近期，中國工程院院刊《Engineering》推出最新觀點性文章“走向新一代智能制造”，作者周濟、李培根、周艷紅等，文章指出智能制造是一個不斷演進(jìn)發(fā)展的大概念，可歸納為三個基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造。新一代智能制造是新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，是新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動力。“人-信息-物理系統(tǒng)”（HCPS）揭示了新一代智能制造的技術(shù)機理，能夠有效指導(dǎo)新一代智能制造的理論研究和工程實踐。推進(jìn)制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型應(yīng)采取“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”的技術(shù)路線。

《走向新一代智能制造》

摘要

智能制造是一個不斷演進(jìn)發(fā)展的大概念，可歸納為三個基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造。新一代智能制造是新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品設(shè)計、制造、服務(wù)全生命周期的各個環(huán)節(jié)及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成，不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務(wù)水平，減少資源能耗，是新一輪工業(yè)革命的核心驅(qū)動力，是今后數(shù)十年制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑?！叭?信息-物理系統(tǒng)”（HCPS）揭示了新一代智能制造的技術(shù)機理，能夠有效指導(dǎo)新一代智能制造的理論研究和工程實踐?；谥悄苤圃烊齻€基本范式次第展開、相互交織、迭代升級的特征，推進(jìn)制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型應(yīng)采取“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”的技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造，新一代智能制造，人-信息-物理系統(tǒng)，新一代人工智能，基本范式，并行推進(jìn)，融合發(fā)展

1、引言

面對新一輪工業(yè)革命，《中國制造2025》明確提出，要以新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向。世界各國都在積極采取行動，美國提出“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計劃”、德國提出“工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃”、英國提出“工業(yè)2050”、法國 提出“新工業(yè)法國計劃”、日本提出“社會5.0戰(zhàn)略”、韓國提出“制造業(yè)創(chuàng)新3.0計劃”，都將發(fā)展智能制造作為本國構(gòu)建制造業(yè)競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵舉措。

新世紀(jì)以來，新一代信息技術(shù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)在制造業(yè)廣泛應(yīng)用，制造系統(tǒng)集成式創(chuàng)新不斷發(fā)展，形成了新一輪工業(yè)革命的主要驅(qū)動力。特別是，新一代智能制造作為新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，正在引發(fā)制造業(yè)在發(fā)展理念、制造模式等方面重大而深刻的變革，正在重塑制造業(yè)的發(fā)展路徑、技術(shù)體系以及產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)，從而推動全球制造業(yè)發(fā)展步入新階段。

2. 智能制造的三個基本范式

廣義而論，智能制造是一個大概念，是先進(jìn)信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品設(shè)計、制造、服務(wù)等全生命周期的各個環(huán)節(jié)及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成，旨在不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務(wù)水平，減少資源消耗，推動制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。

數(shù)十年來，智能制造在實踐演化中形成了許多不同的相關(guān)范式，包括精益生產(chǎn)、柔性制造、并行工程、敏捷制造、數(shù)字化制造、計算機集成制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、云制造、智能化制造等，在指導(dǎo)制造業(yè)技術(shù)升級中發(fā)揮了積極作用。但同時，眾多的范式不利于形成統(tǒng)一的智能制造技術(shù)路線，給企業(yè)在推進(jìn)智能升級的實踐中造成了許多困擾。面對智能制造不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新理念、新模式，有必要歸納總結(jié)提煉出基本范式。

智能制造的發(fā)展伴隨著信息化的進(jìn)步。全球信息化發(fā)展可分為三個階段：從上世紀(jì)中葉到90年代中期，信息化表現(xiàn)為以計算、通訊和控制應(yīng)用為主要特征的數(shù)字化階段；從上世紀(jì)九十年代中期開始，互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及應(yīng)用，信息化進(jìn)入了以萬物互聯(lián)為主要特征的網(wǎng)絡(luò)化階段；當(dāng)前，在大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集群突破、融合應(yīng)用的基礎(chǔ)上，人工智能實現(xiàn)戰(zhàn)略性突破，信息化進(jìn)入了以新一代人工智能技術(shù)為主要特征的智能化階段。

綜合智能制造相關(guān)范式，結(jié)合信息化與制造業(yè)在不同階段的融合特征，可以總結(jié)、歸納和提升出三個智能制造的基本范式，也就是：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造。

圖1 智能制造三個基本范式演進(jìn)

2.1 數(shù)字化制造

數(shù)字化制造是智能制造的第一個基本范式，也可稱為第一代智能制造。