◎中國(guó)工程院院士 單忠德

一、先進(jìn)制造與智能制造發(fā)展?fàn)顩r

從過(guò)去的傳統(tǒng)手工制造到后來(lái)的大工業(yè)、規(guī)?；a(chǎn)，都是為了滿(mǎn)足人們的生活需求。特別是今天，既要滿(mǎn)足人民美好生活向往的需求，又要保證環(huán)境是友好的，真正實(shí)現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”，這就需要更多的先進(jìn)制造和智能制造技術(shù)與裝備。

中國(guó)工程院和機(jī)械科學(xué)研究總院等單位近年來(lái)聯(lián)合開(kāi)展制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展指數(shù)相關(guān)研究課題，對(duì)制造強(qiáng)國(guó)的指標(biāo)體系進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，旨在構(gòu)建一個(gè)體系，更好地分析我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的發(fā)展路徑，提出更好的發(fā)展措施和發(fā)展步驟。結(jié)合眾多專(zhuān)家的意見(jiàn)建議，最后構(gòu)建的制造強(qiáng)國(guó)指標(biāo)體系如表1 所示，共有規(guī)模發(fā)展、質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、持續(xù)發(fā)展4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，細(xì)分為18 個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

中國(guó)工程院院士單忠德在第二十期錢(qián)學(xué)森論壇深度會(huì)議上作主題報(bào)告

通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析，得到了2018年9 個(gè)國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展指數(shù)，如表2 所示?？梢钥闯?，在這些指標(biāo)體系里面，我國(guó)處于第三陣列的第一名，美國(guó)領(lǐng)先處于第一陣列，德國(guó)和日本位于第二陣列。從2012 年到2018年，美國(guó)排名第一，指標(biāo)分?jǐn)?shù)達(dá)到了166.06，我國(guó)是105.94。對(duì)2018 指標(biāo)具體分析來(lái)看：規(guī)模發(fā)展方面，我國(guó)是遙遙領(lǐng)先，穩(wěn)居第一；質(zhì)量效益方面，美國(guó)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)依舊明顯，中國(guó)排序上升一位，需要持續(xù)強(qiáng)化高質(zhì)量發(fā)展；結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，美國(guó)排在前面，我國(guó)排在第四名；持續(xù)發(fā)展方面，我國(guó)跟美國(guó)、日本還有差距，我國(guó)需要進(jìn)一步強(qiáng)化綠色發(fā)展，加強(qiáng)研發(fā)投入，實(shí)現(xiàn)好科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展?？傮w來(lái)看，美國(guó)在質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、持續(xù)發(fā)展方面具有全面優(yōu)勢(shì)，德國(guó)和日本在質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)目標(biāo)是到2035 年能夠達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)的中等水平，在持續(xù)鞏固規(guī)模優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，更好地推進(jìn)可持續(xù)制造與高質(zhì)量發(fā)展。

表1 制造強(qiáng)國(guó)指標(biāo)體系

表2 2018年9個(gè)國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展指數(shù)

由此看出，我們要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，需要用數(shù)字化、智能化制造技術(shù)來(lái)產(chǎn)生新的動(dòng)能，來(lái)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)優(yōu)化升級(jí)。數(shù)字化、智能化制造不僅為了制造高品質(zhì)的產(chǎn)品，也希望制造過(guò)程是綠色的，手段能夠變成智能的，真正能夠?qū)崿F(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全地高品質(zhì)制造。

