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| 第十四屆中國科協年會已經進入大會特邀報告階段，第一個作報告的中國工程院院長周濟院士報告題目為《制造業數字化智能化》。（人民網記者 王天樂 攝） |
人民網石家莊9月8日電（記者 王泓漓）今天上午，由中國科協與河北省人民政府聯合主辦的第十四屆中國科協年會在石家莊市河北會堂舉行開幕式，本屆會議主題為“科技創新與經濟結構調整”。開幕式結束后為大會特邀報告階段，中國工程院院長周濟院士作了題為《制造業數字化智能化》的報告。全文如下：
各位嘉賓、同志們，今天報告的題目是：制造業數字化智能化。談三點體會與大家交流。
第一點體會，依靠技術創新實現由“制造大國”到“制造強國”的歷史性跨越。在全國科技創新大會上，胡錦濤同志指出科學技術日益成為經濟社會發展的主要驅動力。必須從國家發展全局的高度，集中力量推進科技創新，必須把創新驅動發展作為面向未來的一項重大戰略。我們國家的發展進入了新的歷史時期，要實現以科學發展為主題，以加快轉變經濟發展方式為主線，最根本是要依靠科技力量，最關鍵是提高自主創新能力，要推動我國經濟社會發展盡快走上創新驅動的軌道。
國際金融危機以來，世界經濟競爭格局發生了深刻變化，主要有兩個大的發展趨勢，一方面實體經濟的戰略意義，世界主要發達國家重新重視實體經濟，紛紛實施“再工業化”戰略。美國奧巴馬總統在近四年中發布了四個戰略計劃，提出要重新認識先進制造業在國民經濟體系中的地位，保持在先進制造業領域的國際領先和主導地位。德國、英國、日本等國家都推出了一系列重振制造業的重大舉措。
另一方面新一輪的工業革命正在深化，西方發達國家振興制造業走的是一條新路子，他們依靠科技創新，搶占國際競爭制高點、經濟發展核心競爭力，謀求未來發展的主動權。例如蘋果公司通過產品模式創新、各種最新技術的集成創新，成功引領了信息產品的發展方向。再如美國頁巖氣開發技術的突破，引起了一場頁巖氣革命，對世界的能源格局乃至政治、經濟發展都產生了極為深刻的影響。
近期美國學者們發表了一批文章。一是強調新的工業革命即將到來，其核心技術是制造業數字化。二是美國在信息技術方面具有巨大優勢，應該通過大力發展和廣泛應用以數字化和智能化為核心的先進制造技術，實現制造業的革命性變化。三是尖銳地指出，新技術的出現，很可能導致中國制造業在未來20年中出現在過去20年所經歷的困境，很快就該輪到中國去擔憂了。應該感謝這些美國的先生們，感謝他們的提醒，感謝他們的警告，我們確實應該有強烈的憂患意識。
經過新中國60多年特別是改革開放30多年的奮斗，中國制造業實現了歷史性的跨越式發展，制造業生產總值已經成為世界第一，我國國家已經成為制造大國。但我們還不是制造強國，其中最主要的差距是自主創新能力不強，在技術方面一直處在跟蹤和追趕狀態，特別是許多關鍵核心技術還遠遠沒有掌握，制造業綜合競爭力還很弱。
正如溫家寶總理在全國科技創新大會上指出：我國是制造業大國，已經具備了很強的制造能力，但仍然不是制造業強國，總體上是還處于國際分工和產業鏈的中低端，如果能夠在中國制造前面加上“中國設計、中國創造”，我國的經濟和產業格局就會發生根本性變化。必須強調的是我們對中國制造業的未來充滿了信心，中國制造業面臨前所未有的挑戰，同時也面臨前所未有的機遇，今后20年是我國制造業實現由大到強，在創新和綜合競爭力進入世界前列的絕佳發展機遇期，中國制造業的跨越式發展具備了許多良好條件。
1.我國制造業擁有巨大市場，需求是最強大的發展動力。2.我國制造業有著世界最為完整的體系，具備強大的產業基礎。3.我國一直堅持信息化與工業化融合發展，在制造業數字化方面掌握了核心關鍵技術，具有強大的技術基礎。4.我國在制造業人才隊伍建設方面已經形成了獨特的人力資源優勢。5.我國制造業在自主創新方面已經取得了一些輝煌成就，上天、入地、下海、高鐵、輸電、發電、國防等等都顯示出我國制造業巨大的創新力量。
