制造业的智能化趋势

1. 制造业的智能化趋势

我国制造业作为国家的支柱产业，一直保持较好的发展态势。然而，随着我国人口红利的消失，人工费用的增长，传统制造业依靠人力发展的道路已经越走越窄。与此同时，以工业机器人为代表的智能装备，正为传统的装备制造以及物流等相关行业的生产方式带来了革命性的产业变革。观研天下行业分析师指出：智能化是集信息技术、系统控制技术、电子技术、光电子技术、通信技术、传感技术、软件技术和专家系统等为一体，实现扩展或替代脑力劳动为目的的高层次的控制技术，是实现数字化工厂的重要技术基础。我国制造业在新时期新形式下的发展必伴随智能化、自动化。智能装备典型代表是工业机器人，机器人在工业生产中具有很多优点。首先，它们能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业。其次，在重复动作中可以保持较高精度，保证产品质量的稳定。第三，机器人可以连续工作，投资回收期较短。最后，机器人的使用成本较低，且便于控制，可以削减昂贵的人工费用，为企业节约大量的成本。智能装备正支撑着我国装备制造业的转型升级。中国市场对机器人的强劲需求始终保持较高增速，相关数据显示，到2015 年，中国机器人市场有望成为全球规模最大的市场，需求总量将达36000 台，占全球比重18%。今后三年我国机器人销量将累计增长11.8 万台套。以每台30 万元计算，我国机器人单体市场平均每年100-150 亿元。观研天下在《中国机器人行业发展态势及投资商机研究报告(2013-2017)》中提到：传统制造企业利润不断被压缩，人口红利的消失使得劳动密集型企业面临着前所未有的压力。加强设备自动化改造，提高生产自动化程度，减小劳动强度，改善作业环境，已经成为制造业的普遍共识。智能装备正在快速有效的拉动传统制造业的转型升级。

2. 我国智能制造的发展现状

现状：智能制造业产值有望达2.5万亿元
我国虽然是制造业大国，但是区域技术发展不平衡，信息化水平发展参差不齐，标准化程度低。随着人工成本的攀升、低端制造业转移、科学技术的发展、人工智能的应用，中国制造业逐渐进入大规模机器生产阶段，尤其劳动密集型企业，促进机器人生产代替劳动力。
经过多年发展，我国智能制造发展从初期的理念普及、试点示范阶段进入到当前深化应用、全面推广阶段，形成了试点示范引领、供需两端发力的良好局面。



智能制造是数字经济的皇冠，将成为各国抢占数字经济制高点的主战场，成为提升国家整体制造业水平的增长引擎。2020年10月，十九届五中全会提出的“到2035年基本实现新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化”的目标将进一步加速推进我国智能制造发展。



根据《中国制造2025》、十九届五中全会提出的新型工业化等政策，我国智能制造对于国家国际竞争力的提高越来越重要。随着国家对智能制造的大力支持，我国智能制造行业保持着较为快速的增长速度，继2019年我国智能制造装备行业的产值规模突破两万亿元后，2020年初步估计达2.5万亿元。



