智能制造產(chǎn)業(yè)成為全球新一輪制造變革的核心內(nèi)容，世界各國紛紛加快謀劃和布局，積極參與全球產(chǎn)業(yè)再分工，智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)、智能協(xié)同效應等方面都出現(xiàn)重大變革。全球智能制造的發(fā)展趨勢基本一致的，但影響因素卻不盡相同、錯綜復雜，發(fā)展路徑和發(fā)展模式也各具特色。因此，結合我國實際分析智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素和趨勢，可以推動智能制造產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
一、智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素
(一)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展影響。2015年，全球約有150億產(chǎn)品連入互聯(lián)網(wǎng)，預計到2020年將增長至300億。新一代信息技術所產(chǎn)生的龐大的科技動力和新的能量促進工業(yè)朝互聯(lián)網(wǎng)化方面發(fā)展，構建起大的互聯(lián)網(wǎng)空間，正在和工業(yè)空間、企業(yè)和工業(yè)體系，互聯(lián)網(wǎng)催生的智能技術對工業(yè)進行全方位的改造、提升和變革，一系列工業(yè)生產(chǎn)的新模式、新業(yè)態(tài)和新的價值鏈體系正在全方位形成，把虛擬世界和物理世界緊密融合在一起，發(fā)揮協(xié)同作用。
1．互聯(lián)網(wǎng)改變制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式。第三次工業(yè)革命使個性化定制成為可能，數(shù)字化制造、機器人、人工智能與新型材料技術的成熟和應用使企業(yè)可以跨國中間商，直接響應用戶的需求，并通過可重構生產(chǎn)系統(tǒng)或柔性生產(chǎn)線，按照用戶的個性化需求交付產(chǎn)品(C2M)。而且與大規(guī)模定制相比，個性化定制的成本并不顯著增加、交付時間也不會顯著延長，這就使具有個性化定制能力的企業(yè)獲得了顯著的優(yōu)勢，這些都需要新型的智能制造業(yè)作為支撐。
2．互聯(lián)網(wǎng)促進新的制造業(yè)業(yè)態(tài)的形成。現(xiàn)在制造業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)雙向融合的趨勢越來越明顯，把產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、消費互聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展模式高度融合為一體，包括消費環(huán)節(jié)、產(chǎn)品運營、技術研發(fā)、生產(chǎn)流程和產(chǎn)業(yè)服務等全方位的融合。互聯(lián)網(wǎng)時代的新一代智能產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品制造過程也不斷智能化，同時，產(chǎn)業(yè)邊界和流程界限變得模糊。互聯(lián)網(wǎng)融合促使工業(yè)的生態(tài)環(huán)境、業(yè)態(tài)環(huán)境也發(fā)生了深刻的變化形成工業(yè)的智能生態(tài)系統(tǒng)，成為一個分享經(jīng)濟、共享經(jīng)濟的時代，新的智能制造業(yè)的業(yè)態(tài)正在全方位形成。
3．互聯(lián)網(wǎng)改變工廠形態(tài)。如果說第一代工廠是機械化、第二代工廠是升級版的機械化(電力驅動的大規(guī)模生產(chǎn))、第三代工廠是自動化(IT技術)，那么第四代工廠則是由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接而成的“信息物理系統(tǒng)”(CPS)，即智能化。供應商、生產(chǎn)者和消費者之間，原材料、生產(chǎn)設備、產(chǎn)品之間，研發(fā)設計、生產(chǎn)和銷售之間，均被互聯(lián)網(wǎng)連接起來，各個實體、單元、環(huán)節(jié)相互之間可以進行高效、實時的通訊。原材料能感知生產(chǎn)設備的需求及自身的數(shù)量，及時供貨和備貨;生產(chǎn)工廠可以及時掌握用戶的需求采購原材料，根據(jù)產(chǎn)品銷售情況調整生產(chǎn)進度。在計算機系統(tǒng)(人工智能系統(tǒng))的控制下，完全無人化的智能工廠將成為可能。同時，互聯(lián)網(wǎng)提高了制造業(yè)生產(chǎn)效率，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過加快研發(fā)設計流程、優(yōu)化供應鏈、加快加工制造速度、改善產(chǎn)品質量、減少庫存和原材料消耗、提高產(chǎn)品附加價值等手段，同樣能夠推動生產(chǎn)效率的提高。
