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“十四五”智慧製造發展規劃解讀及趨勢研判

智慧製造是製造強國建設的主攻方向,對鞏固實體經濟根基,建成現代產業體系,推動我國經濟實現高質量發展具有重要作用。近日,工業和資訊化部等八部門聯合釋出《“十四五”智慧製造發展規劃》(以下簡稱《規劃》)。

該《規劃》對推進我國製造業數字化轉型、網路化協同、智慧化變革,實現高質量發展,具有重要意義。

《規劃》主要特點

進一步明確了智慧製造發展路徑和目標。《規劃》明確提出,發展智慧製造要立足製造本質,緊扣智慧特徵,以工藝、裝備為核心,以資料為基礎。智慧製造本身是一個系統概念,具有虛實融合、知識驅動、動態優化、安全高效、綠色低碳的特徵。《規劃》確定了我國製造業“數字化轉型、網路化協同、智慧化變革”的發展路徑,對 2025 年和中長期智慧製造發展目標進行了整體設計和部署。《規劃》提出,到 2025 年,規模以上製造業企業大部分實現數字化網路化,重點行業骨幹企業初步應用智慧化;到 2035 年,規模以上製造業企業全面普及數字化網路化,重點行業骨幹企業基本實現智慧化。

將創新列為“十四五”智慧製造發展的首要任務。《規劃》提出把科技自立自強作為智慧製造發展的戰略支撐,加強用產學研協同創新,推動跨學科、跨領域融合創新,著力突破關鍵核心技術和系統整合技術。將基礎技術、先進工藝技術、共性技術和新技術在工業領域的適用技術作為核心技術攻關的重點方向。其中混合建模、協同優化等基礎技術和增材製造、超精密加工等先進工藝技術是第一次在五年規劃中提出,將成為“十四五”智慧製造發展的重要方向。此外,《規劃》提出加速整合技術的開發,圍繞關鍵工藝、工業母機、數字孿生等重點領域建設創新載體,形成新型創新網路。

提出了智慧製造應用推廣的主要路徑。《規劃》從企業、行業、區域幾個維度進行了部署。首先明確將智慧製造示範工廠建設作為推動智慧製造發展的切入點和突破口,不斷豐富建設內涵,從之前的智慧車間、智慧工廠,向內進一步聚焦到智慧場景,推動新技術在製造環節的深度應用,向外延展到智慧供應鏈,依託龍頭企業建設供應鏈協同平臺。提出到 2025 年,70% 的規模以上製造業企業基本實現數字化網路化,建成 500 個以上引領行業發展的智慧製造示範工廠。此外,《規劃》對推進中小企業數字化轉型進行了專題部署,提出開展裝備製造、電子資訊、原材料、消費品等行業智慧化改造升級行動,同時鼓勵和支援產業特色鮮明、轉型需求迫切、基礎條件好的地區建設智慧製造先行區。

提出加強自主供給體系和支撐體系建設。《規劃》首次單獨成章,部署聚力研發工業軟體產品,實施工業軟體突破提升行動。謀篇裝備製造商、高校、科研院所、使用者企業、軟體企業協同開發,推動工業知識軟體化和架構開源化,推進工業軟體雲化部署,開展安全可控工業軟體應用示範。《規劃》首次將融合數字孿生、邊緣計算、VR / AR、5G 等新技術的智慧工控系統、智慧工作母機、協作機器人等新型裝備作為智慧製造裝備的發展重點,反映了新一代資訊科技和先進製造技術融合發展的主線思維,是我國在智慧製造裝備領域實現彎道超車的重要方向。《規劃》明確工業網際網路是智慧製造發展的關鍵基礎設施,提出加強新型網路基礎設施規模化部署,建立各具特色的工業網際網路平臺,實現全要素、全產業鏈資料的有效整合和管理。

“十四五”我國智慧製造發展趨勢及建議

智慧製造已成為推動製造業轉型升級、加快製造業高質量發展的重要抓手。經過多年培育,我國智慧製造發展已從初期的理念普及、整合方案、試點應用進入到多級推進、協同創新、示範引領的新階段。面向新徵程,從《規劃》的戰略安排和創新重點來看,我們認為我國智慧製造發展將駛入快車道,在多個領域有望完成從跟跑到並跑、領跑的跨越。

資料將成為新時期智慧製造發展的核心要素。隨著製造業數字化轉型程序加快,我們判斷,企業研發、生產、運營、服務各環節數字化基礎在不斷強化,數字化資產對於企業的價值正在加速提升。我們建議,以資料的自由流動解決複雜系統的不確定性,要在海量資料實現實時採集的基礎上,深入推進工業資料的分級分類治理;要推動實現從消費到供給“端到端”資料打通,拔掉“資料煙囪”,構建基於資料的全生命週期管理體系;要提升系統安全和資料安全保障能力,建設符合新技術趨勢的工業資訊保安防護體系。

