具身智能、人机融合——浅析我国智能制造现状及未来发展趋势策略

HaHa

我国智能制造的发展基础与现状

如同每一次制造业生产力的飞跃都是在特定条件下对上一次生产力的进一步提升，智能制造的发展也需要强大的工业和制造业基础。近年来，我国在经济发展和工业建设方面取得一系列显著成就，虽然还存在一些技术上和制度上的挑战，但智能制造总体上具备良好的发展前景。

（一）工业和制造业产业体系完备

我国拥有世界上最为完备的工业体系，是唯一一个在联合国产业分类中涵盖全部工业大类、中类和小类的国家。经过多轮调整和优化，我国轻重工业的比重基本合理。我国工业产业链完整，涵盖了从上游的采掘业、中游的原料和产品加工及生产各环节，以及下游的产品服务和研发、物流、金融等生产性服务业。我国拥有超大的工业和制造业规模，在全球500多种主要工业品中，有220多种产量位居世界首位，制造业规模约占世界的三分之一，对世界制造业增长贡献比重超过30%。完善的工业体系和庞大的工业规模使得我国工业和制造业具有强大的韧性，为智能制造的发展创造了稳定的环境和坚实的基础。

（二）技术创新能力处于世界前列

《“十四五”智能制造发展规划》指出，要把科技自立自强作为智能制造发展的战略支撑。目前，我国制造业技术的总体研发能力已比肩发达国家，且在部分领域处于世界领先地位。我国科技研发投入已多年稳居世界第二位，PCT专利申请量和R&D经费投入均位居世界第一位，技术研发体系基本完备，建设了诸多世界领先的重大科技基础设施，能在多个领域、多个技术路线上开展基础性和前沿性的研发工作。尽管当前阶段我国在部分技术研发领域仍处于后发地位，但凭借完整的产业门类和配套完善的工业体系，能够通过改进生产工艺和大规模生产来弥补研发劣势，进而实现技术赶超。目前，我国在人工智能、移动通讯、量子科技、空天开发等具有颠覆性潜力的技术领域中，研发水平均居于世界前列。创新能力的不断增强是我国长期坚持独立自主技术路线的结果，也为智能制造的发展奠定了技术基础。

（三）智能制造要素条件基本齐备

在培育创新能力的同时，发展智能制造还需要大量的要素投入。虽然我国东部地区土地资源紧张，但中西部地区还有土地存量尚待开发，既可用于建设智能制造工厂，也可用于承接东部地区的产业转移。我国教育水平在发展中国家中遥遥领先，培养了全球最庞大的高素质产业工人队伍，并拥有世界领先的工程师队伍，为智能制造发展提供了充足的人才和人力资源。国家出台《“十四五”智能制造发展规划》、工业和信息化部等八部门出台《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》等一系列政策文件，确保国家资源向智能制造倾斜。同时，我国高度重视新型基础设施建设，工业智能化发展的关键基础设施覆盖范围日益扩大。而我国庞大的人口基数和大体量的经济基础，能够为新技术、新模式的商业化提供丰富的应用场景和广阔的市场需求支撑，使我国能够通过规模化的发展模式实现产业的快速增长。在本土要素条件基本齐备的同时，我国全球化的能源资源保障能力也不断增强，可以从多方面为智能制造的发展提供支持。

我国智能制造未来发展趋势与策略




先进信息通信技术、自动化技术、数据分析技术、人工智能技术和物联网技术构成了智能制造的底层技术。与当前制造业生产模式相比，智能制造具有技术上的先进性，展现出高度自动化、数据驱动、灵活柔性、互联性、智能决策、预测性维护、高资源产出效率和用户参与等特征。智能制造在提升制造业效率和效益的同时，需要着力解决制造业发展中存在的各种结构性问题，实现人与机器和谐共生、发展与环境有机统一以及供需的精准匹配。

（一）具身智能引领“无人化”新时代

近年来，工业机器人在制造业中的应用日益广泛。在生产方面，大规模应用工业机器人不仅在总体上降低了生产成本，还显著提高了生产效率；在就业方面，工业机器人对就业产生了一定的影响，减少了对重复劳动岗位的需求，同时提高了对高水平劳动力的需求。但工业机器人无法完全替代人类岗位，原因是工业机器人在处理模糊任务和应对生产中的突发状况的能力较弱。对于一些概念和逻辑模糊的工种和岗位，机器人的判断能力不及人类精准，只能扮演辅助性角色。然而，随着以具身智能为代表的智能技术逐渐成熟，智能制造的生产模式正在向完全“无人化”的方向演进。

