数字化转型基本普及，智能化升级战略突破——十五五智能化升级战略突破

十五五智能制造推进的战略思考 中国工程院周济2025年1月4日·北京 一、人工智能赋能新型工业化一一智能制造 是推进新型工业化的主要技术路线 创新是发展的第一动力，是发展新质生产力的核心要素 （二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展推进人工智能赋能新型工业化的战略部署三、“十五五”系统推进智能制造的几点建议 （一）创新是发展的第一动力，是发展新质生产力的核心要素 发展新质生产力推进新型工业化加快建设制造强国 依靠什么？动力何在？ 创新是发展的第一动力，是发展新质生产力的核心要素一 中国共产党第二十次全国代表大会报告强调科学技术是第一生产力创新是第一动力 坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位 （一）创新是发展的第一动力，是发展新质生产力的核心要素 科技创新是发展新质生产力的核心要素 制造业的核心就是创新就是掌握关键核心技术必须靠自力更生奋斗靠自主创新争取 一、人工智能赋能新型工业化一一智能制造 是推进新型工业化的主要技术路线 （一）创新是发展的第一动力，是发展新质生产力的核心要素 二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展推进人工智能赋能新型工业化的战略部署三、“十五五”系统推进智能制造的几点建议 （二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展 以创新为根本动力推进新型工业化，加快建设制造强国走一条什么样的技术路线呢？ （二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展 推进智能制造 推动制造业加速向数字化、网络化、智能化发展 要以智能制造为主攻方向推动产业技术变革和优化升级推动制造业产业模式和企业形态根本性转变以“鼎新”带动“革故”以增量带动存量促进我国产业迈向全球价值链中高端 （二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展 以智能制造为主攻方向人工智能赋能新型工业化是我国制造业创新发展的主要技术路线 （二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展 智能制造的核心要义 1.人工智能赋能新型工业化，人工智能技术与先进制造技术深度融合，升华成为“智能制造技术”；智能技术是赋能技术为主导，制造技术是本体技术、为主体智能制造的根本任务是实现制造业数学化转型、智能化升级 2.智能制造是一个大概念，包含了数学化制造、数学化网络化制造和新一代智能制造三种基本范式。即将到来的新一代智能制造是最高范式。3.智能制造是一个大系统，贯穿于产品、生产、服务等制造全生命周期的各个基本 环节，在工业互联网和智能云平台支持下，人工智能赋能整体系统优化，集成融合成为智能集成制造系统 （二）以智能制造为主攻方向，人工智能赋能制造业高质量发展 智能制造的核心要义 1.人工智能赋能新型工业化，人工智能技术与先进制造技术深度融合，升华成为”智能制造技术”；智能技术是赋能技术、为主导，制造技术是本体技术、为主体：智能制造的根本任务是实现制造业数字化转型、智能化升级， 2.智能制造是一个大概念，包含了数字化制造、数字化网络化制造和新一代智能制造三种基本范式。即将到来的新一代智能制造是最高范式 3.智能制造是一个大系统，贯穿于产品、生产、服务等制造全生命周期的各个基本环节，在工业互联网和智能云平台支持下，人工智能赋能整体系统优化，集成融合成为智能集成制造系统 4.智能制造是第四次工业革命的核心技术，是实现制造业转型升级的主要技术路径公众号·IMPCIA 2.智能制造是一个大概念 1）智能制造三种基本范式数字化制造一第一代智能制造数字化网络化制造“互联网+制造”或第二代智能制造新一代数字化网络化智能化制造新一代智能制造智能制造 新一代智能制造是智能制造的最高范式 2.智能制造是一个大概念 2）面向智能制造的人-信息-物理系统（HCPS）的进化历程 （1）制造系统发展的第一阶段：传统制造与人-物理系统（HPS） 200多万年前，人类就会制造和使用工具。从石器时代、到青铜器时代、再到铁器时代，这种主要依靠人力和畜力为主要动力并使用简易工具的生产系统一直持续了百万多年。 （1）制造系统发展的第一阶段：传统制造与人-物理系统（HPS） 以蒸汽机的发明为标志的动力革命引发了第一次工业革命以电机的发明为标志的动力革命引发了第二次工业革命，人类不断发明、创造与改进各种动力机器并使用它们来制造各种工业品，这种由人和机器所组成的制造系统大量替代了人的体力劳动，大大提高了制造的质量和效率，社会生产力得以极大提高。 （1）制造系统发展的第一阶段：传统制造与人-物理系统（HPS） 例：传统手动机床 在传统手动机床上加工零件时，需由操作者根据加工要求，通过手眼感知、分析决策并操作手柄控制刀具相对工件按希望的轨迹运动而完成加工任务。 （1）制造系统发展的第一阶段：传统制造与人-物理系统（HPS） 这些制造系统由人和物理系统（如机器）两大部分所组成，因此称为人-物理系统（Human-PhysicalSystems)一HPS。 （1）制造系统发展的第一阶段：传统制造与人-物理系统（HPS） 物理系统（PhysicalSystems）--P是主体，工作任务是通过物理系统完成的；而人（Human）--H则是主宰和主导，人是物理系统的创造者，同时又是物理系统的使用者，完成工作任务所需的感知、学习认知、分析决策与控制操作等均需由人完成 （2）制造系统发展的第二阶段：数字化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.0） 二十世纪中叶以后，随看制造业对于技术进步的强烈需求以及计算机、通讯和数字控制等信息化技术的发明和广泛应用，制造系统进入了数字化制造（DigitalManufacturing）时代，以数字化为标志的信息革命引领和推动了第三次工业革命。 （2）制造系统发展的第二阶段：数字化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.0） 数字化制造-Digital Manufacturing数字化制造是智能制造的第一种基本范式，也可称为第一代智能制造， （2）制造系统发展的第二阶段：数字化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.0） 例：数控机床（NCMachineTool） 第三次工业革命最典型的产品是数控机床 与手动机床相比，数控机床发生的本质变化是：在人和机床实体之间增加了数控系统。操作者只需根据加工要求，将加工过程中需要的刀 具与工件的相对运动轨迹、主轴速度、进给速度等按规定的格式编成加工程序，计算机数控系统即可根据该程序控制机床自动完成加工任务，中国工程院公众号·IMPCIA （2）制造系统发展的第二阶段：数字化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.0） 与传统制造系统相比，数字化制造系统最本质的变化是在人和物理系统之间增加了一个信息系统（CyberSystem）一C，从原来的“人-物理”元系统发展成为“人-信息 -物理（Humen-Cyber-PhysicalSystems）一HCPS三元系统，HPS进化成了HCPS。人的相当部分的感知、分析、决策和控制功能迁移给信息系统，信息系统可以代替人类完成部分脑力劳动。信息系统是由软件和硬件组成的系统，其主要作用是对输入的信息进行各种计算分析，并代替操作者去控制物理系统完成工作任务。公众号·IMPCIA （2）制造系统发展的第二阶段：数字化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.0） 面向数字化制造的HCPS可定义为HCPS1.0。与HPS相比HCPS1.0通过集成人、信息系统和物理系统的各自优势，其能力无其是计算分析、精确控制以及 感知能力等都得以极大提高，其结果是：一方面，制造系统的自动化程度、工作效率、质量与稳定性以及解决复杂问题的能力等各方面均得以显著提升另一方面，不仅操作人员的体力劳动强度进一步降低，更重要的是，人类的部分脑力劳动也可由信息系统完成，知识的传播利用以及传承效率都得以有效提高。公众号·IMPCIA中国工程院 （3）制造系统发展的第三阶段：数字化网络化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.5） 上世纪未本世纪初，互联网技术快速发展并得到厂泛普及和应用，“互联网+”不断推进制造业和互联网融合发展，制造技术与数学技术、网络技术的密切结合重塑制造业的价值链推动制造业从数学化制造向数学化网络化制造的范式转变。 数字化网络化制造是智能制造的第二种基本范式，也可称为“互联网+制造”或第二代智能制造。“互联网+制造”实质上是“互联网+数字化制造”。 （3）制造系统发展的第三阶段：数字化网络化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.5） 最大的变化在于信息系统：互联网和云平台成为信息系统的重要组成部分 “互联网+制造”的实质是有效解决了“联接”这个重大问题，联接互通与 协同集成优化成为这种制造系统的主要特征中国工程院 （3）制造系统发展的第三阶段：数字化网络化制造与人-信息-物理系统（HCPS1.5） 例：网联汽车 网联汽车是指在汽车数字化的基础上进一步融合现代通信与网络技术，实现车-人、车-车、车-路、车-云等进行信息交换共享的汽车。 车-路-云集成在一起，共同组成“网联一代”交通系统 （4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 新一代智能制造(lntelligentManufacturing)数字化网络化智能化制造是智能制造的第三种基本范式。 其本质上是“人工智能+互联网+数字化制造”， 标志性事件 2016年GoogleAlphaGo以4:1战胜围棋世界冠军李世石。 这个重大历史性事件标志着“新一代人工智能”时代的到来公众号：中国工程院 （4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 2022年底，ChatGPT横空出世！2023年3月，GPT-4 GPT-GeneratinePre-TrainingTransformer 生成式预训练变换器GPT是一种预训练自监督生成式学习算法： 本质上是一种深度学习算法 （4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 生成式大模型GPT开始具备了理解和学习的功能，具有强大的解决实际问题的能力。 量变到质变，ChatGPT是人工智能发展史上一次革命性里程碑意义的重大突破、重大跨越，跨越了弱人工智能到强人工智能的拐点，宣示着通用强人工智能时代的到来， （4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 短暂一年多，大模型+大数据+大算力的新一代人工智能飞速发展，迎来了通用人工智能时代 人工智能进入通用人工智能时代，其应用性发生了质的改变，将使能百模干态、贝赋能干行万业，实现各行各业的智能转型，人类社会正在加速迈向智能世界。 4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 总之，新一代人工智能已经成为新一轮科技革命的核心技术，正在形成推动经济社会发展的巨大引擎 4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 新一代人工智能技术与先进制造技术的深度融合，形成了新一代智能制造技术成为了新一轮工业革命的核心技术成为了第四次工业革命的核心驱动力。 例：新一代智能机床（lntelligentMachineTool） 新一代智能机床是在工业互联网、大数据、云计算的基础上，应用新一代人工智能技术和先进制造技术深度融合的机床。 新一代智能机床能够实现自主感知、自主学习、自主优化与决策、自主控制与执行，中国工程院 EE （4）制造系统发展的第四阶段：数字化网络化智能化制造与人-信息-物理系统（HCPS2.0） 最重要的变化发生在起主导作用的信息系统，由于将部分认知和学习的脑力劳动转移给了信息系统学习认知HCPS2.0中的信息系统增加了基于新一代人工智能技术的学习认知部分不仅具有了更加强大的感知、决策与控制的能