人工智能背景下菏澤市機電設備制造產業的轉型升級路徑研究＊

田秀梅

（菏澤學院機電工程學院，山東 菏澤 274015）

習近平總書記在十九大報告中指出，要“深化供給側結構性改革，要加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合”。2020年，山東省工信廳印發了《山東省傳統產業智能化技術改造三年行動計劃（2020—2022 年）》，全面推進山東省傳統產業智能化技術改造，實現產業轉型升級與高質量發展。2018年，菏澤市委市政府確定將機電設備制造業作為全市七大主導產業之一，并在2020 年政府工作報告中提出，推動機電設備制造產業轉型升級，邁向高端。

以人工智能、云計算、大數據、區塊鏈等為代表的新一代信息技術在制造業領域的廣泛應用，為制造業的發展注入了新的技術動力[1]。三大制造強國結合自身特點，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，即美國的“國家制造創新網絡”、德國的“工業4.0”、日本的“工業價值鏈”戰略。然而，以美國為代表的部分國家近年來施行的貿易保護主義政策，給中國制造業的發展帶來了較大的沖擊性影響。中國于2015 年推出“中國制造2025”規劃，旨在推動中國制造業向價值鏈中高端環節躍遷，提升中國制造業的核心競爭力。國家統計局2021-01 發布的數據顯示，制造業實現利潤總額55 795.1 億元，增長7.6%，其中通用設備制造業實現利潤總額2 858.8 億元，增長13.0%，專用設備制造業實現利潤總額2 827.6 億元，增長24.4%。據此可以看出，制造業在逆境的情況下實現了一定的突破和改變，制造業轉型升級成果逐步顯現。

山東省菏澤市機電設備制造業主要包括電工電氣、機械配件、整機整車以及特金屬材料等行業，雖然發展速度相對較快，但仍存在著整體規模小、結構性矛盾突出、新舊動能轉換動力不足等問題。經過多年的發展，菏澤市傳統機電設備制造業取得了一定成就，轉型升級步伐不斷加快。與此同時，傳統機電設備制造業轉型升級面臨不小的挑戰和困境，面對制造業日益增長的智能化要求，為實現菏澤市制造向創造的轉變，速度向質量的轉變，產品向品牌的轉變，形成增強傳統機電設備制造產業轉型升級的有效對策和積極措施，帶動高質量發展，才能為政府決策提供服務，為其他地區傳統機電設備制造業轉型升級提供菏澤經驗、菏澤樣板及有益的借鑒和啟示。

1 人工智能的發展

1956 年，在由達特茅斯學院舉辦的一次會議上，計算機專家約翰·麥卡錫提出了“人工智能”一詞。后來，被人們看作是人工智能正式誕生的標志，其發展曾經歷兩次高潮和低谷。20 世紀90 年代中期開始，隨著人工智能技術尤其是神經網絡技術的逐步發展，以及人們對AI 開始抱有客觀理性的認知，人工智能技術開始進入平穩發展時期。1997-05-11，IBM 的計算機系統“深藍”戰勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫，又一次在公眾領域引發了現象級的AI話題討論。這是人工智能發展的一個重要里程，也是人工智能的再次崛起。

人工智能發展經過了早期的熱情高漲、現實困難導致的寒冬和深度學習掀起的爆發階段[2]。在發展過程中綜合了多學科并產生了許多分支，包括專家系統、搜索技術、分布式人工智能、機器學習、模糊邏輯等。機器學習是人工智能的核心，深度學習是目前最熱的機器學習方法，深度學習在圖像處理、語音識別和自然語言處理等方面取得了突飛猛進的發展，前所未有的人工智能商業化和全球化席卷而來。

