智能制造推動我國傳統制造業轉型升級研究
——以沈陽機床集團為例

楊水利，張仁丹

（西安理工大學 經濟管理學院，陜西 西安 710054）

一、引言

目前，我國傳統制造業正面臨著轉型的機遇期。一方面歐美等發達國家制造業遠遠領先于我國的同時正在對我國實施技術壁壘，另一方面東南亞等發展中國家制造業的低成本、粗制造的生產模式與我國生產模式接近；與此同時，國內的大中小型企業創新能力不足，三高的生產模式也未得到積極轉變。早在2006年，我國制造業總量就已經超過日本，成為全球第二制造大國。僅過四年，又超越美國，成為世界第一制造大國[1]。雖然總量可觀，由于我國傳統制造業目前大部分仍處于全球價值鏈微笑曲線的中間，產品附加值不高，能源消耗強度大，缺少核心技術與前期技術積累的優勢，同時又隨著節能減排等一系列政策的收緊，導致我國傳統制造業在全球范圍內競爭力依然較低。為了我國在全球價值鏈中能夠獲得新的競爭優勢與更加長遠的發展前景，使我國傳統制造業能夠在新全球競爭時期成為制造強國，我國在2015年提出“中國制造2025戰略”，明確提出“中國制造要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，推動跨領域跨行業協同創新，推動生產型制造向服務型制造轉變”。

智能化是我國傳統制造業升級的主要方向。智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是 20世紀80年代末隨著計算機集成制造系統（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）的研究開始興起的，通過智能機器和人類專家協同工作，形成的一種人機一體化智能系統，在制造過程中借助IM系統，通過其自測量、自適應、自診斷、自學習，最終在生產過程中實現柔性化、智能化和高度集成化[2]。智能制造的內涵是以新一代信息技術為基礎，在設計、生產、管理、服務等生產過程中，通過協調新能源、新材料、新工藝等活動，是信息具有深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱[3]。在智能制造體系中，CPS系統和工業物聯網是基礎，智能產品是主體，智能生產是主線，以智能服務為中心的產業模式變革是主題[1]。而互聯網技術、云計算、大數據、寬帶網絡等一系列技術所構成的廣義互聯網在制造業的深入應用，能夠實現傳感器設備的信息感知，通過寬帶網絡對數據進行精確控制和遠程協作，并使生產系統具備自適應能力和人機交互功能[4]。智能制造已成為世界范圍內制造業轉型升級的新路徑。關于智能制造的現有研究集中關注在實際操作方面，以及政策相關研究[5-6]。對智能制造產業集聚也應進行初步探索，現階段我國智能制造產業尚未形成明顯的產業集聚區特征，但基于傳統制造業時代產業園發展而來的智能制造，空間分布存在雷同性：東部地區最強，中部地區次之，西部地區較弱[7]。目前我國對智能制造領域的研究雖然廣度較大，對于基礎的智能制造技術也有初步的進展，但是深度仍然不夠，很多核心技術與產品仍然受制于人。不僅如此，國內傳統制造業的智能化發展參差不齊，從某一行業來說，很難與發達國家進行“抗衡”，總體水平依然需要提高，本文通過沈陽機床股份有限公司的案例分析，探討了我國傳統制造業智能制造轉型升級的典型模式，分析了智能化過程中的潛在問題，最后有針對性地提出政策建議。

二、研究設計

（一）研究案例選擇

由于本文主要探討智能制造對傳統制造業轉型升級的研究問題，兼顧數據的可獲得性，最終選定了通過智能制造升級進行傳統制造業轉型升級的裝備制造企業——沈陽機床集團有限公司（以下簡稱沈陽機床集團）作為研究樣本。沈陽機床集團是中國機械工業500強，自1995年成立以來，經歷了我國經濟發展的各個階段，隨著我國的社會進步與經濟發展，市場已經發生了翻天覆地的變化，在這幾十年的發展歷程中，沈陽機床集團在智能制造升級方面有非常豐富的實踐經驗，與本文的研究問題相一致。另外，隨著沈陽機床集團的智能化發展越來越快，借助搜索引擎，可以對沈陽機床智能化升級的相關內容進行全內容檢索，通過各類網絡空間中包含的平臺、媒體、社交網絡。盡可能追蹤其所有的智能化相關信息，基于此，最終決定以沈陽機床集團作為本案例研究的樣本。

