馮瑞華 姜 山 萬 勇 ，

（1.中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報中心，武漢 430071；2.甬江實驗室，寧波 315202）

高危行業(yè)通常是指危險等級高、安全事故發(fā)生率高、事故造成的損失大，且在較短時間內(nèi)無法完全恢復(fù)的行業(yè)。流程制造工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，關(guān)乎綜合國力，也關(guān)乎國計民生，既是實現(xiàn)“六穩(wěn)”的重要領(lǐng)域，也是培育新動能的主要來源。高危行業(yè)多為流程制造業(yè)，如化工、冶金等行業(yè)，其工藝流程長且復(fù)雜，從生產(chǎn)原料到行業(yè)裝置再到行業(yè)產(chǎn)物，以及行業(yè)產(chǎn)物的使用、運(yùn)輸和儲存都存在著危險性，一旦有事故發(fā)生，通常會對個人、企業(yè)、社會乃至國家等帶來災(zāi)難性的損失［1］。例如我國化工行業(yè)2010—2019年發(fā)生149 起較大及以上事故，累計死亡768 人，其中重大事故12 起，死亡196 人；特別重大事故1起，死亡78 人［2］。

智能化制造是實現(xiàn)高危行業(yè)安全生產(chǎn)的重要方式，是防范重特大事故的必然選擇。智能化制造基于物質(zhì)流網(wǎng)絡(luò)、能量流網(wǎng)絡(luò)、信息流網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)和協(xié)同集成，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息手段與高危行業(yè)各流程環(huán)節(jié)相融合，實現(xiàn)信息的自我感知、智能化決策、精準(zhǔn)過程控制、自適應(yīng)等功能［3］，以機(jī)械化生產(chǎn)替代人工作業(yè)、以自動化控制減少人為操作、以智能化裝備替代人類完成各種危險工作等，實現(xiàn)高危行業(yè)智能化水平的不斷提升；它是新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的價值所在，“新基建”與高危行業(yè)轉(zhuǎn)型升級相伴而行、協(xié)同共進(jìn)，為社會高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵支撐；能實現(xiàn)機(jī)器換人，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大企業(yè)競爭實力，是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)、加快建立安全生產(chǎn)長效機(jī)制的必然選擇。

“十四五”是推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)行穩(wěn)致遠(yuǎn)、社會安定和諧，為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家開好局、起好步的關(guān)鍵時期。2035 年是基本實現(xiàn)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化以及國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，平安中國建設(shè)達(dá)到更高水平的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。智能化與安全生產(chǎn)的高度融合，是深入貫徹落實習(xí)近平總書記安全發(fā)展理念的重要舉措，是我國工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級以及紓解企業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)難點(diǎn)的重要支撐。世界主要國家／地區(qū)將智能制造、數(shù)字制造、工業(yè)機(jī)器人、人工智能等列為制造行業(yè)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)布或制定了相關(guān)的智能化制造發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，強(qiáng)化高危制造行業(yè)的數(shù)字化、智能化和安全化發(fā)展。而我國在面向安全的智能化制造發(fā)展方面還缺乏詳細(xì)的技術(shù)發(fā)展路線，新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，基礎(chǔ)前沿研究不足，關(guān)鍵技術(shù)及裝備依賴進(jìn)口，在人機(jī)協(xié)作、人工智能算法、工業(yè)開發(fā)軟件、智能工廠運(yùn)行維護(hù)模型架構(gòu)等方面仍存在較多短板。深入剖析國外主要國家面向安全的智能化制造發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，推動我國制造行業(yè)向智能化、安全化、高端化和可持續(xù)方向發(fā)展，對于提升我國高危制造行業(yè)安全生產(chǎn)水平、維護(hù)人民群眾的生命與財產(chǎn)安全等具有重要意義。

1 各國／地區(qū)面向安全的智能化戰(zhàn)略

1.1 美國：智能與機(jī)器人技術(shù)保障安全

2012 年美國政府推出“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”［4］，正式將先進(jìn)制造業(yè)提升為國家戰(zhàn)略，并進(jìn)一步推出“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”（Manufacturing USA）［5，6］。這些計劃利用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)平臺、先進(jìn)制造工藝及設(shè)計與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施等先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)提高制造業(yè)數(shù)字化、智能化。

