人工智能與制造業融合發展研究

張 穎 魏香梅 鄧 峰 江 洋

(湖北省科技信息研究院，湖北 武漢 430071)

0 引言

制造業是一個傳統產業，在機械工業時代主要是按照市場要求將設備、能源、物料、工具、技術等一系列資源進行轉化，制造提供人們使用和利用的工具、工業產品和生活產品的行業。制造業是國民經濟的主體，標志著一個國家科技水平與綜合實力，對于世界各國來說，制造業直接關系著生產力發展水平。

當前，制造業正進入新一輪變革浪潮，物聯網、互聯網、云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術快速發展，越來越多的企業開展傳統制造業轉型升級，這是時代的趨勢，也是制造業突破原有企業價值的契機。人工智能作為新一輪科技革命和產業變革的核心驅動力，其目的是為了用技術系統來突破人的自然智力的局限性，達到對人腦的部分代替、延伸和加強的目的，使那些單靠人的天然智能無法進行或帶有危險性的工作得以完成。在實際應用中，制造企業在研發設計、排程優化、產品檢測、供應鏈管理等領域開展了人工智能初步探索，實現了智能設計、智能加工、智能機器人等應用，這些為制造業轉型升級提供了新的路徑選擇，對于提高制造業生產制造與管理效率，優化制造業產業結構發揮著巨大的領頭作用，人工智能成為了制造業數字化、網絡化、智能化的關鍵技術。我國是一個制造業大國，推動人工智能和制造業之間的融合發展成為了當前我國創新驅動發展的重要力量。因此，探究人工智能與制造業的融合發展具有重要的現實意義。

1 國內外人工智能與制造業融合現狀

人工智能是新一代信息技術的代表，主要發達國家根據自身特點，對人工智能與制造業深度融合的發展方向提出了一系列戰略規劃。美國在IT技術和信息處理技術發展較快，人工智能企業全球最多，其率先提出了“先進制造業國家戰略計劃”，同時針對發展實體經濟最重要的短板——勞動力成本劣勢，提出將下一代機器人作為人工智能與制造業深度融合的重要載體；德國在精密制造和機械領域擁有明顯優勢，提出了“工業4.0”戰略，重點是智能物流、智能工廠和智能生產，目標是驅動生產系統走向智能化；英國發揮人工智能在教育領域的優勢，積極培養儲備制造業復合型人才，重點支持大數據開發、能效計算、衛星及航天等前沿產業領域；日本積極發展“工業機器人”，促進新一代工業機器人的商業運用，并利用工業機器人的使用獲得數據，建設工業大數據庫。從發達國家大型企業制造業實際應用看，美國通用電氣公司作為巨頭制造業企業，2012年提出了“工業互聯網”的概念，即實現人、機、物全面互聯的新型網絡基礎設施，形成智能化發展的新興業態和應用模式。德國西門子股份公司在生產制造上，實現了智能化制造訂單處理系統，實現人工智能下的高度無人化。

為推進對人工智能發展及制造業融合，先后出臺了《國家信息化發展戰略綱要》《國務院關于深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》《新一代人工智能發展規劃》等一系列文件。黨的十九大報告明確指出，加快建設制造強國，加快發展先進的制造業，不斷推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟之間的深度融合發展。人工智能與制造業融合已成為國內制造業產業轉型升級、國際競爭力提升的發展立足點和新機遇。我國在人工智能方面發展較快，人工智能企業數量位居全球第二。但是在人工智能制造業應用方面，大部分制造業企業還處于機械化或者半自動化，只在一個生產環節或工藝上做到了智能化，與海外水平存在明顯差距。

總體來看，雖然各國選擇人工智能與制造業深度融合的重點領域和方向有所不同，但都是在加強基礎研究、大數據構建、形成應用場景以及加強復合型人才培養等方面進行探索和努力。

2 人工智能與湖北省制造業融合現狀

在當前人工智能與制造業融合發展的關鍵時期，湖北出臺了《中國制造2025湖北行動綱要》《湖北省軌道交通裝備“十三五”發展規劃》《湖北省智能制造裝備“十三五”發展規劃》等，湖北省要打造全國智能制造發展高地，成為全國制造業創新中心。經過多年發展，湖北在人工智能與制造業融合發展上已具備一定優勢。

(1)融合基礎較好。湖北是中國重要的老工業基地、國家區域布局的重要先進制造業基地。經過多年的改革發展，湖北工業總量規模位居全國第一方陣，已建成一批全國產業基地，一批產品產量全國領先。在人工智能領域，據《中國新一代人工智能科技產業區域競爭力評價指數(2019)》報告顯示，湖北人工智能科技產業區域競爭力指數全國綜合排名第7位，這些為全省人工智能與制造業融合發展奠定了較好的基礎。

