1.1 智能制造的背景

1.1.1 国外智能制造的背景

1．德国——工业4.0

德国制造业在全球是最具有竞争力的行业之一，特别是在装备制造领域，拥有专业、创新的工业科技产品、科研开发管理，以及复杂工业过程的管理体系；在信息技术方面，其以嵌入式系统和自动化为代表的技术处于世界领先水平。以制造“+互联网”技术为基础，德国在2013年4月正式推出“工业4.0”的概念，其核心是通过CPS（Cyber-Physical System）将生产过程中的供应、制造、销售信息进行数据化、智能化，达到快速、有效、个体化的产品供应，目的是提高德国工业竞争力，以在新一轮工业革命中占领先机。工业4.0已经上升为国家战略之一。工业4.0的内涵是基本模式由集中式控制向分散式增强型控制转变，建立一个高度灵活的个体化、数字化的产品与服务的生产模式，进行产业链分工重组。图1-1为德国工业发展历程。

工业4.0的显著特征是：以建立智能工厂、智能生产体系、智能物流为主题，通过价值链实现横向集成，通过网络化制造系统实现纵向集成，通过信息和物理融合实现工程端到端的集成。工业4.0提出了八大计划：

1）标准化和参考架构。

2）为工业建立宽带基础设施，同时，这套宽带网络必须满足工控网络的各项性能指标。

3）安全和保障：包括物理安全、功能安全、信息安全三个方面。对于信息安全应该理性化认识，否则将会浪费更多成本，且仍达不到信息安全的要求。

4）管理复杂系统。

5）工作的组织和设计。

6）培训和持续的专业发展。

7）监管框架。

8）资源利用效率。

2．美国——先进制造业国家战略计划

美国依靠其强大的互联网能力，提出以“互联网+”制造为基础的再工业化之路。在2011年提出“先进制造业伙伴关系”（Advanced Manufacturing Partnership, AMP）——AMP 2.0，以期通过政府、高校、企业的合作来强化美国的制造业，在2012年2月正式发布《先进制造业国家战略计划》，计划描述了全球先进制造业的发展趋势及美国制造业面临的挑战，明确了三大原则，即能够应对市场变化和有利于长期经济投资的创新政策、建设制造商共享的知识资产和有形设施的产业公地、优化联邦政府和机构的投资。同时也提出了实施美国先进制造业战略的五大目标：

1）加快中小企业投资。

2）提高劳动力技能。

3）建立健全伙伴关系。

4）调整优化政府投资。

5）加大研发投资力度，实现再工业化之路。

美国在2016年2月发布的《国家制造创新网络计划》（National Network for Manufacturing Innovation Program, NNMI计划）中描述了该计划的历史和现状，以及各个制造创新机构的详细情况，并提出4个战略计划目标：

【目标一】提升美国制造的竞争力

子目标1：支持更多美国本土制造产品的生产。

子目标2：培育美国在先进制造研究、创新与技术上的领导地位。

图1-2所示为制造竞争力驱动因素，黑体表明NNMI计划正加强的驱动力。

【目标二】促进创新技术向规模化、经济和高绩效的本土制造能力转化

子目标1：让美国制造商能够使用经验证的制造能力和资本密集型的基础设施。

子目标2：促进用于解决先进制造挑战的最佳实践的共享与书面化。

子目标3：促进支持美国先进制造的标准与服务的发展。

图1-3为向美国工业界转化先进制造能力——制造成熟度等级（MRL）。

【目标三】加速先进制造劳动力的发展

子目标1：为科学、技术、工程等相关工作培养未来工人。

子目标2：支持、扩展与交流相关的中等和高等教育途径，包括资格鉴定与认证。

子目标3：支持州、地方教育和培训的课程体系与先进制造技能组合要求的协调。

子目标4：先进知识工人——研究人员和工程师。

子目标5：确认下一代工人所需的能力。

图1-4为支持公-私合作劳动力发展伙伴关系图。

【目标四】支持和帮助制造创新机构稳定、可持续发展的商业模式

图1-5为制造创新机构生态系统图。

计划的输入来自国家制造创新网络各个利益相关方的反馈与建议，它表达了国防部、能源部等计划参与部门和波音、洛马、GE等工业领袖对该计划未来至少三年该如何发展的共识。《NNMI计划》识别了实现这些目标的方法和手段，以及评价该计划的标准。

3．法国——新工业法国

2013年9月法国推出了《新工业法国》10年中长期的战略规划，展现了法国工业转型升级的决心，旨在通过创新重造工业实力，使法国工业重新回到世界工业的第一阵营。其以解决能源、数字革命和经济生活为目的，并提出了34项具体计划。

