在过去十年间,中国制造业实现了从规模扩张到实力跃升的质变。先进制造业的快速成长和全球竞争力产业集群的加速形成,显著提升了产业链供应链的韧性与竞争力,推动中国从制造大国向制造强国加速迈进。这其中,智能制造作为核心驱动力,正引领着一场深刻的产业变革。
近期,工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、国家市场监督管理总局联合印发通知,部署开展2022年度智能制造试点示范行动,旨在发挥试点引领作用,推进智能制造高质量发展。这标志着中国在推动制造业智能化转型上的坚定决心和系统性布局。
智能制造体系:从设备到生态的五大层级
智能制造技术的应用构建了一个复杂而交错的大规模系统,它从产品生命周期、系统层级和智能功能三个维度实现了全面的优化管理。这一系统层级从微观到宏观共分为五个层次:
1. 智能设备层级: 这是智能制造的基础,包括具备智能功能的控制器、传感器、仪表、机床和生产线等生产设备。机械设备的智能化是推进智能制造的前提和物质基础。例如,在新能源汽车电池盒的智能化生产线上,我们看到的工业机器人就是智能设备的典型代表,它们实现了从搬运、抓取到焊接、打磨等全流程的自动化精细操作。
2. 智能车间层级: 在此层级,智能设备被整合进车间管理。它包括智能设备监控系统、生产数据采集与分析数据库系统、人机协作现场控制系统、制造执行系统(MES)等。通过智能化设备与工艺的结合,实现工厂和车间生产管理的智能化与可视化。记者在北京亦庄看到的工业机器人生产调试车间,正是智能车间概念的生动实践。
3. 智能企业层级: 这一层级不仅涵盖智能设备和智能车间,更将智能财务管理、人力资源管理、企业生产计划、库存管理、物流管理、供应链管理、智能设计、智能运营等所有企业运营环节纳入智能化范畴,共同完成任务,实现企业层面的高效协同。
4. 智能供应链层级: 在智能制造系统中,智能供应链管理拓展至产品生命周期所有环节,涵盖相关行业、企业及客户关系的智能管理。通过互联网技术实现信息共享,促进产业链、产品价值链、产品循环链中的企业协同研发、协同生产、精准物流,有效应对全球化挑战。例如,中国新能源汽车的成功“出海”,离不开其背后高效且具有成本优势的智能供应链体系支撑。
5. 智能生态层级: 作为智能制造的最高层次,智能生态系统是智能装备、智能生产系统、先进制造技术等不同层次系统在企业中相互作用的体现。它涵盖企业在产业链、产品价值链和生产要素供应链中的整合,最终形成以智能制造技术为核心、智能供应链相互支撑的产业集群。在这一生态中,随着智能装备企业的共同推动,“专业化、专门化”的中小企业在各个分工领域蓬勃发展,智能产品的消费也成为主流。
智能制造成熟度:从自动化到无人工厂的演进
智能制造系统的层级划分,与智能制造成熟度的层级有着紧密关联。通常将智能制造的成熟度分为六级,即L0到L5,这描绘了一条从工业3.0的信息化(自动化阶段)向真正智能制造阶段(L5)迈进的路径:
• L0级:自动化阶段。 制造单元采用自动化控制技术,如自动化流水线、五轴数控机床、工业焊接机器人等。特点是自动化设备用于一个制造单元,但其物料的上落料仍需人工参与。
• L1级: 在L0基础上,制造单元的上落料也由工业机器人完成,进一步减少人工干预。
• L2级: 实现制造单元之间的物料运输自动化,采用AGV、RGV等小车连接,实现物理生产的初步无人化。
• L3级:黑灯工厂。 实现了设备联网和产线数据采集,可进行远程监控,生产过程可视化与透明化,管理人员能实时了解现场状况。但控制和数据处理仍需部分人工介入。
• L4级:工业4.0,智慧工厂。 实现物理信息系统(CPS),即物理信息一体化。在L3基础上,系统具备自感知、自决策、自执行、自适应、自学习能力。例如,人工智能可自动发现设备故障、分析原因、提供解决方案并通知维护人员,极大提升生产效率和韧性。
• L5级:工业4.1,无人工厂,智能生产。 这是终极目标,实现信息处理过程的无人化,企业内外信息一体化。信息可在车间、工厂、供应链之间无缝交换共享,客户甚至可以随时获取生产数据,自主安排生产计划,实现极致的个性化定制与柔性生产。
人才驱动:迈向制造强国的核心支撑
中国制造业十年辉煌成就,以及智能制造体系的逐步完善和成熟度等级的不断提升,都深刻印证了人才在其中不可替代的驱动作用。无论是工业机器人的突飞猛进,核心技术的自主可控,还是装备制造业的全球领先,以及先进制造业集群的蓬勃发展,都离不开高水平的管理人才、技术人才和高技能人才的辛勤付出与卓越创新。
迈向智能制造的更高层级,需要具备跨学科知识的复合型人才,能够驾驭复杂的智能系统,进行数据分析、算法开发、系统集成和智能决策。展望未来,我们必须持续加大对智能制造领域人才的培养、吸引、集聚和激励力度,完善人才发展生态系统。 只有拥有源源不断的高端智力支撑和创新活力,才能确保中国制造业在全球竞争中立于不败之地,加速实现从制造大国到制造强国的历史性跨越。