第四次工業(yè)革命中的智能制造

第四次工業(yè)革命中的智能制造智能制造，首先要放在一個(gè)大背景下，即全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì)、制造業(yè)在全球的競(jìng)爭(zhēng)格局以及《中國(guó)制造2022年》國(guó)家戰(zhàn)略。制造業(yè)新格局在人類(lèi)發(fā)展的歷史上，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)一直以來(lái)受到兩大因素的驅(qū)動(dòng)：勞動(dòng)力的增長(zhǎng)和生產(chǎn)力的提高，但是歸根結(jié)底，生產(chǎn)力才是一切的關(guān)鍵。從18世紀(jì)末以來(lái)人類(lèi)經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，無(wú)論是蒸汽機(jī)、電力還是電子信息技術(shù)，每一次革命都給人類(lèi)的生產(chǎn)力帶來(lái)了幾倍或是幾十倍的巨大提升。然而最近十年，尤其是在全球金融危機(jī)之后，全球生產(chǎn)力增長(zhǎng)急劇減速，這意味著非常緩慢的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將成為一種新常態(tài)，特別是對(duì)于發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體而言。世紀(jì)之交的全球樂(lè)觀主義早已被對(duì)于長(zhǎng)期停滯的恐懼所取代，甚至有學(xué)者認(rèn)為，在全球金融危機(jī)之前美國(guó)和歐洲的生產(chǎn)力增長(zhǎng)就出現(xiàn)了明顯的下降。如何提高生產(chǎn)力，擺脫經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的長(zhǎng)期停滯甚至是倒退，是擺在許多國(guó)家面前迫在眉睫的問(wèn)題。與此同時(shí)，在人類(lèi)正在經(jīng)歷的第四次工業(yè)革命歷史潮流中制造業(yè)再次成為了全球競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)先級(jí)。在過(guò)去幾十年里，幾乎所有國(guó)家都看到了工業(yè)化對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力提升所帶來(lái)的實(shí)實(shí)在在的幫助。國(guó)際金融危機(jī)和歐債危機(jī)使得西方國(guó)家重新認(rèn)識(shí)到實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要性，紛紛檢討過(guò)去“去工業(yè)化”戰(zhàn)略所導(dǎo)致的實(shí)體經(jīng)濟(jì)空心化的后果。以美國(guó)為例，無(wú)論是奧巴馬政府的“高端制造合作伙伴”計(jì)劃還是特朗普政府主導(dǎo)的制造業(yè)回歸，“再工業(yè)化”已經(jīng)成為了發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體引導(dǎo)實(shí)體經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的重要手段。但今天發(fā)達(dá)國(guó)家以拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為主要目的的“再工業(yè)化”并不是簡(jiǎn)單地讓制造業(yè)回歸本國(guó)，事實(shí)上由于世界各國(guó)都看好和發(fā)展制造業(yè)，在中低端制造領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了不少產(chǎn)能過(guò)剩的情況，而產(chǎn)業(yè)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)則是發(fā)達(dá)國(guó)家試圖重新振興制造業(yè)的主要抓手。換而言之，以新一代技術(shù)推動(dòng)、通過(guò)提高生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“新制造”才是各國(guó)制造業(yè)在全球競(jìng)爭(zhēng)中所面臨的新格局。在這樣的時(shí)代背景下，近年來(lái)德國(guó)、美國(guó)、日本等制造強(qiáng)國(guó)紛紛提出新的國(guó)家戰(zhàn)略。無(wú)論是德國(guó)的“工業(yè)4.0”，美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，還是日本的“智能制造系統(tǒng)”都是根據(jù)自身情況為本國(guó)制造業(yè)制定的戰(zhàn)略規(guī)劃。