1、1【主题演讲】【主题演讲】20142014年制造业数字化智能化与年制造业数字化智能化与“中国制造中国制造2025”2025”周济周济中国工程院院长、中国机械工程学会理事长中国工程院院长、中国机械工程学会理事长20152015年年 中国制造中国制造2025”2025”的主攻方向的主攻方向12制造业数字化、网制造业数字化、网络化、智能化与络化、智能化与中国制造中国制造20252025智能制造“中国制造2025”的主攻方向提纲提纲 一、一、”中国制造中国制造20252025“二、制造业数字化智能化是新工业革二、制造业数字化智能化是新工业革命的核心技术命的核心技术 三、实施创新驱动发展战略，推行三、实
2、施创新驱动发展战略，推行智能制造工程智能制造工程34第一阶段为2015年到2020年，全面推广数字化网络技术的应用，部分行业和企业开展智能化技术试点和示范。如大力推进“数控一代”机械产品创新工程。第二阶段为2020到2025年，将大力推进网络化智能化技术的应用。如着力推动“智能一代”机械产品创新工程。2012年，我国制造业增加值为年，我国制造业增加值为20792.62亿美亿美元，在全球制造业占比约元，在全球制造业占比约20%，与美国相当，与美国相当，成为世界制造大国。，成为世界制造大国。5 20132013年，发电设备产量年，发电设备产量1.21.2亿千瓦，约占全球总亿千瓦，约占全球总量的量的
3、60%60%；全球第一；全球第一 造船完工量造船完工量45344534万载重吨，占全球总量的万载重吨，占全球总量的41%41%；全球第一；全球第一；全年汽车产销分别为全年汽车产销分别为2211.682211.68万辆和万辆和2198.412198.41万辆万辆 ，占全球，占全球25%25%；全球第一；全球第一；机床产量机床产量95.995.9万台，占全球比重万台，占全球比重38%38%中国制造的标志中国制造的标志6中国制造的标志中国制造的标志4我国工程机械产量全球第一；我国工程机械产量全球第一；4高速铁路里程数全球第一高速铁路里程数全球第一4通信行业、软硬件通信行业、软硬件4互联网人数互联网人
4、数4模具制造大国、注塑机制造大国模具制造大国、注塑机制造大国4煤炭、钢铁、水泥、平板玻璃、彩色电煤炭、钢铁、水泥、平板玻璃、彩色电视机、家用电冰箱、洗衣机、空调、微视机、家用电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、各类纺织品以及日用轻工业品。波炉、各类纺织品以及日用轻工业品。74载人航天与探月工程载人航天与探月工程 4“蛟龙蛟龙”载人深潜器取得重大突破载人深潜器取得重大突破4大型运输机和大型客机已完成布局，研大型运输机和大型客机已完成布局，研制工作取得重要进展。制工作取得重要进展。4百万千瓦级核电机组、百万千瓦级水电百万千瓦级核电机组、百万千瓦级水电机组等一大批重大技术装备研制成功，机组等一大批重大技术
5、装备研制成功，并在市场上得到应用。并在市场上得到应用。8中国制造的标志中国制造的标志4制造大国，品牌小国制造大国，品牌小国4制造业是锻炼强国的根本，战略产业是制造业是锻炼强国的根本，战略产业是实现大国崛起的支柱；实现大国崛起的支柱；4大而不强大而不强9中国制造的标志中国制造的标志10中国制造的标志中国制造的标志11中国制造的标志中国制造的标志 然而，我国制造业仍然而，我国制造业仍“大而不强大而不强”，存在，存在的主要问题是：的主要问题是：一一是自主创新能力不强，核心技术和关键是自主创新能力不强，核心技术和关键元器件还有很大差距；元器件还有很大差距；二是产品质量问题突出；二是产品质量问题突出；三
6、是资源利用效率偏低；三是资源利用效率偏低；四是产业结构不合理，大多数产业尚处于四是产业结构不合理，大多数产业尚处于价值链的中低端。价值链的中低端。12 实现由制造大国向制造强国的转变，是新实现由制造大国向制造强国的转变，是新时期我国经济发展面临的重大课题。时期我国经济发展面临的重大课题。为此，从为此，从20132013年年1 1月，中国机械工程院会同工月，中国机械工程院会同工业和信息化部、国家质检总局，启动并开业和信息化部、国家质检总局，启动并开展了展了制造强国战略研究制造强国战略研究重大咨询项目，重大咨询项目，提出了实现提出了实现“中国制造中国制造20252025”的建议。的建议。13 这里