2015年5月，法国政府对《新工业法国》计划进行了大幅调整。调整后的法国“再工业化”总体布局为“一个核心，九大支点”。一个核心，即“未来工业”，主要内容是实现工业生产向数字制造、智能制造转型，以生产工具的转型升级带动商业模式变革。九大支点包括大数据经济、环保汽车、新资源开发、现代化物流、新型医药、可持续发展城市、物联网、宽带网络与信息安全、智能电网，一方面旨在为“未来工业”提供支撑，另一方面旨在提升人们日常生活的新质量。图1-6为《新工业法国》的一个核心及九大支点。

4．英国——英国工业2050战略

2013年10月英国政府科技办公室推出了《英国工业2050战略》，其中制定了到2050年的未来制造业发展战略。《英国工业2050战略》就是定位于2050年英国制造业发展的一项长期战略研究，通过分析制造业面临的问题和挑战，提出英国制造业发展与复苏的政策。报告展望了2050年制造业的发展状况，并据此分析英国制造业的机遇和挑战。报告的主要观点是科技改变生产、信息通信技术、新材料等科技将在未来与产品和生产网络融合，极大改变产品的设计、制造、提供，甚至使用方式。报告认为，未来制造业的主要趋势是个性化的低成本产品需求增大、生产重新分配和制造价值链的数字化。制造业不再是“制造后销售”，而是转变为“服务+再制造（以生产为中心的价值链）”，这将对制造业的生产过程和技术、制造地点、供应链、人才，甚至文化产生重大影响。

5．印度——印度制造业国家战略

2004年5月，辛格政府宣誓就职后，提出设立国家制造业竞争委员会，以加强和维持食品加工、纺织服装等制造业的发展。该委员会还在2005年发布了《印度制造业国家战略》白皮书，称印度每年需要在农业以外创造700万至800万个就业岗位，劳动密集型的制造业是唯一能实现如此多就业机会的来源。

1.1.2 中国制造2025

我国在十六大就提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”，十七大提出“大力推进信息化与工业化融合”，十八大提出“促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”，通过产业转型升级实现跳跃式发展，包括工业化与信息化的融合发展，管理现代化与管理信息化同步发展，在技术上实现快速换代升级等。

我国主动应对新一轮科技革命和产业变革，在2015年出台《中国制造2025》，这是我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。

《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立100年时，综合实力进入世界制造强国前列。

从内容来讲，包含以下部分：十大重点领域（见图1-7）、九项任务（见图1-8）、五项工程（见图1-9）。

1.1.3 智能制造体系建设的意义

从全球各国制造业来看，智能制造在各国实施制造业战略中占有重要的地位，《中国制造2025》以加快新一代信息技术与制造技术融合为主线，以智能制造为主攻方向。可以看出，智能制造体系的建立、实施具有十分重要的现实意义。企业实施智能制造的紧迫性越来越强，主要体现在以下两个方面。

从我国社会方面看

问题和挑战：

➢中国逐渐步入老龄化社会，劳动力减少。

➢市场的多样性需求，使企业必须对其做出快速响应，否则会造成市场的丧失。

➢我国出口退税政策的变化。

➢土地、能源等资源成本上涨。

➢周边国家制造业的兴起。

➢趋于个性化与定制化消费需求变化，消费者主导权越来越大。

问题和挑战背后的优势：

➢制造业受到了国家的高度重视，具有良好的政策环境。在制造业获得更多发展机会的同时，服务于制造业的第三产业也会获得新的发展机遇。

➢我国有着全球最大的消费市场。

➢劳动者的素质不断提升。

➢我国有着最完善的工业体系。

➢中国在拓展新兴市场方面也具有较强的优势。

2．从企业内部看

➢高强度、高危险性的特殊岗位招工难，危险系数高。

➢高技能人员缺失。

➢生产成本不断上涨。

➢生产组织方式较为传统。

➢企业自主创新能力薄弱，动力不足。

➢企业国际化的必由之路。

➢企业依然依靠高库存、低价格参与竞争。

工业企业是最基础的经济组织，其智能制造的推进是国家智能制造推进的基础，也是国家智能制造成败的关键因素。2015年12月工业和信息化部、国家标准化管理委员会印发《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》，明确了总体要求、建设思路、建设内容、组织实施、相关名词术语和缩略语、已发布及制定中的智能制造基础共性标准和关键技术标准，以指导企业智能制造标准体系建设工作。2016年9月发布《智能制造能力成熟度模型白皮书（1.0版）》，为企业智能制造能力成熟度评价提供指导。