“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)組建了16 個創(chuàng)新研究所（截至2022 年12 月），集中力量推動包括數(shù)字化制造在內(nèi)的先進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，研究內(nèi)容高度聚焦于制造業(yè)的智能化和安全化發(fā)展，如智能制造、制造與數(shù)字、制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、可持續(xù)制造、模塊化化學(xué)過程強(qiáng)化、再生制造、生物工業(yè)制造、增材制造、先進(jìn)機(jī)器人等方向的創(chuàng)新研究所（表1）。清潔能源智能制造創(chuàng)新研究所（Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute，CESMII）［5］重點(diǎn)關(guān)注智能制造使能技術(shù)，大量技術(shù)內(nèi)容與安全智能生產(chǎn)直接或間接相關(guān)，可從根本上提高生產(chǎn)力、精度、性能、能耗和安全性，如高級傳感器、控制器、改進(jìn)的實時數(shù)據(jù)分析和控制系統(tǒng)、高仿真建模制造等；制造與數(shù)字創(chuàng)新研究所（Manufacturing × Digital，M×D）［6］聚焦智能機(jī)器、先進(jìn)分析以及網(wǎng)絡(luò)物理安全等核心技術(shù)領(lǐng)域，旨在進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計、工程和制造等技術(shù)和工藝的研發(fā)與應(yīng)用，以期推動美國數(shù)字制造、安全制造、創(chuàng)新工藝制造的發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)安全制造創(chuàng)新研究所（Cybersecurity Manufacturing Innovation Institute，CyManII）［7］通過開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和方法，重點(diǎn)解決新傳感器和控制技術(shù)帶來的網(wǎng)絡(luò)漏洞，保護(hù)美國制造業(yè)。2018 年美國政府發(fā)布“先進(jìn)制造業(yè)美國領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略”［8，9］，提出大力發(fā)展未來智能制造體系，包括智能化與數(shù)字化制造、制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人、人工智能基礎(chǔ)設(shè)施等，并分別提出要保證制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、促進(jìn)安全有效的人機(jī)交互、保持?jǐn)?shù)據(jù)的安全性等。

表1 美國制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究所分布［10］Tab.1 Distribution of Innovation Institutes in the Manufacturing USA Network［10］

美國不僅將數(shù)字化制造、智能化制造作為保障國家安全、產(chǎn)業(yè)安全和勞動力安全的國家重要戰(zhàn)略，還在機(jī)器人等領(lǐng)域不斷推出和更新國家級戰(zhàn)略計劃，在高度可靠、高度安全、高適用性的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域投入大量資金?！皺C(jī)械化換人、機(jī)器人作業(yè)、自動化減人”可提高安全保障能力，特別是在危險和職業(yè)病危害嚴(yán)重的崗位使用機(jī)器人作業(yè)代替人工作業(yè)可減少高危行業(yè)的人員傷害。美國“機(jī)器人路線圖：從互聯(lián)網(wǎng)到機(jī)器人”［11］探討了機(jī)器人在未來5 年、10 年和15 年作為關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)促進(jìn)者在制造、醫(yī)療和服務(wù)行業(yè)的使能作用，提出人機(jī)交互、多機(jī)器人管理混合控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)將為機(jī)器代替人打下堅實基礎(chǔ)。美國“國家機(jī)器人計劃（National Robotics Initiative，NRI）”［12］通過研發(fā)下一代機(jī)器人技術(shù)，提高機(jī)器人從零部件到系統(tǒng)的功能性和實用性，從而更好地輔助人類生產(chǎn)并形成人機(jī)互動的工作體系。“國家機(jī)器人計劃2.0-無所不在的協(xié)作機(jī)器人（National Robotics Initiative 2.0：Ubiquitous Collaborative Robots，NRI-2.0）”［13］重點(diǎn)關(guān)注多機(jī)器人協(xié)同，人機(jī)協(xié)同，機(jī)器人同其他設(shè)備、環(huán)境的合作，降低機(jī)器人使用門檻，以及建立整體的工作體系等多方面的內(nèi)容。美國“國家機(jī)器人計劃3.0：機(jī)器人集成創(chuàng)新（NRI-3.0）”［14］計劃支持促進(jìn)機(jī)器人集成以造福人類的研究，包括人類安全和人類獨(dú)立。

