本文选自《中国工程院学报·中国工程科学》2018年第4期
编辑评论/说明
从现在到2035年，是中国制造业实现由大到强发展的关键时期，也是制造业发展质量变革、效率变革、动力变革的关键时期。必须牢牢把握新一轮科技革命和产业转型带来的千载难逢的战略机遇，以制造强国为目标，以深化供给侧结构性改革为主线，以智能制造为重点，科学研究制定我国智能制造发展战略。
中国工程院学报《中国工程科学》发表了《中国智能制造发展战略研究》一文，全面论述了如何实施和发展中国智能制造。文章指出，智能制造是一个不断演进的概念，因此有必要厘清智能制造的内涵，总结出三种基本范式:数字制造、数字网络化制造和数字网络化智能制造。文章认为，我国应采取“平行推进、融合发展”的技术路线，推进制造业智能化转型，并列举了我国智能制造未来发展的战略目标、战略原则和发展路径。从加强和落实智能制造促进机制、加大财税金融支持、深化国际交流合作等方面提出了保障我国智能制造发展的对策建议。
在党的十九大报告中，习近平总书记要求加快建设制造强国，发展先进制造业。习近平总书记指出，要继续做好信息化与工业化深度融合，推进智能制造，加快制造业向数字化、网络化、智能化发展。《中国制造2025》从国家层面明确了把中国建设成为制造强国的总体战略，明确提出以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，实现制造业由大到强的历史性跨越。
首先，智能制造是建设制造强国的主要方向
智能制造是中国制造业转型升级的强烈需求。中国经济已经从高速增长阶段转向高质量发展阶段。制造业是实体经济的主体，是供给侧结构性改革的主要领域。要加快提高质量效益，优化产业结构，转变发展方式。自《中国制造2025》实施以来，智能制造呈现出良好强劲的发展势头。根据对全国十个城市1815家企业的抽样调查，73%的企业实施智能制造的意愿强烈；据智能制造相关项目调研，2015-2017年308个项目智能化改造后，生产效率平均提升34%，能源利用率平均提升17.2%，运营成本平均下降22%，产品开发周期平均缩短32.4%，产品不良率平均下降29.4%；据统计，广东、江苏、浙江的智能化改造技术升级资金已占当地产业投资的70%以上。实践表明，企业对智能制造有着强烈的需求，具备向更高层次迈进的基础。
智能制造为中国制造业跨越式发展提供了历史性机遇。习近平总书记指出，新一轮科技革命和产业转型与我国经济发展方式加快转变形成了历史性交汇，为我们实施创新驱动发展战略提供了难得的重大机遇。习近平总书记还指出，要推动互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合，把数字经济做大做强。要把智能制造作为推动产业技术变革、优化升级的主攻方向，推动制造业产业模式和企业形态根本转变，带动“创新”向“改革旧”、存量增加，推动我国产业向全球价值链高端迈进。
智能制造是中国制造业创新发展的主要抓手，也是中国制造业转型升级的主要路径。坚持把智能制造作为建设制造强国的主攻方向，推进智能制造，加快建设制造强国。
加快制定和实施中国智能制造发展战略。当前，“制造强国”进入全面部署、加速实施、深入推进的新阶段，企业渴望实现智能化转型。我国虽然确立了智能制造的主攻方向，但尚未形成明确的智能制造发展战略，尤其是发展的技术路线。我们关心的是“为什么要发展智能制造？什么是智能制造？如何发展智能制造？”需要进一步的研究和规划。在智能制造的理性认识、发展方向、工作重点、路径选择、实施策略等方面还存在许多困惑和误区。推动我国智能制造持续健康快速发展，必须把握世界技术发展趋势，提出适合我国国情的智能制造发展战略，特别是发展的技术路线，明确智能制造发展的战略目标、政策和优先行动，加快我国制造业智能化转型，进而实现我国从制造大国向制造强国的转变。