（二）研究方法選擇

通過對沈陽機床集團的案例進行透徹的分析，找出沈陽機床集團的升級經驗與理論研究之間的深層次關系，進行理論與實踐之間的緊密結合并總結出一般規律。本文采用單案例研究方法的主要原因在于：由于智能化帶動傳統制造業升級的轉型方法時間較短，尚不能采用大樣本實證方法進行研究；關于智能化的實施方法在大型國際會議論壇中曾多次提出，不僅如此，對智能化升級的微觀實施過程以及文獻的研究尚不充足，利用實證研究方法研究智能化升級的效果存在一定的誤差，其結果難以說明智能化升級最終對我國傳統制造業升級的最終影響，因此本文選擇利用單案例研究方法，通過對沈陽機床集團的單案例研究，找出裝備制造業通過智能化升級的特殊規律。與此同時，由于沈陽機床集團在智能化升級方面的豐富經驗，可以從沈陽機床集團的發展經驗中總結出發展中遇到的實際問題與解決的對策，為其他同行業類似企業的轉型升級也提供了一定的幫助。

（三）數據收集與數據分析

本文的案例數據收集主要通過以下三種方式：（1）沈陽機床集團公司官網與相關網站上發表的新聞，主要包括公司官網公布的信息、集團發展現狀與發展目標等，涉及集團目前的基本信息、管理制度及中長期規劃等材料。（2）網站現有關于沈陽機床集團的文件，主要包括公司年報（2010—2016年）、內部審計報告、重大事項進展公告等。（3）節目視頻。沈陽機床集團是我國傳統裝備制造業轉型升級的示范企業，集團在智能化方面的發展在國內處于領先地位，曾在我國各大型節目上進行過詳細介紹。通過以上形式的資料收集與整理，建立了相關企業的案例數據庫，并從各個角度將不同渠道收集的案例進行分析整理，使數據具有可靠性。

對案例數據的分析和整理，首先對收集到的資料按照共同的主題進行整理和分類，通過這些主題抽象出相關研究內容，再將研究內容與行業研究報告、學術研究報告等公開數據進行對比。分析思路主要包括：通過收集到的數據對沈陽機床集團的智能化升級情況進行梳理，總結現有發展情況；其次，對目前集團轉型情況進行深入分析，明確目前發展的不足與問題；再次，提出目前集團轉型過程中遇到的問題及解決對策；最后，在分析案例的基礎上提出企業智能化升級的普遍路徑。

三、案例概況

沈陽機床股份有限公司屬裝備制造業，1995年對沈陽第一機床廠、中捷友誼廠、沈陽第三機床廠進行資產重組組建。產品主要包括各種機床產品、配件以及配套服務模式等，經營模式由傳統買賣、U2U、融資租賃、智能工廠等多種商業模式相組合，目前已經形成沈陽制造、上海研發、德國設計、全球銷售的新型戰略布局，是國內機床行業的龍頭企業。

眾所周知，各行業的現代化水平主要體現在其生產制造的工具應用以及生產方式上，從此方面來講，實體經濟的競爭就體現在其裝備制造業的競爭上。裝備制造業是行業發展的基礎，機床更是各種機械類產品的“母機”。我國建國以來一直在大力發展裝備制造行業，經過幾十年的發展，行業大部分的企業一直“照貓畫虎”，只能從其外在進行模仿，機床的“大腦”一直需要從國外進口，21世紀初我國機床行業的整體技術水平要落后歐美發達國家25年。經歷了連續的全球金融危機以及我國經濟增速放緩的連續影響，近幾年機床行業的發展情況并不樂觀，行業內的附加值低的機床廠家紛紛面臨倒閉危機。在這種經濟情況下，隨著我國國家層面“中國制造2025”、兩化融合等政策的開展，沈陽機床集團率先在行業內開展智能化轉型，從2007年起，沈陽機床集團董事長關錫友大力主張發展自主研發核心功能部件數控系統，通過引進高級技術人才、制造裝備升級、完善產學研合作機制等方式，歷經五年的時間，沈陽機床集團終于成功研發出在市場上具有代表性的智能、互聯功能的i5智能系統，投入研發資金累計超過15億元，與此同時研究團隊掌握了關于CNC運動控制技術、數字伺服驅動技術、實時數字總線技術等運動控制領域的核心技術。目前集團研發部門主要關注未來制造與超前研發，主要集中在智能化、信息化方面，如何搭建電子商務平臺，提升自身軟實力，通過互聯網平臺構建互聯網租用機床，形成異地生產方式。截止到目前，通過i5智能系統，只要通過移動電話或電腦的操作即可對遠隔數千里的i5機床發布指令，大小商品均可實現個性化定制。截止到2015年底，沈陽機床集團的全球排名從36位躍升至第一位，是中低端機床生產廠家中的中流砥柱。

