趙予澄 招玉春 顧振濤 張恒 唐敖

摘要：2012年，科學(xué)技術(shù)部發(fā)布了《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，明確表示要大力發(fā)展智能制造技術(shù)，使制造過程具有更完善的判斷與適應(yīng)能力。智能制造是實(shí)現(xiàn)企業(yè)研發(fā)制造服務(wù)管理全過程的精確感知、自動(dòng)控制和自主分析和綜合決策具有高度感知化、物聯(lián)化和智能化特征的一種制造模式，包括綜合集成信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和智能自動(dòng)化技術(shù)在制造企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的融合應(yīng)用，可以使制造系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)能力，通過深度學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)等技術(shù)顯著提高創(chuàng)新和服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：智能制造;產(chǎn)業(yè)優(yōu)化;中外對比

智能制造技術(shù)是未來先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢和制造業(yè)發(fā)展的必然需求，是搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)我國從制造大國向強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的重要保障。發(fā)展智能制造業(yè)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)從低端制造向高端制造轉(zhuǎn)變的重要途徑。智能制造能夠讓現(xiàn)有制造業(yè)發(fā)展達(dá)到未來制造業(yè)的需求標(biāo)準(zhǔn)，包括達(dá)到設(shè)計(jì)智能化，制造智能化等標(biāo)準(zhǔn)，做到縮短開發(fā)周期、降低成本、優(yōu)化質(zhì)量、提高效率等優(yōu)勢，減少對外國零件的依賴，推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級。

一、政策優(yōu)勢，中外對比

經(jīng)濟(jì)學(xué)十大原理中提出政府有時(shí)可以改善市場結(jié)果，政府在產(chǎn)業(yè)優(yōu)化中起到不可或缺的作用。

2015年5月19日，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，致力于中國制造業(yè)升級，2020年《政府工作報(bào)告》中指出，“推動(dòng)制造業(yè)升級和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。大幅增加制造業(yè)中長期貸款。發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推進(jìn)智能制造。要繼續(xù)出臺(tái)支持政策，全面推進(jìn)‘互聯(lián)網(wǎng)+’，打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢?！痹趪艺咧С趾汀靶禄ā崩顺毕拢I(yè)互聯(lián)網(wǎng)將迎來前所未有的機(jī)遇。隨著人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)成為推動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展的“必選項(xiàng)”。大力發(fā)展智能制造技術(shù)，通過實(shí)現(xiàn)中國制造向中國創(chuàng)造、中國產(chǎn)品向中國品牌的轉(zhuǎn)變，邁入制造強(qiáng)國行列。我國亟待發(fā)展智能制造實(shí)現(xiàn)中國實(shí)力的質(zhì)變。

美國“再工業(yè)化”計(jì)劃在于大力發(fā)展制造業(yè)，推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)。其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法在于信息技術(shù)與智能制造技術(shù)的融合、高端制造及科技創(chuàng)新與智能制造產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，中小企業(yè)不斷貫徹智能制造理念及落實(shí)產(chǎn)業(yè)智能化。

德國“工業(yè)4.0”是基于工業(yè)發(fā)展不同階段的劃分，工業(yè)4.0是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，即智能化時(shí)代。利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化，智能化以達(dá)到有效、迅速的產(chǎn)品供應(yīng)。

上述政策目的一致，即未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、生活的智能化，各國對智能制造給予高度重視，為實(shí)現(xiàn)智能化出臺(tái)對應(yīng)政策，加大智能制造投入。中美德三國政策各具特色，中國智能制造涵蓋領(lǐng)域更加廣泛，德國側(cè)重智能化全流程管理，美國側(cè)重大數(shù)據(jù)、信息與智能的結(jié)合。

我國充分認(rèn)識(shí)到我國國情：自主創(chuàng)新能力薄弱、先進(jìn)裝備貿(mào)易逆差嚴(yán)重、高端裝備與智能裝備依賴進(jìn)口，這嚴(yán)重制約我國制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，我國制造業(yè)面臨來自發(fā)達(dá)國家加速重振制造業(yè)與發(fā)展中國家以更低生產(chǎn)成本承接國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“雙向擠壓”。我國的自主創(chuàng)新能力不足、先進(jìn)裝備欠缺、高新技術(shù)及智能裝備依賴進(jìn)口、高端人才欠缺大大制約了我國智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國需加快智能制造研發(fā)，提高產(chǎn)業(yè)化水平。目前智能制造產(chǎn)業(yè)化水平低，高端智能產(chǎn)品及核心部件仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口。中國人民銀行發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年中國芯片市場超過4000億美元，然而中國核心集成電路芯片仍有多項(xiàng)占有率為0。雖然我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但關(guān)鍵技術(shù)未取得突破，仍依靠國外引進(jìn)的情況并未得到根本改變。我國創(chuàng)新技術(shù)缺乏，根本原因是研發(fā)投入整體不足、缺少高端人才、世界一流自主開發(fā)能力及技術(shù)不足。我國發(fā)布《中國制造2025》，意在掌握自主開發(fā)的科學(xué)技術(shù)，大力發(fā)展智能制造，掌握產(chǎn)品開發(fā)的主動(dòng)權(quán)。國家致力于頂尖人才的培養(yǎng)，對科研經(jīng)費(fèi)加大投入，加速中國制造業(yè)的升級。

