促進智能制造發展的模式、路徑及突破口研究

一、引言

圍繞實現制造強國的戰略目標，《中國制造2025》明確推進信息化與工業化深度融合、實施智能制造。《智能制造發展規劃（2016—2020年）》指出加快發展智能制造，是培育我國經濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇，對于推動我國制造業供給側結構性改革，實現制造強國具有重要戰略意義。同時，從實際生產過程來看，智能制造從宏觀上將推動傳統標準化、大批量、剛性的生產模式向個性化、高度柔性化、快速響應市場需求方向轉變，微觀上將通過數字化、網絡化、自動化和智能化的系統集成實現產品研制過程的全閉環控制。（王淼、王湘念，2015）《智能制造發展規劃（2016—2020年）》認為，智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

智能制造的概念起源于20世紀90年代，最初出現在美國，其后發達國家紛紛將發展智能制造列入國家重點發展計劃。美國在2012年提出“工業互聯網”概念以推動再工業化戰略，德國在2013年提出并實施“工業4.0”戰略。我國于2015年推出《中國制造2025》，提出以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，構建以智能制造為重點的新型制造體系。這些國家戰略均以推進智能制造為主攻方向。智能制造已經明確成為現代先進制造業新的發展方向。

在對智能制造國外先進經驗分析方面，王媛媛、張華榮（2016）對于全球智能制造業發展現狀及特點進行了分析，胡晶（2015）對于美國工業互聯網、德國“工業4.0”以及我國“兩化”深度融合等策略進行了比較。楊帥（2015）對于工業4.0與工業互聯網進行了對比分析，發現二者在動因、內核、方向、結果等方面基本一致，但兩國在工業和互聯網領域的比較優勢差異顯著而導致兩種模式在內涵、實現路徑、實施重點與效果等方面明顯不同。黃健、萬勇（2016）指出德國推動工業4.0的戰略意圖在于試圖主導以智能制造為基礎的第四次工業革命，韓國推行制造業創新戰略3.0在于以智能工廠為抓手推動制造業改革。

在我國智能制造發展現狀方面，《智能制造工程實施指南（2016—2020）》指出，我國制造業尚處于機械化、電氣化、自動化、信息化并存，不同地區、不同行業、不同企業發展不平衡的階段。辛國斌（2016）認為我國制造裝備產業處于由自動化向智能化發展的初級階段。李富（2016）認為我國智能制造業存在產業結構抑制了智能制造的需求、技術水平差異明顯、配套能力不足、人才短缺等問題。趙程程、楊萌（2015）表明我國智能制造從技術層面進入到了應用層面。王友發、周獻中（2016）指出國內目前對智能制造發展路徑和模式的探討更多集中在現象描述層面，缺乏微觀機制和內部動力等視角的深入分析。

在我國智能制造發展經驗方面，冷單、王影（2015）總結了浙江省發展智能制造的主要做法在于推進產品智能化開發、實施“機器換人”專項行動、推進成套裝備示范應用等。張建宏（2015）指出揚州裝備制造產業智能制造在于實施創新驅動發展戰略、完善政策措施等。陶永、李秋實、趙罡（2016）認為航空智能制造的重點在于研發關鍵智能工藝裝備、基于工業互聯網的航空協同云制造等。王影、冷單（2015）從資金與投融資渠道、產業創新體系、產業結構調整等幾個方面提出了我國智能制造裝備產業的發展思路。白小明（2016）提出推進“互聯網+”制造業研發平臺、產品制造、制造業服務、供應鏈與物流的發展。李政新（2015）認為要建設智能化工廠和技術示范平臺、打造創新驅動新機制。黃群慧（2016）認為智能制造發展的關鍵在于突出戰略引導、強化創新驅動以及完善制度環境。

在此基礎上，探討了影響智能制造發展的行為主體及促進智能制造發展的模式，研究了智能制造發展從初級智能裝備到高級智能制造系統集成的循序漸進發展路徑，最后提出以智能制造裝備為基礎推動智能制造的發展、以信息技術為手段對現有設備進行智能化改造、以技術改造升級為抓手推動傳統制造業邁向智能化為突破口，共同推動智能制造的發展。

