综合篇

第一章 2018年全球智能制造发展概况

第一节 美国

美国于2009年年底启动“再工业化”战略，围绕人工智能、大数据、数字化技术等领域出台系列行动计划，采用“软硬结合”的方式拓展先进制造业的发展空间，推进产品全生命周期管理模式，打造美国智能制造领域竞争优势。

一、“再工业化”战略引导，重塑本国制造业优势

美国科技实力强大，在智能制造领域全球领先。在信息化、全球化背景下，美国为降低制造业生产成本、提升利润，将大量中低端制造业迁往亚洲新兴经济体，将经济重心转向第三产业和新兴高新技术产业，在一定限度上导致本国“产业空心化”。金融危机的爆发让美国进一步认识到制造业对经济发展的重要性，并开始推动制造业回流，借助自身在信息技术上的技术优势，通过“软硬结合”的方式，实现制造业优势重塑。随着信息技术和互联网的快速发展，美国政府强化利用软件来定义产品功能和性能，增强对以软件为主导的创新的重视程度，使制造业的价值源泉从硬件转移到了以“软硬结合”为主导。

二、多项措施组合出台，加快制造业智能化升级

随着“再工业化”战略的持续推进，政府陆续出台“美国创新战略”“美国国家人工智能研究和发展战略规划”“为人工智能的未来做好准备”“人工智能、自动化和经济”“美国先进制造业领导战略”“未来工业发展规划”等系列行动计划，将人工智能、大数据、数字化技术、量子通信等列为优先发展和重点发展的领域，保证相关领域的基础和长期研究。通过推动数字化生产、大数据分析、人工智能、量子通信、纳米技术等领域的技术进步和应用，使美国制造业企业能够不断地基于网络获取信息，及时对市场需求做出快速反应，同时能够将各种资源集成与共享，合理利用各种资源。

三、利用产品全生命周期管理模式，打造颠覆式创新

在美国，随着智能制造的推进，数据变得越发重要。从客户需求方面分析，双方/多方关系维护、产品自身的质量管理、生产相关设备健康管理、供应链管理、产品运营服务等方面都需要数据的支撑。当前，美国智能制造以“产品全生命周期管理”模式为特色，主要对围绕产品全生命周期所产生的数据进行管理，从而进一步提升产品全生命周期过程中的服务水平，并实现整体数据闭环与监测。美国工业巨头GE公司正在尝试利用工业互联网颠覆制造业的价值体系，利用数字化和新的生产方式（3D打印等）颠覆制造业的生产方式，针对产品全生命周期的数据整合，挖掘增值潜力，增加自身在智能制造领域的竞争优势。

第二节 德国

面对互联网时代新兴经济体工业经济的蓬勃发展，生产效率、研发速度及生产制造的灵活性成为德国亟待解决的问题，为此德国适时提出“工业4.0”愿景，相继出台一系列推动智能制造的战略行动计划，确保德国能够进一步发挥在嵌入式系统与自动化工程领域的技术优势，实现创新质量和成本速度相融合，保证德国能够持续主导新一代工业生产技术的话语权。

一、国家战略及平台引导新方向，推进合力发展

互联网时代，德国在技术水平、创新能力上的领先地位开始受到新兴经济体的挑战，而后德国认识到应将重点转移到借助互联网技术提升生产效率、研发速度及生产制造的灵活性等方面。提出“工业4.0”愿景，引导企业开展工业自动化技术变革，强化互联网技术在生产制造模式中的应用，以实现创新质量和成本速度相融合，推动生产方式的变革。德国充分发挥了政府的统筹协调和引领作用，在发布一系列制造业领域战略规划和产业政策的同时，也构建起与之配套、以工业4.0平台为代表的推进机制，调动社会各界共同参与工业4.0战略的实施。通过该平台及其运作机制，明确了各参与方的定位和职能，形成了突出德国工业强国地位、赢得未来产品和市场竞争的共识，分工明确、相互配合、协同推进工业4.0的强大合力。

二、构建行业共识标准与样板，加快生产率跃升

德国相继出台《德国高科技战略》《高科技战略行动计划》《德国工业4.0战略计划实施建议》《国家工业战略2030》等系列行动计划，推动制造企业智能化转型，利用CPS将各类生产要素和资源进行连接，并利用新一代信息技术实现模式更新；同时，推动标准化的建设，围绕新模式中各类技术标准为所有参与方提供一个阶段性的基础，打造样板工厂。

