供给侧结构性改革形势下的智能制造标准化思考

1、供给侧结构性改革形势下的智能制造标准化思考制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。自十八世纪中叶开启工业文明以来，每一次制造技术与装备的重大突破，都深刻影响了世界强国的竞争格局。制造业的兴衰印证着世界强国的兴衰，与此同时，制造业是创新的主战场，是保持国家竞争力和创新活力的重要源泉。改革开放30多年来，我国制造业发展取得了长足进步，总体规模位居世界前列，自主创新能力显著增强，综合实力和国际地位大幅提升，已站到新的历史起点上。就当前来看，我国经济发展进入新常态，制造业正处于爬坡过坎的重要关口，在原有以劳动密集型产业为主体的比较优势逐步削弱、新的竞争优势尚未形成的新旧交替期，转型升级

2、任务十分艰巨，面临的困难相当严峻，很多需要解决的问题迫在眉睫。另外，当前新一代信息通信技术正在引领新一轮产业革命，互联网、新能源、新材料和生物技术正在以极快的速度形成巨大的产业能力和市场，尤其是信息技术在制造业的广泛渗透，引发了制造业发展理念、技术体系、制造模式和价值链的重大变革。工业4.0、工业互联网等新战略、新概念应运而生，体现了发达国家对未来制造业走向和战略布局的深度认识。美国政府提出制造业复兴战略，以期重新占领制造业制高点；德国联邦政府明确提出工业4.0理念，从而巩固德国在工业制造领域的优势地位，引领未来全球的工业发展；英国、法国、日本等国也纷纷出台相应的策略。我国为应对来自发达国家和

3、新兴市场经济体的双向挤压，提出重振中国制造业的中国制造2025，积极稳妥地应对国内外挑战。智能制造作为中国制造2025»五个重大工程之一，对促进制造业创新发展、核心装备技术突破、带动传统产业转型升级具有重大意义。推进智能制造是一项庞大的系统工程，是一项必须长期坚持的战略任务，我们既要高度认识推进智能制造的重要性和紧迫性，更要清醒地认识发展智能制造的长期性和复杂性，要把握制造业发展规律，认真梳理出当前和今后一个时期的重点和方向。2015年6月，李克强总理调研工业和信息化部时指出：重大技术装备责任重大，你们要抓紧推动相关标准的制定和清理，抓住智能制造这个核心，让信息化和工业化深度融合，用

4、装备制造的升级打造中国发展新动能。”标准化是推进智能制造发展必不可少的基础。智能制造、标准先行”，标准是智能制造实施的重要基础和前提，为充分发挥标准在推进智能制造发展中的基础性和引导性作用，建立政府主导制定与市场自主制定的标准协同发展、协调配套的新型标准体系，根据中国制造2025»的战略部署，以统筹规划、分类施策、跨界融合、急用先行、立足国情、开放合作”为原则，深入探讨智能制造系统架构和体系框架，有针对性地提出我国开展智能制造的重点方向和领域，明确组织实施方式，非常必要。一、供给侧结构性改革形势下推动智能制造的重要意义2015年12月召开的中央经济工作会议明确提出，今后一段时期，要在

5、适度扩大总需求的同时，着力加强供给侧结构性改革。相比需求侧管理，供给侧结构性改革强调从供给方入手，着力解决市场供给缺位、供给质量和效率不高、供给结构不合理、供给体系不完善等问题，强调充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，强化体制动力，激活企业活力，提高全要素生产率，最终实现经济中长期稳定增长和可持续发展。（一）推进供给侧结构性改革是供需结构再平衡的内在要求供需结构错配是我国当前经济运行中的突出矛盾，矛盾的主要方面在供给侧，主要表现为过剩产能处置缓慢，多样化、个性化、高端化需求难以得到满足，供给侧结构调整受到体制机制制约。需求管理政策重在解决总量问题，注重短期调控，难以从根本上解决供需结构性矛盾

6、，也难以从根本上扭转经济潜在产出水平下行趋势。当前，只有加快出清过剩产能，处置俯尸企业工推进资产重组，培育战略性新兴产业和服务业，建立有利于供给侧结构调整的体制机制，才能实现更高水平的供需平衡，增强我国经济持续健康发展的内生动力。（二）加快结构性改革是打造我国国际竞争新优势的关键改革开放以来特别是加入世界贸易组织后，我国对外开放水平不断提高，国际竞争力明显增强。凭借低成本优势和较强的产业配套能力，我国在全球贸易中的地位迅速上升。但同时也要看到，随着我国要素成本逐步提高，传统比较优势逐步减弱，而新的竞争优势尚未形成，面临前有围堵、后有追兵的双重挤压态势。这就要求我国从供给侧发力，加快产业结构转型