二、智能制造的基本范式、技术路径和体系
广义而言，智能制造是一个大概念，是一个不断发展的大系统。智能制造是新一代信息技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节和相应系统的优化集成，实现制造的数字化、网络化、智能化，不断提高企业的产品质量、效率和服务水平，推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。
智能制造在其演进和发展中，可以总结、概括和推进智能制造的三个基本范式，即数字制造——第一代智能制造、数字网络化制造——“互联网加制造”或第二代智能制造、数字网络化智能制造——新一代智能制造。
图1智能制造基本范式的演变
数字制造
数字制造是智能制造的第一个基本范式，也可以称为第一代智能制造。
20世纪50年代，以数字化为特征的信息技术开始应用于制造业，逐渐推动制造业从自动化向数字化转型。在数字技术与制造技术融合的背景下，数字制造通过对产品信息、过程信息和资源信息进行数字化描述、分析、决策和控制，可以快速生产出满足用户需求的产品。
数字化制造的主要特点是:一是在产品方面，数字化技术在产品中得到了广泛应用，形成了以数控机床为代表的“数字化一代”产品；二是在制造方面，大量应用数字化设备、数字化设计、数字化建模与仿真，采用信息化管理；第三，集成和优化运行成为生产过程的突出特点。
20世纪80年代以来，中国企业逐步推进数字制造的应用，推动设计、制造和管理过程的数字化，推动数字化控制系统和制造设备，推动企业信息化，取得了巨大的技术进步。特别是近年来，各地大力推进“机器替代”和“数字化转型”。建立了一大批数字化生产线、数字化车间、数字化工厂，许多企业完成了数字化制造升级。中国的数字制造进入了新的发展同时，我们必须清醒地认识到，我国大多数企业，尤其是广大中小企业，还没有完成数字化制造的转型。面对这一现实，中国在推进智能制造的过程中必须实事求是，脚踏实地地完成数字化“补课”，进一步夯实智能制造发展的基础。
“互联网制造”——数字网络制造
数字网络化制造是智能制造的第二个基本范式，也可以称为“互联网制造+”，或者第二代智能制造，可以对应国际上推广的智能制造。
自20世纪90年代末以来，互联网技术逐渐成熟。中国的“互联网+”推动了互联网与制造业的深度融合。过去相互隔离的人、流程、数据和事物，通过网络连接在一起。通过企业与企业之间的合作，各种社会资源的整合和优化，“互联网制造+”重塑了制造业的价值链，推动制造业从数字制造向数字网络化制造转变。
“互联网制造+”的主要特点是:一是在产品方面，基于数字技术的应用，网络技术得到广泛应用，成为网联产品，设计、R&D等环节实现了协同共享。其次，在制造方面，在实现厂内集成的基础上，进一步实现制造的供应链、价值链集成和端到端集成，连接制造系统的数据流和信息流。三是在服务方面，设计、制造、物流、销售、维修等产品全生命周期与用户、企业等主体通过网络平台连接互动，制造模式从以产品为中心向以用户为中心转变。
中国工业抓住互联网发展的战略机遇，大力推进“互联网制造+”。制造业和互联网龙头企业纷纷布局，将工业互联网、云计算等新技术应用到制造业领域。一方面，一批具有良好数字化制造基础的企业成功实现了数字化网络化升级，成为数字化网络化制造的示范；另一方面，大量未完成数字化制造的企业，采取了推进数字化制造与“互联网制造+”并行的技术路线，通过“以高击低、融合发展”完成了数字化制造的“补救历程”，同时跨越到“互联网制造+”阶段，实现了企业的优化升级。