二、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型

未來智能制造是大勢所趨，經(jīng)濟(jì)學(xué)十大原理中提及市場通常是組織經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的好方法。市場和整體需求反向要求發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)。我國勞動(dòng)力成本增加，導(dǎo)致商品成本增加，迫使企業(yè)謀求革新，促進(jìn)了智能制造業(yè)發(fā)展，更好地促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。

勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)是指生產(chǎn)主要依靠大量使用勞動(dòng)力，而對技術(shù)和設(shè)備依賴程度低的產(chǎn)業(yè)。其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是在生產(chǎn)成本中設(shè)備折舊、研究開發(fā)是否占比小于生產(chǎn)成本。過去的勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)以制造業(yè)為主，而現(xiàn)在逐漸向服務(wù)業(yè)擴(kuò)散，產(chǎn)業(yè)內(nèi)容從以滿足基本生存為目的到以提高生活水平為目的。但是依然存在與發(fā)達(dá)國家差距大，投資市場相對萎縮，激勵(lì)性政策不足，社會(huì)化服務(wù)體系不全等問題。

資源密集型產(chǎn)業(yè)，亦稱“土地密集型產(chǎn)業(yè)”，是指在生產(chǎn)要素的投入中需要使用較多的土地等自然資源進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)。資源密集型產(chǎn)業(yè)大多對自然資源進(jìn)行不合理的采集，雖然發(fā)展了生產(chǎn)力，創(chuàng)造了財(cái)富，但是對環(huán)境造成了不可修復(fù)的破壞。智能制造能夠促使資源密集型產(chǎn)業(yè)與環(huán)境和諧相處，做到資源消耗低，環(huán)境污染少，避免先污染再治理的情況出現(xiàn)。

（一）未來制造業(yè)升級的需求

發(fā)展智能制造業(yè)成為實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)從低端制造向高端制造轉(zhuǎn)變的重要途徑。智能制造通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能設(shè)計(jì)、在產(chǎn)品制造中進(jìn)行智能調(diào)控、在生產(chǎn)銷售后進(jìn)行智能改進(jìn)，可以縮短開發(fā)周期，降低成本，優(yōu)化質(zhì)量，提高效率，減少對國外制造業(yè)的依賴性，從而促進(jìn)制造業(yè)進(jìn)一步創(chuàng)新、升級。

（二）未來服務(wù)型制造的核心

服務(wù)型制造將逐漸成為主流，制造業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)一開始掌握在生產(chǎn)者手里，而現(xiàn)在已經(jīng)逐漸傳遞到消費(fèi)者手中，與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的中心地帶從制造業(yè)向創(chuàng)新服務(wù)業(yè)不斷過渡，不僅產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)正以服務(wù)型經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)進(jìn)行過渡改造，制造業(yè)也存在著生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變過程?？梢哉f，智能制造集信息技術(shù)和智能技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和服務(wù)于一體，是服務(wù)型制造的核心中的核心。

（三）政策發(fā)展的要求

分析我國出臺(tái)的《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》和《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》兩個(gè)政策可以得知，我國目前的制造經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在于拓展智能制造技術(shù)及智能制造裝備產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域這些方面，因此，國家的中心在于促進(jìn)智能制造業(yè)的發(fā)展，而發(fā)展智能制造就應(yīng)從智能制造技術(shù)、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)、智能制造服務(wù)業(yè)等諸多領(lǐng)域加以規(guī)劃和政策扶持。

三、中國鋼鐵產(chǎn)的智能思考

2019年9月19日鋼協(xié)冶金設(shè)備分會(huì)一屆六次理事（擴(kuò)大）會(huì)議上，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長駱鐵軍表示：“經(jīng)過這幾年的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，鋼鐵行業(yè)正處在轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時(shí)期。而新一輪智能制造、信息化技術(shù)的快速發(fā)展，必將對行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。”