2 人工智能在機電設備制造產業的重要性分析

智能制造是一個大系統，主要由智能產品、智能生產及智能服務三大功能系統以及智能制造云和工業智聯網兩大支撐系統集合而成[3]。

2.1 能提高機電設備制造業的生產效率

在機電設備制造業中，零件的加工包括多道加工工序，儀器設備的裝配也同樣需要經過相當精細和煩瑣的過程，一旦加工或者裝配不滿足設計要求，需重新加工已經生產的零件、裝配完成的儀器設備，使生產成本變高，生產效率降低。采用人工智能技術對零部件加工、儀器設備的裝配進行智能檢測和反饋，并且實時反饋生產線故障問題，同時將檢測到的故障位置及維修處理辦法發送至控制端，提醒檢修人員維修處理。

2.2 能提高機電設備制造業的加工精度

人工智能技術在精密加工行業中也得到了全面應用，應用智能機器人可以精細加工零部件，同時可將零件加工精度細化到微米級別，對于提高精密加工質量和滿足精密加工需要具有重要作用。目前由人工智能技術建成的加工設備已經成為了精密加工的主要設備，在精細零件加工和特殊零件生產中取得了積極效果，滿足了精密零件的加工需要。

因此，將人工智能技術應用于機電設備制造業可極大提高生產效率和加工精度，同時提高生產質量。

2.3 能擴大機電設備制造業的應用領域

人工智能技術可以應用于機電設備制造業的復雜工況中，比如在焊接壓力容器的過程中使用智能機器人，可對特殊部位進行焊接并提高焊接質量。對于傳統焊接手段無法達到的質量要求和人工焊接無法觸及的特殊部位，智能機器人都可通過安裝焊接設備的方式實現和到達，且可提高焊接質量，滿足焊接需要。采用智能機器人焊接后的壓力容器產品，能夠達到無損檢測要求，對提高容器產品的生產質量具有重要作用，滿足了壓力容器產品的生產需要。

2.4 能提升機電設備制造業的安全系數

隨著大量人工智能技術在機電設備制造業被應用，在一些安全因素很不穩定的工作中，如高污染、高溫、高空或者易爆等惡劣生產環境中，使用工業機器人最合適不過。早期機電設備生產領域的工業機器人主要用于機床上下料以及噴漆等環節[4]。隨著柔性自動化的普及，機器人能部分代替傳統的機電設備。因此應用人工智能技術不僅能節約勞動力，而且能提高安全系數。

3 人工智能背景下菏澤市機電設備制造業轉型升級主要制約因素分析

雖然菏澤市傳統機電設備制造業的發展取得了明顯成效，但也存在一些不足，總體上看仍處于傳統工業生產階段，人工智能背景下的轉型升級是大勢所趨。機電設備制造產業的轉型升級受諸多因素的影響與制約，各種因素使得傳統機電設備制造業轉型升級面臨非常大的挑戰和困境。菏澤市傳統機電設備制造業轉型升級面臨如下主要制約因素。

3.1 人工智能技術應用率較低

受傳統工業思維的影響，多數機電設備制造業將企業發展的關注點放在已經形成的傳統的生產流程、工藝上，這些企業認為只要按照既定的方案完成當前的生產任務，就可以實現生存和長遠發展的目標。這種思想使制造業過多地關注既有的生產設備和生產任務，對行業內的前沿技術缺乏足夠的重視，導致人工智能技術難以得到應用。部分企業雖然意識到人工智能在未來制造業發展中的決定性影響力，但受自身技術研發、應用能力有限等因素的限制，對人工智能技術的應用往往表現出望洋興嘆的狀態。綜合而言，制造業主體對人工智能技術的認識和運用欠佳的實際情況，較大程度上導致該技術在制造業發展中的應用率偏低，在推動制造業轉型升級方面的作用發揮受到約束。