7、这里“制造强国制造强国”有两重含义：有两重含义：其一，其一，“强强”是形容词，中国由是形容词，中国由制造大国制造大国成为制造强国成为制造强国；其二，其二，“强强”是动词，制造业强则国家是动词，制造业强则国家强，强，通过制造业的发展使中国更加繁荣富通过制造业的发展使中国更加繁荣富强强14一、一、”中国制造中国制造20252025“（一）加快建设制造强国的重要性和迫（一）加快建设制造强国的重要性和迫切性切性（二）制造强国发展趋势预测（二）制造强国发展趋势预测（三）实施（三）实施“中国制造中国制造20252025”15制造业是实体经济主体制造业是实体经济主体，是国民经济的支柱，是人民，是国民经济的支
8、柱，是人民幸福安康的物质基础，也是今后一段时间我国经济幸福安康的物质基础，也是今后一段时间我国经济“创新驱动，转型升级创新驱动，转型升级”的主战场。的主战场。以信息技术与制造技术深入融合为主要特征以信息技术与制造技术深入融合为主要特征，以制造，以制造也数字化智能化为核心的新一轮工业革命已经到来，也数字化智能化为核心的新一轮工业革命已经到来，必须给世界范围内的制造业带来革命性的大发展。必须给世界范围内的制造业带来革命性的大发展。16发达国家以数字化智能化制造技术应用为重点，力图依靠科技创新，抢占国际产业竞争制高点、谋求未来发展的主动权。美国：先进制造伙伴计划（AMP）、先进制造国家战略计划等 德
9、国：工业4.0 德国近期发布的“工业4.0”战略，被称为是以智能制造为主导的新的工业革命。17 当前，新工业革命是最难掌控但必须面对的不确定当前，新工业革命是最难掌控但必须面对的不确定性因素之一，给我们带来极大的挑战和极大的机遇。性因素之一，给我们带来极大的挑战和极大的机遇。一方面，一方面，新工业革命正在孕育兴起，将重塑全球经新工业革命正在孕育兴起，将重塑全球经济结构和竞争格局，发达国家在科技和产业方面占济结构和竞争格局，发达国家在科技和产业方面占有领先优势，对于新兴工业国家形成有领先优势，对于新兴工业国家形成极大的挑战极大的挑战18 另一方面，新工业革命与我国加快建设制造强国另一方面，新工业
10、革命与我国加快建设制造强国形成历史性交汇，这是极大的机遇。形成历史性交汇，这是极大的机遇。我国的现代化同西方发达国家有很大不同。西方我国的现代化同西方发达国家有很大不同。西方发达国家是一个发达国家是一个“串联式串联式”的发展过程，工业化、的发展过程，工业化、城镇化、农业现代化、信息现代化顺序发展，比城镇化、农业现代化、信息现代化顺序发展，比如德国已经完成了工业如德国已经完成了工业1.02.0、3.0，正在向工业，正在向工业4.0迈进。迈进。19 我们要后来居上，必然是一个我们要后来居上，必然是一个“并行式并行式”的发展的发展过程，要求工业化、信息化、城镇化、农业现代过程，要求工业化、信息化、城
11、镇化、农业现代化同步发展，中国工业必须同时完成化同步发展，中国工业必须同时完成2.02.0、3.03.0、4.04.0。紧紧抓住这一难得的机遇，充分发挥后发优势，将紧紧抓住这一难得的机遇，充分发挥后发优势，将大大加快我国工业化和建设制造强国的进程。大大加快我国工业化和建设制造强国的进程。20一、一、“中国制造中国制造20252025”（一）加快建设制造强国的重要性和迫（一）加快建设制造强国的重要性和迫切性切性（二）制造强国发展趋势预测（二）制造强国发展趋势预测（三）实施（三）实施“中国制造中国制造20252025”211.1.制造强国的主要特征制造强国的主要特征研究认为，作为制造强国，应具备四
12、个主要研究认为，作为制造强国，应具备四个主要特征：特征：一一是雄厚的产业规模是雄厚的产业规模二是优化的产业结构二是优化的产业结构三是良好地质量效益三是良好地质量效益四是持续的发展能力，特别是强大的自主创四是持续的发展能力，特别是强大的自主创新能力新能力222.2.制造业综合指数制造业综合指数 根据制造强国根据制造强国特征，我们构特征，我们构建了由建了由4 4项一项一级指标、级指标、1818项项二级指标构成二级指标构成的制造业评价的制造业评价体系。体系。23 以以2012年美国、德国、日本、英国、法年美国、德国、日本、英国、法国和韩国等各项指标均值为基准，计算出国和韩国等各项指标均值为基准，计算
13、出表征各主要工业化国家历年来制造业综合表征各主要工业化国家历年来制造业综合指数。指数。24 分析综合指数得出以下结论：分析综合指数得出以下结论：1、各国制造业均经历了一个从弱到强的各国制造业均经历了一个从弱到强的过程，此过程与其工业化进程相吻合。过程，此过程与其工业化进程相吻合。2、2012年，主要工业化国家的制造业综年，主要工业化国家的制造业综合指数分布中，合指数分布中，美国遥遥领先美国遥遥领先，处于，处于第一第一方阵方阵；德国、日本处于第二方阵德国、日本处于第二方阵；中国、中国、英国、法国、韩国处于第三方阵。英国、法国、韩国处于第三方阵。制造强国制造强国“三步走三步走”战略战略25 3、我