1.2 歐盟：未來工廠數(shù)字化安全制造

歐盟將智能制造、機(jī)器人、人工智能視為實現(xiàn)歐洲工業(yè)復(fù)興和經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的“關(guān)鍵使能技術(shù)”，以相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)，致力于打造具備長期增長潛力的歐洲數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字社會，力圖保持歐盟在未來工業(yè)、經(jīng)濟(jì)競爭中的領(lǐng)先位置。在智能制造領(lǐng)域，歐盟的重點(diǎn)發(fā)展方向包括智能工廠、數(shù)字工廠、未來工廠、虛擬工廠、智能制造創(chuàng)新工藝、自適應(yīng)和智能制造系統(tǒng)、可持續(xù)制造、高生產(chǎn)率制造等。

“地平線2020”（Horizon 2020）對智能制造的研究與應(yīng)用進(jìn)行支持［15］，其中最典型的是“未來工廠”計劃［16］，重點(diǎn)研究領(lǐng)域有智能制造（包括智能工廠、數(shù)字工廠和虛擬工廠），可持續(xù)制造，落實安全產(chǎn)業(yè)政策、內(nèi)部安全策略和網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略，建立安全的信息共享和新型的保護(hù)模式等。該計劃關(guān)注了6 個優(yōu)先研究領(lǐng)域（圖1）：面向智能制造的創(chuàng)新工藝；以智能機(jī)器人和智能機(jī)床為代表的自適應(yīng)和智能制造系統(tǒng)；數(shù)字化、虛擬化和資源高效利用的智能化工廠運(yùn)行；智能企業(yè)及供應(yīng)鏈；智能制造中的人與工廠的新定位；基于服務(wù)的智能制造。“地平線歐洲”［17］計劃實施方案提出建立包容性的安全社會，為安全從業(yè)人員、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營人員等提供創(chuàng)新方法和技術(shù)，研究生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)方式以防止產(chǎn)生新的安全風(fēng)險并降低現(xiàn)有風(fēng)險，打擊對安全產(chǎn)生影響的虛假信息，解決當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全威脅、預(yù)測未來需求和維持競爭性行業(yè)的技術(shù)，建立歐洲網(wǎng)絡(luò)安全能力網(wǎng)絡(luò)和能力中心。

2020 年，歐盟發(fā)布“歐洲新工業(yè)戰(zhàn)略”［18］，旨在幫助歐洲工業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升其全球競爭力和戰(zhàn)略自主性。該戰(zhàn)略提出了歐洲將在2030年及以后要實現(xiàn)的三大愿景和三大策略，其中一大愿景是要打造歐洲的數(shù)字化未來。歐盟“塑造歐洲數(shù)字未來”戰(zhàn)略，開發(fā)“以人為本”的人工智能技術(shù)［19］，構(gòu)建兼具安全性和競爭性的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，改善歐洲預(yù)測和危機(jī)管理能力，建立一個高度發(fā)達(dá)并可信的人工智能產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境，提高整個歐盟的網(wǎng)絡(luò)安全水平。歐盟“以人為中心的未來工廠白皮書”［20］也提出“以人為中心”，以增強(qiáng)現(xiàn)實／虛擬現(xiàn)實操作員、機(jī)械外骨骼操作員、社交和協(xié)作操作員等安全化的智能工業(yè)機(jī)器人來代替人工，利用傳感器監(jiān)視人機(jī)協(xié)作區(qū)域，識別障礙物和人，從而使機(jī)器人的行為更加安全，以確保未來工廠的安全化運(yùn)行和管理。

歐盟為加強(qiáng)制造業(yè)工廠、民事安全和救援服務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用型機(jī)器人的開發(fā)和應(yīng)用，提升機(jī)器人的安全可靠性應(yīng)用，推出了民用機(jī)器人研究與創(chuàng)新計劃［21］，重點(diǎn)發(fā)展具有自學(xué)習(xí)自適應(yīng)能力、安全可靠的自治機(jī)器人?！皺C(jī)器人技術(shù)多年路線圖”［22］提出發(fā)展人-機(jī)交互安全技術(shù)，如高度可靠的設(shè)計、安全自覺行動規(guī)劃等技術(shù)，關(guān)注制造業(yè)人員工作安全問題和操作員人機(jī)交互安全能力，制定安全防護(hù)自主配置策略，研發(fā)提供安全感知和安全驅(qū)動的部件和系統(tǒng)，研究工業(yè)機(jī)器人基于傳感器、安全功能支持以及安全行為、工作空間中移動操縱的被動和主動安全保障，以及安全的數(shù)據(jù)信息感知能力等。

