制造裝備提升智能制造發展核心能力

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智能制造裝備體現了制造工藝、新一代信息技術和智能技術在裝備產品上的高度集成和融合創新，是衡量國家智能制造發展水平的重要標志。《“十四五”智能制造發展規劃》（以下簡稱《規劃》）闡明了智能制造裝備在智能制造系統中的基礎和核心作用，全文共有58處論及相關內容，并將裝備列為“加強自主供給，壯大產業體系新優勢”戰略任務的首位，提出要“依托強大國內市場，加快發展裝備、軟件和系統解決方案，培育發展智能制造新興產業，加速提升供給體系適配性，引領帶動產業體系優化升級”。相關論述對我國如何加快發展智能制造裝備，助力智能制造系統構建，推動智能制造更快更好發展做出了系統部署，形成了《規劃》的特色亮點。下面結合參與《規劃》編制的所思所想以及多年從事智能制造裝備研究開發和推廣應用的工作經歷，談談對《規劃》中“大力發展智能制造裝備”的理解，供業界同仁參考。

一、立足制造本質，突出裝備支撐智能制造創新發展的核心作用

所謂制造，簡單而言是指經物理變化或化學變化后成為了新的產品。在現代制造體系中，物理變化或化學變化都是通過應用裝備來實現的，可以說沒有裝備就沒有制造。即使在互聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術蓬勃發展和廣泛應用的當今社會，裝備作為制造系統核心基礎的基本事實仍舊沒有改變。智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節，具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特征，旨在提高制造業質量、效益和核心競爭力的先進生產方式，即使具有了“5自”特征，仍離不開數字化、網絡化、智能化的制造裝備，即智能制造裝備。《規劃》高屋建瓴，明確了要堅持把發展智能制造裝備作為推進智能制造的奠基工程和核心工作，持之以恒，久久為功，通過加大研發和創新投入，加快行業應用推廣等多措并舉，促進產品迭代升級，大力推進制造裝備的數字化、智能化發展，以滿足智能制造系統構建的需求，有力支撐智能制造更快更好地發展。

二、緊扣智能特征，明確智能制造裝備的數字化智能化發展方向

智能制造是目標，制造智能化是過程，智能制造系統是載體。《規劃》強調“推進智能制造，應緊扣智能特征，以數據為基礎，依托制造單元、車間、工廠、供應鏈等載體，構建虛實融合、知識驅動、動態優化、安全高效、綠色低碳的智能制造系統。”本質上看，智能制造裝備就是一類智能制造系統，它不僅具有處于生產制造系統底層、邊界較為清晰、物理性質突出、性能質量要求高、投資價值高等基本特征，更是實現先進制造工藝技術的核心載體。為更好地滿足智能制造發展需求，應以新一代信息通信技術和裝備技術深入融合為主線，推動制造裝備的數字化、智能化演進，大力發展知識驅動、動態優化、安全高效、綠色低碳的智能制造裝備。同時，推動高質量數字化技術的大規模應用，加快數字孿生體系構建，實現物理實體和數字虛體的映射和互動，做到虛實融合、虛實相生、虛實共贏，鋪好智能制造裝備全生命周期數字化管理（PLM）的“路基”。

