智慧未来 | 第四次工业革命中的智能制造

　　今天我们讨论智能制造，首先要放在一个大背景下，即全球经济增长趋势、制造业在全球的竞争格局以及《中国制造2025》国家战略。

　　制造业新格局 在人类发展的历史上，经济增长一直以来受到两大因素的驱动：劳动力的增长和生产力的提高，但是归根结底，生产力才是一切的关键。

　　从18世纪末以来人类经历了三次工业革命，无论是蒸汽机、电力还是电子信息技术，每一次革命都给人类的生产力带来了几倍或是几十倍的巨大提升。然而最近十年，尤其是在全球金融危机之后，全球生产力增长急剧减速，这意味着非常缓慢的经济增长将成为一种新常态，特别是对于发达经济体而言。世纪之交的全球乐观主义早已被对于长期停滞的恐惧所取代，甚至有学者认为，在全球金融危机之前美国和欧洲的生产力增长就出现了明显的下降。如何提高生产力，摆脱经济增长的长期停滞甚至是倒退，是摆在许多国家面前迫在眉睫的问题。

　　与此同时，在人类正在经历的第四次工业革命历史潮流中制造业再次成为了全球竞争中的优先级。在过去几十年里，几乎所有国家都看到了工业化对国家经济实力提升所带来的实实在在的帮助。国际金融危机和欧债危机使得西方国家重新认识到实体经济的重要性，纷纷检讨过去“去工业化”战略所导致的实体经济空心化的后果。以美国为例，无论是奥巴马政府的“高端制造合作伙伴”计划还是特朗普政府主导的制造业回归，“再工业化”已经成为了发达经济体引导实体经济复苏的重要手段。

　　但今天发达国家以拉动经济增长为主要目的的“再工业化”并不是简单地让制造业回归本国，事实上由于世界各国都看好和发展制造业，在中低端制造领域已经出现了不少产能过剩的情况，而产业升级和产业链重构则是发达国家试图重新振兴制造业的主要抓手。换而言之，以新一代技术推动、通过提高生产力和经济增长的“新制造”才是各国制造业在全球竞争中所面临的新格局。

　　在这样的时代背景下，近年来德国、美国、日本等制造强国纷纷提出新的国家战略。无论是德国的“工业4.0”，美国的“工业互联网”，还是日本的“智能制造系统”都是根据自身情况为本国制造业制定的战略规划。

　　作为世界第一的制造大国，中国也提出了《中国制造2025》的国家战略，计划在未来30年的时间里将中国从制造从大国转变为制造强国，其中将“智能制造”定位成中国制造业转型的主攻方向，也是实现《中国制造2025》国家战略的重要抓手。

　　智能制造的关键特性即使是从全球的角度来看，智能制造目前依然处于起步阶段。和所有的新生事物一样，在发展初期总是伴随着各种新概念和新名词，例如数字孪生体(Digital Twin)和数字线程(Digital Thread)等，学界和业界也对其内涵有着不同的解读。为了便于理解，我们可以用一个场景来描述智能制造所能达到的具象化效果，毕竟只有结合了应用场景的概念和技术才有商业化的意义。

　　以汽车行业为例，我们现在买车往往要去专门的品牌4S店，一辆10万元级别的普通家用轿车通常会有高中低三个配置，每个配置大约有5种不同的颜色，这样的话一辆家用轿车最多只有15个可选项供顾客选择。而汽车制造厂商也只要根据这些预设的选项排定制造计划、采购原材料并进行生产。

　　而在智能制造时代，顾客将通过互联网直接给汽车制造商下单，并且按照自己的需求对发动机、内饰、音响、安全配置、轮胎、外观颜色等几乎所有的配置进行最大限度的个性化选择。不仅如此，智能制造时代还可以让客户在按需定制的同时通过AR、VR等技术在数字世界中“试驾”还没被制造出来的汽车，并可以实时了解定制汽车的制造进度。不仅如此，整个制造过程并非由一家厂商集中完成，而是由产业链上下游组成的“制造联盟”共同协作达成。

