从“数控一代”到“智能一代”:中国制造业正步入20年绝佳发展机遇期

感谢美国人提醒，中国制造业20年内有望超美

国际金融危机以来，世界经济竞争格局发生了深刻变化，主要有两个大的趋势。一方面，实体经济的战略意义再次凸显，世界主要发达国家重新重视实体经济，纷纷实施再工业化战略。美国2009年制定《重振美国制造业框架》，通过了《制造业促进法案》；2011年启动“先进制造业伙伴计划”，振兴制造业五年出口倍增计划；今年2月，又制定了《美国先进制造业国家战略计划》，提出要重新认识先进制造业在国民经济体系中的地位，保持在先进制造业领域的国际领先和主导地位。德国、英国、日本等国家都推出一系列重振制造业的重大举措。另一方面，新一轮工业革命正在深化，西方发达国家振兴制造业走的是一条新路子，他们依靠科技创新，抢占国际产业竞争制高点、增强经济发展核心竞争力、谋求未来发展的主动权。例如，苹果公司通过产品模式的创新、各种最新技术的集成创新，成功引领了IT产品的发展方向。再如，美国页岩气开发技术的突破，引起了一场“页岩气革命”，对世界的能源格局乃至政治、经济发展都产生了深刻的影响。

近期，美国学者们发表了一批文章，一是强调新的工业革命即将到来，其核心技术是“制造业数字化”；二是认为美国在信息技术方面具有巨大的优势，应该通过大力发展和广泛应用以数字化和智能化为核心的先进制造技术，实现制造业的革命性变化；三是尖锐地指出，新技术的出现，很可能导致中国制造业在未来20年中出现美国在过去20年所经历的困境，很快就该轮到中国去担忧了。我们应该感谢这些美国的先生们，感谢他们的提醒，感谢他们的警告，我们确实应该有强烈的忧患意识。

经过新中国60多年特别是改革开放30多年的奋斗，中国制造业实现了历史性的跨越式发展，制造业生产总值已成为世界第一，我们国家已经成为“制造大国”。但是，我们还不是“制造强国”，其中最主要的差距是自主创新能力还不强，在技术方面一直处在跟踪和追赶状态，特别是许多关键核心技术还远远没有掌握，制造业综合竞争力还很弱。

但必须强调的是，我们对中国制造业的未来充满了信心，中国制造业面临着前所未有的挑战，同时也面临着前所未有的机遇。我们既不能妄自尊大，也不必妄自菲薄。今后20年，是我国制造业实现由大到强、在创新和综合竞争力上进入世界前列的绝佳发展机遇期。中国制造业的跨越式发展具备了许多良好的条件：（1）我国制造业拥有巨大的内需市场，需求是最强大的发展动力；（2）我国制造业有着世界上最为完整的体系，具备强大的产业基础；（3）我国一直坚持信息化与工业化融合发展，在制造业数字化方面掌握了核心关键技术，具有强大的技术基础；（4）我国在制造工业人才队伍建设方面已经形成独特的人力资源优势；（5）我国制造业在自主创新方面已取得辉煌成就，上天、入地、下海、高铁、输电、发电、国防“杀手锏”等等，显示出巨大的创新潜力。

我们深切地认识到，与美国相比，我们在虚拟经济的创新方面差距极大，在如微软、英特尔、谷歌、苹果公司这样的信息技术原始性创新方面差得很远。然而，今后20年，在“制造业数字化智能化”这样一个核心技术方面，中国制造业完全可以实现战略性的重点突破、重点跨越，实现与西方最发达国家并行甚至超越。这是一个重大的战略抉择，必将取得伟大的胜利。

总之，我们要推动中国制造业发展走上创新驱动的轨道，在今后20年，实现我国从“制造大国”到“制造强国”的跨越式发展。

“制造业数字化智能化”是新的工业革命的核心技术

先进制造技术创新的内涵主要包括产品创新、制造技术创新以及产业模式创新。数字化智能化技术是产品创新和制造技术创新的共性使能技术，并深刻改革制造业的生产模式和产业形态，是新的工业革命的核心技术。

例如，数码相机采用光电转换器取代传统胶片将光信息转换成电信息，再进行数字化处理与存储，是应用数字化技术对传统产品进行创新的一个典范。

曾经居于胶片行业全球垄断地位的柯达公司，早在1975年就研发出世界上第一台数码相机，但由于战略性决策失误，没能将这一技术创新成果市场化。随着传统胶片产业被数字化技术所颠覆，柯达公司今年最终宣布破产。