我們深切的認識到與美國相比，我國在虛擬經濟的創新方面差距極大。再如微軟、英特爾、谷歌、蘋果公司這樣的信息技術原始性創新方面差得很遠。今后20年在制造業數字化、智能化的核心技術方面，中國制造業完全可以實現戰略性的重點突破、重點跨越，實現與西方最發達國家并行甚至超越，這是重大戰略抉擇，必將取得偉大勝利。
總之我們要推動中國制造業的發展走上創新驅動的軌道，在今后20年，實現我國從制造大國到制造強國的跨越式發展。
第二點體會，制造業數字化、智能化是新的工業革命的核心。先進制造技術創新的內涵包含了產品創新、制造技術創新、產業模式創新三個方面。數字化、智能化技術是產品創新和制造技術創新的共性使能技術，并深刻改革制造業的生產模式和產業形態，是新的工業革命的核心技術。
首先談談產品創新。數控一代與智能一代的機械產品。從兩個案例來看產品創新的極端重要性。數碼相機是應用數字化技術對傳統產品進行創新的典范。曾經居于膠片行業全球壟斷地位的柯達公司，1975年研發出世界上第一臺數碼相機，但由于戰略性決策失誤，并沒有將這一技術創新成果市場化。隨著傳統膠片產業被數字化技術的顛覆，柯達公司今年最終宣布破產。
另外一個例子，三維打印機或者快速成型機。2011年中國十大科技進展之一是研制成功世界上最大的三維打印機。三維打印采用分層加工、疊加成形的方式，逐層增加材料來生成三維實體。相對于傳統的材料器械成形，我們叫做Cutting。三維打印材料是疊加成形，英文名是Adding，是一種重大的創新，三維打印是一種新型加工裝備，既是制造工藝的原理創新，也是應用數字化技術的產品創新，將可能改變整個制造業的面貌。
從以上兩個案例可以看出，產品創新對企業以及制造業的終端重要性。過去我們認為三分產品七分市場的觀念已經過時，或許七分產品三分市場才能適應當前激烈的市場競爭格局。
第二，數控技術和智能技術實現機械產品創新。傳統機械產品構成包括三部分：動力裝置、傳動裝置、工作裝置。它的創新可以有多種途徑，主要有兩種方法，一是創新工作原理或者說工作裝置，二是創新運動的驅動和控制系統。第一種創新是工作原理創新，是根本性的，極為重要，剛才提到的三維打印技術就屬于這類創新。千百年來，人們一直不斷創造各種新的機械，形成了適用于完成不同任務的成千上萬的機械產品。而數控化則是對于機械運動的驅動和控制的創新，是第二種創新，是創新機械產品的有效途徑。它的核心技術路線是這樣的，一方面用數控電機驅動系統取代傳統機械中的動力裝置。另一方面也是更為重要的采用計算機控制系統對機械性能和工作過程進行控制，也就是給機械裝上一個大腦。數控技術是實現機械產品創新的顛覆性共性使能技術，核心是數字化。數控技術的應用使機械產品的內涵發生了根本性變化，使產品功能極大豐富，性能發生質的變化，從根本上提高產品水平和市場競爭力，并且使機械產品向智能化進行發展。
說起數控人們就想起了數控機床，這是對的，但很不全面，數控機床是應用數控技術創新機械產品的典范，然而數控技術是一種共性使能技術，可應用于對各種機械產品進行創新升級。比如注塑機的數控化和智能化，注塑成形是最有效的塑料成型方法。我們國家是全球最大的注塑機生產國，產量占到世界年產能70%以上，但在高端產品方面，遠遠落后于世界先進水平。注塑機要完成模具開合、注射、塑化、脫模、調模、注射臺移動等6個動作，分別由6個執行機構來實現。注塑機發展歷經了傳統液壓型到伺服節能型到全電動型的演變，傳統液壓式注塑機是普通電機提供動力，經過液壓傳統系統驅動6個執行機構，伺服節能型注塑機巧妙地應用數字化技術，用交流伺服器電機取代了原來普通電機，而液壓傳動技術保持不變，這種創新可以實現能量的按需供給，消耗電能可減少40%-80%。全電動的數控注塑機，當前都可以采用伺服電機驅動，采用計算機數控系統進行控制，它的優點是加工精度與穩定性高，質量好，生產效益高，噪音低，沒有污染。智能型數控注塑機是進一步引入智能化技術，實現工藝自動優化、參數自動補償、產品自動分揀、過程自動監控和故障自動診斷等功能，從而實現更高的效率、更高的精度和更好的節能效果。