表1 沈陽機床集團發展歷程

四、案例分析

沈陽機床集團是我國最大的機床制造商，為了推動企業智能制造的轉型升級，帶動裝備制造業在新一輪競爭中實現彎道超車，沈陽機床集團采取了一系列的具體措施進行智能化的升級。

（一）大力推動技術研發，引領技術與工藝升級

創新是沈陽機床集團在智能制造轉型過程中的基礎與核心發展動力。21世紀初，我國的機床行業比世界發達國家的機床行業大概落后25年，當意識到這一現狀時，沈陽機床集團開始由傳統機床技術向現代技術轉型。為了發展自身技術創新能力，沈陽機床集團一直在大力發展企業自身研發部門，研發、營銷、服務部門的人員正在逐漸增加至所有員工的一半，集團內部富蘊研發氣氛，截止到2016年，沈陽機床集團研發投入已經超過15億，按照中國統計年鑒2015年的數據，其當年研發投入約為裝備制造業規模以上企業的140余倍。經過近幾年在技術上的努力研究，集團目前擁有36項知識產權，其中著作權10項，專利權14項，在申請專利12項，其中包含發明專利9項。（數據來源于公司官網）2012—2016年沈陽機床集團的研發投入如圖1所示。

圖1 沈陽機床集團研發經費支出情況（2012—2016）

隨著下游產業的轉型升級加速發展，智能化機床裝備已經成為傳統制造業智能制造的基礎，也是智能制造發展的切入點，大部分企業實施智能制造的首要步驟是提升自身生產加工裝備的智能化程度。生產制造的智能化的程度也是衡量一家企業智能化程度的重要指標。我國目前是第一大世界機床生產國，也是最大的消費國與進口國，但生產的機床總體上大而不強，大部分機床制造商并不能夠生產機床的“大腦”，機床的核心零部件一直掌握在發達國家手中，尤其是高端核心運動控制系統長期為國外企業，如德國德瑪吉和日本馬扎克所壟斷。其中機床適用的數控技術的專利費大概占到機床整體價格的40%。在使用國外技術的前提下，我國機床海外出口時，數控機床的某些數控技術也會被限制。沈陽機床集團為了提升自身的技術水平，前后花費了五年時間，近十五億的研發經費，先后攻克了信息技術、電子技術、運動控制技術、機床技術等相關技術，并將各種技術進行高度集成，終于在2012年8月研發出數控機床的“大腦”，進入到機床制造商的“頂級俱樂部”，生產出的機床精度可達到頭發絲的二十分之一。

（二）提升產品智能化程度，促進產品升級

首先，沈陽機床集團通過近幾年高強度的技術研發積累了世界領先的底層機床控制技術，研發出的數控機床系統已經進入到了量產階段。目前通過將i5（工業化、信息化、網絡化、智能化、集成化）戰略作為主打，集團的內部資源主要集中到智能業務領域，通過智能工廠、U2U（unis to user）、以舊換新的策略，使智能機床在市場上得到廣泛的推廣。到目前為止，智能機床已經成功突破了消費電子、汽車、衛浴、醫療、閥門等行業，珠寶行業的智能工廠也已經完成了初步拓展。2014年，全球市場范圍內推出了具有互聯功能的i5智能機床，真正意義上縮小了我國機床行業與領先國家之間的技術差距，該機床不僅是智能化的代表產品，同時也為未來工業大數據和分級式、分布式、分享式的新型智能制造的發展進行了鋪墊。不僅如此，沈陽機床集團將智能機床、WIS智能車間信息管理系統、自動化生產設備等各職能單元進行有機集成，完成智能化工廠的建設，使產品的智能化升級得到全方位的實現。

