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引言

一、中國(guó)制造 2025：制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的宏偉藍(lán)圖

《中國(guó)制造2025》是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，于2015年5月由國(guó)務(wù)院印發(fā) 。這一戰(zhàn)略文件意義非凡，它提出了 “三十年，三步走” 的戰(zhàn)略目標(biāo)，致力于推動(dòng)中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。

其核心在于信息化與工業(yè)化的深度融合，通過創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型，促進(jìn)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。在重點(diǎn)領(lǐng)域方面，涵蓋了新一代信息技術(shù)、高檔數(shù)控機(jī)床、航空航天裝備等十大領(lǐng)域。以航空航天裝備為例，隨著我國(guó)對(duì)大飛機(jī)、航天探索等項(xiàng)目的持續(xù)投入，相關(guān)的智能制造技術(shù)在航空零部件制造、飛行器總裝等環(huán)節(jié)得到廣泛應(yīng)用，極大提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，國(guó)家推進(jìn)五大工程建設(shè)。國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)工程，旨在匯聚各方創(chuàng)新資源，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)；智能制造工程，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化；工業(yè)強(qiáng)基工程，著力解決基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)材料等方面的短板問題；高端裝備創(chuàng)新工程，推動(dòng)高端裝備的自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；綠色發(fā)展工程，促使制造業(yè)向綠色、低碳、可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型 。

此外，國(guó)家還推出了智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用項(xiàng)目、智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目等專項(xiàng)扶持政策。眾多企業(yè)從中受益，例如，某汽車制造企業(yè)通過參與智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，引入先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線和智能化管理系統(tǒng)，生產(chǎn)效率提高了30%，成本降低了25%，產(chǎn)品研制周期縮短了40% 。

二、智能制造：多模式發(fā)展與智能工廠建設(shè)

智能制造包含多種模式，離散型智能制造模式在機(jī)械加工、電子組裝等行業(yè)應(yīng)用廣泛。在一家機(jī)械制造工廠，通過引入智能裝備和全流程數(shù)字管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和信息化，工人只需在控制臺(tái)操作，設(shè)備就能精準(zhǔn)完成復(fù)雜的加工任務(wù)，生產(chǎn)效率大幅提升。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的研發(fā)協(xié)同、資源共享。例如，一些汽車零部件供應(yīng)商通過與整車制造商的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，能夠?qū)崟r(shí)獲取訂單需求，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，提高了供應(yīng)鏈的協(xié)同效率。

大規(guī)模個(gè)性化定制模式滿足了消費(fèi)者多樣化的需求。以服裝行業(yè)為例，消費(fèi)者可以通過線上平臺(tái)自主選擇服裝款式、面料和尺寸，企業(yè)根據(jù)這些個(gè)性化需求進(jìn)行生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)與個(gè)性化定制的有機(jī)結(jié)合。

遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)模式則為企業(yè)提供了設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)警等服務(wù)。一家電力設(shè)備制造企業(yè)通過遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，及時(shí)安排維修，大大降低了設(shè)備故障率和維修成本。

由于行業(yè)差異，智能工廠形成了不同的發(fā)展類型。在流程制造領(lǐng)域，如石化、鋼鐵行業(yè)，智能工廠側(cè)重從生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)起步，通過對(duì)生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和分析，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品末端控制向全流程控制轉(zhuǎn)變，確保產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定。某石化企業(yè)利用先進(jìn)的傳感器和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，產(chǎn)品合格率提升了15%。

離散制造領(lǐng)域的智能工廠，像機(jī)械、汽車行業(yè)，從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，不斷提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能。一家汽車工廠采用自動(dòng)化生產(chǎn)線和智能機(jī)器人，不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了人工成本，產(chǎn)品質(zhì)量也更加穩(wěn)定可靠。

消費(fèi)品制造領(lǐng)域的智能工廠，例如家電、服裝行業(yè)，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展大規(guī)模個(gè)性定制模式創(chuàng)新。消費(fèi)者可以在網(wǎng)上定制個(gè)性化的家電產(chǎn)品，企業(yè)根據(jù)訂單進(jìn)行生產(chǎn)，既滿足了消費(fèi)者需求，又實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能核心體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的產(chǎn)物，是第四次工業(yè)革命的重要基石 。它以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、平臺(tái)為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全新制造和服務(wù)體系。