14、国制造业发展预测、我国制造业发展预测 构建适合我国国情的综合指数预测模型，构建适合我国国情的综合指数预测模型，对未来对未来3040年我国制造业综合指数发展趋年我国制造业综合指数发展趋势进行预测。势进行预测。26 结果表明，我国制造业强结果表明，我国制造业强国进程可分为三个阶段：国进程可分为三个阶段：中国制造业可中国制造业可进入世界第二进入世界第二方阵，迈入制方阵，迈入制造强国行列。造强国行列。中国制造业将中国制造业将位居第二方阵位居第二方阵前列，前列，成为名成为名副其实的制造副其实的制造强国。强国。中国制造业可中国制造业可望进入第一方望进入第一方阵，阵，成为具有成为具有全球引领影响全球引领影响
15、力的制造强国。力的制造强国。（第一阶段）（第一阶段）20252025年年（第二阶段）（第二阶段）2035年年（第三阶段）（第三阶段）2050年年入世界第二方阵，入世界第二方阵，迈进制造迈进制造强国行列强国行列名符其实的名符其实的制造强国制造强国27 迈入世界第迈入世界第二方阵，迈进二方阵，迈进制造强国行列制造强国行列20252025年年2035年年2050年年（第一阶段）（第一阶段）（第二阶段（第二阶段（第三阶段）（第三阶段）中国制造业中国制造业 将位居第二将位居第二 方阵前列，成方阵前列，成 为名副其实为名副其实 的制造强国。的制造强国。中国制造业中国制造业 可望进入第可望进入第 一方阵，成
16、一方阵，成 为具有全球为具有全球 引领影响力引领影响力 的制造强国。的制造强国。中国制造业中国制造业发展阶段发展阶段渤乐咨询公司渤乐咨询公司“德德国制造、中国国制造、中国创造创造”。奏响奏响“工工业业4.0”的协奏曲的协奏曲。28一、一、”中国制造中国制造20252025“（一）加快建设制造强国的重要性和迫（一）加快建设制造强国的重要性和迫切性切性（二）制造强国发展趋势预测（二）制造强国发展趋势预测（三）实施（三）实施“中国制造中国制造20252025”29 从现在到从现在到2025年，是我国全面建成小康社会、年，是我国全面建成小康社会、进入制造强国行列、基本实现工业化的关键时期。进入制造强国
17、行列、基本实现工业化的关键时期。为实现这一目标，要组织制定和实施为实现这一目标，要组织制定和实施“中国制造中国制造2025”。“中国制造中国制造2025”是动员全社会力量建设制造强是动员全社会力量建设制造强国的总体战略，是充分发挥市场和政府作用、国的总体战略，是充分发挥市场和政府作用、统统筹利用各方优良资源、以筹利用各方优良资源、以“创新驱动、质量为先、创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化绿色发展、结构优化”为发展方针行动计划、包括为发展方针行动计划、包括8项优先行动项优先行动。30 1、创新驱动、创新驱动 创新是制造业发展的引擎，是结构调整优化和创新是制造业发展的引擎，是结构调整优化和转变
18、经济发展方式的不竭动力，必须摆在制造业发转变经济发展方式的不竭动力，必须摆在制造业发展全局的核心位置。展全局的核心位置。实施以下三项战略对策：实施以下三项战略对策：（1）推行智能制造推行智能制造数字化智能化制造数字化智能化制造 （2）提高创新设计能力）提高创新设计能力 （3）完善制造业技术创新体系）完善制造业技术创新体系31 2、质量为先、质量为先 质量是制造业核心竞争力的体现质量是制造业核心竞争力的体现，是支，是支撑经济转型升级的基石，是国家强盛的关键撑经济转型升级的基石，是国家强盛的关键内核。内核。实施以下两项战略对策：实施以下两项战略对策：（4）强化制造基础强化制造基础 强化强化“四基四
19、基”：基础材料、基础零部件、：基础材料、基础零部件、基础制造工艺、技术标准体系基础。基础制造工艺、技术标准体系基础。（5）提升产品质量）提升产品质量 32 3、绿色发展、绿色发展 绿色发展是实现制造业可持续发展的必绿色发展是实现制造业可持续发展的必由之路，由之路，要实施以下战略对策：要实施以下战略对策：（6）推行绿色制造推行绿色制造 33 4、结构优化、结构优化 质量结构优化是制造业科学发展的主题，质量结构优化是制造业科学发展的主题，是提升国民经济整体素质、打造中国经济升是提升国民经济整体素质、打造中国经济升级版的主要途径。级版的主要途径。要实施以下两项战略对策：要实施以下两项战略对策：34（
