“十三五”智能制造发展回顾
“十三五”期间，我国已成为全球制造业第一大国，但大多数产业尚未占据世界产业技术制高点，仍不是制造强国，是谓“大而不强”。工程院重大咨询项目《制造强国战略研究》报告指出我国制造业的六大弱点：自主创新能力不强、产业结构不尽合理、经济效益发展不均衡、质量基础相对薄弱、资源利用效率偏低及传统行业信息化水平不高，以这些问题为目标，科技部展开“十三五”布局。“十三五”做规划的时候，先进制造领域重点解决的问题就是12个字：智能、高效、高质、协同、绿色、安全，“十三五”项目都是解决这12个字的总目标。总的要求是新兴产业争高端、传统产业促转型、制造基础强能力。科技部重点布局五个研发计划、一个重大专项，重大专项还在论证，重点研发计划包括制造基础技术与关键部件、智能机器人、3D打印和激光制造、网络智能制造与智能工厂、重大科学仪器。“十三五”工信部主要推进《智能制造工程实施方案（2016—2020年）》，方案重点聚焦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 。
“十三五”智能制造专项效果显著。供给侧智能制造装备市场满足率超过50%，主营业务收入超10亿元的系统解决方案供应商达40余家，发布国家标准285项；需求侧智能制造试点示范项目生产效率平均提高45%、产品研制周期平均缩短35%、产品不良品率平均降低35%。但在推动智能制造的时候也有一些问题，无人化不等于智能制造，自动化+软件不等于智能制造，互联网+大数据也不等于智能制造。智能制造是长期的“投入”，而不是短期的“投机”，为了智能制造而搞智能制造，往往那个钱不是你的钱。
制造业的能效优化管控发展现状
事实上，提高工业能效是智能制造的目标之一，智能化水平是提高工业能效的基础，将能效融入各个环节中，是实施智能制造必须考虑的关键要素，而实现工业能效关键标准，从讨论国际标准的时候，就定了四个重大内容，首先是能效监测，针对一个企业或者车间；然后是建模，基于机理分析构建典型高耗能装备、高耗能工艺过程的能效评估模型；其次是能效评估，采用多尺度、多角度的能效评估方法，完成能效设备、过程、系统级综合评估；最后是能效优化，从设备级、过程（工艺）级和系统级三个层面考虑提高生产效率、降
低能耗和物耗、降低成本措施，这是能效技术的核心。什么是能效？输出性能、服务、物质或能源与输入能源的比例。可概括为投入和产出的比例。
1）工业能效监测。开展能效数据采集，主要包括仪表的优化配置、能效数据同步采集、异构通信网络集成，从而将现场异构能效数据，按定义的数据模型转换为统一数据格式，供上层能源管理和节能优化应用使用。其次是能效数据集成，对系统、工艺过程、设备对象的能效数据描述。其中工艺过程、设备的描述是基础，由工艺过程、设备描述的组合构成对系统的描述。
2）工业能效建模。研究建立统一的能效信息模型，通过集成工具用描述方式进行集成，进行语意协同和映射，不同工艺能效之间的交换结构用一致性打通，否则监控实时性受到影响。同时分析构建装备能效模型，对高耗能设备进行建模，为下一步建模仿真打下良好基础，为工业能耗全程优化分析与评估提供基础。
3）工业能效评估。能效评估是关键，其核心是能效评估模型、能效指标体系、能效基准和评估方法流程。工业能效评估流程有6个步骤：①确定评估对象（设备、工艺、系统），界定评估边界；②分析生产流程和工艺特点，将评估对象划分为各组成部分及设备等；③梳理评估对象各组成部分及设备的能源流和物料流，建立能效评估模型；④建立能效指标体系，计算适用的各个指标；⑤根据各个指标测量计算结果，进行能效基准对比分析；⑥形成能效诊断输出，用于生产能效优化。
4）工业能效优化分析。工程全流程能源流仿真，生产运行能效优化方法基于机理与仿真分析的装备，工艺过程能源优化分析。天津立中锻造有限公司是最大的铝合金车轮生产企业，年产值1500只车轮，同时也是典型的高耗能企业。仪综所综合分析其风、水、电、气等能耗影响因素，提出设备及生产单元能效模型，建立典型离散型生产系统的多尺度能效评估方案。研发能源流仿真技术，研制能效信息管理系统，实现工厂能效的动态可视化分析。提出从能源供给、生产工艺、运行管理三个维度的能效优化方法，实现全制造流程的能效提升，形成能效提升解决方案，最终经过长期的数据迭代和优化，使能耗降低10%。
“十四五”：智能制造+“双碳”
智能制造是主攻方向，这点在国家很多文件已经明确。从科技部来说，针对“十四五”部署了智能传感器、工业软件、智能机器人、高性能制造技术与重大装备、增材制造与激光制造、网络空间治理与安全6个重点研发计划专项。“十四五”工业软件重点研发计划包括制造业数字生态及基础前沿技术、产品生命周期核心软件、智能工厂技术与平台、产业协同技术与平台、生态应用示范。
而工信部“十四五”推进智能制造，关键要立足制造本质，紧扣智能特征，以工艺、装备为核心，以数据为基础，依托制造单元、车间、工厂、供应链和产业集群等载体，构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统。智能制造是一个系统，不是单个工艺，也不是装备智能化。
“十四五”我国智能制造需解决的关键问题有三点。首先制造知识。“十三五”期间我国制造业进行了大量投入和推动，但制造知识买不过来，特别是工艺包，因此我们最缺乏的是制造知识，要解决我们制造知识的问题，包括工艺库、设计库、知识库、建模仿真、软件化、交互和互操作等；其次是制造载体，我们的车间、工厂和企业的智能化没有统一的模式，标准规定了通用技术条件，并不是规定模式一样。例如海尔和海信收生产电视，但他们的工艺条件、人员条件不一样，怎么构建自己管理特色和装备特色的制造载体是我们要解决的；再就是制造手段，装备高端化、软件自主化及工业网络安全问题等。
最后，针对我国制造业现状及国际形势，首先我们要冷静，国际市场不断觊觎中国的市场、人才、资金和资源等，冷静和合作是非常重要的；其次是统一数据平台，这需要勇气、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；最后标准是关键，标准化排在八个优先行动的首位，大量关键技术和内容需要进行标准化。行政体系、管理模式、创新环境、协同文化等一系列的工作，我们都准备好了吗？我国的工业4.0还需要很长的过程，希望我们共同努力把它真正夯实、落实好，为企业提质增效服务。
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