7、升级，培育建立在新比较优势基础上的竞争优势。供给侧结构性改革首先要促进产业转型升级，培育新一代信息技术、新能源、生物医药、高端装备、智能制造和机器人等新兴产业，使新增长点汇聚成强大的增长动力。因此，在供给侧结构性改革形势下发展智能制造尤其具有重要的意义。二、智能制造给我国带来的巨大机遇与挑战（一）美国积极推动工业互联网的战略布局美国政府和业界正携手推动工业互联网的发展和应用。在政府层面，奥巴马政府有两项重要举措：一是基于先进制造伙伴计划，2014年由联邦财政预算引导企业资金设立四家创新中心，涵盖轻材料和现代金属、电力电子、集成光电子、数字制造等领域，为工业互联网等先进制造战略奠定基础优势；二是

8、基于国家标准研究院（NIST）,加快相关战略的统筹并建立标准框架。NIST将工业互联网纳入国家智能制造和信息物理系统（CPS）专项，并联合GE等五家企业，加快推进工业互联网标准框架的制定工作，包括CPS联合工程、网络安全、地址及互操作、无线网络连接、数据采集分析等五个方面。在产业层面，2014年4月，GE、Cisco、旧M、ATT、Intel五家企业成立工业互联网联盟，目前成员已达86家，主要来自美国、欧洲、日本等发达国家和地区。工业互联网联盟当前的一项重点工作是测试床，以支撑验证相关部件和解决方案、建立统一的标准和安全机制，并与其他标准组织进行对接。联盟预计三年内试验平台建设投入达3亿美元，

9、由政府和企业各负担一半。工业互联网联盟希望未来能成为类似IEEE和3GPP这样的标准和产业推广组织。（二）德国工业4.0与我国智能制造战略存在差异德国的工业4.0战略与我国的智能制造战略虽然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，但仍存在一定的差异。首先，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%但有点体大虚胖，实力不强。其次，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

10、，中国制造业转型升级不能照搬外国经验，要走出具有中国特色的道路。一是国情不同决定了实现路径不同。德国制造业以中小企业和家族企业居多，创新活力较强，整体的创新体系及知识产权等相关法律体系已很完善。中国制造业多种所有制、大中小型各类企业都有。相比国外制造业，中国制造业升级是更宏观长远也更复杂的战略规划，需要重视大众创业、万众创新的力量，让各种经济主体开放融合，同台共舞，共同发力，也更需要重视标准体系、法律体系、创新体系的配套完善。二是阶段不同决定了战略重点不同。中国和德国制造业基础差异很大，不在同一起点上。德国是老牌的制造业强国，而中国目前是全球的制造业大国，却大而不强，在制造业基础材料、基础工艺

11、和产业技术等基础领域创新力和保障力还不够，仍处于全球价值链中低端。所以我国智能制造的重点既需要谋划工业4.0、抢占技术高地，还需要弥补基础不足和历史欠账，特别是要加快淘汰落后产能和化解过剩产能，促使其尽快提升，实现跨越式发展。三是着眼点不同决定了发展方式不同。德国制造业已经有良好的技术基础，德国工业4.0也因此更重视硬件和技术的升级，对智能化工厂等技术层面颇为看重。而对于中国制造业来说，数字化、智能化固然不可或缺，但首先要重视在宏观层面将我国部分领先的自动化技术、互联网技术与制造业升级广泛结合起来。（三）我国制造业面临着巨大的机遇和挑战我国制造业是从非常原始的状态跨越到智能制造这个新领域的，但

12、近几十年的自动化进程已为企业走向智能化打下了坚实基础，信息技术应用正在从局部走向全局，为智能制造确定了比较清晰的技术路径，也为我国制造业转型升级、创新发展迎来重大机遇。我国制造业面临着发达国家和其他发展中国家双向挤压的严峻挑战。国际金融危机发生后，很多西方国家意识到实体经济对国家实力影响的重要性，许多国家重新重视制造业，把制造业重新引回自己的国土。发达国家纷纷实施再工业化”战略，重塑制造业竞争新优势，加速推进新一轮全球贸易投资新格局。一些发展中国家也在加快谋划和布局，积极参与全球产业再分工，承接产业及资本转移，拓展国际市场空间。当前，中国制造2025»第一次将制造业提升到国家战略的角

