欧阳劲松：从数字化工厂到智能制造工业4.0 ——中国制造2025

“2016第十一届中国电工装备创新与发展论坛”演讲报告文字版已在“电气技术”微信（微信号：dianqijishu）上陆续发布，请感兴趣的读者关注阅读。

演讲人系机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长

（本文根据“2016第十一届中国电工装备创新与发展论坛”演讲PPT编辑而成）

制造业及相关概念

制造业是指对原材料(采掘业的产品和农产品)进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的工业的总称。根据我国现行标准GB/T4754-2002划分，制造业包括31个行业。

制造业包括的行业范围很广，按产品一般可分为生产资料制造业、装备制造业、消费资料制造业。按制造过程一般可分为离散制造业、流程制造业和混合型制造业。

智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。

智能制造目前国际上还没有准确定义，以上是工信部组织专家给出的描述性定义，有利于凝聚目标、聚集资源、共同发力。

数字化工厂和工业4.0

一、数字化工厂

什么是数字化工厂？IEC词汇库给出的定义是：数字化工厂是数字模型、方法和工具的综合网络（包括仿真和3D虚拟现实可视化），通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。

它是以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式，是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物。

数字化工厂实现了产品设计与生产过程无缝集成，打通纵向集成和横向集成。

个性化批量生产模式颠覆了传统的制造模式，不仅需要制造系统能够支持自适应生产任务、资源和环境等制造要素的动态变化，而且需要制造系统能够实现企业内部管理的纵向集成和面向供应链的横向集成（工业4.0目标）。

MES（制造企业生产过程执行管理系统）和SCADA（数据采集与监视控制系统）是数字化智能制造的核心工业软件。

PLM（产品全生命周期管理）紧紧围绕产品，对用户需求、订单信息、产品开发、工艺规划、生产制造、使用维护和回收再利用等全生命周期各个阶段产品数据的生成、变化进行科学高效的管理，以达到缩短产品上市周期、保证产品质量、降低产品成本等目的。从地域上横跨企业和供应链，从时间上覆盖从产品的概念阶段一直到产品结束的全生命周期。

PLM将分散的“产品信息孤岛”进行无缝集成，对产品全生命周期各个阶段的历史数据、现用数据、实验数据、规范文档等进行管理，为企业提供支持产品快速设计、制造优化、顺畅销售和方便使用维护等的集成化协同系统，是一种战略性的思想方法。

数字化工厂具有自动化、信息化、一体化、精益化、集成化的特点。

1）自动化：高度的自动化设备、生产区域的自动化、数据采集自动化、物流自动化、生产管理的自动化；2）信息化：把所有的工厂、生产线、产品设计、文档、图像、声音、管理、流程进行数字化；3）一体化：从产品研发到生产制造的闭环生产过程，保证工艺的标准化，将设计要求引入到生产过程；4）精益化：在生产过程对人、设备、物流、质量、能源的精益化管理，保证资源利用的最佳效率；5）集成化：工厂生产管理系统、企业管理系统、产品研发系统的集成，保证了人、物、设备、系统的集成。

二、工业4.0

工业4.0以智能制造为主导的第四次工业革命（革命性的生产方法）。通过信息物理系统CPS实现全生命周期中制造单元间相互独立地自动交换信息、触发动作和实现控制，将制造业向智能化转型。

工业4.0主要内涵是：产品方面，用户需求的功能性能数字仿真及快速实体化“虚拟”实现；生产方面，从材料选择到工厂生产资源配置的全数字仿真与实现；实现手段是云计算、大数据、物联网......；实现跨企业、行业、地域的生产链整合来高效满足用户个性化需求，重构价值链。

八个优先行动计划：标准化和参考架构；为工业建立宽频的基础设施；安全和保障（物理安全、功能安全、信息安全）；管理复杂系统；工作的组织和设计；培训和持续的专业发展；监管框架；资源利用效率。

中国制造2025及智能制造

1、总体目标是以制造业的智能、高效、高质、协同、绿色、安全发展为重点突破口，力争通过2~3个五年计划的努力，以期改变我国制造业的现状。

2、“中国制造2025”五大工程包括高端装备创新工程、国家制造业创新中心、智能制造、工业强基工程和绿色发展工程，其中智能制造是主攻方向。

3、“中国制造2025”和“德国工业4.0”的比较。

1）共同点：两个战略都是为了迎接新一轮科技和产业革命的到来，着眼于以数字化和网络化为支持的智能化生产；

2）不同点：一是两国的制造业基础不一样，德国是制造业强国，中国是制造业大国。中国制造占世界制造的20%，但有点“虚胖”，不强；二是发展阶段不一样，德国已完成工业3.0，而中国工业化发展历史不长，大部分还没有自动化和数字化，尚处在工业2.0阶段，部分达到3.0水平。所以，中国发展工业，要2.0、

3.0和4.0齐头并进。

4、科技部重大科技工程

1）国家科技重点研发计划重点专项：制造基础技术；与关键部件；智能机器人；网络协同制造。

2）智能制造与机器人重大工程专项：“131”工程。

5、工信部工作重点

1）智能制造示范应用：2015年7月，工信厅装函[2015]333号《工业和信息化部关于公布2015年智能制造试点示范项目名单的通告》，共46项。

2）2015年智能制造专项项目：工信厅联装函[2015]415号《工业和信息化部办公厅财政部办公厅关于开展2015年智能制造专项项目立项的通知》；工信部下达了93家公司的相关项目获入选，包括ITEI的7个项目。

3）智能制造综合标准化工作组：工信厅装[2014]230号《工业和信息化部办公厅关于成立智能制造综合标准化工作组的函》； 40余家成员，由仪表所、电子4所、信通院作为支撑单位；主要工作是全面梳理现有标准、搭建智能制造综合标准化技术体系框架、发布《智能制造综合标准化技术体系建设指南》。

4）智能制造工程（“中国制造2025”五大工程之一）：为落实《中国制造2025》和“十三五”规划精神，工信部制定了《智能制造工程实施方案（2016—2020年）》；2015年12月由工信部完成编写，2016年1月通过国务院讨论。

5）聚焦“五三五十”重点任务：攻克五类关键技术装备，突破高档数控机床与工业机器人、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备五类关键技术装备；夯实智能制造三大基础，搭建基本完善的智能制造标准体系，开发智能制造核心支撑软件，建立高效可靠的工业互联网基础和信息安全系统；培育推广五种智能制造新模式，重点培育离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务；推进十大重点领域智能制造成套装备集成应用。

6、现有标准梳理和待制定标准计划

保障智能制造现行国家和行业标准约400项，其中待制定的智能制造直接相关标准约200项，待修订标准约150项。要加强顶层设计，构建智能制造综合标准体系，发挥智能制造标准的规范和引领作用。

7、思考

1）冷静合作：德国4.0是为了维持其全球市场领导地位，觊觎中国市场、人才、资金、资源等；2）统一数据平台：需要勇气、智慧和牺牲，打破管理、行业壁垒，重新构建生产要素链和价值链，统一数据平台；3）标准是关键：标准化排在八个优先行动首位，大量关键技术和内容需要进行标准化。

我们的希望是中国拥有工业4.0，而不是工业4.0拥有中国。

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