三、瞄準急迫需求，統籌謀劃四類智能制造裝備發展路徑和重點

結合我國智能制造裝備發展現狀，緊扣制造業實施數字化升級和智能化改造的急迫需求，《規劃》循因施策，系統謀劃了推動我國智能制造裝備產業基礎能力提升和創新發展的主要路徑，并以專欄形式概括性地提出了基礎零部件和裝置、通用智能制造裝備、專用智能制造裝備和新型智能制造裝備4類裝備的重點發展方向。一是基礎零部件和裝置。基礎零部件和裝置是影響智能制造裝備的環境感知、自主控制和決策執行等性能的關鍵所在。受基礎材料、制造工藝等整體發展水平制約，我國在基礎零部件和裝置領域，長期依賴海外進口。為破解我國智能制造裝備產業鏈“卡脖子”問題，自主掌控未來發展的主動權和話語權，《規劃》提出要加強用產學研聯合創新，突破一批“卡脖子”基礎零部件和裝置，重點發展微納位移傳感器、柔性觸覺傳感器、高分辨率視覺傳感器、成分在線檢測儀器、先進控制器等。二是通用、專用型智能制造裝備。我國智能制造裝備企業往往是從產品總裝的后端工藝做起，對于關鍵共性技術、基礎工藝和工業知識的積累相對薄弱，導致產品研發和技術迭代難以滿足下游客戶應用需求的發展，行業適配性和適用性亟待提升。為此，《規劃》提出要推動先進工藝、信息技術與制造裝備深度融合，通過智能車間/工廠建設，帶動通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級。三是新型智能制造裝備。智能制造是一個不斷演進的復雜系統，隨著計算機技術、信息通信技術、物聯網、大數據、人工智能技術的不斷發展，其發展階段呈現出相互交織、迭代升級的特點，每個階段對于智能制造裝備的性能、功能乃至形態要求也有所不同。因此，智能制造裝備必須不斷通過新技術的融合與集成，形成新技術、新產品、新業態，才能順應智能制造的演進趨勢。為此，《規劃》提出了要推動新技術創新應用，研制一批融合數字孿生、大數據、人工智能、VR/AR、5G、北斗等新技術的新型智能制造裝備。例如，智能工控系統、智能工作母機、協作機器人等。

四、堅持系統性思維，推動構建完善的智能制造裝備產業發展生態

智能制造裝備的發展涉及研發、標準、工藝、創新、應用等方方面面，需要統籌兼顧、協同聯動，促進各領域、產業鏈上下游等優質資源的相互協調、同頻共振、相得益彰，匯聚成推動智能制造裝備創新發展的磅礴力量。《規劃》堅持系統性思維，著眼于構建智能制造裝備產業創新生態，提升自主供給能力和發展水平的目標要求，在涉及技術創新、平臺建設、行業應用、標準制定等重點任務中均體現了與智能制造裝備相關的論述。一是圍繞智能制造裝備技術鏈，《規劃》提出要加強關鍵核心技術攻關，開發應用增材制造、超精密加工等先進工藝技術。同時要加速系統集成技術突破，構建制造裝備、生產過程相關數據字典和信息模型，開發生產過程通用數據集成和跨平臺、跨領域業務互聯技術。二是圍繞智能制造裝備產品鏈，裝備、軟件和系統解決方案是智能制造供給體系的“三大件”，其中軟件又是賦予裝備智能化功能的“中樞大腦”。《規劃》不僅明確了智能制造裝備的重點發展方向，還提出要補齊工業軟件短板，開發面向產品全生命周期和制造全過程各環節的核心軟件，研發嵌入式工業軟件，以支撐裝備智能化升級。三是圍繞智能制造裝備應用生態，《規劃》重點突出了以智能單元、車間、工廠等載體應用為牽引，帶動智能制造裝備迭代升級的發展思路。同時，提出要推動形成智能裝備國家標準、行業標準、團體標準相互協調、互為補充的標準群，將為進一步拓展行業應用深度廣度夯實基礎。四是推進智能制造，工藝是基礎、裝備是載體、生產過程智能化是目標，要突出工藝革新的核心地位。智能制造裝備作為工藝技術實現的載體，其突破創新對于支撐生產過程的智能化發揮著巨大作用。圍繞智能制造裝備創新鏈，《規劃》提出要圍繞關鍵工藝、工作母機、數字孿生、工業智能等重點領域，建設一批制造業創新中心等載體，開展關鍵共性技術研發。同時，建設一批試驗驗證平臺，加速智能制造裝備和系統推廣應用。

作者:謝兵兵 尹峰 單位:北京機械工業自動化研究所有限公司 工業和信息化部裝備工業發展中心智能裝備處