德国的“工业4.0”和美国的工业互联网完整地阐述了数字化网络化制造的范式，精辟地提出了实现数字化网络化制造的技术路线。但由于这两种理论提出较早，新一代人工智能尚未实现战略突破，因此它们的理论一般只适用于数字网络化制造范式，并未进入新一代智能制造范式，不是真正意义上的第四次工业革命。这是中国制造业“变道超车”的重大历史机遇。
新一代智能制造——数字化网络化智能制造
数字化网络化智能制造是智能制造的第三种基本范式，也可以称为新一代智能制造，可以对应智能制造的国际实施。
近年来，在互联网、云计算、大数据、物联网等新一代信息技术快速发展的推动下，以大数据智能、跨媒体智能、人机混合增强智能、群体智能为代表的新一代人工智能技术加速发展，实现战略突破。新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合，形成新一代智能制造——数字化网络化智能制造。新一代人工智能的本质是有学习能力，有生成知识并更好地利用知识的能力，实现了质的飞跃。新一代智能制造将给制造业的设计、制造、服务等环节和集成带来根本性的变革。新技术、新产品、新业态、新模式层出不穷，将深刻影响和改变人类的产品形态、生产方式、服务方式乃至生活方式和思维方式，极大地推动社会生产力的发展。新一代智能制造将给制造业带来革命性的变化，成为制造业未来发展的核心驱动力。
我国智能制造“并行推进、集成发展”的技术路线
智能制造的三种基本范式反映了智能制造发展的阶段性和集成性特征，并沿着时间脉络一一展开，既是相关技术发展到一定阶段和产业融合的表现，也是各阶段的特点，同时也面临着该阶段需要解决的问题，反映了先进信息技术与制造技术融合发展的阶段性特征。在发展过程中，三种基本范式在技术上没有分离，而是相互交织、迭代升级，通过技术集成相互促进发展，体现了智能制造发展的集成特征。
中国要充分发挥后发优势，采取“并行推进、融合发展”三种基本范式的技术路线，走数字化、网络化、智能化并行推进的智能制造创新之路，实现中国制造业的智能化升级和高质量发展。一方面，中国必须坚持“创新引领”，直接利用互联网、大数据、人工智能等最先进技术，推动先进信息技术与制造技术深度融合；瞄准高端方向，加快新一代智能制造技术的研发、推广和应用；另一方面，必须实事求是，循序渐进地推进企业的技术改造和智能化升级。充分利用中国推广“互联网制造+”成功实践提供的重要启示和宝贵经验。企业根据自身发展的实际需要，“以高击低”——采用先进技术解决传统制造难以解决的问题，脚踏实地完成数字化“补课”，同时向更高层次的智能制造迈进。
下一阶段，我国推进智能制造的重点是大规模推广应用“互联网制造+”——数字化网络化制造。2025年后，随着“互联网制造+”的普及和新一代智能制造技术的成熟，我国推进智能制造的重点将转向新一代智能制造的大规模推广应用。
新一代智能制造系统
新一代智能制造系统是一个大系统，主要由智能产品、智能生产、智能服务三大功能系统和工业智能网络、智能制造云两大支撑系统组成。
图2新一代智能制造系统
智能产品和设备是新一代智能制造系统的主体。智能产品是智能制造和服务的价值载体，智能制造装备是智能制造的技术前提和物质基础。新一代智能制造将给产品和制造设备带来无限的创新空，给产品和制造设备带来革命性的变化。
智能手机和智能汽车就是两个典型的例子:最近上市的iPhone X和华为mate10已经搭载了人工智能芯片，开始具备学习功能。在不久的将来，新一代人工智能将全面应用于手机，这将给智能手机带来新的革命性变化。汽车正在经历燃油车、电动车和联网车的发展过程，并将朝着无人驾驶汽车的方向发展。