說起數控人們就想起了數控機床，這是對的，但很不全面，數控機床是應用數控技術創新機械產品的典范，然而數控技術是一種共性使能技術，可應用于對各種機械產品進行創新升級。比如注塑機的數控化和智能化，注塑成形是最有效的塑料成型方法。我們國家是全球最大的注塑機生產國，產量占到世界年產能70%以上，但在高端產品方面，遠遠落后于世界先進水平。注塑機要完成模具開合、注射、塑化、脫模、調模、注射臺移動等6個動作，分別由6個執行機構來實現。注塑機發展歷經了傳統液壓型到伺服節能型到全電動型的演變，傳統液壓式注塑機是普通電機提供動力，經過液壓傳統系統驅動6個執行機構，伺服節能型注塑機巧妙地應用數字化技術，用交流伺服器電機取代了原來普通電機，而液壓傳動技術保持不變，這種創新可以實現能量的按需供給，消耗電能可減少40%-80%。全電動的數控注塑機，當前都可以采用伺服電機驅動，采用計算機數控系統進行控制，它的優點是加工精度與穩定性高，質量好，生產效益高，噪音低，沒有污染。智能型數控注塑機是進一步引入智能化技術，實現工藝自動優化、參數自動補償、產品自動分揀、過程自動監控和故障自動診斷等功能，從而實現更高的效率、更高的精度和更好的節能效果。
再舉個例子，動力汽車的數字化和智能化。我國已經是世界上高速機車技術最發達的國家之一，軌道交通歷經了蒸汽機車、內燃機車、電力機車到動車組的變化，目前正在向智能化發展。蒸汽汽車是以煤為能源，蒸汽機提供動力，經過連桿、搖桿這樣一些機械傳動裝置驅動機車的動輪旋轉。內燃機車，由柴油機驅動發動機發電，經處理后供電動機驅動機車。電力機車是以電為能源，從接觸網接受電能并且經過處理后供變電機驅動機車。動車組是數字化的電力機車。從接觸網接受電能以后，經處理后供電機驅動車輪，電機分布在多個動車的電動上，驅動數字化、結構小型化，采用標準的TCN網絡實現數字化控制。電力機車實現的智能化將提供更加安全、更加舒適的服務。
縱觀全球實現產業結構調整和機械產品升級的歷程。蒸汽機技術使機械工業由人力制作時代進入機械化時代。電氣技術使機械工業由機械化時代進入了電氣化時代。數控技術正在使機械工業由電氣化時代躍升為數字化時代，在可以預見的將來，智能化技術將使機械工業由數字化時代進入智能化時代。
蒸汽一代機械產品的核心推動力是由于蒸汽機技術這一共性使能技術帶來的一場動力革命。電氣一代機械產品的核心推動力則是由于電機技術這一共性使能技術帶來的另外一場動力革命。數控技術這一共性使能技術對機械產品帶來的革命則更加深刻，因為數控化機械增加了“大腦”，可使機械產品功能和性能發生質的飛躍，并為人工智能先進信息技術的進一步應用奠定了基礎，從而最終實現智能化。因此數控一代和智能一代是信息化和工業化深度融合的產物，可以看到機械產品的數控化和智能化創新具有鮮明的特征、本質的規律，可以普遍運用于各種機械產品創新，可以引起機械產品的升級換代，引起機械工業的深刻變革。這也是我們提出“數控一代”和“智能一代”概念的緣由和根據。