二、智能制造發展模式

（一）影響智能制造發展的行為主體

發展智能制造是一項復雜的系統工程。從影響智能制造發展的因素來看，這些影響因素可以分為智能制造企業自身可控的內部因素與政府決定的而智能制造企業必須適應的外部因素兩類。從內部因素看，市場需求、科技進步、生產要素配置、市場網絡組織等企業可控因素對智能制造的發展具有重大影響。從外部因素看，產業政策、發展環境、生產性服務業、信息業發展狀況等企業不可控因素對智能制造的發展影響也不容忽視。這些影響因素涉及的行為主體主要包括政府、智能制造企業、智能裝備制造企業、信息技術企業、生產服務企業等。智能制造企業的發展離不開政府提供的政策導向、人力資源、資金支持等社會環境。這些行為主體聯系密切，相互制約，共同促進智能制造的發展。

1.政府。政府提供的經濟發展環境、產業發展政策、金融與財稅扶持政策等直接決定了智能制造企業的發展與營運空間。同時，政府還要營造公平競爭市場環境，為企業創造良好生產經營環境，以市場化手段引導企業進行結構調整和轉型升級。《中國制造2025》明確提出要堅持“市場主導、政府引導”的基本原則。“市場主導”就要充分發揮市場在資源配置中的決定性作用；“政府引導”就要更好地發揮政府引導作用，優化政務服務，完善和落實財稅、產業、金融、土地、人才、貿易等相關支持政策，為企業發展創造良好環境。此外，政府還要推動資源配置效益最大化和效率最優化，強化企業在推進智能制造發展中的主體地位，激發企業活力和創造力。

2.智能制造企業。企業是市場經濟的主體，智能制造企業在政府制定的各種政策所限定的發展與營運空間內，受經濟利益的驅使，努力突破智能制造關鍵技術和核心部件，以新技術突破帶動形成新產業、新業態，增強自主發展能力。

3.智能裝備制造企業。智能裝備制造企業為智能制造企業提供技術與裝備，是智能制造企業運營的物質基礎，這些技術與裝備決定了智能制造企業營運的效率與市場前景。

4.信息技術企業。智能制造企業是以先進自動化設備為基礎、以高度集成的信息驅動的運營為特點的，離不開信息技術企業提供的各種先進的軟硬件技術。同時，各種智能裝備、軟硬件技術需要高度、有效的集成，才能發揮智能制造企業先進、高效、自動化的特點。

5.生產服務企業。生產性服務業涉及智能制造的多個環節，具有專業性強、創新活躍、產業融合度高、帶動作用顯著等特點。智能制造的發展、分工的深化促進了生產性服務業的發展，而前者細分的結果導致對后者更多的需求，后者對前者效率提高具有前提性和基礎性。二者是相互作用、相互依賴、共同發展的互動關系。此外，生產性服務業可以為智能制造的發展提供專業支持。生產性服務業提供的產品具有差異化、難復制的特點，作為知識資本、人力資本和技術資本滲透到智能制造整個價值鏈增值過程中，可以大幅度提高智能產品的附加值和科技含量，促進智能制造向資本密集型和技術密集型方向發展（屈國強，2016）。

（二）智能制造發展的模式

政府、智能制造企業、智能裝備制造企業、信息技術企業、生產服務企業以及其他有關方，相互作用、共同促進和影響智能制造的發展。智能制造應該是在政府的社會發展規劃、制造業發展規劃、財政稅收政策、信貸支持政策以及其他相關政策影響與制約下，在高校、科研機構等支持下，在社會發展責任以及利益驅使下，在數控機床與工業機器人等技術裝備基礎上，具備網絡設備與系統等工業互聯網基礎的條件下，工業控制軟件等支撐軟件支持下，協同各方，共同努力，智能制造才能得以迅速發展與壯大。一個促進相關方長期穩定、同向有效合作的政企聯動機制是非常重要的。智能制造發展的一個協同模式如圖1所示。