新一代智能制造技术将为产品和设备的创新插上翅膀，开拓更广阔的天地。到2035年，我国各类产品和制造装备将从“数字一代”向“智能一代”跨越，向智能化产品和装备升级。一方面，将涌现出一大批先进的智能产品，如智能终端、智能家电、智能服务机器人、智能玩具等。，为人民的美好生活服务；另一方面，重点推进信息制造装备、航空航天空装备、船舶与海洋装备、汽车与轨道交通装备、农业装备、医疗装备、能源装备等重点领域重大装备智能化升级。特别是要大力发展智能制造装备，如智能机器人、智能机床等。我们的“大国重器”将配备“工业大脑”，越来越先进
近期的突破集中在十大关键智能产品的开发上:智能工业机器人、智能加工中心、无人机、智能船舶、智能汽车、智能列车、智能挖掘机、智能医疗器械、智能手机、智能家电。
智能生产是新一代智能制造系统的主线。智能工厂是智能生产的主要载体。根据行业的不同，智能工厂可以分为离散型智能工厂和基于流程的智能工厂。追求的目标是优化生产过程，大大提高生产系统的性能、功能、质量和效率。重点发展方向是智能生产线、智能车间、智能工厂。
新一代人工智能技术与先进制造技术的融合，将带来生产线、车间、工厂的革命性变革，企业将向具有自学习、自适应、自控制的新一代智能工厂进军。“机器替代”、技术改造和企业产能智能化升级，不仅可以解决劳动力短缺、人工成本高等问题，还可以从根本上提高制造业的质量、效率和竞争力。未来很长一段时间，企业生产能力的升级——生产线、车间、工厂的智能化升级，将成为推动智能制造的一大战场。
流程工业在国民经济中占据基础性战略地位，产能高度集中，数字化、网络化基础较好，最有可能率先突破新一代智能制造。例如，在石化行业智能工厂中建立数字化、网络化、智能化的生产运营管理新模式，可以大大提高生产优化、安全环保水平。
离散智能工厂将应用新一代人工智能技术，实现加工质量的升级、加工工艺的优化、加工设备的健康保障、生产的智能调度和管理，打造真正的智能工厂。
近期突破重点打造十大智能工厂原型:钢铁、电解铝、石化、煤化工、酒醋酱油酿造、3C加工、薄膜晶体管制造、汽车面板冲压、基于3D打印的铸造、家电制造互联工厂。
以智能服务为核心的产业模式和业态变革是新一代智能制造系统的主题。新一代人工智能技术的应用，将加速制造业从以产品为中心向以用户为中心的根本性转变，产业模式由大规模流水线生产向定制化生产转变，产业形态由生产型制造向生产型制造转变，从而完成深刻的供给侧结构性改革。
近期突破重点在十大行业实施两大智能制造新模式:大规模定制在家电、家具、服装行业推广应用；远程运维服务广泛应用于航空空发动机、高铁设备、通用旋转机械、发电设备、工程机械、电梯、水/电/燃气表监控管理等行业。
智能制造云和工业智能网是新一代智能制造系统的重要支撑。“网”“云”驱动制造业从数字化向网络化、智能化发展，重点是“智联网”“云平台”“网络安全”。
系统集成将智能制造的所有功能系统和支撑系统集成为新一代智能制造系统。系统集成是新一代智能制造最基本的特征和优势。新一代智能制造对内对外呈现系统“大集成”，具有集中与分布、统筹与精准、包容与共享的特点。
三、中国智能制造的发展战略
未来20年将是中国制造业由大变强的关键时期，也是制造业发展质量、效率和动力变化的关键时期。必须牢牢把握新一轮科技革命和产业转型带来的千载难逢的战略机遇，以实现制造强国为目标，以深化供给侧结构性改革为主线，以智能制造为重点，科学研究制定我国智能制造发展战略，坚持“并行推进、融合发展”的技术路线，围绕产业链部署创新链，围绕创新链完善资金链，形成经济、科技、金融深度融合、良性循环，实现我国制造业智能化升级。
