制造装备提升智能制造发展核心能力

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智能制造装备体现了制造工艺、新一代信息技术和智能技术在装备产品上的高度集成和融合创新，是衡量国家智能制造发展水平的重要标志。《“十四五”智能制造发展规划》（以下简称《规划》）阐明了智能制造装备在智能制造系统中的基础和核心作用，全文共有58处论及相关内容，并将装备列为“加强自主供给，壮大产业体系新优势”战略任务的首位，提出要“依托强大国内市场，加快发展装备、软件和系统解决方案，培育发展智能制造新兴产业，加速提升供给体系适配性，引领带动产业体系优化升级”。相关论述对我国如何加快发展智能制造装备，助力智能制造系统构建，推动智能制造更快更好发展做出了系统部署，形成了《规划》的特色亮点。下面结合参与《规划》编制的所思所想以及多年从事智能制造装备研究开发和推广应用的工作经历，谈谈对《规划》中“大力发展智能制造装备”的理解，供业界同仁参考。

一、立足制造本质，突出装备支撑智能制造创新发展的核心作用

所谓制造，简单而言是指经物理变化或化学变化后成为了新的产品。在现代制造体系中，物理变化或化学变化都是通过应用装备来实现的，可以说没有装备就没有制造。即使在互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术蓬勃发展和广泛应用的当今社会，装备作为制造系统核心基础的基本事实仍旧没有改变。智能制造是基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征，旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力的先进生产方式，即使具有了“5自”特征，仍离不开数字化、网络化、智能化的制造装备，即智能制造装备。《规划》高屋建瓴，明确了要坚持把发展智能制造装备作为推进智能制造的奠基工程和核心工作，持之以恒，久久为功，通过加大研发和创新投入，加快行业应用推广等多措并举，促进产品迭代升级，大力推进制造装备的数字化、智能化发展，以满足智能制造系统构建的需求，有力支撑智能制造更快更好地发展。

二、紧扣智能特征，明确智能制造装备的数字化智能化发展方向

智能制造是目标，制造智能化是过程，智能制造系统是载体。《规划》强调“推进智能制造，应紧扣智能特征，以数据为基础，依托制造单元、车间、工厂、供应链等载体，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统。”本质上看，智能制造装备就是一类智能制造系统，它不仅具有处于生产制造系统底层、边界较为清晰、物理性质突出、性能质量要求高、投资价值高等基本特征，更是实现先进制造工艺技术的核心载体。为更好地满足智能制造发展需求，应以新一代信息通信技术和装备技术深入融合为主线，推动制造装备的数字化、智能化演进，大力发展知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造装备。同时，推动高质量数字化技术的大规模应用，加快数字孪生体系构建，实现物理实体和数字虚体的映射和互动，做到虚实融合、虚实相生、虚实共赢，铺好智能制造装备全生命周期数字化管理（PLM）的“路基”。

三、瞄准急迫需求，统筹谋划四类智能制造装备发展路径和重点

结合我国智能制造装备发展现状，紧扣制造业实施数字化升级和智能化改造的急迫需求，《规划》循因施策，系统谋划了推动我国智能制造装备产业基础能力提升和创新发展的主要路径，并以专栏形式概括性地提出了基础零部件和装置、通用智能制造装备、专用智能制造装备和新型智能制造装备4类装备的重点发展方向。一是基础零部件和装置。基础零部件和装置是影响智能制造装备的环境感知、自主控制和决策执行等性能的关键所在。受基础材料、制造工艺等整体发展水平制约，我国在基础零部件和装置领域，长期依赖海外进口。为破解我国智能制造装备产业链“卡脖子”问题，自主掌控未来发展的主动权和话语权，《规划》提出要加强用产学研联合创新，突破一批“卡脖子”基础零部件和装置，重点发展微纳位移传感器、柔性触觉传感器、高分辨率视觉传感器、成分在线检测仪器、先进控制器等。二是通用、专用型智能制造装备。我国智能制造装备企业往往是从产品总装的后端工艺做起，对于关键共性技术、基础工艺和工业知识的积累相对薄弱，导致产品研发和技术迭代难以满足下游客户应用需求的发展，行业适配性和适用性亟待提升。为此，《规划》提出要推动先进工艺、信息技术与制造装备深度融合，通过智能车间/工厂建设，带动通用、专用智能制造装备加速研制和迭代升级。三是新型智能制造装备。智能制造是一个不断演进的复杂系统，随着计算机技术、信息通信技术、物联网、大数据、人工智能技术的不断发展，其发展阶段呈现出相互交织、迭代升级的特点，每个阶段对于智能制造装备的性能、功能乃至形态要求也有所不同。因此，智能制造装备必须不断通过新技术的融合与集成，形成新技术、新产品、新业态，才能顺应智能制造的演进趋势。为此，《规划》提出了要推动新技术创新应用，研制一批融合数字孪生、大数据、人工智能、VR/AR、5G、北斗等新技术的新型智能制造装备。例如，智能工控系统、智能工作母机、协作机器人等。

四、坚持系统性思维，推动构建完善的智能制造装备产业发展生态

智能制造装备的发展涉及研发、标准、工艺、创新、应用等方方面面，需要统筹兼顾、协同联动，促进各领域、产业链上下游等优质资源的相互协调、同频共振、相得益彰，汇聚成推动智能制造装备创新发展的磅礴力量。《规划》坚持系统性思维，着眼于构建智能制造装备产业创新生态，提升自主供给能力和发展水平的目标要求，在涉及技术创新、平台建设、行业应用、标准制定等重点任务中均体现了与智能制造装备相关的论述。一是围绕智能制造装备技术链，《规划》提出要加强关键核心技术攻关，开发应用增材制造、超精密加工等先进工艺技术。同时要加速系统集成技术突破，构建制造装备、生产过程相关数据字典和信息模型，开发生产过程通用数据集成和跨平台、跨领域业务互联技术。二是围绕智能制造装备产品链，装备、软件和系统解决方案是智能制造供给体系的“三大件”，其中软件又是赋予装备智能化功能的“中枢大脑”。《规划》不仅明确了智能制造装备的重点发展方向，还提出要补齐工业软件短板，开发面向产品全生命周期和制造全过程各环节的核心软件，研发嵌入式工业软件，以支撑装备智能化升级。三是围绕智能制造装备应用生态，《规划》重点突出了以智能单元、车间、工厂等载体应用为牵引，带动智能制造装备迭代升级的发展思路。同时，提出要推动形成智能装备国家标准、行业标准、团体标准相互协调、互为补充的标准群，将为进一步拓展行业应用深度广度夯实基础。四是推进智能制造，工艺是基础、装备是载体、生产过程智能化是目标，要突出工艺革新的核心地位。智能制造装备作为工艺技术实现的载体，其突破创新对于支撑生产过程的智能化发挥着巨大作用。围绕智能制造装备创新链，《规划》提出要围绕关键工艺、工作母机、数字孪生、工业智能等重点领域，建设一批制造业创新中心等载体，开展关键共性技术研发。同时，建设一批试验验证平台，加速智能制造装备和系统推广应用。

作者:谢兵兵 尹峰 单位:北京机械工业自动化研究所有限公司 工业和信息化部装备工业发展中心智能装备处