三、智能制造發展的路徑

（一）總體思路

智能制造作為《中國制造2025》的主攻方向已經非常明確。周濟（2015）強調了智能制造的重要性，認為智能制造是中國制造2025的制高點、突破口和主攻方向。杜傳忠、楊志坤（2015）提出將智能制造作為深化信息化與工業化融合的突破口。章立冬（2016）明確信息技術的快速發展推動制造業向智能化方向發展是不可逆轉的趨勢。《（中國制造2025）重點領域技術路線圖（2015版）》明確以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向。宋震方（2016）指出智能制造的兩個關鍵是生產自動化和信息網絡化。王媛媛、張華榮（2016）說明沒有成熟的工業自動化和信息化系統支撐，制造業就難以順利過渡到智能化階段。謝康、肖靜華、周先波（2012）表明信息化帶動工業化路徑與兩者融合的相關性高于工業化促進信息化路徑，要走信息化帶動工業化的路徑。河南省人民政府2014年11月印發的《先進制造業大省建設行動計劃》指出信息產業對先進制造業跨越式發展具有重要作用。《（中國制造2025）重點領域技術路線圖（2015版）》指出要實施信息化先導戰略，促進制造業全產業鏈、全價值鏈信息交互和智能協作。杜傳忠、楊志坤（2015）指出以智能制造為主導的德國工業4.0戰略旨在充分利用信息通訊技術和網絡物理系統等手段將制造業向智能化轉型。李政新（2015）認為河南發展智能制造應積極推進制造業向信息化互聯網化轉變。杜傳忠、楊志坤（2015）指出智能制造的基本思路是以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，提高綜合集成水平。

《（中國制造2025）重點領域技術路線圖（2015版）》強調要持續推進企業技術改造。邵安菊（2016）指出為實現對發達國家經濟追趕，應加快向智能制造等高端產業轉型升級的步伐，以智能制造等帶動傳統產業改造升級。伏琳（2016）提出發展智能制造的兩條主線：其一是通過發展智能制造裝備產業帶動相關產業的發展和完善，其二是以傳統制造企業智能化升級、改造為突破口，推進智能制造模式在制造領域的應用。

我國制造業具有規模體量大、結構體系完備、發展水平參差不齊的顯著特點，處于不同發展水平的領域和行業在整體轉型升級的過程中也將呈波次地動態推進。同時，從工業1.0的大規模生產、工業2.0的電氣化生產、工業3.0的自動化生產演進到工業4.0的定制化生產是一個循序漸進的過程，是生產制造歷史發展過程的一般自然規律。因此，智能制造發展的總體思路應該是：首先以現代化的信息技術、控制技術及其他現代技術持續推進傳統制造企業技術改造與升級，以實現生產自動化，然后以先進的信息網絡化技術等持續推進傳統制造企業智能化升級與改造，以實現智能制造。

（二）發展路徑

智能制造具有較強綜合性，不僅是單一技術和裝備的突破與應用，而且是制造技術與信息技術的深度融合與創新集成，是生產組織方式和商業模式的變革。伏琳（2016）指出智能制造包括智能制造技術和智能制造系統兩個方面，智能制造表現的載體是智能工廠和智能生產。王淼、王湘念（2015）認為發展智能制造技術應從支撐技術入手，實現從智能制造單元、智能制造系統到智能工廠的演進。杜傳忠、楊志坤（2015）強調工業軟件是智能制造系統的核心。章立冬（2016）指出智能制造系統的發展是由低層級向高層級逐步演進的。根據制造技術的一般發展規律，在智能制造系統的發展過程中，通常是在智能裝備層面上的單個技術點首先實現智能化突破，然后出現面向智能裝備的組線技術，并逐漸形成高度自動化與柔性化的智能生產線。在此基礎上，當面向多條生產線的車間中央管控、智能調度等技術成熟之后，才可形成智能車間。伏琳（2016）認為要實現制造的智能化，首先要具備生產設備的自動化，生產設備高度自動化是智能制造的最基本要求，其次要實現信息化，然后才能實現全自動化。