——以上数据来源参考前瞻产业研究院发布的《智能制造行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

3. 智能制造的发展前景

（一）发展背景
当今世界，各国制造企业普遍面临着提高质量、增加效率、降低成本、快速响应的强烈需求，还要不断适应广大用户不断增长的个性化消费需求，应对资源能源环境约束进一步加大的挑战。然而，现有制造体系和制造水平已经难以满足高端化、个性化、智能化产品和服务增值升级的需求，制造业的进一步发展面临巨大瓶颈和困难。解决问题，迎接挑战，迫切需要制造业的技术创新、智能升级。
新一轮工业革命方兴未艾，其根本动力在于新一轮科技革命。新世纪以来，移动互联、超级计算、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术日新月异、飞速发展，并极其迅速地普及应用，形成了群体性跨越。这些历史性的技术进步，集中汇聚在新一代人工智能技术的战略性突破，实现了质的飞跃。新一代人工智能呈现出深度学习、跨界协同、人机融合、群体智能等新特征，为人类提供认识复杂系统的新思维、改造自然和社会的新技术。当然，新一代人工智能技术还处在极速发展的进程中，将继续从“弱人工智能”迈向“强人工智能”，不断拓展人类“脑力”，应用范围将无所不在。新一代人工智能已经成为新一轮科技革命的核心技术，为制造业革命性的产业升级提供了历史性机遇，正在形成推动经济社会发展的巨大引擎。世界各国都把新一代人工智能的发展摆在了最重要的位置。
新一代人工智能技术与先进制造技术的深度融合，形成了新一代智能制造技术，成为了新一轮工业革命的核心驱动力。 
（二）新一代智能制造是新一轮工业革命的核心技术
科学技术是第一生产力，科技创新是经济社会发展的根本动力。第一次工业革命和第二次工业革命分别以蒸汽机和电力的发明和应用为根本动力，极大地提高了生产力，人类社会进入了现代工业社会。第三次工业革命以计算、通信、控制等信息技术的创新与应用为标志，持续将工业发展推向新高度。
新世纪以来，数字化和网络化使得信息的获取、使用、控制以及共享变得极其快速和普及，进而，新一代人工智能突破和应用进一步提升了制造业数字化网络化智能化的水平，其最本质的特征是具备认知和学习的能力，具备生成知识和更好地运用知识的能力，这样就从根本上提高工业知识产生和利用的效率，极大地解放人的体力和脑力，使创新速度大大加快，应用范围更加泛在，从而推动制造业发展步入新阶段，即数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。如果说数字化网络化制造是新一轮工业革命的开始，那么新一代智能制造的突破和广泛应用将推动形成新工业革命的高潮，将重塑制造业的技术体系、生产模式、产业形态，并将引领真正意义上的“工业4.0”，实现新一轮工业革命。
（三）愿景
制造系统将具备越来越强大的智能，特别是越来越强大的认知和学习能力，人的智慧与机器智能相互启发性地增长，使制造业的知识型工作向自主智能化的方向发生转变，进而突破当今制造业发展所面临的瓶颈和困难。
新一代智能制造中，产品呈现高度智能化、宜人化，生产制造过程呈现高质、柔性、高效、绿色等特征，产业模式发生革命性的变化，服务型制造业与生产型服务业大发展，进而共同优化集成新型制造大系统，全面重塑制造业价值链，极大提高制造业的创新力和竞争力。
新一代智能制造将给人类社会带来革命性变化。人与机器的分工将产生革命性变化，智能机器将替代人类大量体力劳动和相当部分的脑力劳动，人类可更多地从事创造性工作；人类工作生活环境和方式将朝着以人为本的方向迈进。同时，新一代智能制造将有效减少资源与能源的消耗和浪费，持续引领制造业绿色发展、和谐发展。
新一代智能制造是一个大系统，主要由智能产品、智能生产和智能服务三大功能系统以及工业智联网和智能制造云两大支撑系统集合而成（图8）。