其核心是基于全面互聯(lián)形成的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能，通過對(duì)人、機(jī)、物、系統(tǒng)等的全面連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、交換、集成處理、建模分析和決策控制，形成優(yōu)化閉環(huán)，驅(qū)動(dòng)工業(yè)智能化發(fā)展。在一家工廠中，通過部署大量傳感器，收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)等，經(jīng)過分析處理后，為生產(chǎn)決策提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)包含數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和安全三大體系。數(shù)據(jù)體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心要素，它貫穿于工業(yè)生產(chǎn)的全周期。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)收集，到生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，再到產(chǎn)品售后的數(shù)據(jù)反饋，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)著工業(yè)智能化的各個(gè)環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)體系是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、標(biāo)識(shí)解析和應(yīng)用支撐三大體系。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)了要素之間的數(shù)據(jù)傳輸，標(biāo)識(shí)解析體系則為物料、機(jī)器等資源分配標(biāo)識(shí)編碼，便于信息查詢和共享，應(yīng)用支撐體系為各種工業(yè)應(yīng)用提供支持。安全體系至關(guān)重要，它保障了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)領(lǐng)域和環(huán)節(jié)的安全，涉及設(shè)備安全、控制安全、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全等方面，確保工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在實(shí)際應(yīng)用中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過部署嵌入式系統(tǒng)和新型網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和集成，并開展大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化，推動(dòng)工廠內(nèi)外的改造。在設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)方面，通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障，安排維護(hù)計(jì)劃，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間；在智能排程方面，根據(jù)訂單需求、設(shè)備狀態(tài)和原材料供應(yīng)等信息，優(yōu)化生產(chǎn)排程，提高生產(chǎn)效率。

四、認(rèn)知制造：智能制造的進(jìn)階之路

認(rèn)知制造是智能制造的更高階段，它利用嵌入式認(rèn)知推理和分布式智能代理，賦予工業(yè)制造系統(tǒng)感知和判斷能力 。與傳統(tǒng)制造相比，認(rèn)知制造能夠更好地處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的智能決策。在生產(chǎn)過程中，認(rèn)知制造系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)感知生產(chǎn)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)波動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

認(rèn)知制造的發(fā)展經(jīng)歷了分析驗(yàn)證、互聯(lián)落地、集成控制和協(xié)同共享四個(gè)階段。在分析驗(yàn)證階段，從流程和設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，運(yùn)用高級(jí)數(shù)據(jù)分析和建模手段，對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，開展小范圍的驗(yàn)證項(xiàng)目，為后續(xù)階段奠定基礎(chǔ)?；ヂ?lián)落地階段，實(shí)現(xiàn)M2M互聯(lián)，打通流程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，在生產(chǎn)線或局部生產(chǎn)區(qū)域?qū)嵤┱J(rèn)知解決方案。集成控制階段，進(jìn)行多個(gè)認(rèn)知方案的集成，建立認(rèn)知運(yùn)營(yíng)控制中心，使認(rèn)知模型逐步收斂，提升運(yùn)營(yíng)效率。協(xié)同共享階段，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知型企業(yè)與供應(yīng)商、客戶及各類合作伙伴共享認(rèn)知平臺(tái)，邁向單件盈利模式。

認(rèn)知技術(shù)在智能制造中具有突破性意義，它擅長(zhǎng)處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和人機(jī)交互，為制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。在質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)，認(rèn)知視覺檢測(cè)系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地識(shí)別產(chǎn)品缺陷，并且隨著數(shù)據(jù)的積累，檢測(cè)準(zhǔn)確率不斷提高；在設(shè)備維護(hù)方面，通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，降低維護(hù)成本。

五、應(yīng)用案例與解決方案：智能制造的實(shí)踐成果

（一）認(rèn)知視覺檢測(cè)系統(tǒng)

ME公司的認(rèn)知視覺檢測(cè)系統(tǒng)在智能手機(jī)部件、PCB板、液晶顯示屏等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 。與傳統(tǒng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)相比，它具有顯著優(yōu)勢(shì)。基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分析方法，大大降低了漏檢率；適應(yīng)新產(chǎn)品和新場(chǎng)景的時(shí)間從幾個(gè)月縮短到幾天；不依賴特定圖像捕獲系統(tǒng)，易于擴(kuò)展；采用通用硬件，降低了運(yùn)行和操作成本；利用云技術(shù)，無需維護(hù)窗口，還能通過大數(shù)據(jù)分析驅(qū)動(dòng)多個(gè)優(yōu)化方案，準(zhǔn)確率越用越高。