3.2 產業內部及產業鏈協同轉型和產業集群化局面尚未形成

對于部分制造業如機械配件、特金屬材料等，產品生產單元環節較多，且自動化主要集中在單元級，即使企業進行智能化轉型，僅某個單元環節實現智能化，其他單元環節的裝備未實現轉型，導致企業生產節奏不連續，生產流程管理難度增加，降低了生產效率，未能達到企業智能化轉型升級的初衷[5]。單個產業的智能化轉型并不能導致整個產業鏈實現智能化轉型，企業運營需要結合產品設計、原材料供應、生產、物流、銷售、服務等上下游產業的運營情況，如菏澤市機械配件和整車整機行業共同形成一個產業鏈，產業鏈上下游企業的智能化轉型不同步，導致智能化轉型難以覆蓋全產業鏈。裝備制造產業規模有限、產業鏈條缺失。“十三五”期間，山東制造業轉型升級取得豐碩成果。截至2020 年，山東省高新技術產業產值占規模以上工業總產值的比例達到45.1%，而菏澤市全市高新技術企業達到171 家，省級以上科技創新平臺達到216 家，高新技術產業產值占規模以上工業總產值比例達到37.2%，比例明顯偏低。精密加工、電控部件、工業控制系統開發等配套不足，未能形成產業集群，缺乏裝備的成套能力，很大程度上影響機械裝備制造業的快速發展，導致菏澤市高端技術裝備與自動化系統對外依存度高。本地裝備制造企業只能滿足簡單工藝和零部件制造需求，關鍵技術設備自主創新率低，部分核心機械設備還需要從國外引進。

菏澤市應該以“完善產業鏈、培育產業集群”為突破口，大力發展電工電氣、機械配件、整機整車、金屬材料、高端裝備制造等重點行業，加快機電設備制造產業轉型升級。

3.3 智能制造的高端人才供給不足

近年來，菏澤市在政策、技術、人才等方面不斷加大對制造業產業轉型升級的支持力度，推動了高端制造業、戰略性新興產業的發展。然而智能制造是一項復雜的系統工程，需要有豐富的實踐經驗和知識結構研發、設計、管理經營人才。現階段，菏澤市高端科研人才、復合型經營人才以及技能型人才的培育力度不足，創新人才總量和結構仍然不能適應機電設備制造產業智能化轉型升級的需要。人才引進方面，隨著科技創新速度的加快，高層次創新人才的發展更加依賴其所處的軟環境。較好的研發工作環境，特別是及時獲取最新的信息與研究成果，方便與高層級的同領域人才進行交流，分享最新科技成果，從而實現自己的科研價值，是影響人才流動的重要因素[6]。當前，菏澤市吸引人才的軟環境還有待完善，未形成有效吸引高層次人才的環境與氛圍，同時柔性人才使用機制未健全，創新策源要素不完備。

4 推動菏澤市機電設備制造業轉型升級的策略探析

本文分析了菏澤市機電設備制造業轉型升級過程中存在的一系列問題和不足，制造業主體尤其是企業要在牢牢把握市場需求導向的基礎上，通過技術創新和管理創新來推動產業轉型升級的穩步推進，以促進制造業發展質量的明顯提高。

4.1 推動人工智能技術的優勢轉化

人工智能技術在優化制造業資源配置、提高制造業產能等方面具有明顯的優勢。然而，人工智能技術的優勢需應用到制造業的實際發展中才能得以展現。并且，在推動技術密集型產業發展的過程中，須將產業發展的重心轉移到人工智能技術的研發與應用上，用大批高精尖的技術來賦能制造業的高質量發展[7]。

將人工智能技術注入企業各環節，實現機電設備制造業智能化。研發、設計、生產等環節，強化人工智能在機電設備“研發—工程化—產業化”創新鏈條中的應用，推動高檔數控機床、機器人等高端機電設備由數字化單機向智能化制造單元和成套設備轉型。銷售、運營、維護等環節，升級工業軟件平臺，以“海量制造業數據+大數據分析模型”為關鍵要素，圍繞消費者需求形成動態聯動的全域網絡。

完善人工智能技術優勢轉化機制。政府作為服務制造業發展的重要主體，要結合產業發展的整體情況，適時出臺和完善各種產業發展政策，借助政策紅利增加科技創新成果的數量，并鼓勵將更多先進成果通過生產實踐或者市場交易真正應用到制造業中，提現人工智能技術在推動制造業轉型升級方面的實力和效果。

