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智能制造是全球制造业发展的大趋势,为巩固在全球制造业中的地位,抢占制造业发展的先机,主要发达国家积极发展智能制造,制定智能制造战略,如德国推出工业4.0,美国积极布局工业互联网。
(一)德国
2013年4月,在汉诺威工业博览会上,德国最先提出德国工业4.0概念,在该博览会上,德国政府正式推出了《德国工业4.0战略计划实施建议》,对工业4.0的愿景、战略、需求、有限行动领域等内容进行了分析。工业4.0已上升为德国国家战略,成为德国面向2020年高科技战略的十大目标之一。其目的是支持工业领域技术的研发与创新,保持德国的国际竞争力。实质上,工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命。
德国工业4.0可以概括为一个核心、两重战略和三大集成。一个核心是“智能 网络化”,通过信息物理系统(CPS),构建智能工厂。两重战略,即打造领先的市场策略和领先的供应商策略。德国不仅要培育CPS的应用市场,也想成为全球智能技术的领导者。两大战略实施中强调发展新的合作模式,加强与中小企业的合作,鼓各企业积极利用新一代的生产技术,并争取成为新技术的创造者和供应者,从而使德国能够领导未来的新工业革命。三大集成,即横向集成,纵向集成和端对端集成。横向集成是企业之间的集成,通过资源整合,促进不同企业之间实现信息、资源的共享,促进企业协同发展。纵向集成是打通企业内部之间的信息流通,建立网络化的制造体系,发展个性化定制生产。端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,在所有终端数字化的前提下实现企业之间的相互沟通,将制造产品的整个周期的端点连接在一起,通过网络系统实现设备之间的数据传输。
此外,工业4.0确定了8个优先行动领域:标准化和参考架构,制定参考架构的标准,促进企业之间网络的形成;复杂系统的管理,开发生产制造系统的模型;一套综合的工业基础宽带设施,大規模扩展网络基础设施;安全和安保,确保生产设施和产品具有安全性,防止数据被滥用;工作的组织和设计,工作的内容、流程等将发生改变;培训和持续职业发展,进行培训,研究数字化学习技术;法规制度,对现有的制度、法律进行调整;资源效率,提高资源的利用效率。
工业4.0发布之后,德国各大企业如西门子等积极响应,产业链不断完善,已经形成工业4.0生态系统。而且,德国的工业4.0平台发布了工业4.0参考架构(RAMI4.0)。
2014年8月,德国出台《数字议程(2014—2017)》,这是德国《高技术战略2020》的十大项目之一,旨在将德国打造成“数字强国”。议程包括“网络普及”“网络安全”及“数字经济发展”等方面内容。
2016年,德国发布《数字化战略2025》,目的是将德国建成最现代化的工业化国家。该战略指出,德国数字未来计划由12项内容构成:工业4.0平台、未来产业联盟、数字化议程、重新利用网络、数字化技术、可信赖的云、电动车用信息通信技术、德国数据服务平台、中小企业数字化、创客竞赛、进入数字化、经济领域信息技术安全。
该战略明确了数字化转型的十大步骤,2025年在全德国建成千兆级光纤网,鼓励创业创新,鼓励创新企业与成熟企业合作,完善投资和创新的监管框架,巩固智能化联网的核心地位,加强数据安全、发展数据自主权,创新中小企业、手工业和服务业的商业模式,利用工业4.0推进德国现代化,加强顶尖数字技术的研发和创新,强化数字化方面的教育,加强对市场行为监管。
2019年11月,为继续保持在全球工业领域的领先地位,德国发布《德国工业战略2030》,主要内容包括改善德国作为工业基地的框架条件、加强新技术研发和调动私人资本、在全球范围内维护德国工业的技术主权。该战略提出当前最重要的突破性创新是数字化,尤其是人工智能的应用。提出要强化对中小企业的支持,尤其是数字化进程,同时培育龙头企业。为了促进目标的实现,提出降低能源价格、税收优惠、放宽垄断法等一系列政策措施。