數控一代和智能一代產品創新工程。數控產品可以適用于各行各業機械產品的全面創新，比如各種非金屬加工專用設備，包括塑料加工機械，比如食品、飲料、農副產品、日用化工、制藥等專用設備，再比如火車、汽車、輪船、飛機等交通運輸設備，火炮、雷達、坦克等武器裝備，工程、農業、建筑、港口、醫藥機械等等。一方面數控技術可以廣泛應用于中低檔機械產品的升級換代，提升各種產品性能和市場競爭力。數控編織機是典型案例，我國是毛紡毛衣編織大國，僅東莞大朗鎮每年生產毛衣超過3億件，目前國內毛衣生產主要依靠手動編織機完成，它的效益低下，操作工人勞動強渡大，大朗鎮曾有多達50萬的農民工在從事毛衣的編織工作，數控編織機的編織速度比手工的編織機提高了5倍到8倍，每個工人可同時操作5臺設備，大大提高了生產效率，更重要的是這種裝備和毛衣設計的CAD/CAM系統集成，大大提高了毛衣的花色品種、質量和市場競爭力。大朗鎮只用3-5萬的農民工，可以編織更多的毛衣，生產更高質量的毛衣是怎樣的結果。
另外電動汽車是一個典型的數控機械產品。近年來美國軍方不斷加強研制的“全電坦克、全電飛機、全電艦船”的先進武器，實質就是電推動、電控制的數字化裝備。我國的海洋石油981平臺是一個典型的全電推動平臺，利用柴油機集中發電，然后對整個平臺進行電力驅動和數字化控制。這樣一個龐然大物，在三千米深海鉆井，鉆入地下1.2萬米鉆油，它能夠在大風大浪中巍然不動，靠的是平臺底部有8個電推進器，在計算機系統控制下，它可以在各個方向上進行角度的調整，來保證海洋石油平臺的順利作業。
數控化使機械產品裝備“大腦”，開辟了高端機械產品創新的廣闊空間，光刻機精密工作臺的研制是一個典型案例。光刻機是信息裝備制造當中最關鍵、最復雜、最昂貴的設備。超精密的工作臺是光刻機的核心關鍵裝置，其精度要求極高，幾乎接近物理極限。要實現光刻機高速、大行程、6自由度納米級精度運動，除合理的運動結構和精密檢測技術外，關鍵在于數字化控制，核心在于數字化補償。經過補償控制，我國研制的100納米光刻機的工作臺，實現了高速、高清的技術要求。
二、制造技術創新，數字化和智能化集成制造技術。數字化智能化也是制造技術創新的共性技術，可全面提升產品設計加工和管理。
數字技術創新。這里舉了高鐵列車的例子，采用面向產品全生命周期，具有豐富設計知識庫和模擬仿真技術支持的數字化智能化設計系統，在虛擬現實、計算機網絡、數據庫等技術支持下，可在虛擬環境下并行地、協同地實現產品的全數字化設計，結構、性能、功能模擬的仿真優化，極大提高了產品設計的成功率。波音777、787和ARJ21的數字化設計，波音777、787采用了全數字化設計測試和裝配，所有開發測試都采用并行工程方法協同工作，虛擬現實技術進行模擬試飛，實現了機身和機翼一次對接成功，所發研發周期40%，減少反工量50%。我國ARJ21飛機研制同樣采用了三維數字化設計技術和并行工程方法，最終實現了大部段對接一次成功，飛機上空一次成功。
一方面是制造工藝創新，數字化技術不僅將催生新的加工原理，同時，將極大提高各種制造工藝的精度和效率，大幅度提升整個制造業的工藝水平。大家都知道，航空發動機是飛機的心臟，航空發動機熱部件的高溫合金材料與制造技術是其關鍵，發動機葉片已經發展到定向單晶葉片，它采用真空熔煉、真空澆鑄、定向凝固的制造技術。我們對葉片定向凝固過程微觀組織進行仿真優化的基礎上，采用數控對凝固過程進行精確控制，可大大提高單晶葉片的質量和成品率。我們采用最先進的數控技術對他進行了改造，質量是非常好的，效率是非常高的。
另一方面生產過程數字化創新。數字化智能化技術一方面使CAD、CAM、CAPP、數字化制造裝備等得到快速發展，大幅度提升生產系統的功能、性能和自動化程度。另一方面這些技術集成可形成柔性制造單元、數字化車間乃至數字化工廠，使生產系統的柔性自動化不斷提高，并想著具有感知、決策、執行能功能特征的智能化系統發展。目前以智能機器人為典型代表的智能制造裝備已經開始在某些領域得到應用。例如《紐約日報》近日頭版刊登了《不需要工人的技術性工作》，報道了在飛利浦電子公司設的荷蘭一個工廠里，128部具有高超柔韌性的工業機器人在永不停息的工作，可以完成工人無法完成的精細工作，這種生產模式代表一種新潮流，它的廣泛應用將改變全球工業格局。