新一代智能制造技术是一种核心使能技术，可广泛应用于离散型制造和流程型制造的产品创新、生产创新、服务创新等制造价值链全过程的创新与优化。
（一）智能产品与制造装备
产品和制造装备是智能制造的主体，其中，产品是智能制造的价值载体，制造装备是实施智能制造的前提为基础。
新一代人工智能和新一代智能制造将给产品与制造装备创新带来无限空间，使产品与制造装备产生革命性变化，从“数字一代”整体跃升至“智能一代”。从技术机理看，“智能一代”产品和制造装备也就是具有新一代HCPS特征的、高度智能化、宜人化、高质量、高性价比的产品与制造装备。
设计是产品创新的最重要环节，智能优化设计、智能协同设计、与用户交互的智能定制、基于群体智能的“众创”等都是智能设计的重要内容。研发具有新一代HCPS特征的智能设计系统也是发展新一代智能制造的核心内容之一。 
（二）智能生产
智能生产是新一代智能制造的主线。
智能产线、智能车间、智能工厂是智能生产的主要载体。新一代智能制造将解决复杂系统的精确建模、实时优化决策等关键问题，形成自学习、自感知、自适应、自控制的智能产线、智能车间和智能工厂，实现产品制造的高质、柔性、高效、安全与绿色。 
（三）智能服务
以智能服务为核心的产业模式变革是新一代智能制造的主题。
在智能时代，市场、销售、供应、运营维护等产品全生命周期服务，均因物联网、大数据、人工智能等新技术而赋予其全新的内容。
新一代人工智能技术的应用将催生制造业新模式、新业态：一是，从大规模流水线生产转向规模化定制生产；二是，从生产型制造向服务型制造转变，推动服务型制造业与生产性服务业大发展，共同形成大制造新业态。制造业产业模式将实现从以产品为中心向以用户为中心的根本性转变，完成深刻的供给侧结构性改革。
（四）智能制造云与工业智联网
智能制造云和工业智联网是支撑新一代智能制造的基础。
随着新一代通信技术、网络技术、云技术和人工智能技术的发展和应用，智能制造云和工业智联网将实现质的飞跃。智能制造云和工业智联网将由智能网络体系、智能平台体系和智能安全体系组成，为新一代智能制造生产力和生产方式变革提供发展的空间和可靠的保障。
（五）系统集成
新一代智能制造内部和外部均呈现出前所未有的系统“大集成”特征：
一方面是制造系统内部的“大集成”。企业内部设计、生产、销售、服务、管理过程等实现动态智能集成，即纵向集成；企业与企业之间基于工业智联网与智能云平台，实现集成、共享、协作和优化，即横向集成。
另一方面是制造系统外部的“大集成”。制造业与金融业、上下游产业的深度融合形成服务型制造业和生产性服务业共同发展的新业态。智能制造与智能城市、智能农业、智能医疗等交融集成，共同形成智能生态大系统——智能社会。
新一代智能制造系统大集成具有大开放的显著特征，具有集中与分布、统筹与精准、包容与共享的特性，具有广阔的发展前景。
思想价值决定企业命运的时代已经到来。
在日益全球化和移动互联、人工智能技术日趋普及的趋势下，优势企业之间的最高阶段的竞争，不能局限于硬技术的竞争，而是体现在企业软实力的竞争，亦即思想的竞争。面对今天的市场格局及为未来趋势，你的企业应该有什么样的价值判断，应该有什么样的思想基础，应该发出什么样的声音，这才是关键。
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4. 为什么说智能制造是必然发展的趋势

1.人口红利消失，劳动力成稀缺资源
我国传统的劳动密集型企业严重依赖人口红利，人口红利的消失使得低成本劳动力成为稀缺资源，传统制造业正在面临人力成本日益升高的生存难题。
2.下游需求持续复苏，得益于下游需求的持续复苏，制造业信息化投入有望持续加大，相关信息化企业将随之受益。
3.企业自身盈利追求，随着我国人力成本、上游原材料成本等的上升，企业盈利难度较过去有所增加，尤其是在制造业中这一现象更加明显。
4.政策密集出台，中国制造2025箭在弦上，国家出台了很多助推制造产业升级的相关文件，可以看出国家也是大力的支持智能制造企业的。前瞻产业研究院认为，以上四点是智能制造发展的要求。

