高22%，设计效率平均提高27%。面向生产性服务业的培育，率先开展制造业数字化促进服务转型的示范，推进制造与服务的融合。依托“科技小巨人”计划，在一批具有行业示范作用和较好成长性的创新型中小企业中开展数字化建设，产生了良好的示范带动效应和技术辐射效应。上海具备有利于智能制造发展的产业环境。上海制造业经过多年发展已形成了较为完善的产业体系，产业结构多样化，商业环境成熟，配套设施齐全。在汽车、飞机、船舶、电子、电机、计算机、装备制造、仪器仪表、先进材料等领域，上海都有较为成熟的产业支撑，为智能制造提升传统制造业提供了良好的发展基础和广阔的发展空间。上海作为国际化大都市，吸引了众多世界知名企业及研发中心落户，如FANUC、ABB、川崎、安川四大国际机器人巨头企业在华总部均设立于上海，这为上海制造业消化吸收国际先进技术和经验、通过国际合作提升自身水平创造了有利条件。四、上海发展智能制造当前面临的问题目前，智能制造技术对上海制造业转型升级的支撑能力，还有较大差距；上海智能制造的进一步提升发展还面临着一些严重的瓶颈问题，主要体现在：一是智能制造发展战略有待明确。目前国家已发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》、《“十二五”制造业信息化科技工程规划》和《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，上海市也被列入国家“十二五”制造业信息化科技工程首批五个重点省市。但上海目前智能制造的总体发展战略仍有待明确，技术路线图还不清晰，全市层面对智能制造发展的协调和管理尚待完善。二是产业技术体系有待完善提升。目前，上海企业的智能制造发展仍处于较为分散和较低水平的局面，企业技术对外依存度高，自身创新能力、消化吸收能力相对不足，关键技术环节薄弱，许多重要装备、核心技术和关键零部件主要依赖进口。智能制造产业技术体系不够完整，先进材料、3D打印等前沿领域发展滞后；自主技术的智能制造高端装备尚未实现市场化；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。三是重硬件轻软件的现象突出。杨海成院士指出：智能制造新型工业装备包含硬装备和软装备两个方面，其中软装备包括工业软件、信息、流程、标准规范、知识经验等无形要素，是智能制造的“大脑”。当前上海多数制造企业对于设备、生产线等“硬装备”投入较大，而对于“软装备”缺乏充分重视，在应用中存在较严重的“重生产、重结果”现象，过分依赖人的经验，对制造过程中的知识发现、积累和传承重视不足，影响到企业的长效发展和行业竞争力。四是产业技术服务能力尚待强化。政府主导的制造业信息化技术服务与支撑体系，在技术应用初期，对加快数字化、信息化技术在上海企业的应用和普及发挥了积极的推进作用。然而随着企业数字化制造理念的普及和技术应用水平的提高，这种单一的推进模式显现出了一定的局限性，部分共性技术服务平台支撑能力不足，利用率偏低等问题也逐渐显示出来。林忠钦院士指出：上海制造产业现有的产学研合作模式往往只关注当前问题，采取一事一议的项目合作方式，而长效性合作机制欠缺。当前，上海还缺少有能力面向产业长远发展，提供智能制造共性技术服务的专业组织和机构。五、促进上海智能制造发展的建议当前上海在智能制造方面已经具备了良好的产业环境，骨干企业具备了较为良好的技术基础和条件，智能制造技术服务与支撑体系有了良好的前期布局和基础。为贯彻落实“创新驱动，转型发展”战略，加快推进上海智能制造发展进程，促进上海制造业迈进国际先进水平行列，提出以下发展建议：一是把握当前有利时机，制定上海智能制造发展战略。吴启迪教授建议：上海当前应主动对接国家战略规划，抓紧研究、编制上海智能制造发展规划、行动计划和路线图。应将智能制造技术的发展作为上海科技创新重大专项来部署推进，从全市层面对上海智能制造发展路径进行顶层设计，加大对技术创新和产业应用的支持力度。二是搭建智能制造产业联盟，帮助企业提升竞争力。与会专家普遍认为，应统筹发挥本市现有重点实验室、工程技术中心等核心技术创新资源作用，围绕上海智能制造重点领域，以骨干企业为依托，组建智能制造产业联盟。产业联盟主要发挥以下三方面的作用：一是推动技术创新，承担共性技术、关键技术研发任务；二是服务企业应用，提供技术支持、咨询服务，人才培育交流等；三是促进行业发展，为产业谋划方向，为行业制订标准。三是整机牵引，重点突破，带动产业。据预测，2015年我国智能制造装备产业销售额将达到10000亿元。其中整机制造环节处在技术和价值的高端，对产业链、创新链具有强大的牵引作用。建议以工业机器人和高端智能装备为重点，集中力量重点突破核心制造技术，实现自主成套设备的产业化，把智能制造装备产业打造成为上海的支柱产业，并带动相关零部件、感知器件、信息系统、设计和控制软件等配套产业的全面发展。四是促进制造服务业和智能制造专业应用软件产业的发展。大力发展具有自主知识产权的智能制造技术、软件产品、标准规范等，加大对本地智能制造软件企业的扶持力度，促进有能力的企业向