以中國(guó)一家主要液晶顯示屏制造商為例，引入認(rèn)知視覺檢測(cè)系統(tǒng)前，人工檢測(cè)效率低、漏檢率高，每批次每項(xiàng)檢測(cè)平均等待時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20-30分鐘，需要約150名檢測(cè)工人。引入該系統(tǒng)后，檢測(cè)效率大幅提高，工人數(shù)量減少數(shù)百人，每年節(jié)省150萬美元人工成本，同時(shí)年凈利潤(rùn)增加超過1000萬美元 。

（二）預(yù)測(cè)性維護(hù)與質(zhì)量管理

KRONES 作為頂級(jí)包裝機(jī)械制造商，對(duì)吹塑成型機(jī)主凸輪、解除和鎖定凸輪的潤(rùn)滑狀況進(jìn)行監(jiān)控。通過振動(dòng)采樣數(shù)據(jù)分析機(jī)械的特征頻率，基于此建立故障預(yù)警模型，根據(jù)預(yù)警安排維護(hù)和備件采購計(jì)劃，有效避免了設(shè)備故障的發(fā)生，降低了維修成本。

在預(yù)測(cè)性質(zhì)量管理方面，與傳統(tǒng)SPC（統(tǒng)計(jì)過程控制）相比，預(yù)測(cè)性質(zhì)量管理系統(tǒng)能更及時(shí)地發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。傳統(tǒng)SPC通常在問題出現(xiàn)后才報(bào)警，且可能出現(xiàn)誤報(bào)，導(dǎo)致工程師對(duì)第一次報(bào)警不夠重視。而預(yù)測(cè)性質(zhì)量管理系統(tǒng)在檢測(cè)出趨勢(shì)后會(huì)一直停留在警報(bào)模式，第一次警報(bào)時(shí)就能給出明確信息，建議工程師立即采取行動(dòng)，避免質(zhì)量問題惡化。

（三）其他行業(yè)應(yīng)用

在石化行業(yè)，通過建立石化工業(yè)大數(shù)據(jù)分析工具，從海量生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)中識(shí)別異常工況的操作模式，結(jié)合專家知識(shí)進(jìn)行故障推理分析，并對(duì)異常工況操作參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，保障了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

鋰電池制造商借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)流水線數(shù)據(jù)和鋰電池成品數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，找到最優(yōu)的生產(chǎn)環(huán)境過程，包括材料、干燥溫度、干燥時(shí)間等，并實(shí)現(xiàn)精確的公差控制，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。一家新成立的鋰電池生產(chǎn)制造企業(yè)通過該技術(shù)，在4年時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了10倍銷售收入增加，儀器設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)間從1個(gè)月縮短到不到1天。

智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為我國(guó)制造業(yè)帶來了巨大的機(jī)遇。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深入，相信未來會(huì)有更多企業(yè)從中受益，推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)向更高水平邁進(jìn)，實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。

六、未來展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將迎來更廣闊的發(fā)展空間。認(rèn)知制造作為智能制造的最終目標(biāo)，將進(jìn)一步推動(dòng)制造業(yè)向智能化、個(gè)性化、服務(wù)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化和智能化，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力。未來，各行業(yè)需緊密結(jié)合自身特點(diǎn)，積極應(yīng)用新技術(shù)、新模式，加快智能制造轉(zhuǎn)型步伐，為中國(guó)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

智能制造作為推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心引擎，正引領(lǐng)著全球制造業(yè)向高端化、智能化、綠色化方向發(fā)展。面對(duì)未來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，企業(yè)應(yīng)積極擁抱智能制造，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)，不斷提升自身競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，政府和社會(huì)各界也應(yīng)加大對(duì)智能制造的支持力度，共同推動(dòng)智能制造的普及和推廣，為實(shí)現(xiàn)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。在未來的發(fā)展中，智能制造將不斷催生新的業(yè)態(tài)和模式，為全球制造業(yè)的繁榮發(fā)展注入新的活力。