战略目标
未来20年，我国智能制造的发展将分为两个阶段。
第一阶段，到2025年:“互联网+”制造——数字化网络化制造在全国范围内广泛推广应用，并在发达地区和重点地区推广；同时，新一代智能制造在重点领域试点示范取得显著成效，已开始在部分企业推广应用。
第二阶段，到2035年:新一代智能制造在全国制造业得到广泛推广应用。中国智能制造技术和应用水平走在世界前列，实现了中国制造业的转型升级；制造业整体水平达到世界先进水平，部分领域处于世界领先水平，为中国2045年建成世界领先制造强国奠定了坚实基础。
战略原则
未来20年，中国智能制造发展必须坚持“需求驱动、创新驱动、适应企业、产业升级”的战略方针，持续大力推进中国制造业智能化转型。
需求牵引。需求是发展最有力的牵引。中国制造业高质量发展和供给侧结构性改革对制造业智能化升级提出了强烈需求。中国智能制造产业的发展必须服务于建设制造强国的战略需要和制造业转型升级的强烈需求。企业是经济发展和智能制造的主体。智能制造的发展必须满足数字化、网络化、智能化不同层次企业的产品、生产和服务需求，满足提高质量效益和可持续发展的需要。
创新驱动。实现中国制造业的智能化转型，必须抓住新一代人工智能技术与制造业融合带来的新机遇，把发展智能制造作为中国制造业转型升级的主要路径，不断通过创新实现新的超越，推动中国制造业由跟并向领先迈进，实现“变道超车”和跨越式发展。
适应企业需求。推进智能制造，必须坚持以企业为主体，实现企业转型升级为中心任务。中国企业参差不齐。要实现智能化转型，不能搞一刀切，不能贪洋。所有企业，特别是广大中小企业，都要结合企业发展实际，实事求是地探索适合自身转型升级的技术路径。要充分激发企业内生动力，帮助和支持企业特别是中小企业智能化升级。
产业升级。推进智能制造的目的在于产业升级，聚焦于广大企业、各行业和整个制造业。各级政府、科技界、学术界、金融界要共同营造良好的生态环境，推动我国制造业整体发展质量变革、效率变革、动力变革，实现我国制造业全方位现代化转型升级。
发展道路
战略层面:统筹规划-重点突破-分步实施-全面推进。
在国家层面，要做好智能制造发展的顶层设计和总体规划，明确各阶段的战略目标和重点任务。在经济发达地区、重点行业和有条件的重点企业，要加快重点突破、先行先试，发挥引领示范作用。分步实施，重点突破范围逐步扩大，从企业到城市到区域。在此基础上，根据全国不同情况，全面推进，实现普及。
战术层面:探索-领航-推广-普及。
总结近年来数字化制造的经验，采取“探索-试点-推广-普及”的有序推进模式是合理有效的。探索的目的是验证技术的可行性。通过探索，可以证实技术可以在企业中实施。在此基础上，可以在少数企业进行试点。通过试点，一方面探索并进一步完善了应用中的问题；另一方面，让其他企业切实看到智能化转型的好处，并诱发转型升级的内生动力。通过推广，扩大了应用范围，进一步发现和改进了问题，使技术、设备和系统解决方案日趋成熟。通过推广，将在各地区、各行业、全国全面推广应用。这种循序渐进、循序渐进的推进模式可操作性强、风险低、成功率高，是一条可持续、有效的实施路径。
组织层面:打造“产学研融”协同创新生态体系，实施组织化创新。
智能制造的发展必须源于企业的需求。因此，制造企业在发展中处于主导地位。他们的愿望必须由一群开发技术和产品的系统集成商、设备和软件供应商以及研究机构来实现。金融机构将在发展过程中创新业务模式，通过融资租赁和融资担保为企业在资金方面保驾护航。政府将提出相应的政策，为企业创造良好的发展环境，包括为产业集群的形成吸引投资，降低金融机构的投资风险，为人才引进创造有利条件。这样才能凝聚各方力量，进行有组织的创新。