20、7）培养具有全球竞争力的优势产业和企业群体培养具有全球竞争力的优势产业和企业群体 大力发展战略性新兴产业和先进制造业，加大力发展战略性新兴产业和先进制造业，加快传统产业转型升级，提高高端制造业比重。快传统产业转型升级，提高高端制造业比重。一方面，优先发展对国民经济、国防建设和一方面，优先发展对国民经济、国防建设和人民生活休戚相关人民生活休戚相关5大战略必争产业：大战略必争产业：u 集成电路及其专用生产装集成电路及其专用生产装备备u数控机床与基础制造装备数控机床与基础制造装备u航空工程装备航空工程装备u海洋工程装备海洋工程装备u汽车汽车 35 另一方面，选择与国际先进水平已较为接另一方面，选择与
21、国际先进水平已较为接近的近的8大战略必争产业：大战略必争产业：u 航天装备航天装备u通信装备通信装备u发电与输变电装备发电与输变电装备u工程机械工程机械 u 轨道交通装备轨道交通装备u钢铁钢铁u石油化工石油化工u家用电器家用电器36 （8）发展现代制造服务业发展现代制造服务业 发展现代制造服务业，促进制造业的由发展现代制造服务业，促进制造业的由大规模流水线生产方式，转向定制化的规模大规模流水线生产方式，转向定制化的规模生产，实现产业形态从生产型制造业向全生生产，实现产业形态从生产型制造业向全生命周期的服务型制造业的转变。命周期的服务型制造业的转变。37“中国制造中国制造2025”的目标：的目标
22、：u打造中国制造升级版打造中国制造升级版u进入制造强国行列进入制造强国行列u实现工业化实现工业化38 “中国制造中国制造2025”体现为体现为四大转变四大转变和和一条主线一条主线。四大转变分别对应四个指导方针：四大转变分别对应四个指导方针：转变一：转变一：由要素驱由要素驱动向创新动向创新驱动转变驱动转变创新驱动创新驱动 质量为先质量为先 绿色发展绿色发展 结构优化结构优化 转变二：转变二：由低成本由低成本竞争优势竞争优势向质量效向质量效益竞争优益竞争优势转变势转变 转变三：转变三：由资源消由资源消耗大、污染耗大、污染物排放多的物排放多的粗放制造向粗放制造向绿色制造转绿色制造转变变 转变四：转变
23、四：由生产型由生产型制造向服制造向服务型制造务型制造转变转变主线：主线：以体现信息技术与制造技术深度融合的以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化智能化数字化智能化制造为主线。制造为主线。39提纲提纲 一、一、”中国制造中国制造20252025“二、制造业数字化智能化是新工业革二、制造业数字化智能化是新工业革命的核心技术命的核心技术 三、实施创新驱动发展战略，推行三、实施创新驱动发展战略，推行智能制造工程智能制造工程40二、二、“制造业数字化智能化制造业数字化智能化”是新工业是新工业革命的核心技术革命的核心技术 制造创新的内涵包括三个层次，在这三个层制造创新的内涵包括三个层次，在这三个层次上，
24、制造业数字化智能化都是制造业创新次上，制造业数字化智能化都是制造业创新的重要途径的重要途径（1 1）产品创新）产品创新产品的数字化智能化产品的数字化智能化（2 2）制造技术创新）制造技术创新制造过程的数字化智制造过程的数字化智能化能化（3 3）产业模式创新）产业模式创新基于数字化智能化的基于数字化智能化的新型产业模式新型产业模式412.1 产品创新产品创新产品的数字化智能化产品的数字化智能化 2.1.1 数控化和智能化技术是机械产品创数控化和智能化技术是机械产品创新的共性使能技术新的共性使能技术 2.1.2“数控一代数控一代”机械产品创新工程机械产品创新工程和和 “智能一代智能一代”机械产品创
25、新工程机械产品创新工程42 应用数控化和智能化技术进行机械产品创新应用数控化和智能化技术进行机械产品创新其核心技术路线是：其核心技术路线是：一方面一方面,用伺服驱动系统取代传统机械中的动力装置用伺服驱动系统取代传统机械中的动力装置与传动装置：与传动装置：另一方面，也是更为重要的，采用计算机控制系统另一方面，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，即增加一个对机械运动与工作过程进行控制，即增加一个“大大脑脑”，并在此基础上进一步应用，并在此基础上进一步应用 智能化技术对产品智能化技术对产品功能与性能进行优化，使产品的智能化程度不断提功能与性能进行优化，使产品的智能化程度不