目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家正在積極發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)，如數(shù)字化制造、可持續(xù)制造等。美國(guó)發(fā)展的先進(jìn)制造前沿技術(shù)如表3 所示，美國(guó)能源部還成立了國(guó)家清潔能源智能制造技術(shù)與創(chuàng)新中心，目標(biāo)是希望未來(lái)5 年首批驗(yàn)證項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)或主要制造工藝能源效率提高15%，現(xiàn)有的工藝中引入智能制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成本和時(shí)間均減少50%，用數(shù)字化、智能化技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化提升。日本發(fā)布的《日本制造業(yè)白皮書(shū)（2018）》中明確提出，通過(guò)制造業(yè)自動(dòng)化與數(shù)字化融合提高產(chǎn)品附加值，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)工業(yè)等是日本制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)。為推進(jìn)“互聯(lián)工業(yè)”，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省確定未來(lái)五大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域方向，其中智能制造和機(jī)器人、智能生活是發(fā)展的重中之重。眾所周知，德國(guó)發(fā)布了工業(yè)4.0，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)德國(guó)制造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力主要來(lái)源于三個(gè)方面：一是開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程的高度自動(dòng)化，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量；二是高新技術(shù)含量，尤其是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，賦予產(chǎn)品新功能；三是產(chǎn)品數(shù)字化控制、智能化、綠色化制造，發(fā)展服務(wù)型制造，最終還是通過(guò)軟硬件的結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)服務(wù)能力提升，提高資源生產(chǎn)效率，減少污染排放，實(shí)現(xiàn)柔性個(gè)性化生產(chǎn)。近年來(lái)，各國(guó)陸續(xù)發(fā)布了制造戰(zhàn)略，德國(guó)出臺(tái)了“高科技戰(zhàn)略2025”，英國(guó)發(fā)布了“英國(guó)工業(yè)2050 戰(zhàn)略”。可以看出，世界各國(guó)都在加大科研創(chuàng)新，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，保證可持續(xù)發(fā)展，以能夠?qū)崿F(xiàn)未來(lái)制造的個(gè)性化生產(chǎn)。著眼未來(lái)，世界先進(jìn)制造技術(shù)與裝備的發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)字化、精密化、綠色化，然后是成線(xiàn)化，最終向生物制造即生物化的趨勢(shì)發(fā)展。

表3 美國(guó)發(fā)展的11項(xiàng)先進(jìn)制造前沿技術(shù)

二、先進(jìn)制造與智能制造應(yīng)用案例

傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)依然是我國(guó)重要的基礎(chǔ)制造產(chǎn)業(yè)，中央提出用數(shù)字化、智能化提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，其實(shí)就是用數(shù)字化制造技術(shù)與裝備促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，包括用數(shù)字化制造技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，以及不斷創(chuàng)新出新的數(shù)字化、智能化的制造方法、工藝和裝備。這實(shí)際上是兩條路徑：一個(gè)是改造提升，一個(gè)是創(chuàng)新發(fā)展。下面是兩個(gè)應(yīng)用案例。

第一個(gè)例子是我們開(kāi)發(fā)的數(shù)字化無(wú)模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備。鑄造是重要的基礎(chǔ)制造工藝，廣泛應(yīng)用于航空航天、動(dòng)力機(jī)械等裝備制造業(yè)，我國(guó)鑄件產(chǎn)量世界排名第一。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)鑄造精度較低，排放較高，迫切需要綠色高質(zhì)量發(fā)展。針對(duì)這些需求，提出了數(shù)字化無(wú)模鑄造復(fù)合成形方法，不用傳統(tǒng)的金屬模、木模去鑄造，直接通過(guò)數(shù)字化擠壓+切削/打印的方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜鑄件的高性能、高精度、高質(zhì)量制造，用數(shù)字化的技術(shù)去提升傳統(tǒng)鑄造行業(yè)。研制出了系列化數(shù)字化無(wú)模鑄造技術(shù)裝備，如砂型/砂芯數(shù)字化柔性擠壓成形機(jī)、無(wú)模鑄造精密成形機(jī)等，變革了傳統(tǒng)的砂型鑄造的制造模式，解決了大型、復(fù)雜鑄件的高精度制造問(wèn)題，使成本降低30% 以上，精度得到提高。例如，利用該技術(shù)研制的濰柴動(dòng)力某直列六缸柴油機(jī)缸體，制造周期從原來(lái)六個(gè)月減少到了25 天，精度達(dá)到CT8 級(jí)。應(yīng)用于廣西玉柴大型船用發(fā)動(dòng)機(jī)，做出來(lái)的鑄件重3.5 噸，采用無(wú)模鑄造的方式，精度提高了3 個(gè)等級(jí)，周期縮短了83%，成本降低了75%，同時(shí)零件還減重15.4%，實(shí)現(xiàn)了高精度、高效率的制造。為此，機(jī)械科學(xué)研究總院在濰坊高新區(qū)建設(shè)了高端裝備復(fù)雜零件個(gè)性化制造服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)和個(gè)性化制造，在濰坊坊子區(qū)建設(shè)了山東省綠色制造技術(shù)與裝備創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)，針對(duì)鑄造行業(yè)，推動(dòng)綠色化的改造和新技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鑄造行業(yè)的高技術(shù)化和綠色發(fā)展。