1.3 德國：工業(yè)4.0智能智慧安全生產(chǎn)

德國是最先提出“工業(yè)4.0”的國家［23］，具有高度的前瞻性。德國通過安全的工業(yè)4.0 智能制造模式、規(guī)避風(fēng)險的自主系統(tǒng)、安全可靠的無人操作系統(tǒng)、人機(jī)交互安全技術(shù)等，實現(xiàn)制造業(yè)尤其是智能工廠、智慧產(chǎn)品的安全生產(chǎn)。

“工業(yè)4.0”通過信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)人、設(shè)備與產(chǎn)品的實時連通、相互識別和有效交流，從而構(gòu)建一個高度靈活的安全化、個性化、數(shù)字化的智能制造模式；并將信息通訊技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)制造技術(shù)相融合，實現(xiàn)設(shè)備、產(chǎn)品、人與工廠之間的集成和合作，重視智能工廠、智慧生產(chǎn)和智能產(chǎn)品?！肮I(yè)4.0 安全指南”提出關(guān)于制造工業(yè)安全的基本原則，如設(shè)計安全可靠的組件和模塊，設(shè)計早期預(yù)警和控制方式等。

德國“工業(yè)戰(zhàn)略2030”［24］提出最重要的突破性創(chuàng)新是數(shù)字化技術(shù)，特別是人工智能技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)已逐漸成為標(biāo)配，用于實現(xiàn)生產(chǎn)制造、銷售供應(yīng)等信息的智慧化和數(shù)據(jù)化；還提出德國將繼續(xù)擴(kuò)大在關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位，包括鋼鐵及銅鋁工業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)、設(shè)備和機(jī)械制造等。

德國政府創(chuàng)新政策咨詢委員會建議發(fā)展自主系統(tǒng)，在危險環(huán)境（例如救援、有毒廢料清除現(xiàn)場）中使用自主系統(tǒng)，以降低對人類的危害，并取得僅依靠人類無法實現(xiàn)的重大進(jìn)展。重點(diǎn)研究與自主系統(tǒng)相關(guān)的機(jī)遇和風(fēng)險；提高機(jī)器學(xué)習(xí)的能力，提高人工智能方法在現(xiàn)實場景中的穩(wěn)定性，掌握自動系統(tǒng)的決策過程；調(diào)整數(shù)據(jù)保護(hù)和信息技術(shù)安全領(lǐng)域的規(guī)定，保護(hù)數(shù)字化智能基礎(chǔ)設(shè)施以及機(jī)器、交通工具、機(jī)器人免受網(wǎng)絡(luò)威脅。

德國“聯(lián)邦政府人工智能戰(zhàn)略”［25］強(qiáng)調(diào)人工智能技術(shù)的重要性，爭取在機(jī)器人等人工智能技術(shù)方面占據(jù)領(lǐng)先地位，以保障德國未來競爭力。該戰(zhàn)略體現(xiàn)出德國特色：聚焦弱人工智能，與工業(yè)4.0 體系對接與融合，致力于提升國家創(chuàng)新競爭力，注重法律規(guī)范和倫理問題。德國將人工智能的重點(diǎn)集中在人機(jī)交互、機(jī)器人自主學(xué)習(xí)、可穿戴、大數(shù)據(jù)分析、計算機(jī)視覺、語義技術(shù)、高性能技術(shù)以及信息物理系統(tǒng)等方面。

1.4 日本：互聯(lián)工業(yè)超智慧社會

日本政府非常重視智能制造、人工智能、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，近年來大力推進(jìn)“互聯(lián)工業(yè)”［26］、工業(yè)價值鏈計劃［27］的發(fā)展（圖2），以解決不同企業(yè)間的“互聯(lián)制造”問題，助力日本超智慧社會的實現(xiàn)。日本將新一代工業(yè)機(jī)器人、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等用于高危制造行業(yè)、救災(zāi)過程等，強(qiáng)化安全生產(chǎn)措施，感知和預(yù)測生產(chǎn)設(shè)備故障，普及自動化、無人化，使生產(chǎn)過程中的事故大幅下降，傷亡人數(shù)不斷減少。