26、断提高。高。43 一说起数控，人们就想起了数控机床，一说起数控，人们就想起了数控机床，这是对的，但很不全面：这是对的，但很不全面：一方面，数控机床是应用一方面，数控机床是应用 数控技术创数控技术创新机械产品的最初的推动力和最成功的典新机械产品的最初的推动力和最成功的典范。范。44X52K普通立式铣床普通立式铣床XK714数控数控铣床铣床XHK714加工中加工中XHK714/3五轴坐标加工中心五轴坐标加工中心例例1：45 为实现不同为实现不同的刀具切削的刀具切削速度，设计速度，设计了复杂的主了复杂的主传动和进给传动和进给传动变速系传动变速系统。统。X52K普通立式铣床普通立式铣床46 进给运动、
27、主轴运动均采用交流伺服电机驱动，机械传动系统大大简化，而且可实现精确的无级变速。X52K产品升级：产品升级：XK714数控铣床数控铣床47 计算机数控系统对机床运动与工作过程进行控制，可三轴联运加工复杂开关零件；加工精度高、质量稳定；生产效率与自动化程度高；柔性好、操作方便；有利于实行现代化生产管理。X52K产品升级：产品升级：XK714数控铣床数控铣床48 再增加再转动坐标（、）。五坐标联运可使刀具相对工件呈任意姿态，加工自由度显著增大；一次装夹实现装夹部分外其余表面的完全加工；五坐标联动有效避免三坐标联动时的刀具干涉；可采用最有效的刀具及其姿态进行加工，显著提高加工效率和质量。XK714产
28、品升级：产品升级：XK714/3-5坐标加工中心坐标加工中心49 在数控化基础上，通过进一步引入各种智能化技术，可使机床性能和智能化程度不断提高；如实现智能编程、自适应控制、机械几何误差补偿、热变形误差补偿、三维刀具补偿、运动参数动态补偿、故障监控与诊断等。50 但另一方面，数控化与智能化技术是但另一方面，数控化与智能化技术是一种共性使能技术，可应用于对各种机械一种共性使能技术，可应用于对各种机械产品进行创新升级。产品进行创新升级。例如：例如：电力机车电力机车、电动汽车电动汽车都是典型的数都是典型的数控化机械产品，并已实现了一定程度的智控化机械产品，并已实现了一定程度的智能化。能化。51我国已
29、成为世界上高速机车技术最发边的国家之一我国已成为世界上高速机车技术最发边的国家之一轨道交通机车历经蒸汽机车、内燃机车、电力机车轨道交通机车历经蒸汽机车、内燃机车、电力机车到动车组的进化，目前正身智能化方向发展到动车组的进化，目前正身智能化方向发展 例例2：动力机车的数控化与智能化：动力机车的数控化与智能化52 综观机械产品创新升级的历程，蒸汽机技术综观机械产品创新升级的历程，蒸汽机技术这一共性使能技术所带来的动力革命曾催生出了这一共性使能技术所带来的动力革命曾催生出了“蒸汽一代蒸汽一代”机械产品；电机技术这一共性使能机械产品；电机技术这一共性使能技术所带来的另一场动力革命则曾导致了技术所带来的
30、另一场动力革命则曾导致了“电气电气一代一代”机械产品的产生；当今，数控化和智能化机械产品的产生；当今，数控化和智能化这一共性使能技术不仅使机械产品从这一共性使能技术不仅使机械产品从“电气一代电气一代”跃升为跃升为“数控一代数控一代”，并正在逐步向，并正在逐步向“智能一代智能一代”机械产品进化。机械产品进化。532.1 产品创新产品创新产品的数字化智能化产品的数字化智能化 2.1.1 数控化和智能化技术是机械产品创数控化和智能化技术是机械产品创新的共性使能技术新的共性使能技术 2.1.2“数控一代数控一代”机械产品创新工程机械产品创新工程和和 “智能一代智能一代”机械产品创新工程机械产品创新工程
31、54 应用数控化和智能化技术进行机械产品创新应用数控化和智能化技术进行机械产品创新的技术路线具体明确、适用于各行各业的机械产的技术路线具体明确、适用于各行各业的机械产品的全面创新：品的全面创新：u各种金属加工设备特别是金属切削机床；各种金属加工设备特别是金属切削机床；u各种非金属加工专用设备，如塑料加工机械；各种非金属加工专用设备，如塑料加工机械；u食品、饮料、农副产品、日用化工、制药等专用食品、饮料、农副产品、日用化工、制药等专用设备；设备；u汽车、火车、飞机、轮船等交通运输设备；汽车、火车、飞机、轮船等交通运输设备；u火炮、雷达、坦克等武器装备；火炮、雷达、坦克等武器装备；u工程、农业、建
