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ChineseAcademyofEngineering《中国智能制造发展战略研究》解读延建林中国工程院战略咨询中心2018年1月18日ChineseAcademyofEngineering我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。中国特色社会主义进入新时代，这是我国发展的新的历史方位——2017.10.18，习近平《决胜全面建成小康社会，夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利——在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告》ChineseAcademyofEngineering推动互联网、大数据、人工智能同实体经济深度融合，继续做好信息化和工业化深度融合这篇大文章，推动制造业加速向数字化、网络化、智能化发展。——2017.12.08习近平《在中共中央政治局实施国家大数据战略第二次集中学习时讲话》智能制造是中国制造转型升级的主攻方向ChineseAcademyofEngineering智能制造是中国制造转型升级的主攻方向以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，促进制造业数字化网络化智能化。我国工业界尚未形成清晰的智能制造发展战略和技术路线图。广大企业在智能制造的思想认识、发展方向、工作重点、路径选择、实施策略等方面还存在许多困惑和误区。ChineseAcademyofEngineering新一代人工智能引领的智能制造发展战略研究ChineseAcademyofEngineering报告内容一、智能制造：广义内涵与基本范式二、新一代智能制造：基本原理与系统架构三、中国智能制造发展总体战略ChineseAcademyofEngineering一、智能制造的广义内涵与基本范式•智能制造的广义内涵•智能制造的基本范式ChineseAcademyofEngineering智能制造：广义上理解的大概念和不断发展的大系统•智能制造是先进制造技术与先进信息技术的深度融合，贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环节及制造系统集成，实现制造的数字化、网络化、智能化发展。•智能制造不是一种静止状态，而是一个持续发展的过程。这其中不仅仅体现为技术进步，对于企业而言，更重要的是，由技术进步进而影响到企业管理的调整、企业生态的重组以至于整个社会思维的变革。ChineseAcademyofEngineering数字化是基础数字化编码将信息从其附着物上分离出来，得以独立于实物、空间和时间而存在，摆脱其作为物质附庸的地位，使信息搜集、存储、处理、分发具有前所未有的效率，放大信息的力量和作用范围网络化是关键网络化建立起人与人、物与物、人与物之间无处不在的连接，重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景，使得信息可以广泛实时共享，打破信息孤岛，迅速扩大数字世界的疆域和纵深智能化是方向利用数字化制造、网络化制造的基础，并融入人工智能技术和机器人技术，形成人、机、物的交互与深度融合，使设计、工艺、试验仿真、生产过程、保障及管理等各阶段的智能化成为现实智能制造=制造的数字化网络化智能化ChineseAcademyofEngineering信息集成异构环境和子系统的信息集成...过程集成产品设计中的各个串行过程转变为并行过程...企业集成企业内外部资源的优化利用...知识集成生命周期集成按需廉价服务网络化企业基于模型工程优化的工厂优化的供应链...文本制造资源规划与零库存过程重组使能技术计算机辅助与数据管理数据库与网络计算机集成制造（CIM）DB/NET技术CAD技术PDM技术MRPII技术JIT技术成组技术…技术驱动物联网技术CPS技术建模与仿真技术传感器技术机器人技术云计算技术...60-80年代时间质量成本90年代初期时间质量成本环境90年代末期时间质量成本服务环境21世纪时间质量成本服务环境知识虚拟制造(VM)信息集成并行工程(CE)敏捷制造(AM)网络化制造(NM)网络、敏捷、虚拟制造STEP技术CAx技术DFx技术CSCW技术BPR技术…技术驱动PLM技术ERP技术SCM技术EB技术CRM技术VP技术ASP技术GRID技术…技术驱动核心思想绿色制造（GM）云制造（CM)数字制造(DM)智能制造（IM）技术驱动需求驱动智能制造：制造数字化网络化智能化发展历程先进制造模式的发展过程（资料来源：中国工程院制造强国战略研究项目组，制造强国战略研究（智能制造专题卷），电子工业出版社，2015.）ChineseAcademyofEngineering资料来源：中国工程院《中国智能制造发展战略研究》2017智能制造：制造数字化网络化智能化的三种基本范式20世纪60年代20世纪90年代21世纪10年代第一代智能制造第二代智能制造新一代智能制造数字化网络化智能化制造数字化网络化制造数字化制造ChineseAcademyofEngineering数字化制造•数字技术广泛应用，实现数字化设计建模仿真•推广计算机集成制造系统（CIMS），实现企业管理系统信息化•提高企业产品设计和制造质量、提高劳动生产率、缩短新产品研发周期、降低成本和提高能效智能制造：制造数字化网络化智能化的三种基本范式ChineseAcademyofEngineering数字化网络化制造•网络技术广泛应用，实现制造环节横向纵向端到端集成数据打通•企业间供应链的集成和协同，企业与用户交互实现制造服务化•企业内外资源共享与集成，实现全产业链的优化，快速、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务智能制造：制造数字化网络化智能化的三种基本范式ChineseAcademyofEngineering数字化网络化智能化制造•人工智能技术的突破和应用，制造系统具备学习能力和复杂系统分析能力•制造产业链高度集成优化，制造系统与社会系统有机融合•产品、制造、服务等产品全生命周期各环节将重构，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式智能制造：制造数字化网络化智能化的三种基本范式ChineseAcademyofEngineering次第展开、迭代升级•阶段性特征：三个基本范式在发展中次第形成，各有自身阶段的特点和要重点解决的问题•融合性特征：三个基本范式在技术上并不是绝然分离的，而是相互交织、迭代升级•串联式路径：西方工业化国家•并联式路径：新兴经济体和发展中国家智能制造：制造数字化网络化智能化的三种基本范式ChineseAcademyofEngineering二、新一代智能制造：基本原理与系统集成•基本原理•系统集成ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造：数字化网络化智能化制造•近年来，人工智能加速发展，实现了战略性突破。