什么是具身智能？

"具身智能"（Embodied Intelligence）是一个涉及人工智能、认知科学和机器人学的概念，是指将人工智能融入机器人等物理实体，赋予它们感知、学习和与环境动态交互的能力。这个概念认为，智能不仅仅是大脑或算法的功能，而是通过身体与环境的交互来实现的。通俗解释就是将AI植入到各种机器人上，让机器人可以对周围环境变化做出感知，并且做出相应决策。




具身智能是人工智能的一个重要分支。根据中国计算机学会的定义，具身智能是一种基于物理身体进行感知和与物理世界互动的智能系统，该系统能够表现出智能行为和适应性。与非具身智能相比，具身智能以现实机器设备为载体，能更好地适应制造业作为物质生产部门的固有属性。





（二）人机融合共创制造业智能新生态

当数字控制系统应用于机器人后，人与机器在制造业中逐渐形成了协作关系，这是制造业中人与机器关系演进的重要一步。机器数控化使生产柔性程度大幅提高，通过使用带有扩展的命令集，单台机器以及机器之间的模块化组合能够快速切换任务，使得一些先进的工厂在一条流水线上可以同时完成多个型号产品的生产。在安全方面，数控机床一般采用全封闭设计，工业机器人被放置在由围挡和警戒线环绕的封闭空间内，工人则被严格控制在机器的工作范围之外。此外，AGV（自动导引运输车）机器人等移动设备必须具有避让工人的功能。通过严格的现场管理和安全规范，机器引发的安全事故频率极低。尽管机器数控化使制造业中人与机器的关系向前迈出了一大步，但人与机器的协作关系主要体现在岗位分工以及人机交互和柔性化制造的协同上，人与机器之间的物理障碍仍然存在。操作人员必须经过专门培训，使用特定按键和编程语言进行人与机器的交互，机器程序的设定仍然以便于机器识别为准则。

制造业正在经历颠覆性数字化变革，在数控化的基础上，机器向智能化、更加柔性和更加安全的方向发展，人与机器由协作关系转变为人机“融合”关系。人机融合关系的根本原则是以人为本，机器需要最大限度地配合人的劳动习惯、最大程度地降低人的体力和脑力劳动强度、完全服从人的指挥和调度。机器能够识别并理解人类的自然语言，因此机器操作者不再需要进行复杂的培训，机器与机器之间通过保留数字语言进行数据传输和相互协同，但人与机器可以在同一空间和平台上从事生产活动，人机之间的物理隔离和管理制度上的分离逐渐消失。在这种融合关系中，机器在具有高度柔性化能力的同时，还具备自主的学习能力和纠错能力，人对机器的直接干预逐渐减少，当面临新的任务时，机器可以和人类一起学习。人机融合能实现人与机器的优势互补，推动超柔性生产的实现，使人在工业生产中重新回到主导地位，引领可持续发展之路。





（三）精准制造构建高质量发展新格局

随着数字化时代的不断发展，制造业需要向运转更加高效、成本更加节约、供需更好对接的方向发展。1953年，日本丰田公司副总裁大野耐一创造了在多品种小批量混合生产需求下实现高质量、低成本的生产方式，即准时生产（Just in time）模式。这一生产方式随后在全球制造业中得到推广和普及，显著降低了制造业的生产成本并提高了对市场需求的响应速度。在这一生产方式的基础上，“精准经济”的概念被提出并得到实践。精准经济首先体现在制造业产品智能化、紧凑化。随着产品体积缩小，生产的能耗、物耗也相应降低，制造业库存成本随之降低。精准经济还体现在供需匹配上。随着信息时代海量数据资源汇集，供需精准匹配得以实现，低成本定制和个性化需求得到了普遍满足。智能制造通过“产销合一”改善了供需关系，进一步促进了经济体系的公平和谐。

通过先进的数字技术和制度设计，智能制造使产品制造中各个环节、各个方面都实现了高度精准化，不断满足产品在“精确性”和“准确度”上的要求。通过联通数字世界和现实世界的数据获取，进行超大规模数据分析，采取普遍数据驱动基础上的发展模式，智能制造能够实现对经济活动的精准监测，并做出相应的精确反应。通过采用精准制造模式，智能制造能够在较高生产效率的基础上提升经济效率，有效降低经济运行的物耗能耗，并调动闲置的资源和生产要素进入市场，从而创造新的经济价值。这种高度精准的制造模式，不仅使制造业在响应市场需求时更加灵活敏捷，还使得资源配置更加高效，推动了整个经济体系向更加可持续、更加高效的方向发展。
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