32、筑、港口、印刷、医疗机械等。工程、农业、建筑、港口、印刷、医疗机械等。555657 第一，可以广泛应用第一，可以广泛应用 于国民经济各行业和国防军于国民经济各行业和国防军工中各种重要装备的升级换代，极大提升各种工中各种重要装备的升级换代，极大提升各种产品性能与市场竞争力，提高制造业的生产效产品性能与市场竞争力，提高制造业的生产效率和质量水平。率和质量水平。58 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我国是全球最大的注塑机生产国，但在高端产品方面还远远落后于世界先进水平。例例2：注塑机的创新升代：注塑机的创新升代 注塑机要完成模具注塑机要完成模具开合、注射、塑化、脱模、调模、开合、注射、塑化、脱模、调
33、模、注射台移动注射台移动等等6 6个动作，分别由个动作，分别由6 6个执行机构来实现个执行机构来实现 。注塑机的发展历经注塑机的发展历经传统液压型传统液压型到到伺服节能型伺服节能型再到再到全全电动数控型电动数控型的演变，目前正向的演变，目前正向智能数控型智能数控型方向发展。方向发展。59 注塑成形是注塑成形是最有效的塑料成最有效的塑料成形方法。我国是形方法。我国是全球最大的注塑全球最大的注塑机生产国，但在机生产国，但在高端产品方面还高端产品方面还远远落后于世界远远落后于世界先进水平。先进水平。例例2：注塑机的创新升代：注塑机的创新升代 注塑机要完成模具注塑机要完成模具开合、注射、塑化、脱模、调
34、模、开合、注射、塑化、脱模、调模、注射台移动注射台移动等等6 6个动作，分别由个动作，分别由6 6个执行机构来实现个执行机构来实现 。注塑机的发展历经注塑机的发展历经传统液压型传统液压型到到伺服节能型伺服节能型再到再到全全电动数控型电动数控型的演变，目前正向的演变，目前正向智能数控型智能数控型方向发展。方向发展。60 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我国是全球最大的注塑机生产国，但在高端产品方面还远远落后于世界先进水平。例例2：注塑机的创新升代：注塑机的创新升代 注塑机要完成模具开合、注射、塑化、脱模、调模、注射台移动等6个动作，分别由6个执行机构来实现。注塑机的发展历经传统液压型到伺服节能型
35、再到全电动数控型的演变，目前正向智能数控型方向发展。61 注塑成形是最有效的塑料成形方法。我国是全球最大的注塑机生产国，但在高端产品方面还远远落后于世界先进水平。例例2：注塑机的创新升代：注塑机的创新升代 注塑机要完成模具开合、注射、塑化、脱模、调模、开合、注射、塑化、脱模、调模、注射台移动注射台移动等6个动作，分别由6个执行机构来实现。注塑机的发展历经传统液压型到伺服节能型再到全电动数控型的演变，目前正向智能数控型方向发展。62 第一，可以广泛应用第一，可以广泛应用 于国民经济各行业和国于国民经济各行业和国防军工中各种重要装备的升级换代，极大提升各防军工中各种重要装备的升级换代，极大提升各种
36、产品性能与市场竞争力，提高制造业的生产效种产品性能与市场竞争力，提高制造业的生产效率和质量水平。率和质量水平。63 全面应用数字化技术，全面应用数字化技术，6 6个执行机构均采用伺个执行机构均采用伺服电机驱动，采用计算机数控系统进行控制。服电机驱动，采用计算机数控系统进行控制。全电动数控型注塑机全电动数控型注塑机（1）加工精度与稳定性高，质量好；）加工精度与稳定性高，质量好；（2）可实现复杂的同步重叠动作，生产）可实现复杂的同步重叠动作，生产效率高；效率高；（3）节省能源，噪音低、无油污染。）节省能源，噪音低、无油污染。64 进一步引入智能化技术，实现工艺自动优化，参进一步引入智能化技术，实现
37、工艺自动优化，参数自动补偿、产品自动分拣、过程自动监控和故障自数自动补偿、产品自动分拣、过程自动监控和故障自动诊断等功能。动诊断等功能。智能型数控注塑机智能型数控注塑机65 第二，数控化智能化可以改变原有第二，数控化智能化可以改变原有的机械驱动与控制方式，催生一系列新的高的机械驱动与控制方式，催生一系列新的高性能装备。近年来美国军方不断加强研制的性能装备。近年来美国军方不断加强研制的“全电坦克全电坦克”、“全电飞机全电飞机”、“全电舰船全电舰船”等先进武器，其实质就是推动、电控制的数等先进武器，其实质就是推动、电控制的数字化智能化装备。字化智能化装备。我国的我国的“海洋石油海洋石油981981
38、”平台也是一个典型的平台也是一个典型的全电海洋工程平台全电海洋工程平台。66 利用柴油机集中发电，然后利用柴油机集中发电，然后对整个平台进行电力驱动和对整个平台进行电力驱动和数字化控制。数字化控制。这么一这么一个庞然大物，在个庞然大物，在30003000米深海米深海钻井，能在大风大浪中岿然钻井，能在大风大浪中岿然不动，靠的是平台底部的不动，靠的是平台底部的8 8个个电推进器。在计算机系统的电推进器。在计算机系统的优化调度控制下，这优化调度控制下，这8 8个推进个推进器可以在各个方向上进行角器可以在各个方向上进行角度和推力调整，保证平台的度和推力调整，保证平台的稳定和顺利作业。稳定和顺利作业。例