13、度，区别于传统制造业的战略方向，围绕重要产业领域出台了很多利好政策，2015年公布了46个智能制造试点示范项目，同时地方也有配套的财税金融政策。（四）在创新基础和统一标准方面任重道远在智能制造方向上，目前世界各国均注重结合本国优势，战略重点略有差异。德美两国战略设计和实践出现了相互借鉴、相互参考的情况，美国近期的行动更加注重对硬制造”的部署，德国也更加注重互联网所带来的产业生态系统和新模式。另外，各国均强调建立创新基础设施，推动标准统一。美国与德国均通过创新基础和统一标准等举措，为智能制造的发展提供保障。虽然我国在十一五”规划、十二五”规划、战略性新兴产业等政策将先进制造、两化融合都放在很重要

14、的位置并给予支持，相关产业取得了显著进步和大量技术成果，也涌现出西电电气、海尔等一批在先进制造领域有突出业绩的企业，但我们在智能制造方面，目前无论是理论构架还是现实技术条件都还处于初级阶段，要真正进入工业4.0时代，估计还需要至少20年的时间。现在包括西门子在成都新建的工业自动化产品生产研发基地、大众汽车生产线仿真系统等，虽然已经用到虚拟仿真、优化工程规划等技术，但距离真正的全生命周期的数字化还有很长的路要走。三、智能制造标准化的现状和存在的问题从产量上说，我国虽然已经是全球第一生产大国，具有最齐全的工业生产门类体系，但产业结构依然存在较多不合理的地方，具体表现在低端产品产能严重过剩、高端产品

15、制造能力较低等方面。我国大多生产的是低端产品，产品的附加值较低，利润低，高端产品的质量较低，很难与西方国家竞争。尤其因为缺少标准化思维，在产品设计和生产流程方面一直是弱项。虽然我国的企业重技术，但对流程和标准不重视，尤其在技术研发方面，我们还需要学习德国人的严谨态度和系统方面的技术应用，真正将标准化思维应用到工业生产过程中o众所周知，标准化是经济和社会发展的重要技术基础，是建设创新型国家和社会的重要技术支撑，是目前国际市场竞争的主要形式，是增强自主创新能力的重要内容，是规范市场经济秩序的重要技术手段，是转变经济增长方式的中心环节。标准化工作是解决产品标准水平低、企业标准意识差、品牌技术含量少的

16、重要举措；标准化工作有利于用标准保护和发展特色、优势产业,有利于用标准化手段优化产业结构，快速形成新的经济增长点。推进智能制造，标准化要先行。智能制造标准是大规模推进智能制造装备、智能测控装置、工业控制系统及软件系统应用的关键，是行业软实力的重要体现。标准制定在某种意义上反映了在行业中的国际话语权，我国发展智能制造的突出问题在于包括上述产品或服务在内的智能制造支撑手段严重依赖国外。由于在智能制造领域缺乏行业性标准规范，我国企业在跨系统、跨平台集成应用时往往需要先解决许多复杂的标准技术难题，有的甚至需要推倒重来。例如，物联网行业应用标准缺失，导致设备不能兼容；企业内部一些信息系统也因缺失统一标准

17、，导致集成困难。而智能制造的快速发展使工业标准规范不一致的问题更加凸显。目前，我国智能制造标准规范体系尚不完善，主要表现在两个方面：一是我国尚没有建立完整的智能制造顶层参考框架，智能制造框架逐层逻辑递进关系尚不清晰。二是与智能制造相关的物联网、智能装备及机器人、大数据、云计算、软件等关键技术具体发展路径不够清晰，对应标准规范尚未统一，造成不同厂商产品间兼容性较差，集成难度高。标准的缺失直接造成了智能制造工作的实施和落地困难。四、加快推进我国智能制造标准化工作的对策建议加快推进我国智能制造标准化进程，需要充分发挥标准在推进智能制造发展中的基础性和引导性作用，着力解决标准体系不完善和低水平重复问题

18、。以建立既符合我国国情，又与国际接轨的智能制造标准体系为目标，强化标准的实施与监督，以跨行业、跨领域融合创新为手段，加强统筹规划与宏观指导，建立政府主导制定与市场自主制定的标准协同发展、协调配套的新型标准体系。从基础共性、关键技术、重点行业三个方面，构建智能制造标准体系框架，建立动态完善机制，逐步形成智能制造强有力的标准支撑。（一）建立新型的智能制造标准体系统筹标准资源，优化标准结构，系统梳理国内智能制造相关标准，以满足智能制造发展需求为目标，制定完善的智能制造标准体系。聚焦产业发展重点领域，兼顾传统产业，结合行业发展水平和行业特点，形成智能制造重点行业应用标准，构建相互衔接、协调配套的标准体