工藝智慧化將成為新時期智慧製造發展的重要突破口。工藝是製造的核心,是企業的看家本領和護城河。我們判斷,製造企業對智慧製造的關注點將從裝備智慧化、軟體智慧化、整合智慧化,逐步聚焦到工藝智慧化,即推動先進工藝與資訊科技和製造裝備的深度融合,將工藝知識數字化、模型化、軟體化。我們建議,要鼓勵智慧製造系統解決方案供應商培養和引進一批工藝大師,以工藝智慧化解決方案創新研發和應用為核心,構建護城河、提升競爭力;要建設開源的工業演算法平臺,將工藝知識與工業資料緊密結合起來,依託人工智慧學習框架,推動各行業工藝機理模型的構建和訓練,形成一批面向行業、聚焦場景的工藝機理模型庫;要開展工藝智慧化協同創新試點示範,聚合製造企業、新一代資訊科技企業、裝備企業、科研院所等多維力量,實現跨學科、跨領域的協同攻關。

新型智慧製造裝備將成為新時期智慧製造發展的重要驅動力。我們判斷,協作化、複合化、智慧化將成為智慧製造裝備發展的重要趨勢。以新一代資訊科技與先進製造技術融合孕育而生的智慧工業母機、智慧機器人、智慧工控系統等新型裝備將引領未來發展,推動智慧製造裝備行業進入景氣上行週期,部分細分行業有望迎來中長期發展拐點。我們建議,要在協作機器人、基於邊緣智慧的高效能工控系統、高階複合加工中心等前沿領域把握機遇、前瞻佈局,進一步加大政策支援力度和創新研發投入;要積極推廣自主新型智慧製造裝備的應用,納入“首臺套”推廣應用指導目錄,鼓勵產業鏈領航企業發揮帶動作用,先用先試,發揮需求對供給的牽引作用。

工業軟體將成為新時期智慧製造發展的核心引擎。工業軟體是智慧製造的大腦,其核心是工業基因,本質是工業知識和資料的軟體化。我們判斷,工業軟體將逐漸向 SaaS 化、微服務化、整合化發展,技術融合、知識跨域成為了工業軟體產業發展的重要變數。傳統工業軟體的發展競爭格局出現變數,我國有望發揮製造業豐富應用場景和巨大市場優勢,在部分工業軟體領域實現彎道超車。我們建議,要加強工業軟體基礎研究,突破傳統軟體人開發、工業人使用的思路,著重補齊工業軟體的“工業”課;要順應發展趨勢,積極探索在雲化部署、功能整合、訂閱服務、嵌入執行等幾個方向換道超車的可能,貼近需求開發適用軟體產品;要擴大自主工業軟體的應用,發揮“首版次”等政策對工業軟體的支援,形成供需良性互動的發展生態。

融合發展的下一代工業網路將成為新時期智慧製造發展的關鍵基礎。工業網路是智慧製造的重要基礎設施。我們判斷,基於 OPC-UA 統一協議架構,融合 5G、千兆光纖、TSN(時間敏感網路)等下一代網路通訊技術,將構成面向未來的智慧製造底層連結基座,實現複雜工業場景的高速度、低延時、高可靠、安全的互聯互通。我們建議,要突破傳統思維侷限,高舉融合大旗,創新開發融合多種網路通訊技術的新產品和解決方案;要培養一批既懂通訊又懂製造的工業網路通訊系統解決方案供應商,成為製造企業與通訊運營商之間的橋樑,能夠為各行業製造企業的複雜、碎片化的網路需求場景研發供給定製化解決方案;要抓住“雙千兆”網路協同發展行動的機遇,在製造業開展試點示範,深入推進融合發展的下一代工業網路的應用落地。

邊雲協同將成為新時期我國智慧製造發展的主要路徑。企業數字化轉型、智慧化改造正在從單一的裝置升級、軟體應用、企業上雲轉變為面向整線、整廠、整個供應鏈的系統解決方案。我們判斷,單一的強調雲或單一的強調裝置智慧均是片面的,只有邊端數字化智慧化程序加快,才有更多的養分向雲端輸送,雲的價值才能夠最大化。我們建議,要引導企業做好智慧製造發展頂層設計,邊端和雲端的數字化智慧化改造要同部署、同實施;要加大對智慧邊緣裝置研發創新的支援,依託邊緣計算和智慧微系統,實現基礎工業資料的實時邊緣分析和處理;要鼓勵智慧製造系統解決方案供應商積極探索技術和服務平臺化、雲化的發展新模式。

全價值鏈精益管理是新時期智慧製造發展的基石。不懂精益管理,不推動精益生產,而一味地追求技術應用,搞“機器換人”,這是本末倒置。產業變革驅動著“精益”的概念不斷演進,已超越了精益生產的範疇,核心轉變為根據使用者需求定義企業價值,目的是幫助企業降低成本,提高效率,提高盈利能力。我們判斷,全價值鏈精益管理將成為企業推動智慧製造的必要條件。我們建議,將精益管理作為智慧製造示範工廠建設的重要一環,開展製造企業全價值鏈精益管理提升行動。一方面是在產品設計、研發、生產、營銷、服務等全價值鏈中實施精益管理;另一方面是通過新一代資訊科技,將精益管理理念嵌入到工業軟體中,構成企業數字化智慧化轉型的基礎。