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國鋼鐵行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年第三至第四季度，全國鋼鐵產(chǎn)量略有下降。2018年，全國鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到110551.6萬噸，累計(jì)增長8.5%。2019年3～5月，全國鋼鐵產(chǎn)量小幅增長。截至2019年5月，全國鋼鐵產(chǎn)量107403萬噸，同比增長11.5%。累計(jì)產(chǎn)量方面，2019年1～5月，全國鋼鐵產(chǎn)量4836.4萬噸，同比增長11.2%。

在基建、房地產(chǎn)等下游行業(yè)運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，粗鋼產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高。但是進(jìn)口鐵礦石的價(jià)格急劇上漲。2019年，中國累計(jì)進(jìn)口鐵礦石10.7億噸，同比增長0.5%，進(jìn)口金額1014.6億美元，同比增長266.4億美元，同比增長33.6%。年平均價(jià)格為94.8美元/噸，同比增長34.3%。與去年相比，在進(jìn)口總量保持穩(wěn)定的同時(shí)，進(jìn)口價(jià)格大幅上漲，對下游鋼鐵制造業(yè)利潤的影響更大。由于地理位置較近，礦石品相好，產(chǎn)量大，位于長江流域以下的鋼鐵產(chǎn)業(yè)幾乎都依賴于澳大利亞的鐵礦，主要的鐵礦石出口國巴西，疫情暴發(fā)，發(fā)運(yùn)量一直處于較低水平，供給不足。中國地大物博，鐵礦儲(chǔ)量并不少，有數(shù)據(jù)表明，進(jìn)口鐵礦石的成本大約在360元/噸。相比之下，國內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)成本就已經(jīng)達(dá)到了500元/噸，事實(shí)上，開采后發(fā)現(xiàn)，我國的鐵礦石質(zhì)量很差（硫礦），需要經(jīng)過粉碎和研磨，制成鐵細(xì)粉才能使用。這些過程既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢，提高了中國鐵礦石的成本。生產(chǎn)完成后，需要運(yùn)輸至鋼廠，產(chǎn)生了較大的運(yùn)輸成本。鐵礦石進(jìn)口是通過海運(yùn)，海運(yùn)的成本僅為陸運(yùn)的十分之一。此外，澳大利亞和巴西具有大規(guī)模集中生產(chǎn)、運(yùn)輸成本低的特點(diǎn)，而中國鐵礦石分布不均，無法形成大規(guī)模生產(chǎn)，失去運(yùn)輸成本優(yōu)勢。根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)發(fā)布的“世界鋼鐵統(tǒng)計(jì)數(shù)2021”顯示，中國鋼鐵產(chǎn)量列第世界一名，達(dá)到10.65億噸位，而第二名印度其產(chǎn)量僅為1.003億噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示，2019年中國鐵礦石產(chǎn)量為84435.6萬噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)量。在中國本土開采鐵礦石的價(jià)格比進(jìn)口鐵礦石的港口價(jià)格高，因此中國鋼鐵企業(yè)大多從國外進(jìn)口鐵礦石。在進(jìn)口鐵礦石中，有60%的量來自澳大利亞，20%來自巴西。大量的粗鋼在市場過熱時(shí)還能消化，收益微薄卻可以維持，但隨著市場波動(dòng)，就會(huì)有一大批鋼鐵企業(yè)虧損和倒閉。這就是市場失靈的表現(xiàn)，就需要政府這只“有形的手”介入。在全球低碳發(fā)展大勢下，中國發(fā)布“3060”雙碳決策，積極構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系。《鋼鐵行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》作為“N”中系列將于2022年發(fā)布，推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)進(jìn)行智能化升級，力求實(shí)現(xiàn)綠色高效智能化生產(chǎn)。

駱鐵軍認(rèn)為，鋼鐵行業(yè)實(shí)施智能制造和信息化發(fā)展具備以下三個(gè)優(yōu)勢條件：1.鋼鐵行業(yè)是亟待轉(zhuǎn)型升級的傳統(tǒng)行業(yè)，具有緊迫的內(nèi)驅(qū)性;2.鋼鐵行業(yè)是大數(shù)據(jù)產(chǎn)生及應(yīng)用的典型行業(yè)，具有實(shí)現(xiàn)的可行性;3.鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)過程屬于長流程、規(guī)模型的制造產(chǎn)業(yè)，具有廣泛實(shí)施的可復(fù)制性。中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，在5G領(lǐng)域擁有世界頂尖水平。同時(shí)占有優(yōu)勢條件的中國是世界上最大的制造業(yè)國家，而工業(yè)與智能制造的融合也是近年來中國政府大力推進(jìn)的項(xiàng)目之一，因而中國鋼鐵行業(yè)未來的智能制造有著廣闊前景。

