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第六屆學術年會論文選登:合肥市智能制造發展規劃研究總結與思考

發布時間:2017-05-04

  劉征宇 王雪松 湯偉 

  【提 要】文章分析了我國智能制造發展的現狀,再結合合肥工業信息化現狀,提出了合肥市智能制造發展戰略及發展重點,并規劃了發展合肥智能制造產業的建設方案。該方案順應智能制造發展趨勢,結合合肥市發展實際,實現資源集約利用,提高整體效益的區域,重點突出“關聯、集中、集約、集合”的立體化智能制造區域,全力打造合肥市“中國制造2025”標桿城市的新形象。 

  【關鍵字】工業物聯網;數字化車間;創新;智能制造產業鏈 

  1 我國智能制造發展現狀 

  智能制造源于人工智能的研究。智能制造是將物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術與先進自動化技術、傳感技術、控制技術、數字制造技術結合,實現工廠和企業內部、企業之間和產品全生命周期的實時管理和優化的新型制造系統[1]。隨著科學技術的飛速發展,先進制造技術正在向信息化、自動化、智能化方向發展,智能制造日益成為未來制造業發展的核心內容,是實現我國制造業升級的內在要求。 

  1.1 我國智能制造研究現狀 

  一是基礎研究取得初步成果。我國對智能制造的研究開始于20世紀80年代末,而進入新世紀以來智能制造在我國迅速發展,并在許多重點項目方面取得成果,智能制造相關產業也初具規模。但我國制造業仍然大而不強,在一些關鍵的零部件方面,我國對外依賴程度仍然較高[2]。 

  二是智能制造裝備不斷發展。我國加大對智能化設備的扶持力度和知識產權的保護力度,一批具有自主知識產權的智能制造裝備實現突破。智能化裝備部分關鍵技術實現了突破,自主創新能力得到了大幅提高。但我國大部分企業仍處于工業2.0,工業3.0都相對較少。我國智能化裝備發展空間巨大,在未來1020年內會高速發展。 

  三是近年來國家對智能制造的重視程度不斷提高。隨著中國制造2025的提出,我國對智能制造的重視程度提高到了戰略層次。國家對智能制造的扶持力度不斷加大,我國部分省市也同時加大了對智能制造相關企業的政策傾斜力度。 

  1.2 存在的問題  

  1)產業政策和標準研究還存在缺位,產業缺乏協同發展。由于智能制造產業具有需求多樣化、碎片化的特點,產業需要面對不同行業、不同工作環境、不同標準下的工作和服務,盡管從中央到地方都有扶持計劃,但總體零散、缺乏系統性,難以形成協同發展,政策扶持效果總體并不理想[3]。 

  2)產品同質化現象嚴重。地方政府響應國家政策,對智能制造產業的建設計劃不斷推出,在資金、土地、配套政策上給予支持。政策熱潮使大量企業蜂擁而上,企業實力良莠不齊,再加上我國知識產權保護政的實施不到位,企業不愿意進行研發投入,導致技術同質化、市場同質化現象嚴重。 

  3)創新能力不強,核心技術缺失。我國智能制造的關鍵原部件主要依賴進口,如工業機器人領域的高性能交流伺服電機和高精密減速器、數控機床領域的功能性部件和3D打印機的核心部件激光器,在智能制造諸多基礎技術方面仍然停留在仿制層面,創新能力不足,關鍵技術難以突破,造成國產智能制造企業成本居高不下[4]。 

  4)企業單打獨斗,產品鏈條短。我國現有智能制造技術大多掌握在部分科研機構手中,而多數研究機構過于獨立封閉,技術研發分散,未能形成合力,同一技術重復研究,浪費大量的研發經費和研發時間。而我國多數企業又熱衷于大而全,一些具有較好關鍵部件研發基礎的企業紛紛轉入整機生產,難以形成研制、生產、制造、銷售、集成、服務等有序、細化的產業鏈[5]。 

  2 合肥市工業信息化發展現狀 

  合肥市工業信息化在近幾年發展迅猛,信息技術應用領域不斷擴展,促進了制造業的不斷發展。 

  (1)信息化基礎設施建設不斷加快。合肥市信息化基礎設施起步較晚,但這幾年在市政府的大力支持下,發展迅猛。合肥建設了省內唯一獨立建設的國際出口光纖網,實現了光纖到小區、到大樓的入網建設,寬帶接入覆蓋率高達90%以上。廣電網不斷完善,廣播覆蓋率不斷加大,并在通用機械研究所、合肥工業大學、夢園等科研院所、大專院校及住宅小區開通了Cable Modem上網業務。 

  (2)信息化技術實用性不斷提高。信息化在合肥市電子政務建設中的應用水平取得了在國內同類城市中的先進水平,帶動了國民經濟和社會的信息化。合肥市多部門實現了“三網一庫”為基本架構的全市政府系統信息化框架,堅持提高信息化技術的應用水平,并在實踐中摸索出了“以應用求發展、以管理促提高”的切合自身發展特色的信息化建設道路[6]。 