可以看到，目前比較一致的觀點認為發展智能制造，應由小到大實現從智能裝備到智能生產單元、智能生產線、數字化車間、智能工廠，乃至智能制造系統集成的循序漸進發展路徑。智能制造發展的一個路徑如圖2所示。

（三）突破口

1.以智能制造裝備為基礎推動智能制造的發展。裝備制造業是為國民經濟各行業提供技術裝備的基礎性、戰略性產業，是制造業的核心和支柱，是各行業產業升級、技術進步的重要保障和國家綜合實力的集中體現。目前，我國制造裝備產業處于由自動化向智能化發展的初級階段（辛國斌，2016）。《中國制造2025》包含的重大工程之一就是智能制造裝備的研發。河南省印發的《先進制造業大省建設行動計劃》把智能裝備作為帶動裝備制造業轉型升級的突破口，以裝備產品和裝備制造智能化為重點，突出發展智能成套、智能電氣和智能制造裝備。裝備智能化首先要實現產品信息化，即越來越多的制造信息被錄制、被物化到產品中；產品中的信息含量逐漸增高，一直到其在產品中占據主導地位。

2.以信息技術為手段對現有設備進行智能化改造。信息業的發展為智能制造的發展提供技術支撐，推動智能制造跨越式發展，信息業的發展也總是領先于智能制造的發展。信息資源的投入和信息技術的廣泛應用，可以引導傳統制造業向智能制造的方向發展。以信息技術推動智能制造的發展是一項長期而緩慢的過程，但又是智能制造發展過程中必須跨越的一個環節。黃群慧（2016）指出智能制造的實現關鍵在于新一代信息技術系統的支持，為推進智能制造，一方面，要推動互聯網企業逐步向制造業的滲透，另一方面，要推動制造企業的互聯網化。《中國制造2025》強調新一代信息技術的4個發展方向包括：集成電路及專用設備、信息通信設備、操作系統與工業軟件以及智能制造核心信息設備。發展智能制造，一定要優先發展智能制造相關的信息業，以此為手段來促進傳統制造企業向自動化、智能化的轉型。

3.技術改造升級為抓手推動制造業邁向智能化。技術改造是推動制造業采用先進的智能裝備、促使生產系統智能化的一個有力措施，是提高企業技術水平、實現產品轉型升級的一個有力手段，也是政府極力支持制造業實現智能制造轉型的一個努力方向。《（中國制造2025）重點領域技術路線圖（2015版）》明確要持續推進企業技術改造。河南省印發的《先進制造業大省建設行動計劃》也要推動制造企業轉型升級。《智能制造工程實施指南（2016—2020）》指出要持續推動傳統制造業智能轉型。邵安菊（2016）指出要將智能制造作為制造業發展的基本方向，促進制造業的轉型升級以提高生產效率。我國制造業裝備相對落后，機械化與自動化設備并存。在進行技改升級過程中，第一步是對傳統的設備進行由機械化向自動化的升級，然后在此基礎上，對現有設備進行智能化改造以便實現物理設備互通互聯，最終實現智能制造。

四、具體做法

智能制造的發展涉及實現智能制造技術和系統、社會組織兩個方面的問題。智能制造技術和系統是實現智能制造的基礎，有效的社會組織可以積極促進和保障智能制造的實現。這兩個方面是相輔相成、相互促進的關系，缺一不可。智能制造技術和系統的發展和實現是智能制造業努力的方向，而通過社會發展規劃、財政稅收等政策手段強力引導、驅動與促進智能制造的發展，人為推進或加快智能制造實現的進程，則是政府努力的方向。因此，發展智能制造的具體做法，需要從政府層面、行業層面、企業層面幾個角度進行考慮。