作為世界第一的制造大國(guó)，中國(guó)也提出了《中國(guó)制造2022年》的國(guó)家戰(zhàn)略，計(jì)劃在未來(lái)30年的時(shí)間里將中國(guó)從制造從大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國(guó)，其中將“智能制造”定位成中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型的主攻方向，也是實(shí)現(xiàn)《中國(guó)制造2022年》國(guó)家戰(zhàn)略的重要抓手。智能制造的關(guān)鍵特性即使是從全球的角度來(lái)看，智能制造目前依然處于起步階段。和所有的新生事物一樣，在發(fā)展初期總是伴隨著各種新概念和新名詞，例如數(shù)字孿生體(DigitalTwin)和數(shù)字線程(DigitalThread)等，學(xué)界和業(yè)界也對(duì)其內(nèi)涵有著不同的解讀。為了便于理解，我們可以用一個(gè)場(chǎng)景來(lái)描述智能制造所能達(dá)到的具象化效果，畢竟只有結(jié)合了應(yīng)用場(chǎng)景的概念和技術(shù)才有商業(yè)化的意義。以汽車(chē)行業(yè)為例，我們現(xiàn)在買(mǎi)車(chē)往往要去專(zhuān)門(mén)的品牌4S店，一輛10萬(wàn)元級(jí)別的普通家用轎車(chē)通常會(huì)有高中低三個(gè)配置，每個(gè)配置大約有5種不同的顏色，這樣的話一輛家用轎車(chē)最多只有15個(gè)可選項(xiàng)供顧客選擇。而汽車(chē)制造廠商也只要根據(jù)這些預(yù)設(shè)的選項(xiàng)排定制造計(jì)劃、采購(gòu)原材料并進(jìn)行生產(chǎn)。而在智能制造時(shí)代，顧客將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直接給汽車(chē)制造商下單，并且按照自己的需求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)飾、音響、安全配置、輪胎、外觀顏色等幾乎所有的配置進(jìn)行最大限度的個(gè)性化選擇。不僅如此，智能制造時(shí)代還可以讓客戶(hù)在按需定制的同時(shí)通過(guò)AR、VR等技術(shù)在數(shù)字世界中“試駕”還沒(méi)被制造出來(lái)的汽車(chē)，并可以實(shí)時(shí)了解定制汽車(chē)的制造進(jìn)度。不僅如此，整個(gè)制造過(guò)程并非由一家廠商集中完成，而是由產(chǎn)業(yè)鏈上下游組成的“制造聯(lián)盟”共同協(xié)作達(dá)成。顯然，這樣的實(shí)現(xiàn)對(duì)于目前基于資源計(jì)劃的傳統(tǒng)制造來(lái)說(shuō)是無(wú)法想象的，智能制造中涉及到的“按需定制”和“實(shí)時(shí)制造”對(duì)于靈活性和可伸縮性的挑戰(zhàn)是全方位的，甚至將完全改變制造業(yè)的流程、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈。基于以上的描述和對(duì)智能制造共性的理解，我們大致可以歸納出智能制造的一些關(guān)鍵特性：其一，由大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模個(gè)性化定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變（柔性制造）;其二，由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變（去中心化）;其三，信息化和工業(yè)化深度融合（物理工廠+虛擬工廠）。智能制造的現(xiàn)狀如果以之前提到的場(chǎng)景作為判斷標(biāo)準(zhǔn)的話，智能制造顯然還處于非常早期。從宏觀的角度來(lái)看，目前人類(lèi)社會(huì)的第四次工業(yè)革命尚處于范式構(gòu)建的階段，而智能制造作為第四次工業(yè)革命的核心，需要有相應(yīng)的基礎(chǔ)技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前提。一般而言，智能制造所需要的基礎(chǔ)技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈、5G網(wǎng)絡(luò)等，將它們與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)融合形成統(tǒng)一的信息物理系統(tǒng)。而目前這些技術(shù)中只有少部分已經(jīng)成熟落地，絕大部分還處于大規(guī)模爆發(fā)前的發(fā)展時(shí)期。除了技術(shù)的成熟度以外，我們也可以從一些相關(guān)領(lǐng)域中（如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等）去了解智能制造目前的發(fā)展現(xiàn)狀。