4．互聯(lián)網(wǎng)催生新的產(chǎn)業(yè)。互聯(lián)網(wǎng)技術對其他產(chǎn)業(yè)的影響不僅表現(xiàn)在流程上，而且表現(xiàn)在對最終產(chǎn)品、服務的顛覆上。一方面，互聯(lián)網(wǎng)技術的廣泛應用本身就會形成巨大的市場需求，從而產(chǎn)生新興產(chǎn)業(yè)，譬如智能傳感器產(chǎn)業(yè)、智能機器人產(chǎn)業(yè)、智能工廠解決方案提供產(chǎn)業(yè)、云計算、云存儲產(chǎn)業(yè);另一方面，互聯(lián)網(wǎng)技術與其他產(chǎn)品、服務的結合也將形成新的產(chǎn)品和服務，隨著市場需求的擴大演變?yōu)樾碌漠a(chǎn)業(yè)部門，譬如智能家居產(chǎn)業(yè)、可穿戴設備產(chǎn)業(yè)、大數(shù)據(jù)分析產(chǎn)業(yè)及系列的服務型制造產(chǎn)業(yè)。
(二)《中國制造2025》戰(zhàn)略影響。《中國制造2025》明確了智能制造是建設制造強國的主攻方向。要在重點產(chǎn)業(yè)關鍵領域推進智能化升級;促進研發(fā)設計模式不斷創(chuàng)新，打破傳統(tǒng)的封閉式研發(fā)創(chuàng)新模式，加快推動產(chǎn)業(yè)鏈整體科技創(chuàng)新能力提升;推進制造業(yè)服務化智能改造，實現(xiàn)工程機械的遠程監(jiān)控、工況分析、運維服務，工程機械聯(lián)網(wǎng)服務的成功應用提升了工程機械工作效率，在安裝、維修、培訓、設計、系統(tǒng)集成、工程總包、軟件開發(fā)等領域取得較快發(fā)展，通過加強大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術應用，不斷提升服務能力和效率。推進智慧車間和工廠的建設運營，打造線上企業(yè)資源充分共享、制造能力高度智能、產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)緊密協(xié)同的云端制服務體系。推進《中國制造2025》與德國工業(yè)4．0合作試驗區(qū)建設，重點發(fā)展智能制造、高端裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能服務等產(chǎn)業(yè)。
(三)裝備智能化與智能互聯(lián)的影響。工業(yè)4．0引領智能制造產(chǎn)業(yè)作為第四代工業(yè)革命的范式，其主要特征包括高度柔性制造環(huán)境下的大規(guī)模定制，以及工業(yè)流程的自我配置、優(yōu)化與診斷。在大數(shù)據(jù)支持下，智能服務提供商也能夠越來越準確地預測用戶的需求，智能服務根據(jù)不同客戶的特定需求提供特定服務。智能空間為互聯(lián)網(wǎng)嵌入式物品、設備等提供互聯(lián)的智能環(huán)境，依賴于底層高性能技術基礎設施，智能產(chǎn)品被嵌入至技術基礎設施層，形成網(wǎng)絡化物理平臺。而軟件平臺成為異質性物理系統(tǒng)和服務的整合層，服務平臺作為業(yè)務集成層，營造數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)。
二、智能制造產(chǎn)業(yè)研究演進
(一)國外研究演進。從20世紀90年代開始，美國國家科學基金就著重資助有關智能制造的相關研究，包括制造過程中的智能決策、智能協(xié)作求解、智能并行設計、智能物流傳輸?shù)取?011年，奧巴馬宣布實施《先進制造聯(lián)盟計劃》。日本于1990年首先提出為期10年的智能制造系統(tǒng)國際合作計劃。歐盟于2010年啟動了第七框架計劃的制造云項目。2010年，德國推行《高技術戰(zhàn)略2020計劃》國家級戰(zhàn)略，旨在奠定“工業(yè)4．0”的關鍵工業(yè)技術，領先于國際地位。