(二)美国
美国是智能制造的重要发源地之一。2005年,美国国家标准与技术研究所提出“聪明加工系统研究计划”,这一系统实质就是智能化,研究的内容包括系统动态优化,设备特征化,下一代数控系统,状态监控和可靠性,在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。2006年,美国国家科学基金委员会就提出了智能制造的核心概念,其核心技术是计算、通信、控制。同年,成立智能制造领导联盟SMLC,打造智能制造共享平台,推动美国先进制造业的发展。
2009年,美国提出《重振美国制造业政策框架》,支持高技术研发。
2011年,美国实施“先进制造伙伴计划(AMP)”。该计划认为智能自动化技术让很多企业获益,为避免市场失灵,应采用政府联合投资形式发展先进机器人技术,提高产品质量、劳动生产率等,所以要投资先进机器人技术。计划认为现有的设计工具无法满足信息物理系统等复杂系统的要求,所以应重点开发面向复杂系统的设计工具,应开发模块化制造设备,压缩从设计到生产所需的时间,提高生产制造的柔性以及分布式生产能力。
2012年,美国发布《美国先进制造业战略计划》,该计划客观描述了全球先进制造业的发展趋势及美国制造业面临的挑战,明确提出了实施美国先进制造业战略的五大目标,加快中小企业投资,提高劳动者技能,建立健全伙伴关系,调整优化政府投资,加大研发投资力度。计划为推进智能制造的配套体系建设提供政策与计划保障。
2012年,美国政府宣布启动国家制造业创新网络计划,后更名为“美国制造”,计划在重点技术领域建设45家制造业创新中心。目前已经建成了数字化制造与设计创新中心、智能制造的清洁能源制造创新研究所、先进机器人制造中心等。
2012年,美国通用电气公司(GE)发布《工业互联网:打破智慧与机器的边界》,提出了工业物联网(IIoT)概念,将智能制造设备、数据分析和网络人员作为未来制造业的关键要素,以实现人机结合的智能决策。之后,AT
(一)德国
2013年4月,在汉诺威工业博览会上,德国最先提出德国工业4.0概念,在该博览会上,德国政府正式推出了《德国工业4.0战略计划实施建议》,对工业4.0的愿景、战略、需求、有限行动领域等内容进行了分析。工业4.0已上升为德国国家战略,成为德国面向2020年高科技战略的十大目标之一。其目的是支持工业领域技术的研发与创新,保持德国的国际竞争力。实质上,工业4.0是以智能制造为主导的第四次工业革命。
德国工业4.0可以概括为一个核心、两重战略和三大集成。一个核心是“智能 网络化”,通过信息物理系统(CPS),构建智能工厂。两重战略,即打造领先的市场策略和领先的供应商策略。德国不仅要培育CPS的应用市场,也想成为全球智能技术的领导者。两大战略实施中强调发展新的合作模式,加强与中小企业的合作,鼓各企业积极利用新一代的生产技术,并争取成为新技术的创造者和供应者,从而使德国能够领导未来的新工业革命。三大集成,即横向集成,纵向集成和端对端集成。横向集成是企业之间的集成,通过资源整合,促进不同企业之间实现信息、资源的共享,促进企业协同发展。纵向集成是打通企业内部之间的信息流通,建立网络化的制造体系,发展个性化定制生产。端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,在所有终端数字化的前提下实现企业之间的相互沟通,将制造产品的整个周期的端点连接在一起,通过网络系统实现设备之间的数据传输。
此外,工业4.0确定了8个优先行动领域:标准化和参考架构,制定参考架构的标准,促进企业之间网络的形成;复杂系统的管理,开发生产制造系统的模型;一套综合的工业基础宽带设施,大規模扩展网络基础设施;安全和安保,确保生产设施和产品具有安全性,防止数据被滥用;工作的组织和设计,工作的内容、流程等将发生改变;培训和持续职业发展,进行培训,研究数字化学习技术;法规制度,对现有的制度、法律进行调整;资源效率,提高资源的利用效率。