圖2 工業(yè)價值鏈參考架構(gòu)Fig.2 Industrial Value Chain Reference Architecture

日本發(fā)布的“機(jī)器人新戰(zhàn)略”［28］指出，在勞動密集型制造業(yè)中積極引入工業(yè)機(jī)器人，提高裝配過程中的機(jī)器人使用率，通過IT 來提高機(jī)器人的技術(shù)水平，在基礎(chǔ)建設(shè)檢查中使用機(jī)器人實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)和管理的高效化；利用機(jī)器人迅速掌握受災(zāi)狀況，在暴雨、泥石流等災(zāi)害的救災(zāi)過程中使用機(jī)器人，減少人員傷害；發(fā)展“人機(jī)協(xié)調(diào)”技術(shù)、機(jī)器人之間以及與網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。2015 年，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)啟動新一代機(jī)器人核心技術(shù)研發(fā)［29］，開展機(jī)器人的安全技術(shù)、風(fēng)險與安全評估方法等共通性基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)，提高產(chǎn)業(yè)制造競爭力；研發(fā)用于新一代機(jī)器人的智能感知與識別技術(shù)、驅(qū)動與控制技術(shù)、機(jī)器人自主動作技術(shù)等，使現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)體系應(yīng)用到安全、能源、材料等創(chuàng)新領(lǐng)域。

2016 年，日本科學(xué)技術(shù)白皮書［30］提出未來超智能社會情景，通過設(shè)計系統(tǒng)預(yù)算成本和評估風(fēng)險，運(yùn)用3D 模擬系統(tǒng)遴選最佳規(guī)劃方案，借助傳感器、無人機(jī)將工程進(jìn)展實時傳送給管理系統(tǒng)，運(yùn)用機(jī)器人承擔(dān)重體力、高精度的作業(yè)；以人工智能和機(jī)器人等技術(shù)改進(jìn)生產(chǎn)，讓人們不必從事危險的體力勞動、部分腦力勞動交由智能系統(tǒng)高效完成，令未來制造業(yè)都離不開大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。2017 年，日本學(xué)術(shù)振興會發(fā)布“人工智能產(chǎn)業(yè)化路線圖”［31］，提出確立無人工廠、無人農(nóng)場技術(shù)，通過人工智能預(yù)測生產(chǎn)設(shè)備故障；實現(xiàn)人員和貨物運(yùn)輸配送的無人化，機(jī)器人的多技能化和協(xié)調(diào)工作；普及自動化、無人化，“將人為原因的死亡事故降至零”。

2017 年，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省宣布“互聯(lián)工業(yè)”計劃［26］，強(qiáng)調(diào)通過各種關(guān)聯(lián)，創(chuàng)造有新附加值的產(chǎn)業(yè)社會，包括物與物、人與機(jī)器、人與技術(shù)、公司與公司、人與人、生產(chǎn)者和消費(fèi)者；重點(diǎn)發(fā)展自動駕駛／出行服務(wù)、制造／機(jī)器人、工廠基礎(chǔ)設(shè)施安全、生物／材料和智慧生活等5 個優(yōu)先領(lǐng)域；聚焦實現(xiàn)人與機(jī)器／系統(tǒng)交互的新型數(shù)字化社會、通過合作與協(xié)調(diào)解決互聯(lián)工業(yè)問題、積極推動適應(yīng)數(shù)字技術(shù)的人力資源開發(fā)等3 個主要核心。

2019 年，日本出臺“人工智能戰(zhàn)略2019”［32］，指出發(fā)展人工智能技術(shù)必須確立“以人為中心”的原則，利用人工智能分析氣候、地震、火山、海嘯、地殼運(yùn)動等相關(guān)數(shù)據(jù)，提前預(yù)測異常氣候變化及各類自然災(zāi)害；構(gòu)建具備較強(qiáng)災(zāi)害應(yīng)對能力的資源管理系統(tǒng)；利用人工智能進(jìn)行圖像分析，掌握人車流動情況，并研發(fā)交通事故自動檢測與預(yù)測系統(tǒng)。

2020 年，日本發(fā)布“統(tǒng)合創(chuàng)新戰(zhàn)略2020”［33］，提出推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建富有韌性的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)；運(yùn)用人工智能、超算等新技術(shù)，加快推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以便在控制風(fēng)險的同時提高生產(chǎn)效率；提高經(jīng)濟(jì)社會的韌性，以確保供應(yīng)鏈穩(wěn)定，強(qiáng)化對經(jīng)濟(jì)安全的保障能力，在網(wǎng)絡(luò)安全、防災(zāi)等領(lǐng)域建立新型智庫功能機(jī)制。