先进制造技术与新一代人工智能技术深度融合，形成了新一代智能制造——数字化网络化智能化制造。•新一代智能制造是真正意义上的智能制造，将从根本上引领和推进新一轮工业革命，是我国制造业实现智能升级、“换道超车”的重大机遇。ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造：新一代人工智能技术与制造技术的融合突破信息环境巨变•互联网、大数据、云计算、物联网、可穿戴设备、移动互联、传感器……社会新需求爆发•城市、医疗、交通、物流、机器人、无人驾驶、手机、游戏、制造……AI的基础和目标巨变•机器学习、人机融合传统人工智能追求机器对人脑思维、认知功能的模拟，让计算机变得更聪明新一代人工智能基于新的信息环境，把计算机和人连成更强大的智能系统，去实现新目标ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造：新一代人工智能技术与制造技术的融合突破大数据多媒体、传感器自主装备新一代人工智能互联网人机交互AI人机混合增强智能自主智能系统跨媒体智能群体智能大数据智能智能城市智能农业智能医疗智能家居智能驾驶智能制造ChineseAcademyofEngineering第一次机器革命（技能型工作自动化）第二次机器革命（知识型工作自动化）新一代智能制造：实现知识型工作自动化20世纪60年代20世纪90年代21世纪10年代第一代智能制造第二代智能制造新一代智能制造数字化制造数字化网络化制造数字化网络化智能化制造ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造：实现知识型工作的自动化智能制造的运行机理（资料来源：中国工程院《中国智能制造发展战略研究》2017）机器人机接口、动力装置、执行机构、工作装置…控制四肢分析决策大脑感知视觉、触觉…Human物理系统认知学习大脑人PhysicsSystem机器人机接口、动力装置、执行机构、工作装置、传感装置…控制四肢、语音分析决策大脑感知视觉、听觉、触觉…控制控制策略…分析决策规划、优化…信息交互与处理信息系统专家知识学习认知大脑人物理系统HumanCyberSystemPhysicsSystem机器人机接口、动力装置、工作装置、传感装置…控制四肢、语音…分析决策大脑感知视觉…智能控制智能分析决策智能信息交互认知学习系统自成长型知识库认知学习大脑信息系统人物理系统HumanCyberSystemPhysicsSystem第一代和第二代智能制造系统传统制造系统新一代智能制造系统ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造：实现知识型工作的自动化智能制造的运行机理（资料来源：中国工程院《中国智能制造发展战略研究》2017）人Human物理PhysicsHPS代替部分体力劳动物理Physics新一代HCPS代替更多体力劳动人Human信息Cyber代替部分脑力劳动物理Physics代替大量体力劳动人Human信息Cyber授之以鱼授之以渔HCPS“人-物理”系统传统制造系统“人-信息-物理”系统第一代和第二代智能制造系统新一代“人-信息-物理”系统新一代智能制造系统CPSCPSHCSHCSHPSHPSHPS代替大量脑力劳动包括部分创造性脑力劳动ChineseAcademyofEngineering智能制造云Intelligentmanufacturingcloud智能生产Intelligentproduction工业智联网Industrialinternetofintelligence智能服务Intelligentservices智能产品Intelligentproducts智能集成Intelligentintegration新一代智能制造系统智能制造的系统集成（资料来源：中国工程院《中国智能制造发展战略研究》2017）ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造系统：智能产品与装备将数字技术和智能技术植入产品，使产品的功能极大丰富，性能发生质的变化，更适宜人的需求，从根本上提高产品市场竞争力GOOGLE第一辆全功能无人驾驶汽车原型（2014）ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造系统：智能设计与生产将数字化网络化智能化技术应用于产品设计和制造过程，全面提升产品设计、制造和生产管理水平。F35全尺寸立体虚拟环境ChineseAcademyofEngineering传统产品和服务产品销售售后服务（安装、维修保养）产品租赁融资服务智能服务基于智能产品的服务•远程监控•远程控制•预测性维护•产品实时优化•产品即服务基于信息的服务•数据即服务•咨询服务•制造即服务•金融与保险服务•平台服务•C2B定制服务•……物联网大数据云计算/雾计算人工智能虚拟现实/增强现实……硬件创造的价值体现在软件；网络连接的价值转向云；商业模式从产品转向服务新一代智能制造突破口：智能服务以互联网、物联网、云计算、大数据等信息技术支持下，实现以产品为中心的制造向以客户为中心的制造转变ChineseAcademyofEngineering新一代智能制造突破口：基础设施和服务平台工业智联网：泛在互联工业基础网络，通过数据全面感知、动态传输、实时分析、科学决策与智能控制，实现资源优化配置。智能制造云：通过工业技术、知