39、例4：“海洋石油海洋石油981”平台平台6768 第三，数控化智能化使机械产品装备了第三，数控化智能化使机械产品装备了“大脑大脑”，开辟了高端机械产品创新的广阔，开辟了高端机械产品创新的广阔空间，空间，光刻机精密工作台光刻机精密工作台的研制即为一典型的研制即为一典型案例。案例。69707172 光刻光刻机是机是ICIC制造中最关制造中最关键、最复杂和最昂键、最复杂和最昂贵的设备。精密工贵的设备。精密工作台是光刻机核心作台是光刻机核心关键装置，其关键装置，其精度精度要求极高要求极高:例例4：光刻机精密工作台：光刻机精密工作台u加速度高至加速度高至2g、速度、速度1m/s以上，精度为纳米级的以上，
40、精度为纳米级的6自由度运动；自由度运动；u对于对于100nm线宽的扫描曝光，要求定位精度线宽的扫描曝光，要求定位精度10nm，硅片台和掩，硅片台和掩模台间的同步平均误差模台间的同步平均误差5nm。精度几乎接近物理极限，常规机械制造工艺无法实现。精度几乎接近物理极限，常规机械制造工艺无法实现。73 要实现光刻机的高速、大行程、6自由度纳米级精度运动，除合理的运动结构与精密检测技术外关关键在于数字化智能化控制，核心在于对引起误差的键在于数字化智能化控制，核心在于对引起误差的各种因素的补偿修正。各种因素的补偿修正。补偿的内容包括：台体质量与质心位置误差、补偿的内容包括：台体质量与质心位置误差、6 6
41、自由度自由度运动耦合干扰误差、粗微动耦合干扰、电机与驱动非线性误运动耦合干扰误差、粗微动耦合干扰、电机与驱动非线性误差、电路噪声与延时误差、测量干扰误差、环境与温度变化差、电路噪声与延时误差、测量干扰误差、环境与温度变化误差等。误差等。通过补偿控制，我国研制的通过补偿控制，我国研制的100nm100nm光刻机工作台光刻机工作台实现了高速高精的技术要求。实现了高速高精的技术要求。74二、二、“制造业数字化智能化制造业数字化智能化”是新工业是新工业革命的核心技术革命的核心技术 （1 1）产品创新）产品创新产品的数字化智能化产品的数字化智能化（2 2）制造技术创新）制造技术创新制造过程的数字化智制造
42、过程的数字化智能化能化（3 3）产业模式创新）产业模式创新基于数字化智能化的基于数字化智能化的新型产业模式新型产业模式75 采用面向产品全生命周期、具有丰富设计知识库和模拟仿真技术支持的数字化智能化设计系统，在虚拟现实、计算机网络、数据库等技术的支持下，可在虚拟的数字环境里可在虚拟的数字环境里并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性能、功能的模拟与仿真优化，能、功能的模拟与仿真优化，极在提高产品的质量和一次研发成功率。76 采用面向产品全生命周期、具有丰富设计知识库和模拟仿真技术支持的数字化智能化设计系统，在虚拟现实、计算机网络、数据库等技术的支持下
43、，可在虚拟的数字环境里可在虚拟的数字环境里并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性能、功能的模拟与仿真优化，能、功能的模拟与仿真优化，极在提高产品的质量和一次研发成功率。77 采用面向产品全生命周期、具有丰富设计知识库和模拟仿真技术支持的数字化智能化设计系统，在虚拟现实、计算机网络、数据库等技术的支持下，可在虚拟的数字环境里可在虚拟的数字环境里并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性能、功能的模拟与仿真优化，能、功能的模拟与仿真优化，极在提高产品的质量和一次研发成功率。78 采用面向产采用面向产品全生命周期
44、、品全生命周期、具有丰富设计知具有丰富设计知识库和模拟仿真识库和模拟仿真技术支持的数字技术支持的数字化智能化设计系化智能化设计系统，在虚拟现实、统，在虚拟现实、计算机网络、计算机网络、数据库等技术的支持下，可在虚拟的数字环境里可在虚拟的数字环境里并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性并行地，协同地实现产品的全数字化，结构、性能、功能的模拟与仿真优化，能、功能的模拟与仿真优化，极在提高产品的质量和一次研发成功率。7980818283842.2 制造技术创新制造技术创新制造过程的数字化智能化制造过程的数字化智能化 2.2.1 设计技术创新：设计的数字化智能化设计技术创新：设计的数字化智能化 2
