科技創(chuàng)新支撐和引領(lǐng)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(qū)動”，并在重點任務(wù)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(guān)于創(chuàng)新相關(guān)的表述，凸顯了科技創(chuàng)新對智能制造的驅(qū)動和引領(lǐng)，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(guān)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(lǐng)第四次工業(yè)革命。自18世紀(jì)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(yù)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(yīng)用技術(shù)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(jié)果。自20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)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(gòu)制造系統(tǒng)等相繼提出。智能制造系統(tǒng)是伴隨信息技術(shù)、先進制造技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)等融合而演進。

　　近十年來，通過產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新、行業(yè)企業(yè)示范應(yīng)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(yīng)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(luò)化仍然是重點，這也是《規(guī)劃》在發(fā)展路徑和目標(biāo)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(chǔ)工藝、機理模型等基礎(chǔ)研發(fā)工作投入不夠；在當(dāng)前國際環(huán)境日趨復(fù)雜、全球科技和產(chǎn)業(yè)競爭更趨激烈的形勢下，基礎(chǔ)和高端供給能力不足，如基礎(chǔ)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(qū)動和引領(lǐng)。

　　

二、加強主要核心技術(shù)攻關(guān)

　　《規(guī)劃》中強調(diào)智能制造以新一代信息技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合為主線，這條主線貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)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(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)。

　　從技術(shù)適用范圍看，智能制造主要核心技術(shù)可分為基礎(chǔ)技術(shù)、先進工藝技術(shù)、共性技術(shù)和適用性技術(shù)。①基礎(chǔ)技術(shù)主要指制造全過程中的基礎(chǔ)理論與方法，如：在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)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(shè)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(qū)動的混合建模方法；面向工廠生產(chǎn)計劃、車間生產(chǎn)調(diào)度、供應(yīng)鏈的多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化理論等。②先進工藝技術(shù)是指為滿足各細(xì)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(shù)，面向流程制造的分子級物性表征等技術(shù)。③共性技術(shù)是指面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造環(huán)節(jié)采用的智能感知、人機協(xié)作和供應(yīng)鏈協(xié)同等技術(shù)，更多體現(xiàn)信息技術(shù)、自動化技術(shù)、管理技術(shù)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(zhì)量在線精密檢測、生產(chǎn)過程精益管控、裝備故障診斷與預(yù)測性維護、復(fù)雜環(huán)境動態(tài)生產(chǎn)計劃與調(diào)度、生產(chǎn)全流程智能決策、供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化等。④新一代信息技術(shù)賦能智能制造的適用性技術(shù)，包括5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術(shù)在典型行業(yè)的融合應(yīng)用，如基于人工智能和知識庫的智能設(shè)計與工藝優(yōu)化，基于5G的在線質(zhì)量檢測和設(shè)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(diào)度和智能管理決策等方面的融合應(yīng)用。

　　

三、加速系統(tǒng)集成技術(shù)開發(fā)

　　系統(tǒng)集成是實施智能制造的基礎(chǔ)和前提，表面含義包括不同軟硬件設(shè)備、單元和系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)協(xié)同，深層次含義還包括智能制造復(fù)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(yuǎn)景目標(biāo)綱要》在數(shù)字中國建設(shè)中描述了智能制造數(shù)字化應(yīng)用場景，其中的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)字化連接和供應(yīng)鏈協(xié)同響應(yīng)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(shù)涵蓋了上述內(nèi)容。

　　《規(guī)劃》中的系統(tǒng)集成技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)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(shù)內(nèi)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)化、可復(fù)用的數(shù)據(jù)集成解決方案。②業(yè)務(wù)互聯(lián)指通過信息模型、數(shù)字主線等技術(shù)，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(yīng)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(shè)計、制造等環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)互聯(lián)。③企業(yè)間信息交互指供應(yīng)鏈上下游企業(yè)圍繞訂單、質(zhì)量、生產(chǎn)實績等內(nèi)容，定義統(tǒng)一的商品。