2022年德勤中國(guó)曾對(duì)156家中國(guó)制造業(yè)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，探究企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的現(xiàn)狀、趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，調(diào)研顯示：中國(guó)制造企業(yè)普遍認(rèn)同工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的重要性，但尚未形成清晰的戰(zhàn)略#x2022年;#X2022年;89%的受訪企業(yè)認(rèn)同在未來(lái)5年內(nèi)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)企業(yè)的成功至關(guān)重要，72%的企業(yè)已經(jīng)在一定程度上開(kāi)始工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，但僅有46%的企業(yè)制定了比較清晰的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略和規(guī)劃。制造企業(yè)仍處在數(shù)據(jù)應(yīng)用的初級(jí)階段，從“后知后覺(jué)”到“先見(jiàn)之明”尚需時(shí)日#X2022年;#X2022年;受訪企業(yè)目前仍處在數(shù)據(jù)應(yīng)用的感知階段而非行動(dòng)階段，大部分企業(yè)利用采集到的數(shù)據(jù)解釋歷史表現(xiàn)的規(guī)律和根本原因，而非將數(shù)據(jù)用于預(yù)測(cè)性分析支持決策;受訪企業(yè)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面臨最大的三項(xiàng)挑戰(zhàn)分別為缺乏互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)所有權(quán)和安全問(wèn)題以及相關(guān)操作人員技能不足#X2022年;#X2022年;52%的受訪企業(yè)認(rèn)為缺乏互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)，其次46%的受訪企業(yè)認(rèn)為數(shù)據(jù)所有權(quán)及數(shù)據(jù)安全問(wèn)題是主要挑戰(zhàn)，42%的受訪企業(yè)認(rèn)為缺乏相關(guān)技術(shù)人才是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。此外，2022年初德勤全球還發(fā)布了一篇名為《第四次工業(yè)革命來(lái)臨#x2022年;#x2022年你準(zhǔn)備好了嗎？》的研究報(bào)告，通過(guò)對(duì)19個(gè)國(guó)家1600名高管的調(diào)查和訪談后獲得這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)：只有14%的受訪者相信他們的企業(yè)能夠充分利用工業(yè)4.0所帶來(lái)的變革機(jī)遇，同時(shí)只有四分之一的高管相信他們擁有未來(lái)所需的員工和技能的組合。也就是說(shuō)，大多數(shù)企業(yè)對(duì)于智能制造、工業(yè)4.0等趨勢(shì)只有一般性的理解，并未深入到戰(zhàn)略或日常運(yùn)營(yíng)中去。但是也有先行者。例如，中國(guó)在過(guò)去幾年中已經(jīng)開(kāi)始了一步一個(gè)腳印的探索，智能制造試點(diǎn)示范工作從2022年就開(kāi)始啟動(dòng)。2022年我國(guó)遴選了超60個(gè)項(xiàng)目，2022年遴選了97個(gè)項(xiàng)目，涵蓋了眾多制造業(yè)領(lǐng)域，不但包括石化、鋼鐵、有色、汽車(chē)、制藥等多個(gè)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)，還涉及航天、航空、高端裝備制造、機(jī)器人、新能源等我國(guó)正在積極發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。根據(jù)工信部的信息，2022年我國(guó)將繼續(xù)實(shí)施智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，年內(nèi)遴選項(xiàng)目將超100個(gè)。業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)，除了會(huì)繼續(xù)涵蓋上述重要的制造業(yè)領(lǐng)域外，還有可能在有色、稀土、紡織、家電等傳統(tǒng)行業(yè)選擇相關(guān)項(xiàng)目;此外，5G、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能交通等新興領(lǐng)域的智能制造項(xiàng)目也會(huì)入選。智能制造的未來(lái)展望中投顧問(wèn)發(fā)布的《2022年#X2022年;2022年中國(guó)智能制造行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》預(yù)測(cè)，未來(lái)我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)年復(fù)合增長(zhǎng)率約為20%，到2022年產(chǎn)值