（一）政府層面

政府積極制定推動智能制造發展的社會發展規劃、各項扶植政策，為企業智能制造的發展與轉型升級提供良好的發展環境。通過政策引導與推動，加快推動新一代信息技術與制造技術融合發展，著力發展智能裝備和智能產品，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，全面提升企業研發、生產、管理和服務的智能化水平。

1.完善保護知識產權等法律、法規與政策，提供良好的法制環境以為引資、投資創造良好的經濟環境。

2.出臺積極的財政與稅收政策，促進智能制造的培育與發展。

3.支持生產性服務業的發展，鼓勵工業互聯網、云計算等產業積極發展，完善智能制造服務支撐體系。

4.明確產業發展方向，優化與智能制造相關的投資結構。聚焦《中國制造2025》重點領域，啟動實施一批重大技改升級工程，明確支持戰略性重大項目和高端裝備實施技術改造的政策方向。加強互聯網基礎設施建設，強力推進互聯網在制造領域的應用。

5.創新人才培養模式、強化人才激勵機制、落實各項人才政策，為智能制造培養與儲備復合型人才。

6.以試點示范行動為抓手，推進成套裝備示范應用，引領智能制造發展方向。

7.進行集聚發展。

（二）行業層面

在政府發展規劃、財稅政策等引導下，進行技術、裝備、商業模式等的揚棄。

1.對于裝備制造業，持續進行技術改造與升級，提供智能的裝備。加快部署企業技術升級改造，推動產業邁向中高端。聚焦《中國制造2025》重點領域，發揮企業主體作用，按照有保有壓的原則，以市場為導向，以提高質量效益為目標，啟動實施一批重大技改升級工程，支持輕工、紡織、鋼鐵、建材等傳統行業有市場的企業提高設計、工藝、裝備、能效等水平，有效降低成本，扶持創新型企業和新興產業成長。

2.對于生產性服務業，以系統集成商的要求與發展為主線，帶動信息技術軟硬件技的發展。

3.對于生產制造業，對生產的產品進行智能化改造與升級，積極采用新型的商業與運營模式。

（三）企業層面

以利益驅動為誘因，以工業互聯網、人工智能等信息技術為手段，積極引入機器人等智能制造裝備，對傳統制造工廠進行技術改造與升級。

1.對生產設備進行智能制造的改造與升級，適應智能制造的需要。

2.對生產的產品進行智能化改造與升級，提供智能化的產品。

3.積極采用新型的商業與運營模式。

4.積極推進機器換人。通過機器換人，把人從某些生產環節如環境惡劣、簡單裝配、精密檢測等條件下解放出來，以便降低成本、提高效率。

5.對于新建企業，在資金、技術、設備等方面允許的情況下，盡量要求采用智能化裝備進行生產。

五、結語

智能制造是《中國制造2025》的主攻方向。本文探討了促進智能制造發展的模式，研究了從智能裝備到智能制造系統發展的路徑，提出以信息技術為手段對現有設備進行智能化改造、以智能制造裝備為基礎推動智能制造的發展、以技術改造升級為抓手推動傳統制造業邁向智能化，這三個方面齊頭并進，共同推動智能制造的發展。智能制造的發展是一項復雜的系統工程，需要政府、制造企業、生產服務業及其他相關方協同努力，它是一個漸進的過程，不可能一蹴而就。

【本文系河南省政府決策研究招標一般課題“河南智能制造發展的模式、路徑及突破口研究”（2016B080）、河南理工大學博士基金資助項目“面向訂單的煤炭供應鏈計劃與調度優化研究”（SZB2013-34）、河南省教育廳科學技術研究重點項目軟科學計劃項目“煤炭供應鏈構建及其計劃與調度優化研究” （14B630009）、河南理工大學教育教學改革研究項目“國際經濟與貿易專業人才培養模式的研究和實踐”（2015JG024）的階段性成果】

（作者單位：河南理工大學財經學院）