2021 年，日本發(fā)布“第六期科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新基本計劃”［34］，提出建設(shè)韌性社會，確保安全舒適的生活和可持續(xù)發(fā)展；將網(wǎng)絡(luò)空間與物理空間相結(jié)合，構(gòu)建良性循環(huán)的社會，使任何人都能隨時隨地方便、安全地使用大數(shù)據(jù)和人工智能；明確將人工智能技術(shù)、安全舒適生活作為發(fā)展重點(diǎn)。

1.5 中國：兩化融合賦能安全生產(chǎn)

我國工業(yè)和信息化部、應(yīng)急管理部等多個國家部門發(fā)布了多項智能制造、安全生產(chǎn)應(yīng)急管理方面的發(fā)展規(guī)劃，賦能制造業(yè)的智能化、安全化發(fā)展。

《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》［35］提出著力加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，2025 年全國兩化融合發(fā)展指數(shù)達(dá)到105；推動裝備制造、綠色制造、安全生產(chǎn)等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力體系；推動智能制造單元、數(shù)字化車間、智能工廠建設(shè)；加強(qiáng)企業(yè)間業(yè)務(wù)互聯(lián)和數(shù)據(jù)互通，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計、生產(chǎn)和服務(wù)；完善工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系和應(yīng)用，提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺安全防護(hù)能力。

《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》［36］提出構(gòu)建虛實融合、安全高效、綠色低碳的智能制造，推動制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化變革，實現(xiàn)智能化的安全生產(chǎn)。重點(diǎn)突破關(guān)鍵核心技術(shù)，包括智能感知、建模仿真、人機(jī)協(xié)作、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同等基礎(chǔ)技術(shù)和共性技術(shù)；加速系統(tǒng)集成技術(shù)開發(fā)，包括制造裝備信息模型、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)集成平臺、多源信息交互和全鏈條協(xié)同優(yōu)化等。打造智能場景、智能車間、智能工廠和智慧供應(yīng)鏈，構(gòu)建智能制造系統(tǒng)，培育智能制造新模式，建設(shè)智能制造示范工廠。推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程智能化改造升級，提升產(chǎn)業(yè)集群智能化水平。推進(jìn)智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展，攻克四類智能制造裝備研發(fā)。

應(yīng)急管理部等發(fā)布的《關(guān)于加快安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》［37］提出推動物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在安全生產(chǎn)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用；用智能化、信息化手段提升企業(yè)本質(zhì)安全水平及工控安全、數(shù)據(jù)安全管理能力；支持預(yù)測預(yù)警、監(jiān)測監(jiān)控、本質(zhì)安全工藝和裝備等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)；鼓勵企業(yè)建設(shè)數(shù)字化車間、智能化工廠，提升本質(zhì)安全和污染治理水平。

2 國外智能化制造特點(diǎn)和規(guī)律分析

2.1 從國家戰(zhàn)略高度制定智能制造戰(zhàn)略

美國通過“先進(jìn)制造業(yè)國家制造計劃”將先進(jìn)制造業(yè)上升到國家戰(zhàn)略層面，設(shè)立“國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)”，組建若干國家級制造業(yè)創(chuàng)新研究所，并啟動“國家機(jī)器人計劃”“人工智能倡議”等，從國家層面確立了智能制造、機(jī)器人、人工智能的戰(zhàn)略框架，并投入巨資研發(fā)以確保美國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。歐盟的“地平線2020”“地平線歐洲”“歐洲新工業(yè)戰(zhàn)略”等都是從歐洲戰(zhàn)略高度層面打造智能化、數(shù)字化的制造工業(yè)。德國將“工業(yè)4.0”列入德國科技戰(zhàn)略重要領(lǐng)域之一，通過“國家工業(yè)戰(zhàn)略2030”“聯(lián)邦政府人工智能戰(zhàn)略”等確立了智能制造、人工智能的戰(zhàn)略布局和領(lǐng)先地位。日本“互聯(lián)工業(yè)”、工業(yè)價值鏈計劃、人工智能戰(zhàn)略等從國家戰(zhàn)略高度布局智能制造、人工智能、機(jī)器人等，助力日本實現(xiàn)超智慧社會。

