科技創(chuàng)新支撐和引領智能制造發(fā)展

一、科技創(chuàng)新對智能制造發(fā)展的重要意義

　　《規(guī)劃》在基本原則中明確“堅持創(chuàng)新驅動”，并在重點任務中首先列出“加快系統(tǒng)創(chuàng)新，增強融合發(fā)展新動能”?！兑?guī)劃》中關于創(chuàng)新相關的表述，凸顯了科技創(chuàng)新對智能制造的驅動和引領，以及科技自立自強對智能制造發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，完全符合智能制造發(fā)展的客觀規(guī)律，也是解決智能制造面臨問題和提升智能制造水平的關鍵舉措之一。

　　從人類社會發(fā)展角度看，智能制造是一種先進的具有顛覆性影響的生產(chǎn)方式，并引領第四次工業(yè)革命。自18世紀邁入工業(yè)社會以來，人類歷經(jīng)蒸汽時代、電氣化時代、信息化時代并將預期進入智能化時代。每一次工業(yè)革命都呈現(xiàn)出科技的重大突破以及各類應用技術的爆發(fā)式增長。從工業(yè)制造系統(tǒng)發(fā)展角度看，智能制造系統(tǒng)是實施智能制造的主體，智能制造依靠智能制造系統(tǒng)來實現(xiàn)。智能制造系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)制造系統(tǒng)不斷演進的結果。自20世紀90年代中期至21世紀初，計算機集成制造系統(tǒng)、分布式制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、可重構制造系統(tǒng)等相繼提出。智能制造系統(tǒng)是伴隨信息技術、先進制造技術、現(xiàn)代管理技術等融合而演進。

　　近十年來，通過產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新、行業(yè)企業(yè)示范應用、央地聯(lián)合統(tǒng)籌推進，我國智能制造在供給能力、支撐體系、推廣應用等方面的發(fā)展取得長足進步。但從發(fā)展階段看仍處于初級階段，實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡化仍然是重點，這也是《規(guī)劃》在發(fā)展路徑和目標中指出“到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數(shù)字化，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步實現(xiàn)智能化”。在十四五以及更長時間智能制造仍面臨較多問題，具體體現(xiàn)在：企業(yè)層面重視采購制造裝備和軟件系統(tǒng)，但對基礎工藝、機理模型等基礎研發(fā)工作投入不夠；在當前國際環(huán)境日趨復雜、全球科技和產(chǎn)業(yè)競爭更趨激烈的形勢下，基礎和高端供給能力不足，如基礎元器件、高端芯片、工業(yè)母機、開發(fā)平臺、工業(yè)軟件等瓶頸仍然突出。上述問題亟需科技創(chuàng)新的驅動和引領。

　　

二、加強主要核心技術攻關

　　《規(guī)劃》中強調智能制造以新一代信息技術與先進制造技術深度融合為主線，這條主線貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造全過程，涉及制造活動各環(huán)節(jié)所使用的主要核心技術和系統(tǒng)集成技術。

　　從技術適用范圍看，智能制造主要核心技術可分為基礎技術、先進工藝技術、共性技術和適用性技術。①基礎技術主要指制造全過程中的基礎理論與方法，如：在產(chǎn)品研發(fā)設計階段建立可供全生命周期使用的數(shù)字模型，以及基于模型產(chǎn)品優(yōu)化設計、全流程仿真、數(shù)字化驗證等；面向大型裝備和生產(chǎn)過程的基于機理和數(shù)據(jù)驅動的混合建模方法；面向工廠生產(chǎn)計劃、車間生產(chǎn)調度、供應鏈的多目標協(xié)同優(yōu)化理論等。②先進工藝技術是指為滿足各細分行業(yè)需求而開發(fā)的制造工藝，既包括常規(guī)工藝經(jīng)優(yōu)化后的工藝，也包括不斷出現(xiàn)和發(fā)展的新型加工方法，如面向離散制造的增材制造、超精密加工、近凈成形為代表的先進成形加工技術，面向流程制造的分子級物性表征等技術。③共性技術是指面向生產(chǎn)、管理、服務等制造環(huán)節(jié)采用的智能感知、人機協(xié)作和供應鏈協(xié)同等技術，更多體現(xiàn)信息技術、自動化技術、管理技術等融合，典型包括工業(yè)現(xiàn)場多維智能感知、基于人機協(xié)作的生產(chǎn)過程優(yōu)化、裝備與生產(chǎn)過程數(shù)字孿生、質量在線精密檢測、生產(chǎn)過程精益管控、裝備故障診斷與預測性維護、復雜環(huán)境動態(tài)生產(chǎn)計劃與調度、生產(chǎn)全流程智能決策、供應鏈協(xié)同優(yōu)化等。④新一代信息技術賦能智能制造的適用性技術，包括5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術在典型行業(yè)的融合應用，如基于人工智能和知識庫的智能設計與工藝優(yōu)化，基于5G的在線質量檢測和設備智能運維、基于邊緣計算的智能過程控制、基于人工智能的動態(tài)計劃調度和智能管理決策等方面的融合應用。

　　

三、加速系統(tǒng)集成技術開發(fā)

　　系統(tǒng)集成是實施智能制造的基礎和前提，表面含義包括不同軟硬件設備、單元和系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通和業(yè)務協(xié)同，深層次含義還包括智能制造復雜系統(tǒng)的建模、分析和優(yōu)化等?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》在數(shù)字中國建設中描述了智能制造數(shù)字化應用場景，其中的設備聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)字化連接和供應鏈協(xié)同響應實際上指出了智能制造系統(tǒng)集成的三個層面，《規(guī)劃》中的系統(tǒng)集成技術涵蓋了上述內容。

　　《規(guī)劃》中的系統(tǒng)集成技術主要包括數(shù)據(jù)集成、業(yè)務互聯(lián)、企業(yè)間信息交互、系統(tǒng)建模和優(yōu)化四個層次技術內容。①數(shù)據(jù)集成指通過解決各類裝備、軟件、系統(tǒng)、平臺之間的統(tǒng)一接口、協(xié)議適配等問題，并基于制造裝備、生產(chǎn)過程相關數(shù)據(jù)字典和信息模型，將生產(chǎn)現(xiàn)場的傳感器、儀器儀表、控制器、執(zhí)行器、制造裝備等互聯(lián)互通，并實現(xiàn)標準化、可復用的數(shù)據(jù)集成解決方案。②業(yè)務互聯(lián)指通過信息模型、數(shù)字主線等技術，實現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同研發(fā)平臺、產(chǎn)品全生命周期管理平臺、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）、供應鏈管理系統(tǒng)（SCM）等軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、模型、文件等的互通與共享，實現(xiàn)設計、制造等環(huán)節(jié)的業(yè)務互聯(lián)。③企業(yè)間信息交互指供應鏈上下游企業(yè)圍繞訂單、質量、生產(chǎn)實績等內容，定義統(tǒng)一的商品。