又如，3D（三维）打印机或称为快速成型机（2011年中国十大科技进展之一是研制成功世界上最大的3D打印机），它采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成三维实体。相对于传统的材料切削成形（Cutting），3D打印的材料迭加成形 （Adding）是一种重大创新。无需机械加工或模具，可极大缩短产品研制周期，随时随地制造出所需物品。3D打印机是一种新型加工装备，既是制造工艺的原理创新，也是应用数字化技术的产品创新，将有可能改变整个制造业的面貌。

传统机械产品的构成包括动力装置、传动装置和工作装置等三部分（图1）。其创新可以有多种途径，其中主要的有两种方法：一是创新工作原理或者说工作装置；二是创新运动的驱动和控制系统。

第一种创新，工作原理的创新，这是根本性的，极为重要，3D打印技术即属于这类创新；千百年来，人们一直在不断创造各种新的机械，形成了适用于完成各种不同任务的成千上万的机械产品。

数控化则是对于机械运动的驱动和控制的创新，是第二种创新（图2），其核心技术路线是：一方面，用伺服电机驱动系统取代传统机械中的动力装置与传动装置，使传统的机械传动机构得以取消或极大简化，并使机械产品的运动和跟踪过程控制能力极大提高；另一方面，也是更为重要的，采用计算机控制系统对机械运动与工作过程进行控制，即增加了一个“大脑”，使数控机械具有多功能、高柔性、高精度、高效能、高可靠和操作方便等特征，并使智能化成为可能。

数控技术是实现机械产品创新的颠覆性共性使能技术，是先进的信息技术与自动控制、机械制造技术相结合的集成技术，其核心是数字化。数控技术的应用使机械产品的内涵发生根本性变化，使产品功能极大丰富，性能发生质的变化，从根本上提高产品的水平和市场竞争力；并使机械产品向智能化方向发展。（一说起数控，人们就想起了数控机床，这是对的，但很不全面，数控机床是应用数控技术创新机械产品的典范，然而，数控技术是一种共性使能技术，可应用于对各种机械产品进行创新升级，如各种非金属加工专用设备，食品、饮料、农副产品、日用化工、制药等制造专用设备，汽车、火车、飞机、轮船等交通运输设备，火炮、雷达、坦克等武器装备，工程、农业、建筑、港口、印刷、医疗机械等。）

综观全球实现产业结构调整和机械产品升级的历程：蒸汽机技术使机械工业由人力制作时代进入机械化时代；电气技术使机械工业由机械化时代进入电气化时代；数控技术正在使机械工业由电气化时代跃升为数字化时代；在可预见的将来，智能化技术将使机械工业由数字化时代进入智能化时代。

“蒸汽一代”机械产品的核心推动力是由于蒸汽机技术这一共性使能技术带来的一场动力革命；“电气一代”机械产品的核心推动力则是由于电机技术这一共性使能技术带来的另一场动力革命；而数控技术这一共性使能技术对机械产品带来的革命则更加深刻，因为数控化机械增加了一个“大脑”，可使机械产品的功能与性能产生质的飞跃，并为人工智能等先进信息技术的进一步应用奠定了基础，从而最终实现智能化。（图3）

因此，“数控一代”和“智能一代”机械产品是信息化与工业化深度融合的产物，其实质是信息化技术引起的深刻变革。可以看到，机械产品的数控化和智能化创新具有鲜明的特征，具有本质的规律，可以普遍运用于各种机械产品创新，可以引起机械产品的升级换代，引起机械工业的深刻变革。这也是我们提出“数控一代”和“智能一代”这样一个概念的缘由和根据。

制造业的产业模式将发生巨大变化

以数字化技术为基础，在互联网、物联网、云计算、大数据等技术的强力支持下，制造业的产业模式将发生巨大变化。

生产型服务业将得到全面而快速发展，大中型企业正在走向“产品+服务”的模式，正在从产品制造商向系统集成和服务商转变。

“制造业数字化智能化”带来的产品技术、制造技术与管理技术的进步使企业具备了快速响应市场需求的能力，特别是形成了适应全球市场上丰富多样的客户群，实现远程定制、异地设计、就地生产的协同化新型生产模式；使产品制造模式、生产组织模式、以及企业商业模式等众多方面均发生根本性的变化。

实际上，西方某些经济学家们提出的第三次工业革命，更多地是从产业模式的角度考虑的；他们认为的第一次工业革命是18世纪开始的大机器生产，第二次工业革命是20世纪初形成的大批量大规模机器生产，而第三次工业革命则会形成多品种、小批量、定制式的新型生产模式。

要特别重视的是，无论从哪个角度考虑，“制造业数字化智能化”都是新的工业革命的核心技术。

（摘编自周济院长在襄阳“数控一代”机械产品创新应用示范工程启动大会上的演讲。有改动。标题和小标题为本刊所加。原题为《制造业数字化智能化》。）