2.2 明確未來重點(diǎn)發(fā)展方向

美國通過信息化技術(shù)提升美國制造業(yè)的數(shù)字化、智能化水平，重點(diǎn)發(fā)展智能與數(shù)字制造技術(shù)、智能機(jī)器、物聯(lián)網(wǎng)、實時數(shù)據(jù)分析和控制系統(tǒng)、信息物理系統(tǒng)和系統(tǒng)集成、先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人、核心人工智能技術(shù)、人工智能基礎(chǔ)設(shè)施、制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全等；歐盟將智能制造、機(jī)器人、人工智能視為實現(xiàn)歐洲工業(yè)復(fù)興和經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的“關(guān)鍵使能技術(shù)”，重點(diǎn)發(fā)展方向包括智能工廠、數(shù)字工廠、未來工廠、虛擬工廠、智能制造創(chuàng)新工藝、自適應(yīng)和智能制造系統(tǒng)、可持續(xù)制造、高生產(chǎn)率制造、工業(yè)機(jī)器人、人工智能等；德國將信息和通信技術(shù)與生產(chǎn)制造技術(shù)深度融合，實現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、人和組織之間的無縫集成及合作，重視智能工廠、智慧生產(chǎn)、智能產(chǎn)品；日本未來的重點(diǎn)發(fā)展方向包括智能制造、人工智能、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等。

2.3 注重面向安全的技術(shù)發(fā)展和布局

美國將數(shù)字化制造、智能化制造作為保障國家安全、產(chǎn)業(yè)安全和勞動力安全的重要措施，發(fā)展高度可靠、高度安全、高適用性的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人技術(shù)，通過智能化減少對人工的依賴，從而降低制造業(yè)生產(chǎn)成本，提升本國制造業(yè)競爭能力，同時帶來更安全、可靠的生產(chǎn)環(huán)境；歐盟通過布局安全、智能和高效的機(jī)器人技術(shù)、自適應(yīng)智能制造系統(tǒng)、以人為本的未來工廠等，來減少高危制造行業(yè)的風(fēng)險和事故，確保制造工業(yè)的無人化、安全化、智能化發(fā)展；日本強(qiáng)化安全生產(chǎn)措施，普及自動化、無人化技術(shù)，通過人工智能來預(yù)測生產(chǎn)設(shè)備故障，進(jìn)而大幅降低生產(chǎn)事故。

2.4 關(guān)注智能制造網(wǎng)絡(luò)安全

美國通過建立網(wǎng)絡(luò)安全制造創(chuàng)新研究所、發(fā)布制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全路線圖、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)來保護(hù)制造業(yè)；歐盟實施安全產(chǎn)業(yè)政策、網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略等，建立歐洲網(wǎng)絡(luò)安全能力網(wǎng)絡(luò)和能力中心，確保高危制造行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全；德國提出要保護(hù)數(shù)字化智能基礎(chǔ)設(shè)施等免受網(wǎng)絡(luò)威脅；日本強(qiáng)調(diào)安全地使用大數(shù)據(jù)和人工智能，構(gòu)建良性循環(huán)社會。

3 對我國的啟示與建議

“十四五”是推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)行穩(wěn)致遠(yuǎn)、社會安定和諧的關(guān)鍵時期。當(dāng)前制造行業(yè)智能化發(fā)展面臨著諸多有利條件和發(fā)展機(jī)遇，開展智能化安全研究將推進(jìn)兩化融合向深度和廣度發(fā)展，為我國制造行業(yè)向信息化、安全化、高端化和可持續(xù)發(fā)展做出歷史性貢獻(xiàn)。實現(xiàn)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)、經(jīng)營管理等過程的智能化和安全化運(yùn)行，以智能技術(shù)裝備改善高危行業(yè)作業(yè)環(huán)境，將危險環(huán)境作業(yè)人員風(fēng)險降至最低，既可以贏得自身發(fā)展主動，又能為其他行業(yè)安全發(fā)展提供經(jīng)驗借鑒。為此，提出針對我國制造行業(yè)安全生產(chǎn)的智能化發(fā)展建議。