另一個(gè)例子是我們與山東康平納集團(tuán)公司等聯(lián)合開(kāi)發(fā)的筒子紗自動(dòng)染色數(shù)字化綠色制造技術(shù)與裝備，是針對(duì)傳統(tǒng)紡織行業(yè)的數(shù)字化染色技術(shù)。我國(guó)是世界上最大的紡織品生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，紡織工業(yè)是我國(guó)重要民生支柱產(chǎn)業(yè)。筒子紗染色是生產(chǎn)眾多紡織品的重要工藝，但是筒子紗染色存在三大問(wèn)題：一是用工密集、生產(chǎn)效率低；二是質(zhì)量穩(wěn)定性差；三是印染過(guò)程大量的用水，印染行業(yè)廢水排放占到了紡織行業(yè)70%以上，成為紡織印染綠色發(fā)展的瓶頸，制約高質(zhì)量發(fā)展。為此，采用數(shù)字化制造技術(shù)與裝備推動(dòng)傳統(tǒng)印染行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，研發(fā)出筒子紗自動(dòng)染色數(shù)字化柔性制造技術(shù)，研制出了紗卷無(wú)損自動(dòng)裝卸、節(jié)水染色機(jī)等數(shù)字化染色成套裝備及控制系統(tǒng)，建成了100 多臺(tái)設(shè)備全流程實(shí)時(shí)控制的立式節(jié)水自動(dòng)染色生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了噸紗生產(chǎn)最大節(jié)水70%，平均生產(chǎn)成本降低17.7%，能耗降低40%以上，從而推動(dòng)紡織印染行業(yè)的數(shù)字化綠色生產(chǎn)。

三、先進(jìn)制造與智能制造未來(lái)發(fā)展

為了更好發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，建設(shè)世界制造強(qiáng)國(guó)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)創(chuàng)造、中國(guó)質(zhì)量和中國(guó)品牌，數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)融合發(fā)展是必然趨勢(shì)。未來(lái)技術(shù)將聚焦人工智能、機(jī)器人、先進(jìn)制造、傳感器、信息存儲(chǔ)與通信、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等，進(jìn)一步推進(jìn)能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的世界，帶來(lái)系列技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。新一代人工智能將提升制造競(jìng)爭(zhēng)力，根據(jù)國(guó)家發(fā)布的發(fā)展規(guī)劃：到2030 年，人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心，智能經(jīng)濟(jì)、智能社會(huì)取得明顯成效，為躋身創(chuàng)新型國(guó)家前列和經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)奠定重要基礎(chǔ)。我國(guó)正在培育高端、高效的智能經(jīng)濟(jì)，大力發(fā)展人工智能新興產(chǎn)業(yè)，加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)，大力發(fā)展智能企業(yè)，包括智能設(shè)備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，起到了很好的作用。綠色智能制造技術(shù)能夠引發(fā)新的產(chǎn)業(yè)變革。材料技術(shù)、零部件技術(shù)發(fā)展趨向于結(jié)構(gòu)功能一體化、設(shè)計(jì)制造一體化、零部件智能化、制造過(guò)程綠色化。人機(jī)共融的智能制造模式、智能材料與3D 打印技術(shù)，將推動(dòng)批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)向高靈活、個(gè)性化、數(shù)字化生產(chǎn)模式。智能機(jī)器人、智能制造裝備研發(fā)應(yīng)用成為熱點(diǎn)，基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠(chǎng)等引領(lǐng)制造方式的變革。

例如，先進(jìn)成形制造技術(shù)與裝備的未來(lái)發(fā)展路線(xiàn)如圖所示。以傳統(tǒng)的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等領(lǐng)域?yàn)槔?，著眼未?lái)發(fā)展，首先要解決造得出的問(wèn)題，再一個(gè)就是“造得精”的問(wèn)題，最終要實(shí)現(xiàn)“造得好”。面向2035 年，一定是從“造得出”“造得精”，最后到“造得好”，融合綠色制造與智能制造技術(shù)，真正能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)成形制造。