45、.2.2 加工技术创新：加工的数字化智能化加工技术创新：加工的数字化智能化 2.2.3 管理技术创新：管理的数字化智能化管理技术创新：管理的数字化智能化85 一是加工工艺创新。一是加工工艺创新。数字化智能化技术数字化智能化技术不仅将催生出加工原理的一些重大创新，同不仅将催生出加工原理的一些重大创新，同时加工过程的仿真优化、数字化控制、状态时加工过程的仿真优化、数字化控制、状态信息实时检测与自适应控制等数字化智能化信息实时检测与自适应控制等数字化智能化技术的全面应用将技术的全面应用将极大提高各种制造工艺的极大提高各种制造工艺的精度和效率，大幅度提升整个制造业的工艺精度和效率，大幅度提升整个制造业
46、的工艺水平。水平。86 二是制造装备及系统创新。二是制造装备及系统创新。制造装备的制造装备的数字化智能化（如数字化智能化（如:数控机床、工业机器人）、数控机床、工业机器人）、生产过程的计算机辅助规划与优化，可大幅生产过程的计算机辅助规划与优化，可大幅度提升系统的功能、性能与自动化程度，使度提升系统的功能、性能与自动化程度，使制造系统向柔性制造系统、数字化车间、数制造系统向柔性制造系统、数字化车间、数字化工厂、以至智能制造系统方向发展，生字化工厂、以至智能制造系统方向发展，生产系统的柔性自动化与智能化程度不断提高。产系统的柔性自动化与智能化程度不断提高。872.2 制造技术创新制造技术创新制造过
47、程的数字化智能化制造过程的数字化智能化 2.2.1 设计技术创新：设计的数字化智能化设计技术创新：设计的数字化智能化 2.2.2 加工技术创新：加工的数字化智能化加工技术创新：加工的数字化智能化 2.2.3 管理技术创新：管理的数字化智能化管理技术创新：管理的数字化智能化88 数字化智能化技术的应用将使制造企业管控数字化智能化技术的应用将使制造企业管控模式发展，可实现产品全生命周期各环节各业务模式发展，可实现产品全生命周期各环节各业务各要素的协同规划与决策优化管理，不仅可有效各要素的协同规划与决策优化管理，不仅可有效提高企业的市场反应速度，同时可大幅度提高制提高企业的市场反应速度，同时可大幅度
48、提高制造效益、降低产品成本和资源消耗，有效提高企造效益、降低产品成本和资源消耗，有效提高企业竞争力。业竞争力。89二、二、“制造业数字化智能化制造业数字化智能化”是新工业是新工业革命的核心技术革命的核心技术 2.1 2.1 产品创新产品创新产品的数字化智能化产品的数字化智能化 2.2 2.2 制造技术创新制造技术创新制造过程的数字化智制造过程的数字化智 能化能化 2.3 2.3 产业模式创新产业模式创新基于数字化智能化的基于数字化智能化的新型产业模式新型产业模式90 纵观历史，不同领域的学者们对于纵观历史，不同领域的学者们对于三次工业革命有不同角度的看法三次工业革命有不同角度的看法91 这次工
49、业革命目前表现出两个根本性的这次工业革命目前表现出两个根本性的产业模式转变：产业模式转变：一是从大规模流水线生产转向定制化规一是从大规模流水线生产转向定制化规模生产；模生产；二是产业形态从生产型制造向生产服二是产业形态从生产型制造向生产服务型制造的转变。务型制造的转变。这是一个不可阻挡的历史潮流，新形势这是一个不可阻挡的历史潮流，新形势下的制造业，必将在新产业模式的引导下，下的制造业，必将在新产业模式的引导下，进入全新的发展阶段。进入全新的发展阶段。92 数字化智能化技术的应用延展了产业链，数字化智能化技术的应用延展了产业链，可为制造企业带来新的商机和产业价值，必可为制造企业带来新的商机和产业
50、价值，必将推动制造业从单纯的将推动制造业从单纯的生产型制造向生产生产型制造向生产+服服务型制造模式转变务型制造模式转变。93 GE通过产品服务化实现向生产服务型制造的转型。具体做法：将传感器安装在飞机发动机叶片上，实时将发动机运行参数发回监测中心，通过对发动机状态的实时监控，提供及时的检查、维护和维修服务。以此为基础，发展了“健康保障系统”，服务业占比超过60%。同时，大数据的获取，将极大改进、仿真、控制等过程。例例7：通用电气（：通用电气（GE）的生产服务模式）的生产服务模式94 综上所述，制造业数字化智能化技术是通过综上所述，制造业数字化智能化技术是通过两化融合带动产业转型升级的共性使能技