(2)資源聚集優勢明顯。湖北是科教大省，高校眾多，在人才團隊聚集上擁有先天優勢，其中華中科技大學、武漢大學、武漢理工大學等高校在數字化設計與制造、工業機器人等智能制造方面科研實力全國矚目。充分利用產學研密切協作，可有效促進湖北制造業轉型升級。同時湖北支持成立了工業互聯網產業聯盟、5G產業聯盟、湖北機器人產業創新戰略聯盟等產業集群，其中機器人創新戰略聯盟由華中數控、武漢奮進智能機器有限公司、庫柏特等重點企業與華中科技大學、武漢大學等高校科研院所聯合成立，實現共同推進機器人商業化應用，突破機器人產業共性關鍵技術。

(3)產業布局不斷完善。圍繞人工智能在制造業領域的融合應用，各產業領域融合成果不斷顯現。在智能網聯汽車領域，東風汽車股份有限公司打造了無人駕駛智慧物流平臺，提供智慧物流合作解決方案；武漢光庭信息技術公司研發了自動駕駛技術和高精度地圖系統，精度可達厘米級；依迅電子無人駕駛測試車已累計測試里程11 000km；在高技術船舶與海洋工程裝備領域，中船重工第719研究所開發完成了國內海洋領域的核動力工作平臺，平臺為中國首創技術，填補了中國在民用核動力船舶領域的技術空白；工業機器人領域，中新紅外(武漢)公司研制的三維紅外智能檢測航空機器人技術全球領先。同時湖北省重點企業大力推行智能車間與智慧工廠，虹信通信華中首家5G智能化生產線、摩托羅拉全國領先智能化手機生產線、武漢西門子變壓器數字化無人工廠等一批行業領先的智能車間和智慧工廠啟動建設。

3 人工智能與湖北制造業融合應用中的問題

3.1 基礎建設需進一步加強

人工智能與制造業融合以云計算、大數據為基礎，目前湖北省在相關基礎設施建設方面剛剛起步，制造業企業信息化建設不足，制造數據存在獲得性查、標準不統一、數據無法共享等問題，導致人工智能在制造業數據分析上存在障礙，以至于頂層設計標準的復雜度增加，不具備應用落地普適性。同時關鍵技術、相關配套設備還跟不上，一些關鍵技術和部件還不能達到一定的標準，如智能芯片、緊密傳感器等核心技術和產品，主要依賴進口。

3.2 融合發展環境仍需完善

由于人工智能研發費用較高，而湖北省制造業企業在經營中大多考慮成本，對人工智能需求難以落實在行動上。對此，湖北應加大政策、資金支持力度，營造良好的人工智能與制造業融合發展環境。目前部分省份已出臺了相應重大專項計劃，以項目形式大力扶持全省的人工智能與制造業融合應用，湖北省在發展環境構建方面稍顯不足，與先進省份相比，在資金投入上有較大差距。

3.3 綜合實力還需進一步加強

湖北省在人工智能產業規模和相關產業規模上，整體實力水平處于全國“第二梯隊”，在人工智能和制造業應用方面深度和廣度還不夠，技術深度還不夠、應用類型還不夠廣泛、優勢行業領域還不夠突出，需進一步增強整體創新實力。同時在湖北在產業企業和人才上數量還不夠，關鍵環節還比較薄弱，一流企業、高端人才、產業領軍人物還較缺乏。

4 對策建議

4.1 加強行業融合基礎建設，增強核心技術能力

一方面，實現制造業數據資源開放共享。制定數據開放政策，建設制造業行業大數據庫，實現制造業市場的數據標準化，加快破除制造業數據孤島、數據碎片化等難題；另一方面，增強行業技術研發投入，通過試點示范企業牽頭，集聚行業產學研用優勢力量，協同推進關鍵技術裝備、軟件、智能制造成套裝備的集成創新，增強智能制造關鍵核心技術體系支撐能力。

4.2 營造良好政策環境，實現技術落地應用

從頂層設計入手，加快出臺推進人工智能與湖北制造業融合發展的實施意見，統籌相關戰略規劃。一方面，通過設立專項基金，加大對人工智能技術創新與研發的支持力度，提高相關企業的自主研發能力。推動新一輪制造業重大技術改造升級工程，以技術引領制造業轉型升級；另一方面，以項目為抓手，加深產品設計、生產制造、銷售服務等各場景融合程度，切實實現人工智能在制造業領域發展應用落地。

4.3 重視培養融合人才，建立協同創新合作機制

人才是產業融合發展的關鍵。采取團隊引進、核心人才帶動等多種方式引進技術帶頭人等高端人才，打造一支聚集行業頂尖科研人才的體系化隊伍，搭建院校與企事業單位合作開展應用人才培養機制，建立人工智能與實體產業融合、產學研用結合的實訓基地，鼓勵校企聯合開展人才培養。企業與高校合作不僅能節省企業研發創新的費用，同時也可以吸納優秀的人才共同研發新產品。

5 結語

人工智能與制造業融合，是深化供給側結構性改革的重要舉措，也是建設制造強國的必由之路。湖北具備良好的資源、人才、技術等多方面的優勢，以及深厚的工業基礎，加強人工智能與制造業的深入融合，有利于推動湖北制造業轉型升級，加快湖北新舊動能轉換，高質量發展。