  (3)特色鮮明。合肥市在色選設備、包裝機械、工程機械、機器人、家電等行業特色鮮明,在國內占有重要地位。合肥市信息設備制造業和軟件業發展勢頭強勁,在雷達及毫米波技術、厚膜、薄膜混合集成電路和電子新材料、低溫電子、智能傳感器、數字視頻等技術領域處于國內領先水平。網絡、通信、咨詢、傳媒、教育、培訓等信息服務業開始起步,發展迅猛,在信息產業中的作用越來越大。合肥軟件園是全國18個火炬計劃軟件產業基地之一,目前已形成了以電子政務軟件、企業管理軟件漢語語音軟件、防偽軟件、圖形圖像處理軟件、GIS軟件、行業應用軟件、等為代表的軟件產品系列。201310月,我市被工信部授予“兩化”深度融合專項行動中“工業云”創新服務的試點城市,工業云在我市正迅猛發展。運用互聯網思維,云平臺為我市中小企業提供各項基于互聯網的服務,讓我市中小企業也能享受到信息化和工業化融合帶來的巨大便利。 

   3 合肥市智能制造發展戰略與對策 

   3.1 戰略思想 

  合肥市智能制造發展規劃以《中國制造2025》戰略方針為指導,按照“市場主導、創新突破、引領產業”的發展思路,堅持提高制造業的自主創新能力,完善有利于創新的制度環境,推動跨領域跨行業協同創新,突破重點領域關鍵共性技術,促進制造業數字化網絡化智能化,走創新驅動發展道路。在《合肥市國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》的框架下發展智能制造,根據本市工業信息化特點以分類指導相結合的方式,統籌規劃,合理布局,明確創新發展方向,加快推動工業整體水平提升。圍繞經濟社會發展,整合資源,突出重點,實施若干重大工程,實現率先突破,提升制造業開放發展水平。 

  3.2 發展重點 

  一是關鍵智能制造基礎技術。在新型傳感原理和工藝、高可靠智能控制、工業通信網絡安全、高精度運動控制、健康維護診斷等一批共性、基礎關鍵智能技術上實現突破,提高制造裝備的自動化水平,實現制造過程的智能化[7]。 

  二是核心測控零部件。實現開發感知系統、工業機器人、智能儀表等典型的智能測控裝置和部件的產業化,加大對智能測控部件的研究投入力度,不斷改進現有技術,實現網絡化和智能化,形成對智能制造裝備的有力支撐。 

  三是重大智能制造成套裝備。實現制造業生產過程數字化、柔性化、智能化,發揮產學研用相結合的創新機制,推動產業轉型升級,并結合國家重大工程建設,推進示范應用,加快產業化。 

  四是基礎工業軟件。推動本市科研機構、重點高校、骨干企業等多方參與組建產業聯盟,實現資源共享,圍繞產業重點,規范工業軟件行業標準,加快技術研究和產業化推廣。 

  五是重點應用示范推廣。根據合肥市現有發展水平,立足制造業,分步驟、分層次開展應用示范,形成通用型、標準化的應用平臺,加快推進產業、技術與應用協同發展。 

  3.3 建設方案 

  為加快推進合肥市智能制造發展,必須順應智能制造發展趨勢,結合合肥市發展實際,制定符合本市的發展方案。 

  一要啟動智能制造規劃制定工作。規劃工作應包含政府層、技術層、企業層:在政府層建議由市政府牽頭成立智能制造領導小組,各部門之間相互協作,各司其職,合力推進;在技術層面以中國制造2025”標桿城市為建設目標,組建規劃制訂工作組,撰寫完善規劃文件;在企業層以提高企業自主創新能力為目標,實施重大專項、技術攻關、國際合作等規劃[8],加強產業布局,打造新型智能制造產業,依托骨干企業,聯合重點高校、科研院所組建產、學、研、用有機結合的產業技術創新戰略聯盟,構建共性技術平臺,建設行業創新體系,提升合肥市智能制造產業技術創新能力和核心競爭力。 

  二是建立智能制造標準體系引領智能制造產業健康有序發展。標準化是智能制造創新的驅動力,同時,產品、裝備、生產、管理及服務的智能化要求數據信息能夠在裝備、人、企業、產品之間實現實時交換、智能處理及快速更新,并通過制定執行相應的技術標準、服務標準、管理標準和安全標準來完成。 

  三是建立基于物聯網的現代工業體系。從制造業供應鏈管理、生產過程工藝優化、產品設備監控管理、環保監測及能源管理和工業安全生產管理方面入手,解決工業物聯網大規模應用關鍵問題,發展工業物聯網關鍵智能基礎共性技術,建立基于物聯網的現代工業系統(如圖1所示)。 

 

 

  1 基于物聯網的現代工業系統體系架構 

  四是發展智能制造實體(如圖2所示)。在主導產業領域打造“智能制造—智能工廠—數字化車間”三位一體的智能制造實體,實現產品全生命周期內橫向、縱向和端對端的集成,形成生產智能化、設備智能化、產品智能化和服務智能化。圍繞重點行業轉型升級和新一代信息技術、智能制造、機器人產業、新材料等領域創新發展的重大共性需求,形成一批智能制造業實體,重點開展行業基礎和共性關鍵技術研發、人才培訓等工作。緊密圍繞重點工業領域關鍵環節,開展新一代信息技術與制造裝備融合的集成創新和工程應用。 