3.1 強(qiáng)化國家頂層規(guī)劃和設(shè)計

智能制造體系需要站在全局高度，做好頂層規(guī)劃設(shè)計，制定制造行業(yè)智能化基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、重要裝備、人才培養(yǎng)的技術(shù)路線目標(biāo)和實現(xiàn)途徑。建議設(shè)立智能化國家科技重大專項，將其列入“十四五”國家科技攻關(guān)計劃，保證資金長期持續(xù)投入。加快推進(jìn)行業(yè)智能化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，指導(dǎo)和引領(lǐng)行業(yè)向數(shù)字化、智能化、安全化、綠色化方向發(fā)展。面向中小企業(yè)制定更具操作性的智能化升級技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)指南，提供更豐富、更具體的指導(dǎo)性工具。

3.2 建設(shè)智能化新型基礎(chǔ)設(shè)施

高危行業(yè)智能化是新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的價值所在。高危行業(yè)智能化需要將新型信息化技術(shù)與高危行業(yè)深度融合，通過提升智能化能力、網(wǎng)絡(luò)化能力和數(shù)字化能力，實現(xiàn)作業(yè)運(yùn)營全過程數(shù)據(jù)貫通、資源全要素網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和活動全場景智能應(yīng)用。在這一過程中，需要加大新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、數(shù)據(jù)中心加速發(fā)展。“新基建”服務(wù)于數(shù)字化轉(zhuǎn)型，與高危行業(yè)轉(zhuǎn)型升級相伴而行、協(xié)同共進(jìn)，為高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。

3.3 探索前沿理論和關(guān)鍵技術(shù)

探索研究事故溯源與風(fēng)險管控理論、本質(zhì)安全設(shè)計理論、智能體自主安全控制理論等科學(xué)前沿問題，為行業(yè)安全生產(chǎn)重大需求提供理論基礎(chǔ)，為揭示相關(guān)科學(xué)機(jī)理、推動原始創(chuàng)新提供源動力。加強(qiáng)關(guān)鍵共性技術(shù)創(chuàng)新，突破一批關(guān)鍵共性技術(shù)，如導(dǎo)航與定位技術(shù)、目標(biāo)識別與跟蹤技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備故障智能監(jiān)測預(yù)警技術(shù)、智能優(yōu)化決策與控制一體化技術(shù)、多尺度工廠統(tǒng)一建模技術(shù)等，為安全、高效、創(chuàng)新的高危行業(yè)智能化發(fā)展解決方案提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。著力加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動、人機(jī)協(xié)同、跨界融合的智能制造業(yè)，推進(jìn)流程工業(yè)全鏈條全系統(tǒng)智能化，實現(xiàn)智能化的安全生產(chǎn)。

3.4 推進(jìn)智能化發(fā)展試點(diǎn)工作

打造面向安全的智能制造示范項目和示范基地，鼓勵民營企業(yè)、中小企業(yè)合理運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等信息技術(shù)手段，與制造流程的設(shè)計、運(yùn)行、管理類、服務(wù)等環(huán)節(jié)融合，推廣智能制造新模式，幫助企業(yè)強(qiáng)化運(yùn)用智能制造，提高安全生產(chǎn)系數(shù)、降低事故損失、提升企業(yè)競爭力相關(guān)意識，鼓勵企業(yè)根據(jù)實際情況合理加強(qiáng)安全生產(chǎn)投入，提高本質(zhì)安全化技術(shù)投入占比，合理改變安全管理方式，實現(xiàn)投入比與安全比的科學(xué)匹配。鼓勵企業(yè)開展智能制造、“機(jī)器換人”、自動化成套裝備改造試點(diǎn)、技術(shù)裝備升級等各種投資改造試點(diǎn)示范工作。

3.5 構(gòu)建人工智能安全生產(chǎn)體系

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大功能體系，集中突破一批關(guān)鍵軟硬件產(chǎn)品與解決方案。重點(diǎn)發(fā)展人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在安全生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，利用信息化、智能化提升企業(yè)本質(zhì)安全水平及工控安全，對重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)的風(fēng)險和隱患進(jìn)行智能監(jiān)控和大數(shù)據(jù)監(jiān)控，推動人工智能在企業(yè)安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用。建設(shè)人工智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，開發(fā)安全生產(chǎn)模型庫、工具集和工業(yè)APP，聚焦行業(yè)設(shè)計安全、生產(chǎn)安全、服務(wù)安全等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推動生產(chǎn)工藝、監(jiān)測工具等工業(yè)基礎(chǔ)能力迭代優(yōu)化，提升行業(yè)本質(zhì)安全水平。