(二)研究的焦點。主要是討論智能制造的概念、內(nèi)涵、模式、發(fā)展路徑及影響因素等方面。由于制造技術、信息技術、網(wǎng)絡技術等不斷發(fā)展，關于智能制造的概念和內(nèi)涵，也處在不斷變化、充實和完善之中。楊叔子和丁洪從智能制造的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，指出智能制造研究領域主要包括智能制造技術(IMT)與智能制造系統(tǒng)(IMS)，同時強調了智能制造從屬于21世紀先進制造范疇，雙I是其重要特征。朱劍英從科學、技術和產(chǎn)業(yè)三者關系的角度對智能制造進行了研究，并指出在實現(xiàn)智能制造時要重視中小企業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化智能化，另外相比于機器設備的智能化而言企業(yè)管理的智能化更為重要。熊有倫從產(chǎn)業(yè)交叉融合的角度對智能制造進行了闡述，指出智能制造是工業(yè)化和信息化深度融合的產(chǎn)物，并概括了智能制造的范圍的各類智能產(chǎn)品。雖然學界對智能制造理解的側重點不同，但總體上可概括為兩個層面，一是制造設備、產(chǎn)品的智能化，二是制造過程、管理的智能化。前者關注制造對象，后者關注制造主體，后者的研究正受到越來越多學者的重視。針對智能制造的模式、發(fā)展路徑以及影響因素，國內(nèi)學者大都是在借鑒國外先進經(jīng)驗的基礎上展開相應研究。例如，張爽生以全球信息化為背景，分析了企業(yè)生產(chǎn)制造所面臨的新問題，提出需借鑒發(fā)達國家經(jīng)驗，對中國企業(yè)生產(chǎn)模式進行改造。易開剛和孫漪主要從要素環(huán)境、制度環(huán)境、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等方面，探討了民營制造企業(yè)智能化轉型影響因素，并針對民營企業(yè)“低端鎖定”問題，提出了相應突變路徑。智能制造與產(chǎn)業(yè)的關系，主要研究智能制造與制造業(yè)轉型升級的相互關系，以定性為主。丁純和李君揚從德國“工業(yè)4．0”的動因、內(nèi)容、前景等方面入手，介紹了德國制造業(yè)智能化的特點和發(fā)展趨勢，并給出了中國應對全球制造業(yè)變革的對策建議。杜曉君和張序晶研究了國外發(fā)達國家制造業(yè)升級路徑，總結了國外經(jīng)驗對中國制造業(yè)轉型升級的啟示和借鑒意義。陳雪琴針對高端制造向發(fā)達國家回流，低端制造向東南亞等國轉移這一新形勢，指出中國制造業(yè)亟需從要素驅動轉型升級為效率驅動、創(chuàng)新驅動，并強調需積極開展智能制造試點示范，提升制造業(yè)的智能化，推動產(chǎn)業(yè)升級。以上結果說明，智能制造已成為發(fā)達國家產(chǎn)業(yè)轉型升級的重點發(fā)展領域，中國也必須給予足夠的重視，積極開展相關研究和實踐。智能制造與企業(yè)關系，主要探討智能制造環(huán)境下的企業(yè)集成、企業(yè)智能化升級、企業(yè)管理智能化、企業(yè)運營績效等問題。例如，胡春華等人在分析制造業(yè)發(fā)展趨勢和企業(yè)面臨問題的基礎上，提出了智能制造環(huán)境下企業(yè)集成的總體目標和原則，以及企業(yè)集成的信息模型和實現(xiàn)技術。易開剛和孫漪等論證了智能制造可有效打破民營企業(yè)“低端鎖定”路徑依賴，并從外部政策支持及企業(yè)內(nèi)部變革兩方面，提出了民營企業(yè)實施智能制造策略的路徑。蔡為民以輪胎制造企業(yè)為例，研究了智能制造與企業(yè)運營績效的關系，并從生產(chǎn)效率、節(jié)能減排、服務質量等方面進行了統(tǒng)計，分析表明智能制造可助力制造企業(yè)提質增效。智能制造其它方面的研究，該部分主要探討了智能制造與管理創(chuàng)新、企業(yè)社會責任等其他方面的話題，研究內(nèi)容較寬泛。例如，陳佳貴以國外管理學百年發(fā)展歷程為背景，研究了中國管理學創(chuàng)新發(fā)展問題，并在文章中指出“大數(shù)據(jù)、智能制造、移動互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術正在激發(fā)企業(yè)組織結構、制造模式等一系列管理范式的變革”。云制造是近年來由李伯虎院士等借用云計算的思想，提出的一種基于知識、面向服務的網(wǎng)絡化智能制造新模式。更進一步，姚錫凡等在云制造、制造物聯(lián)、企業(yè)2．0等基礎上，提出了智慧制造，并探討了從云制造到智慧制造的實現(xiàn)路徑。