智能制造推动了德国制造模式的变革，实现了创新质量和成本速度相融合。尽管工厂生产的产品更为复杂、生产研发更为耗时，但德国劳动生产率仍呈现整体上升态势，尤其在2013年工业4.0提出后迎来一波快速拉动。德国中央合作银行在报告中指出：到2025年，工业4.0将推动德国劳动生产率较2013年提升12%，其中化工、机械制造和电气设备三个产业提升幅度将达到30%。

三、完善整体解决方案，提速智能化服务化转型

近年来，随着中国等发展中国家在装备制造等方面能力的崛起，使以出口为主的德国意识到单一卖装备竞争力的不足，打造智能化和服务化的整体解决方案将是其独特的优势所在。德国企业通过长时间的积累，从生产现场到企业管理，实战经验丰富，加上德国严谨的质量把控、对缺陷的零容忍，能够通过改造彻底解决问题。德国通过系统的知识体系制造系统产品，并将德国制造的知识和诀窍通过软件给予客户，以提供增值服务，最终实现持续的盈利能力，与客户深度绑定。

第三节 日本

近年来，老龄化问题对日本经济发展的限制、资源及产品供应不足日益凸显，日本政府及时发布“新增长”战略（安倍经济学），并提出构建“超智能社会5.0”，在工业领域开始积极推进数字化进程，寻求物联网应用，着力提升劳动生产率和资源利用率，有效应对老龄化造成的人力资源不足、社会能源紧缺的问题，保证了日本在互联网时代保持制造业优势和竞争力。

一、提出超智能社会和工业互联，提供智能制造发展路径

当前，日本的老龄化限制制造业发展、对外投资过多造成“产业空心化”等问题日益突出，同时2011年东日本大地震暴露了日本在能源和产品供应不足等方面问题，日本开始积极寻求物联网应用，利用智能制造提升劳动生产率及资源利用效率，弥补其老龄化和劳动力不足的短板。日本政府于2015年和2016年提出“超智能社会5.0”构想和“工业互联”计划，引导工业领域数字化进程，通过IoT、人工智能、机器人等技术，推动各类产业发展，并将其融入社会生活中，这不仅提供智能制造的发展路径，还面向社会提供解决方案，实现“超智能社会5.0”。

二、示范与支撑双抓手，推动企业的数字化进程

日本采取系列措施推动工厂智能化及物联网的应用，包括示范应用案例的整理和可视化（制造白皮书、应用实例在线地图、智能工厂示范项目、机器人引进示范项目实例说明手册等），建立中小企业的外部支援（建立了“智能制造声援团”对中小企业进行支持、专家派遣、普及中小企业容易使用的工具等），以提供技术、人员、工具的支撑；此外，还采取了日本标准国际化、面向制造的网络安全、数字化人才培养、研发支撑等有效手段。工厂数据采集水平明显提升，依据经产省调查，日本在工厂中进行采集数据的企业，2015年只有40%，2016年则达到66%，其中大型企业达到88%。同时，近年来日本宏观经济已显示出重要改善迹象，名义GDP增长明显加速，预计在2021—2025年间GDP平均增速将达到2.2%。

三、软硬双向齐发力，体系化提升日本智造水平

日本从开发设计相关IT技术、物联网技术及机器人三个方面提升本国智能制造水平，以节约劳动力成本、节约能耗、改善劳动生产率。在开发设计相关IT技术方面，提出了为实现大系统全局最优的“基于模型设计”的方法和连接多个系统的复杂模型设计开发方法“基于模型的系统工程”，依靠大型的IT技术平台，将大系统分割成各个小系统，各种需求与各个小系统建立关联，以小系统为单位进行开发设计，链接之前各系统开发的各类小研发系统；在物联网技术方面，一是通过PLM工具实现工程之间的最优化，二是将制造工厂和公司总部关联，实现企业内部的最优化，三是完成企业间的数据共享，实现社会活动的最优化；在机器人方面，日本是世界第一的机器人大国，日本的机器人革命重点在汽车、住宅等各个生活空间中的机器人化。