工业4.0发布之后,德国各大企业如西门子等积极响应,产业链不断完善,已经形成工业4.0生态系统。而且,德国的工业4.0平台发布了工业4.0参考架构(RAMI4.0)。
2014年8月,德国出台《数字议程(2014—2017)》,这是德国《高技术战略2020》的十大项目之一,旨在将德国打造成“数字强国”。议程包括“网络普及”“网络安全”及“数字经济发展”等方面内容。
2016年,德国发布《数字化战略2025》,目的是将德国建成最现代化的工业化国家。该战略指出,德国数字未来计划由12项内容构成:工业4.0平台、未来产业联盟、数字化议程、重新利用网络、数字化技术、可信赖的云、电动车用信息通信技术、德国数据服务平台、中小企业数字化、创客竞赛、进入数字化、经济领域信息技术安全。
该战略明确了数字化转型的十大步骤,2025年在全德国建成千兆级光纤网,鼓励创业创新,鼓励创新企业与成熟企业合作,完善投资和创新的监管框架,巩固智能化联网的核心地位,加强数据安全、发展数据自主权,创新中小企业、手工业和服务业的商业模式,利用工业4.0推进德国现代化,加强顶尖数字技术的研发和创新,强化数字化方面的教育,加强对市场行为监管。
2019年11月,为继续保持在全球工业领域的领先地位,德国发布《德国工业战略2030》,主要内容包括改善德国作为工业基地的框架条件、加强新技术研发和调动私人资本、在全球范围内维护德国工业的技术主权。该战略提出当前最重要的突破性创新是数字化,尤其是人工智能的应用。提出要强化对中小企业的支持,尤其是数字化进程,同时培育龙头企业。为了促进目标的实现,提出降低能源价格、税收优惠、放宽垄断法等一系列政策措施。
(二)美国
美国是智能制造的重要发源地之一。2005年,美国国家标准与技术研究所提出“聪明加工系统研究计划”,这一系统实质就是智能化,研究的内容包括系统动态优化,设备特征化,下一代数控系统,状态监控和可靠性,在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。2006年,美国国家科学基金委员会就提出了智能制造的核心概念,其核心技术是计算、通信、控制。同年,成立智能制造领导联盟SMLC,打造智能制造共享平台,推动美国先进制造业的发展。
2009年,美国提出《重振美国制造业政策框架》,支持高技术研发。
2011年,美国实施“先进制造伙伴计划(AMP)”。该计划认为智能自动化技术让很多企业获益,为避免市场失灵,应采用政府联合投资形式发展先进机器人技术,提高产品质量、劳动生产率等,所以要投资先进机器人技术。计划认为现有的设计工具无法满足信息物理系统等复杂系统的要求,所以应重点开发面向复杂系统的设计工具,应开发模块化制造设备,压缩从设计到生产所需的时间,提高生产制造的柔性以及分布式生产能力。
2012年,美国发布《美国先进制造业战略计划》,该计划客观描述了全球先进制造业的发展趋势及美国制造业面临的挑战,明确提出了实施美国先进制造业战略的五大目标,加快中小企业投资,提高劳动者技能,建立健全伙伴关系,调整优化政府投资,加大研发投资力度。计划为推进智能制造的配套体系建设提供政策与计划保障。
2012年,美国政府宣布启动国家制造业创新网络计划,后更名为“美国制造”,计划在重点技术领域建设45家制造业创新中心。目前已经建成了数字化制造与设计创新中心、智能制造的清洁能源制造创新研究所、先进机器人制造中心等。
2012年,美国通用电气公司(GE)发布《工业互联网:打破智慧与机器的边界》,提出了工业物联网(IIoT)概念,将智能制造设备、数据分析和网络人员作为未来制造业的关键要素,以实现人机结合的智能决策。之后,AT