(三)國內(nèi)研究進展。綜上，國內(nèi)智能制造理論研究主要是對制造業(yè)智能化現(xiàn)象的籠統(tǒng)描述、轉型路徑的淺層分析和發(fā)展模式的簡單總結，未見理論上的深層次探討，研究深度尚顯不足。主要表現(xiàn)為:對智能制造內(nèi)涵和外延的界定比較模糊、不夠清晰;對制造業(yè)智能化轉型升級的影響因素沒有完整的分析;對智能制造發(fā)展路徑和模式的探討更多集中在現(xiàn)象描述層面，缺乏微觀機制和內(nèi)部動力等視角的深入分析;對智能化轉型中企業(yè)的組織架構、管理方式變革等方面只有少部分論述，未見系統(tǒng)的探討。因此，在今后的工作中，不僅需要對智能制造的內(nèi)涵、外延等進行詳細闡述和研究，還要注意結合創(chuàng)新理論、運營管理理論、組織理論等對智能制造發(fā)展的路徑、模式、規(guī)律等進行深入、系統(tǒng)的研究，為后續(xù)工作奠定扎實的理論基礎。
三、智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
(一)國內(nèi)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。當前，我國制造業(yè)尚處于機械化、電氣化、自動化、信息化并存發(fā)展階段，對多數(shù)企業(yè)處在由工業(yè)2．0向工業(yè)3．0過渡階段。我國工業(yè)基礎落后，高端傳感器、重要操作系統(tǒng)和數(shù)字化基礎的智能化水平還有待提高，互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的融合發(fā)展還有很大空間;制造業(yè)自動化水平存在區(qū)域、行業(yè)間、行業(yè)內(nèi)部的多層次不均衡，在自動化及智能化裝備和生產(chǎn)線、生產(chǎn)加工的數(shù)字控制、企業(yè)信息管理方面基礎較為薄弱。《2016～2020年中國智能制造行業(yè)深度調研及投資前景預測報告》中指出，我國智能制造處于初級發(fā)展階段，同樣也是大部分處于研發(fā)階段，僅16%的企業(yè)進入智能制造應用階段;從智能制造的經(jīng)濟效益來看，52%的企業(yè)其智能制造收入貢獻率低于10%，60%的企業(yè)其智能制造利潤貢獻低于10%。
(二)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。
1．智能制造產(chǎn)業(yè)將與以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術產(chǎn)生深度融合。新一代互聯(lián)網(wǎng)技術向生產(chǎn)和消費領域全面滲透，在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的支持下，制造業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)流程管理、研發(fā)設計、企業(yè)管理乃至用戶關系將出現(xiàn)智能化趨勢，互聯(lián)網(wǎng)重構了產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈及價值鏈，生產(chǎn)組織方式、要素配置方式、產(chǎn)品形態(tài)和商業(yè)服務模式都發(fā)生變革，已成為撬動智能制造的重要力量，將推動“中國制造”向“中國智造”轉型。
2．大數(shù)據(jù)驅動下，智能制造產(chǎn)業(yè)將出現(xiàn)按需定制的制造模式變革。智能制造產(chǎn)業(yè)開始走向個性化定制的一個新時代，進行網(wǎng)絡化和智能化的柔性和協(xié)同生產(chǎn)，將出現(xiàn)網(wǎng)按需定制的制造模式變革。生產(chǎn)制造系統(tǒng)將具備高度柔性化、個性化以及快速響應市場等特性。將出現(xiàn)消費需求智能感知的制造模式變革，對制造業(yè)的生態(tài)和業(yè)態(tài)產(chǎn)生深刻的影響，從而重構智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，推動智能制造產(chǎn)業(yè)集群在線上實現(xiàn)轉型升級。
四、結語
通過上述分析，智能制造業(yè)的發(fā)展離不開對發(fā)展趨勢的把握，要利用好有利因素，克服不利因素;借鑒美國GSP智能協(xié)同系統(tǒng)，德國工業(yè)4．0的智能制造業(yè)的發(fā)展模式，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)對智能制造升級的引領、融合、創(chuàng)新驅動作用，有針對性地選擇智能制造的創(chuàng)新路徑和重點突破口，實現(xiàn)智能制造的創(chuàng)新發(fā)展。