5. 智能制造的发展轨迹

智能制造渊于人工智能的研究。人工智能就是用人工方法在计算机上实现的智能。随着产品性能的完善化及其结构的复杂化、精细化，以及功能的多样化，促使产品所包含的设计信息和工艺信息量猛增，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造过程和管理工作的信息量也必然剧增，因而促使制造技术发展的热点与前沿，转向了提高制造系统对于爆炸性增长的制造信息处理的能力、效率及规模上。先进的制造设备离开了信息的输入就无法运转，柔性制造系统（FMS）一旦被切断信息来源就会立刻停止工作。专家认为，制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出智能，否则是难以处理如此大量而复杂的信息工作量的。其次，瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，也要求制造系统表现出更高的灵活、敏捷和智能。因此，智能制造越来越受到高度的重视。 纵览全球，虽然总体而言智能制造尚处于概念和实验阶段，但各国政府均将此列入国家发展计划，大力推动实施。1992年美国执行新技术政策，大力支持被总统称之的关键重大技术（Critical Techniloty），包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术自在其中，美国政府希望借助此举改造传统工业并启动新产业。加拿大制定的1994~1998年发展战略计划，认为未来知识密集型产业是驱动全球经济和加拿大经济发展的基础，认为发展和应用智能系统至关重要，并将具体研究项目选择为智能计算机、人机界面、机械传感器、机器人控制、新装置、动态环境下系统集成。日本1989年提出智能制造系统，且于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，包括了公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。欧洲联盟的信息技术相关研究有ESPRIT项目，该项目大力资助有市场潜力的信息技术。1994年又启动了新的R&D项目，选择了39项核心技术，其中三项（信息技术、分子生物学和先进制造技术）中均突出了智能制造的位置。中国80年代末也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，已在专家系统、模式识别、机器人、汉语机器理解方面取得了一批成果。国家科技部正式提出了“工业智能工程”，作为技术创新计划中创新能力建设的重要组成部分，智能制造将是该项工程中的重要内容。由此可见，智能制造正在世界范围内兴起，它是制造技术发展，特别是制造信息技术发展的必然，是自动化和集成技术向纵深发展的结果智能装备面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展需求，重点包括智能仪器仪表与控制系统、关键零部件及通用部件、智能专用装备等。它能实现各种制造过程自动化、智能化、精益化、绿色化，带动装备制造业整体技术水平的提升。中国机械科学研究总院原副院长屈贤明指出，现今国内装备制造业存在自主创新能力薄弱、高端制造环节主要由国外企业掌握、关键零部件发展滞后、现代制造服务业发展缓慢等问题。而中国装备制造业“由大变强”的标志包括：国际市场占有率处于世界第一，超过一半产业的国际竞争力处于世界前三，成为影响国际市场供需平衡的关键产业，拥有一批国际竞争力和市场占有率处于全球前列的世界级装备制造基地，原始创新突破，一批独创、原创装备问世等多个方面。该领域的研究中心有国家重大技术装备独立第三方研究中心-中国重大机械装备网。在“十二五”期间，我国对智能装备研发的财政支持力度将继续增大，智能装备产业发展重点将明确，“十二五”期间，国内智能装备的重点工作是要突破新型传感器与仪器仪表等核心关键技术，推进国民经济重点领域的发展和升级。

6. 中国的智能制造的现状及发展

根据国内目前的发展来看，智能制造只是解决了效率的提升和精度提高的问题，并不能完全解决产品在市场上的竞争力问题，更不能解决市场需求不足的问题。

但是如果只是行业中个别企业通过智能制造提升了效率和精度，进而带来成本和品质上的优势。由此，在智能制造这条路上，我们不能赶潮流，要根据企业自身情况踏踏实实，一步一个脚印地去走，要把提高核心竞争力和智能制造结合起来做。

你可以参考下物联商业网的调查报告。

7. 智能制造的含义及发展趋势

智能制造产业链涵盖智能装备(机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备)，工业互联网(机器视觉、传感器、RFID、工业以太网)、工业软件(ERP/MES/DCS等)、3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。
中国制造业产能巨大，存在强烈的智能化改造需求。智能制造将为设备和软件行业带来机会，机器人、传感器、工业软件、3D打印等都蕴含百亿甚至千亿的市场容量。据前瞻产业研究院预计，未来几年我国智能制造行业将保持11%左右的年均复合增速，预计到2022年行业市场规模将达到2.39万亿元，行业增长空间巨大。

8. 如何推动智能制造发展

易云科技对如何推动智能制造的发展，觉得可以从以下4点考虑
深化产学研用协同攻关，加快在数控机床与机器人、增材制造、智能传感与控制、智能检测与装配、智能物流与仓储等五大领域，突破一批关键技术和核心装备。
强化产业基础支撑，加快研发核心支撑软件，推进工业互联网建设，健全智能制造标准体系。
围绕智能化生产、网络化协同、个性化定制、制造型服务四大重点，加快培育智能制造新模式，重塑制造业产业链、供应链和价值链。
聚焦重点领域，选择骨干企业，开展关键技术装备和先进制造工艺集成应用。