　　显然，这样的实现对于目前基于资源计划的传统制造来说是无法想象的，智能制造中涉及到的“按需定制”和“实时制造”对于灵活性和可伸缩性的挑战是全方位的，甚至将完全改变制造业的流程、技术和产业链。

　　基于以上的描述和对智能制造共性的理解，我们大致可以归纳出智能制造的一些关键特性：其一，由大规模批量生产向大规模个性化定制生产转变(柔性制造);其二，由集中生产向网络化异地协同生产转变(去中心化);其三，信息化和工业化深度融合(物理工厂+虚拟工厂)。

　　智能制造的现状如果以之前提到的场景作为判断标准的话，智能制造显然还处于非常早期。从宏观的角度来看，目前人类社会的第四次工业革命尚处于范式构建的阶段，而智能制造作为第四次工业革命的核心，需要有相应的基础技术作为产业化发展的前提。

　　一般而言，智能制造所需要的基础技术包括物联网、云计算、人工智能、虚拟现实、区块链、5G网络等，将它们与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节融合形成统一的信息物理系统。而目前这些技术中只有少部分已经成熟落地，绝大部分还处于大规模爆发前的发展时期。

　　除了技术的成熟度以外，我们也可以从一些相关领域中(如工业物联网、工业4.0等)去了解智能制造目前的发展现状。

　　2017年德勤中国曾对156家中国制造业企业进行调研，探究企业工业物联网应用的现状、趋势和挑战，调研显示：

　　中国制造企业普遍认同工业物联网的重要性，但尚未形成清晰的战略——89%的受访企业认同在未来5年内工业物联网对企业的成功至关重要，72%的企业已经在一定程度上开始工业物联网应用，但仅有46%的企业制定了比较清晰的工业物联网战略和规划。

　　制造企业仍处在数据应用的初级阶段，从“后知后觉”到“先见之明”尚需时日——受访企业目前仍处在数据应用的感知阶段而非行动阶段，大部分企业利用采集到的数据解释历史表现的规律和根本原因，而非将数据用于预测性分析支持决策;

　　受访企业在工业物联网应用面临最大的三项挑战分别为缺乏互联互通的标准、数据所有权和安全问题以及相关操作人员技能不足——52%的受访企业认为缺乏互联互通的标准是企业工业物联网应用的主要挑战，其次46%的受访企业认为数据所有权及数据安全问题是主要挑战，42%的受访企业认为缺乏相关技术人才是工业物联网应用的主要挑战。

　　此外，2018年初德勤全球还发布了一篇名为《第四次工业革命来临——你准备好了吗?》的研究报告，通过对19个国家1600名高管的调查和访谈后获得这样一个发现：只有14%的受访者相信他们的企业能够充分利用工业4.0所带来的变革机遇，同时只有四分之一的高管相信他们拥有未来所需的员工和技能的组合。也就是说，大多数企业对于智能制造、工业4.0等趋势只有一般性的理解，并未深入到战略或日常运营中去。

　　但是也有先行者。例如，中国在过去几年中已经开始了一步一个脚印的探索，智能制造试点示范工作从2015年就开始启动。2016年我国遴选了超60个项目，2017年遴选了97个项目，涵盖了众多制造业领域，不但包括石化、钢铁、有色、汽车、制药等多个传统制造业产业，还涉及航天、航空、高端装备制造、机器人、新能源等我国正在积极发展的战略新兴产业。

　　根据工信部的信息，2018年我国将继续实施智能制造试点示范项目，年内遴选项目将超100个。业内预测，除了会继续涵盖上述重要的制造业领域外，还有可能在有色、稀土、纺织、家电等传统行业选择相关项目;此外，5G、物联网、车联网、智能交通等新兴领域的智能制造项目也会入选。

　　智能制造的未来展望中投顾问发布的《2016—2020年中国智能制造行业深度调研及投资前景预测报告》预测，未来我国智能制造产业年复合增长率约为20%，到2020年产值有望超过3万亿元。

　　根据《中国智能制造“十三五”规划》，在2025年前我国将推进智能制造实施“两步走”战略：第一步，到2020年，智能制造发展基础和支撑能力明显增强，传统制造业重点领域基本实现数字化制造，有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步，到2025年，智能制造支撑体系基本建立，重点产业初步实现智能转型。