其次，公司通過產品的智能化將本企業的產品從產品延伸至服務，借助現有技術優勢以及供應鏈資源，將工業耗材、延保服務、工藝方案、精益咨詢等綜合工業服務能力進行完善與擴展，以便滿足不同客戶在產品生命周期中不同階段的服務需求。與此同時，通過自主研發的i5智能機床的互聯網屬性，將智能機床直接接入自行研發的iSESOL智能制造云平臺中，完全實現了機床數據的實時傳輸以及機器之間、人機之間、人與過程之間的互聯互通等功能，從而實現了產品與服務的拓展以及產品的整體升級。目前沈陽機床集團正在積極發展高端智能機床領域，計劃將普通機床縮減至產品的50%，逐步從普通機床行業淡出。

最后，不僅對機床的內在進行了智能升級，對自身生產的智能機床外觀設計進行了外包，使產品的外觀也得到了進一步的提升。利用不同的顏色代表了機床的各種含義，真正將藝術與技術實現了有效融合，使生產的機床不僅是一件工業品，也是一件藝術品。

（三）搭建智能型商業模式，引領服務升級

沈陽機床集團的智能化的轉型升級還表現在其商業模式的升級方面。在商業模式創新的方面，沈陽集團主要將智能機床的相關服務與智能機床同時提供給客戶，通過智能制造云平臺，將各方信息聯通后進行線上服務的商業模式。

目前，沈陽機床集團對于動力總成、汽車底盤、新能源汽車等領域的零部件加工等已經開始加入提供解決方案的新型商業模式。與此同時，首次引進了智能機床的“4S”店模式，為了更加接近客戶，圍繞以客戶為中心的宗旨，沈陽機床集團目前已經授權運營了37家4S店，全球銷售數萬臺，而融資租賃和以舊換新業務模式占i5數控機床總銷量的一半，借助于面向市場的前端、本地化的銷售與服務，使得沈陽機床集團圍繞智能化升級其商業模式的策略非常成功。另外，集團研發出異地制造模式也已經進入市場，只要將產品設計出來傳到系統，就可以通過互聯互通進行異地制造。未來人們也可以按照自己的意愿來設計制造個性化的產品，甚至可以邊生產邊體驗。

另外，為了適應當前市場的商業模式，深入了解客戶的需求，集團重構了企業的運營體系，調整了組織結構。搭建了新型商業模式團隊，針對備件、維修、延保、定制化改造、工業材料等領域均進行了業務拓展，以客戶為中心，圍繞智能服務展開相應的資源配置，積極發展新型商業模式，開拓服務市場。將“智能化+服務化”作為目前企業發展的一條個性化轉型升級方向進行深入推進，集團打造的一站式云制造服務平臺將智能化與服務化有機地聯系了起來，并將金融服務也納入到了目前的商業模式當中。

五、研究結論與展望

智能制造是制造企業實現“中國制造2025”戰略目標的重要路徑之一。而機床行業是“制造之母”，處于制造業的上游，目前我國機床行業大而不強，應盡快加速機床行業的發展。本文通過對沈陽機床股份有限公司進行案例分析，從中可以看出，沈陽機床集團積極發展智能化，推進整體的智能化程度，以智能化為核心創新商業模式，將智能制造深入布局到整個生產過程中，通過智能制造+服務建立新型商業模式助推企業轉型升級，并且在此過程中取得了不俗的成績，包括以i5戰略為核心，提升產品附加值，產品智能化發展，升級產品功能并拓展產業布局，提高產品研發和自主創新能力等，起到了智能制造轉型升級的示范效應。雖然智能化升級初顯成果，同時也要注意防范工藝與裝備上的過分引進，應從企業自身情況出發，配置與企業目前智能化現狀相一致的工藝與裝備；不僅如此，還要注意規避企業對智能化的過分追求，繞開對于企業來講無用的投資。

通過對本案例的分析，我國政府應鼓勵企業“走出去”，加大對企業智能化升級的鼓勵政策，完善當前“智能化+服務化”升級的激勵制度，以達到我國傳統制造企業轉型升級的目的；構建產學研、知識成果轉化等平臺，為企業的智能化升級提供全方位多角度的服務；高校應積極參與到企業的智能化升級過程中，積極參與產學研的互動，加快產品中試進程，加快產品智能升級迭代速度。

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