四.制度保障与政策建议
强化和落实智能制造推进机制
进一步加强和发挥“国家制造强国建设领导小组”的领导和统筹协调作用，进一步突出智能制造作为主攻方向的地位，协同各部门做好智能制造相关工作，使中央政府、地方政府、行业和企业围绕国家战略形成智能制造组织实施的领导体系。以智能制造为经济、技术、金融一体化发展的主要结合点，有效促进了三者的深度融合和良性循环，形成了产学研合作发展智能制造的生态环境。
加大对智能制造发展的财税支持
一是继续加大政府财政投入。围绕发展智能制造的关键环节，多措并举，推动各类国家重大科技项目和计划加大对智能制造的支持力度。加大对重大项目的支持力度，对当年获得国家智能制造项目、产业强基项目等重大项目的企业按照属地原则给予专项奖励。
二是用好技改专项资金推动实施智能制造，把智能制造作为技术改造的主要方向，通过股权投资、利息补贴、事后奖励等方式支持企业进行数字化、网络化、智能化改造，推动企业技改投资成为产业投资主体。
三是采取税收优惠和扶持政策。符合规定条件的企业可享受企业所得税和进口税收优惠政策。落实固定资产加速折旧政策，给予税收减免。对企业开展智能化技术改造项目的投资列入研发加计扣除，建立退税制度。对于智能化升级项目，项目建成投产后，增加的部分税收将得到返还和奖励。
加大对智能制造发展的金融支持
实现实体经济、科技创新、现代金融、人力资源协同发展，提升现代金融服务能力，尤其需要为实体经济转变增长方式、加快结构转型、提升行业内和国际竞争力提供助力。解决我国制造业融资难、融资贵的问题，推动金融资本“脱虚向实”。
充分发挥国家财政投入的引导作用，吸引企业和社会资本，建立多元化的智能制造投融资体系。加大信贷支持力度，引导银行业金融机构对技术先进、优势明显、带动支撑功能强的智能制造项目优先给予信贷支持。支持金融、投资、信贷融资担保、融资租赁、小额信贷等机构与装备制造企业、系统解决方案提供商和用户结合，创新融资模式和产品，采用分期付款、融资租赁等方式支持智能制造装备企业和新业态、新模式、新应用发展。鼓励设立各类市场化运作的智能制造发展基金，积极引导金融机构依法创新符合智能制造的产品和业务，鼓励社会风险投资和股权投资投向智能制造领域。提高制造业企业直接融资比重。积极引导和支持制造业重点领域符合条件的企业发行公司债券、企业债券、短期融资券和中期票据。支持制造业企业通过首次公开发行股票并在新三板上市融资，拓宽企业股权融资渠道。
金融机构将在风险可控的前提下，开展与智能制造相关的知识产权质押贷款或组合贷款、信用贷款等以知识产权质押为主要担保方式的非质押贷款模式创新和贷款产品创新，扩大面向智能装备制造企业和应用企业的贷款抵押物范围。
深化国际交流与合作
加快建立与各国政府的高水平智能制造合作对话机制。在制定智能制造标准和知识产权方面开展广泛的国际交流与合作。支持国内外企业和行业组织开展智能制造技术交流合作，实现招商引资、技术与智力相结合。鼓励跨国公司和外国机构在中国设立智能制造R&D机构和人才培训中心，建设智能制造示范工厂和产业园区。鼓励国内企业参与国际并购，参与国外先进R&D和制造，掌握智能制造关键技术，逐步实现自主发展。积极推进国际智能制造联盟建设，以世界智能制造大会、国际智能制造大会为依托开展学术交流，坚持企业主体和市场导向，实现智能制造更高水平开放。
尽快出台智能制造发展指导意见
尽快制定印发《关于推进智能制造加快建设制造强国的指导意见》，明确智能制造的重大意义和基本情况，明确我国智能制造的总体要求、发展战略、主要任务和支撑保障，落实智能制造优先行动，动员全社会力量共同推进智能制造，努力建设制造强国。