管理技術創新。管理目標是追求產品全生命周期的優化，數字化智能化技術的集成應用可以形成計算機集成制造系統、集成智能制造系統數字化企業使企業對產品整個生命周期全部數據進行統一管理，對企業所有資源進行整合集成管理，建立從供應決策到企業內部各個部門再到用戶之間的信息集成，從而有效地提高企業的市場反應速度和產品開發速度。
這里要強調的是，今天談到的制造業，不僅是剛才講的機械制造業，離散型的制造業，也包括了鋼鐵、化工、建材等連續性的制造業、流程類的制造業。同時未來的先進制造業的范疇進一步擴大，包含了材料制造，新材料的數字化設計與制造，生物制造，生物體的數字化設計與制造等等。
產業模式創新。以數字化技術為基礎，在互聯網、物聯網、云計算、大數據等技術的強力支持下，制造業的產業模式將發生根本性的變化。生產型服務業將得到全面快速發展，大中型企業正在走向“產品+服務”的模式，正在從產品制造商向系統集成和服務商的轉變。制造業數字化智能化帶來的產品技術制造技術與管理技術的進步使企業具備了快速相應市場需求的能力，特別是形成了適應全球市場上豐富多樣客戶群，實現遠程定制、異地設計、就地生產的協同化新型生產模式，使產品制造模式、生產組織模式、以及企業的商業模式等眾多方面發生了根本性變化。
實際上西方某些經濟學家提出的第三次工業革命更多是從產業模式的角度考慮，他們認為第一次工業革命是18世紀開始的，第二次工業革命是20世紀初形成的大批量大規模機器生產，而第三次工業革命則會形成多品種、小批量、定制式的新型生產模式。要特別重視的是，無論從哪個角度考慮，“制造業數字化智能化”都是新的工業革命的核心技術。
第三點體會，以工程化產業化為主線推動中國制造業數字化智能化。胡錦濤同志指出實現創新驅動發展關鍵是促進科技與經濟緊密結合，實現中國制造業數字化智能化最關鍵是要推進工程化、產業化。創新就是創造新事物，這個概念賦予了深刻而重要的內涵。在英語當中的三個詞匯discovery、invnetion、innovation。這三個詞既有聯系又有區別，discovery是科學發現，invnetion是技術發明，innovation是科技創新。科學發現和技術發明一定要完成工程化并面向市場向實現產業化，真正轉化為現實生產力，才能叫做innovation，才能叫做科技創新。[10:59]
工程化產業化將科技創新與產業發展緊緊地融合在一起，是科技創新的重要組成部分，是促進產業結構調整、全面提升核心競爭力的決定性因素，我們要牢牢樹立創新服務發展的意識，進一步解放思想，進行有組織創新，集成創新和協同創新，最大限度解放和發展科學技術第一生產力，特別是推進科學技術成果的工程化產業化。
一是充分發揮我國制度優越性，政府主導、總體規劃、分步實施、重點突破、全面推進，動員千軍萬馬，集中精兵強將實行有組織的創新。二是加快推進信息化與工業化深度融合，通過以數字化智能化為核心的信息技術改造提升傳統制造業，進行集成創新。三是構建以企業為主體市場為導向，產學研緊密結合的創新體系，形成制造業數字化智能化創新聯盟。
中國制造業的同志們有一個共同的奮斗目標，到2020年中國機械產品全面應用數控技術，總體升級為數控一代，中國制造業基本普及數字化技術，并在若干年實現一定程度的智能化。到2030年中國機械產品總體升級為智能一代，中國制造業主要領域全面推行智能制造模式，整體上走在世界前列。我們的目標一定要實現，我們的目標一定能夠實現。謝謝。