對(duì)于濰坊市來(lái)說(shuō)，要建設(shè)現(xiàn)代化高品質(zhì)濰坊，人是創(chuàng)新發(fā)展的主體與靈魂，持續(xù)致力于培育、引進(jìn)人才與團(tuán)隊(duì)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)人與企業(yè)、人與城市、人與自然的和諧發(fā)展。另外，要強(qiáng)化科技創(chuàng)新，引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展，不斷進(jìn)行實(shí)踐，建設(shè)一大批創(chuàng)新型企業(yè)，使濰坊成為科技創(chuàng)新的領(lǐng)跑者、重大工程的支撐者、科技產(chǎn)業(yè)的主力軍。同時(shí)，要營(yíng)造氛圍，讓創(chuàng)新成為我們的自覺(jué)行動(dòng)，發(fā)揮出濰坊市的綜合優(yōu)勢(shì)，充分把創(chuàng)新第一動(dòng)力的巨大潛能激發(fā)出來(lái)，建設(shè)創(chuàng)新型高品質(zhì)的濰坊。要籌劃建設(shè)山東省智能制造裝備與先進(jìn)制造濰坊實(shí)驗(yàn)室，以創(chuàng)新機(jī)構(gòu)基地建設(shè)為統(tǒng)領(lǐng)，統(tǒng)籌資源，創(chuàng)新產(chǎn)學(xué)研合作的體制機(jī)制。同時(shí)，要建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的合作共同體，結(jié)合新時(shí)代的發(fā)展需求，以共同愿景、使命與目標(biāo)，由創(chuàng)新聯(lián)合體向創(chuàng)新共同體邁進(jìn)，協(xié)力突破關(guān)鍵、短板技術(shù)。另外，濰坊市要堅(jiān)持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)和培育壯大新興產(chǎn)業(yè)并重，建立共性技術(shù)平臺(tái)，再造產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，打造戰(zhàn)略全局性產(chǎn)業(yè)鏈。

先進(jìn)成形制造技術(shù)與裝備發(fā)展路線(xiàn)圖

現(xiàn)代化城市建設(shè)要關(guān)注數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造一體化發(fā)展，不斷優(yōu)化制造工藝與裝備，可以使其更加人性化和綠色化，包括高端裝備的數(shù)字化互聯(lián)互通、發(fā)展智能制造園區(qū)、綠色制造園區(qū)，使整個(gè)制造更加優(yōu)化與節(jié)能高效。同時(shí)，還要關(guān)注制造業(yè)服務(wù)定制化、平臺(tái)化的發(fā)展，特別催生高端裝備及其零部件個(gè)性化定制生產(chǎn)及云制造等新模式、新業(yè)態(tài)，使整個(gè)的制造生產(chǎn)過(guò)程和流通環(huán)節(jié)更加綠色。智能制造是我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的主攻方向，濰坊已經(jīng)實(shí)施了一大批智能制造項(xiàng)目，還要持續(xù)發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)、人工智能和制造業(yè)的深度融合，要堅(jiān)持用數(shù)字化、智能化技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，建設(shè)更多的數(shù)字化車(chē)間和智能制造工廠(chǎng)。另外，強(qiáng)化科技創(chuàng)新支撐，大力培育創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)企業(yè)，塑造更多依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)發(fā)展，推進(jìn)制造業(yè)向智能綠色轉(zhuǎn)型，真正把人成為決策和優(yōu)化的執(zhí)行者，創(chuàng)新發(fā)展智能產(chǎn)品和智能裝備，使未來(lái)制造更加智能化、綠色化和人性化。

習(xí)近平總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)，要加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，在中高端消費(fèi)、創(chuàng)新引領(lǐng)、綠色低碳等領(lǐng)域培育新增長(zhǎng)點(diǎn)、形成新動(dòng)能。支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，加快發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，瞄準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提高水平。促進(jìn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端，培育若干世界級(jí)先進(jìn)制造業(yè)集群。按照總書(shū)記的要求，我認(rèn)為濰坊具有很好的先進(jìn)制造基礎(chǔ)，應(yīng)加快成為發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)與高端裝備，打造先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群與創(chuàng)新型企業(yè)集群的排頭兵、主力軍，為建設(shè)現(xiàn)代化高品質(zhì)的濰坊，加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體作出更大的貢獻(xiàn)。