鋼鐵產(chǎn)業(yè)要進(jìn)行智能制造的變革，首先就應(yīng)該拋棄智能就是制造自動(dòng)化這一陳腐觀點(diǎn)。所謂智能制造，事實(shí)上是一種從源頭到終點(diǎn)的對于產(chǎn)品全生命期的一種變革，一種創(chuàng)新。要實(shí)現(xiàn)智能制造的目標(biāo)，需要理解兩類問題：感知什么和如何決策。事實(shí)上，MES、ERP等傳統(tǒng)信息系統(tǒng)也需要解決這兩個(gè)問題。在鋼鐵行業(yè)，這兩類問題的答案都體現(xiàn)在各種標(biāo)準(zhǔn)上，如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、操作標(biāo)準(zhǔn)等。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了操作員接收到什么信息以及如何實(shí)現(xiàn)它。這些標(biāo)準(zhǔn)是企業(yè)的核心知識(shí)，因?yàn)樗鼈兣c產(chǎn)品和生產(chǎn)有關(guān)。

四、智能制造重塑競爭優(yōu)勢，多方面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化

第一，中國強(qiáng)大的制造業(yè)為發(fā)展智能制造奠定基礎(chǔ)。過去三十年，“中國制造”是中國經(jīng)濟(jì)增長的引擎，吸收了一億左右的就業(yè)人口。而近期，哈佛大學(xué)商學(xué)院教授加里·皮薩諾在《制造繁榮：美國為什么需要制造業(yè)復(fù)興》一書中也指出，制造業(yè)的衰落會(huì)削弱美國的創(chuàng)新能力。隨著疫情的影響，這種制造業(yè)“回流”或?qū)⑦M(jìn)一步加劇。各國的智能制造產(chǎn)業(yè)目前都處在探索中，大致上處在同一起跑線上，縱觀歷史，不論是德國，還是日本，其高端制造業(yè)形成都是長期歷史的沉淀。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下，中國制造業(yè)正加快轉(zhuǎn)型升級，通過不斷提高自身競爭力，逐漸向智能制造方向轉(zhuǎn)變。業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，中國制造業(yè)升級中國智造，向高端轉(zhuǎn)型，或成必經(jīng)之路，大力加強(qiáng)智能制造人才培養(yǎng)，能夠使我國在發(fā)展智能制造這個(gè)拉力賽中獲得更多優(yōu)勢。

第二，產(chǎn)業(yè)布局更加優(yōu)化，更加突出重點(diǎn)領(lǐng)域，從基礎(chǔ)行業(yè)高科技行業(yè)帶動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。智能制造離不開智能裝備，包括高級數(shù)控機(jī)床，配備最新型傳感器的智能機(jī)器人，智能化生產(chǎn)線根據(jù)德勤調(diào)查我們能發(fā)現(xiàn)，中國智能制造五大重點(diǎn)部署領(lǐng)域依次為：數(shù)字化工廠（63%）、設(shè)備及用戶深度挖掘（62%）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（48%）、重構(gòu)生態(tài)及商業(yè)模式（36%）和人工智能（21%）。智能裝備也在2018年計(jì)入國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》。根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的一些數(shù)據(jù)我們不難發(fā)現(xiàn)我國在汽車制造業(yè)、電子設(shè)備制造業(yè)、電氣機(jī)械和器材制造業(yè)、專業(yè)設(shè)備制造業(yè)等行業(yè)更加具有智能制造能力和發(fā)展前景。

第三，智能制造業(yè)發(fā)展業(yè)熱點(diǎn)更加多樣化，涉及產(chǎn)業(yè)全面。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)熱潮之下應(yīng)用前景可期、制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展新契機(jī)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析加速制造業(yè)智能變革、仿真技術(shù)走向平民化，驅(qū)動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、智能工廠集成商的發(fā)展、統(tǒng)一架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，加速IT與OT融合集成、數(shù)字孿生概念熱門，應(yīng)用場景尚需突破、5G商用元年，制造業(yè)應(yīng)用場景仍需探索、邊緣計(jì)算興起，云邊協(xié)同成為趨勢、仿真技術(shù)走向平民化，驅(qū)動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展等等發(fā)展熱點(diǎn)激勵(lì)智能制造不斷蓬勃發(fā)展。

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（作者單位：江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。招玉春為通訊作者）