4.2 發展完善制造產業鏈

產業鏈是衡量制造業發展完整性的關鍵性指導。在當前的市場機制下，不能單憑產能性的指標來對制造業的發展成效進行衡量，而是要以實際生產的產品是否滿足市場和消費者需求為重點指標。制造業需要結合發展實際，采取科學的產業鏈發展策略，積極構建與產業發展相匹配的完整、高效的產業鏈。

明確產業鏈構建目標。制造企業構建產業鏈的主要目標是搭建企業與上游的材料供應商、下游的產品或原材料消費者之間的直接溝通機制，使供應商的供應信息和消費者的需求信息能夠高效、準確地傳遞給企業，便于企業制定和完善發展策略，降低企業發展中的不確定性風險。

科學管理產業鏈節點。產業鏈節點是產業鏈的基礎性組成部分，其質量和價值直接影響制造產業鏈整體的質量和價值[8]。因此，企業要從產品制造、流通和銷售的全流程出發對產業鏈各節點進行科學、規范管理，確保企業產業鏈條的動態性、時效性。以原材料供應商為例，企業要根據原材料供給的情況制定細化的考核指標，對供應商的供應活動進行評價，將那些評分低的供應商剔除，并適當地增加新的供應商，這樣既可以逐步提高原材料供應質量，也能持續開發原材料供應渠道[9]。

菏澤市機電設備產業布局分散，配套效率低，生產成本高，需將企業從單一生產轉變成區域性的產業集群，例如電工電氣產業、機械產業、整機整車產業和金屬材料產業等集群，從集中生產逐步向網絡化、異地協同生產方式轉變，加快機電設備制造產業智能化和規模化。

4.3 加強智能制造人才隊伍建設

大力推動“人工智能+制造”領域復合型人才培養，適應制造業智能化轉型對人才的新需求。優化人才隊伍建設，打造創新人才高地，為產業轉型培養人才。推動產學研各單位之間人才順暢流動，建立健全專業人才發現、培養、激勵機制，實施重大人才工程，加大對拔尖創新人才和緊缺人才引育力度，拓寬全球化引才引智渠道，如吸引全球頂尖的智能制造隊伍入駐。

加強校企合作，共同加強智能制造人才隊伍建設。鼓勵采取“龍頭企業+高校院所”方式，依托齊魯工業大學、菏澤學院等，將高校科研設備、師生團隊、實訓基地等導入菏澤市機電設備制造產業龍頭企業，推動校企合作。同時，優化高校特色專業設置和人才培養模式，根據人才結構需求，強化機械工程師、電氣工程師、通信工程師、大數據分析師、視覺工程師、工業設計師、工業工程師等研發人員研究能力的提升，加大對裝配工程師、調試工程師、運維工程師等技術人員實操技能的培訓，形成合理的人才隊伍結構梯度。

統籌利用菏澤市現有人才計劃，加強人工智能、智能制造領域優秀人才引進和培育工作，為制造業轉型升級提供服務。針對菏澤市目前智能人才培育現狀，可依托山東西部智能機器人產業園，培育工業機器人、特殊作業機器人、服務機器人；依托本節人工智能產業園，輸出人工智能人才，為推動機電設備制造業完成新舊動能轉換提供配套基礎。

5 結語

轉型升級作為經濟高質量發展背景下制造業發展的必由之路，其不僅關系到中國整體國民經濟發展的持續性和穩定性，還對實現由制造大國向制造強國轉變的戰略目標產生關鍵性的影響[10]。在當前積極探索以技術、管理創新為驅動的產業轉型升級的背景下，制造業要將轉型升級的著力點放在推動人工智能技術的優勢轉化、發展完善制造產業鏈和企業積極落實創新驅動戰略等方面，切實推動制造業轉型升級目標順利實現。