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智能制造发展十大趋势

发布时间: 2021-02-01 16:06   作者: 董凯   来源: 机器人产业杂志

  首先,简单介绍一下智能制造的发展背景。

  智能制造的发展背景

  党的十九大明确提出,加快建设制造强国,加快发展先进制造业。中央全面深化改革委员会第十四次会议强调,加快推进新一代信息技术和制造业融合发展,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,以供给侧结构性改革为主线,以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式和企业形态根本性变革,夯实融合发展的基础支撑,健全法律法规,提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中指出,推动互联网、大数据、人工智能等同各产业深度融合,推动先进制造业集群发展,构建一批各具特色、优势互补、结构合理的战略性新兴产业增长引擎,培育新技术、新产品、新业态、新模式。

  《智能制造发展规划(2016—2020年)》对“智能制造”作出了定义,“智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。”

  智能制造理论体系架构逐渐完善,新一代智能制造包括数字化、网络化、智能化特征。智能制造的构成包括智能产品、智能生产、智能服务。智能制造将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与先进自动化技术、传感技术、控制技术、数字制造技术结合,实现工厂和企业内部、企业之间和产品全生命周期的实时管理和优化。

  需要强调一点,对于智能制造的理解,有一种说法我不是特别认可,即机器换人。智能制造未来发展并不是要把人全部替换,而是人与机器高度协调。智能制造强调的是个体制造单元的自主性和系统整体的自组织能力,发挥主体作用的是从业者。

  智能制造发展十大趋势

  趋势一,“十四五”期间,我国智能制造仍将保持中高速发展势头。一方面,“十四五”期间我国工业机器人产量将稳步增长。在经历了“十三五”前期的高速增长后,我国工业机器人产量于2018年开始回落到中高速增长,随着智能制造发展逐步提速,企业智能化改造需求进一步攀升,预计“十四五”期间,我国工业机器人产量将稳步增长。另一方面,系统集成将成为我国智能制造发展的重要支点。企业智能化改造的方式正从单一的设备升级、软件应用、网络铺设转变为实施整线、整厂的系统集成解决方案,乃至搭建行业级平台。预计到2025年,我国智能制造系统集成产业规模将突破5500亿元大关。

  趋势二,工业数据将成为新时期智能制造发展的核心要素。众所周知,数据很重要。工业核心数据、关键技术专利等数字化资产对于企业的价值正在加速提升。企业在进行智能化改造的过程中,对数据安全存在很大的顾虑。因此,降低数据安全隐患、提升系统安全和数据安全成为了企业进行数字化改造升级中愈加重要的参考指标。增加厂区生产安全、过程安全迫在眉睫。

  趋势三,融合发展的工业网络将领衔智能工厂发展的未来。未来5G应用场景的80%会在工业互联网,5G不会在制造业中形成技术“通吃”的局面,在一些关键场景中,需要在5G技术的支持下,实现多种技术融合应用,这是一个值得探索的方向。5G+TSN+OPC UA有望领衔智能工厂的未来。预计“十四五”末,5G在制造业行业渗透率将达到65%。

  趋势四,工艺智能化将成为新时期智能制造发展的突破口。过去一段时间,我们关注的重点放在了装备的智能化,装备的智能化是实现智能制造的突破口。相比之下,对于工艺的关注度相对较低。工艺是核心技术,是制造企业的看家本领和商业秘密。从制造大国到制造强国,中间的差距在于基础,特别是基础工艺。当前,在一些制造环节中缺少工艺标准,所以从这个层面讲,我们有很多工作可以做。工艺的智能化是未来很值得关注的一个点。

  趋势五,边缘智能将成为新时期智能制造发展的重要路径。简单的“上云上平台”不是智能制造的本质要求,因此我们提出“边云协同,以边为主”。如今,智能工控设备成为了行业龙头的共同选择。我们认为,至少在“十四五”期间,“边云协同,以边为主”是一个很重要的方向。

  趋势六,“自下而上”的工业互联网平台,将构建新时期智能制造发展的操作系统。平台作为工业互联网体系的核心,在市场上受到广泛关注,目前全国各类型工业互联网平台数量已达数百家,其中大部分采用“自上而下”模式为企业赋能,即先建平台,再寻找合适的产业嵌入平台。这种逻辑出现了一定问题。我们认为,通过“自下而上”模式成长起来的工业互联网平台企业,经过长时间在制造业的探索,对工业机理和底层设备具有足够深入的认知,在此基础上生长出来的工业互联网平台基础扎实,更能深入应用到制造业。

  趋势七,机理模型驱动的工业软件,将成为新时期智能制造发展的重要引擎。我国智能制造与海外相比差距较大,其中很重要的原因是数据积累不够,或对积累的数据缺乏总结。要将数据演变成模型,当然这中间需要标准,基于模型进行优化,优化后分装成工业软件,形成闭环。以机理模型为基础的智能工业软件将成为换道超车的引擎。AI赋能工业仍然离不开机理模型对工艺的核心控制,因此AI更多需要与机理模型配合共同解决工业痛点。以工业软件为支撑的数字孪生将实现数字与物理世界双向映射,实现这一目标,工业机理模型的积累非常关键。

  趋势八,“工业电商+工业服务” 将引领新时期智能制造发展的新模式。“工业电商+工业服务”是我们非常看好的方向,工业电商1.0阶段以即时性的产品交易为核心。如今,我们处于工业电商2.0阶段,工业互联网平台与工业电商融合融通,协调产业链上下游环节,提升供应链效率。未来,在工业电商3.0阶段(工业电商+工业服务),融合售后服务、金融、人才培训、认证等多维度功能的综合服务商,连接供应链到服务端的各个环节主体,有效提升交易品附加值。

  趋势九,全价值链精益管理将成为企业实施智能制造的关键支撑。精益管理的核心是根据用户需求定义企业价值,目的是帮助企业降低成本,提高效率,提高盈利能力。精益管理在智能制造中的应用,一方面是在产品设计、制作、研发、生产、包装、营销、售后等全价值链中实现精益管理;另一方面是通过计算机技术,把精益管理嵌入到工业软件中,构成数字化的基础。预计“十四五”末,制造业企业运用精益管理的比例为57%。

  趋势十,共性技术平台建设将成为产业基础再造的重要举措。智能制造是新一代信息技术与制造业高度融合的发展模式,而共性技术平台将是推动融合性技术发展的关键所在。智能制造的发展也将以基础零部件(元器件)、关键基础材料、先进基础工艺、基础技术平台、基础工业软件(工业五基)为重点方向加强工业基础研究及协同创新能力,整合一批智能制造共性技术平台,通过智能化手段完善产业基础的公共服务体系,增强产业链、供应链韧性。

  (本文根据赛迪顾问股份有限公司副总裁、赛迪(上海)先进制造业研究院执行董事董凯在“2020国家制造强国建设专家论坛”上的演讲整理而成。)

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