19、系。构建智能制造标准体系框架分为三个步骤：第一步，构建智能制造系统架构，界定智能制造标准化的对象、内涵和外延，识别智能制造现有的和缺失的标准，认知现有标准间的交叉重叠关系。在充分调研和学习借鉴国外先进成果的基础上，通过研究各类智能制造应用系统，提取其共性抽象特征，构建出由系统层级、智能功能和生命周期组成的三维智能制造系统架构，展示了智能制造的全貌。智能制造的关键是实现贯穿企业设备层、控制层、车间层、工厂层、协同层不同层面的纵向集成，跨智能功能不同级别的横向集成，以及覆盖产品全生命周期的端到端集成，体现在智能制造系统架构里就是系统层级、智能功能和生命周期三个坐标轴。标准化是确保实现全方位集成的关

20、键途径。第二步，在深入分析标准化需求的基础上，综合智能制造系统架构各维度逻辑关系，将智能制造系统架构的生命周期维度和系统层级维度组成的平面自上而下依次映射到智能功能维度的五个层级，形成智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件和大数据、工业互联网等五类关键技术标准，与基础共性标准和重点行业标准共同构成智能制造标准体系结构。第三步，对智能制造标准体系结构分解细化，进而建立智能制造标准体系框架，指导智能制造标准体系建设及相关标准立项工作。在此基础上，梳理标准体系中各领域的相关标准，确定标准之间的相互关系，并明确待立项重点标准，尽快立项20项以上智能制造标准体系中的基础通用标准和关键技术标准。（二）强化

21、智能制造基础领域标准研制围绕实施工业强基工程，紧贴工业四基”发展指导目录，重点制定关键零部件所需的钢铁、有色、有机、复合等基础材料标准。重点提高轴承、齿轮、液压气密等关键基础零部件性能、可靠性和寿命标准指标。集中研制铸造、锻压、热处理等先进工艺及基础制造装备标准，破解产业发展的瓶颈。在数控机床、航空航天、发电设备等重点领域选择核心企业，推动整体企业和基础配套企业对接，运用综合标准化方法，开展核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料标准的研制与对标达标活动，系统解决设计、材料、工艺、检测标准的衔接问题，提升基础产品的质量、可靠性和寿命。（三）加快智能制造关键技术标准研制智能制造是新一代信息技术

22、与制造技术的融合，以及制造业不同环节的集成和互联，制定智能制造标准体系须进行跨行业、跨领域的融合创新。针对推进智能制造遇到的数据集成、互联互通等关键瓶颈问题，优先制定数据接口和通讯协议等关键技术标准。基础标准主要包括术语定义、参考模型、元数据与数据字典、标识等四个部分。术语定义标准用于统一智能制造相关概念，为其他各部分标准的制定提供支撑；参考模型标准用于帮助各方认识和理解智能制造标准化的对象、边界、各部分的层级关系和内在联系；元数据和数据字典标准用于规定智能制造产品设计、生产、流通等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、数据模型、数据元素和注册要求、数据字典建立方法，为智能制造各环节产生的数据集

23、成、交互共享奠定基础；标识标准用于对智能制造中各类对象进行唯一标识与解析，建设既与制造企业已有的标识编码系统兼容，又能满足设备IP化、智能化等智能制造发展要求的智能制造标识体系。关键技术标准主要包括智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件与大数据、工业互联网等五个部分。智能装备是指在其基本功能以外具有数字通信和配置、优化、诊断、维护等附加功能的设备或装置，一般具有感知、分析、推理、决策、控制能力，是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能工厂是以打通企业生产经营全部流程为着眼点，实现从产品设计到销售，从设备控制到企业资源管理所有环节的信息快速交换、传递、存储、处理和无缝智能化集成。

24、智能服务以提供新业务、新模式为着眼点，综合利用企业内部和外部的各类资源，提供各类规范、可靠的新型服务。工业软件和大数据围绕企业信息系统的纵向集成和横向集成，为打通工业软件数据链、实现工业大数据的综合应用提供支撑。工业互联网以泛在互联、低成本计算、安全可信、可互操作的工业信息基础设施为着眼点，构建贯穿工厂内全层级、工厂外全价值链的高可靠、高带宽、高连接数、低时延的工厂内网络和工厂外网络，实现产品全生命周期的信息追踪和管理，满足工厂内部智能化、网络化以及与外部交换需求。在智能制造装备等重点领域开展综合标准化工作，重点加快制定以智能化为特征的重大成套装备、自动化生产线系统集成标准，在大飞机、发电和输变电等优势领域，围绕关键用户需求，应用综合标准化模式，推进标准综合体研制，继续加快推进战略性新兴产业标准综合体项目。搭建标准化验证测试公共服务平台，重点针对流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态新模式、智能化管理和智能服务五个领域开展试点示范。（四）推动重点领域标准化突破和国际合作加强产业升级关键技术标准研制，制修订2000余项技术标准。重点围绕实施中国制造2025”，加强新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工