 

  2 合肥市智能制造實體圖 

  五是形成智能制造產業聚集區。打造智能制造產業特色鮮明的開發園區(西部高新區研發及基礎零部件、東部新站區高端制造裝備、南路經開區智能制造應用)引領企業研發、生產和應用。實現園區、龍頭企業、系統集成商和企業的共贏發展[9]。重點圍繞智能產品、裝備、服務和關鍵部件4個方面,大力發展合肥制造產業,打造一批標志性智能產品、關鍵智能部件攻關行動、智能制造應用示范行動、優化智能制造公共服務平臺、智能制造企業培育行動,積極推進合肥市智能制造全產業鏈關鍵環節的建設與落實。最終建成完備高效高水平的智能制造全產業鏈產業聚集區(如圖3所示)。 

 

  3 智能制造產業鏈結構圖 

  六是建立工業云服務及大數據平臺。發揮數據、技術、服務、產業生態系統四大支撐領域作用,提高企業對數據資產的有效管理和利用,規范數據全生命周期管理的相關技術,推動云服務、大數據服務和服務管理發展,構建包括工業互聯網開放應用框架、制造資源云服務與協同平臺技術、工業互聯網應用開發及發布平臺技術、工業互聯網云操作系統及建模工具技術的產業生態系統。 

  七是發展智能制造創新平臺[10]。圍繞合肥市相關管理部門、中國科學技術大學先進技術研究院、合肥工業大學智能制造技術研究院等研究機構及合肥本地特色企業,建設智能制造技術創新平臺、產業服務平臺和行業人才平臺,形成產業規劃、技術攻關、產品研發、檢測中試、系統集成和人才培養等產業創新服務能力(如圖4所示)。 

 

  4 合肥市智能制造產業創新平臺 

  4 總結 

  合肥市作為安徽省省會城市,不僅是國家中部崛起戰略中的安徽省領頭羊,而且是皖江城市帶建設中的核心城市,憑借著其得天獨厚的地理位置條件,正在成為安徽省乃至全國內承接轉移的重要區域。合肥市智能制造發展規劃以《中國制造2025》戰略方針作為指導,將推動信息技術與制造業融合發展,制定智能制造技術標準,建立制定智能制造和兩化融合管理標準體系。在重點領域試點建設智能工廠/數字化車間,加快人機智能交互、工業機器人、智能物流管理、增材制造等技術和裝備在生產過程中的應用,促進制造工藝的數字化控制、仿真優化、自適應控制和狀態信息實時監測。通過智能制造產業聚集區建設,實現資源集約利用,提高整體效益的區域,重點突出關聯、集中、集約、集合的立體化智能制造區域。 

 

  5 合肥市智能制造方案 

   “合肥市智能制造”的推進實施,最終將實現以合肥本地龍頭企業為主體,深入實施創新驅動戰略,大力發展合肥本地智能制造行業,全力打造合肥市“中國制造2025”標桿城市的新形象。 (作者單位:合肥工業大學)

       

  參考文獻: 

  [1]制造業創新驅動發展戰略研究課題組.制造業創新驅動發展戰略[J].中國工程科學,2015年第17卷第7. 

  [2]王友發,周獻中.國內外智能制造研究熱點與發展趨勢[J].中國科技論壇,2016,4 

  [3]傅建中.智能制造裝備的發展現狀與趨勢[J].機電工程,2014.08. 

  [4]朱劍英.智能制造的意義、技術與實現[J].機械制造與自動化,2013,42(3)1-6 

  [5]冷單,王影. 我國發展智能制造的案例研究[J]. 經濟縱橫,2015年第8期:78-81. 

  [6]王煜.安徽省智能制造裝備業政策問題研究[D].安徽大學,2015 

  [7]王德顯.德國工業4.0戰略對中國工業發展的啟示[J].稅務與經濟,2016,1 

  [8]肖靜華,毛蘊詩,謝康.基于互聯網及大數據的智能制造體系與中國制造企業轉型升級[J].產業經濟評論,2016,2 

  [9]姜黎輝.企業智能化轉型的公共研發平臺研究[J].技術經濟與管理研究,2016,6 

  [10]趙福全,劉宗巍.中國發展智能汽車的戰略價值與優劣勢分析[J].現代經濟探討,2016,4 

      

  作者信息: 

  劉征宇,男,37歲,合肥工業大學機械工程學院,副教授,18955138600,liuzhengyu@hfut.edu.cn,合肥市屯溪路193號,230009 

  王雪松,男,26歲,合肥工業大學機械工程學院,研究生,18655164628,wangxuesong2020@163.com, 合肥市屯溪路193號,230009 

  湯偉,男,24歲,合肥工業大學機械工程學院,研究生,13856094270,2430416877@qq.com,合肥市屯溪路193號,230009 

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