我國智能制造發展實踐及突破路徑研究

周勇 ，趙聃 ，劉志迎

（1. 中國科學技術大學管理學院，合肥 230026；2. 安徽省工業和信息化研究院，合肥 230001）

一、前言

新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展，智能制造成為現代制造發展的必然趨勢。“工業4.0”的提出，不僅是智能制造興盛于21世紀的標志，也是我國全面推進智能制造的重要參照 [1]。國家高度重視“中國制造2025”，發布了《中國制造2025》《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》《智能制造發展規劃（2016—2020年）》 等重大政策文件，明確將智能制造作為制造業發展的主攻方向 [2]。在此基礎上，中央和地方密集出臺了相關配套政策以具體支持智能制造發展，智能制造邁入了新發展階段。

也要注意到，國際制造業的分工格局正在發生深刻調整，我國制造業內外部發展環境的不確定性、不穩定性因素逐漸增多。隨著國際競爭態勢趨于激烈、發達國家貿易保護主義抬頭，尤其是中美貿易爭端的進一步發展，我國制造強國戰略遭受了不合理對待，客觀上阻礙了我國智能制造的實施進程 [3]。進入新時期、面對新形勢，我們在應對智能制造發展中存在的問題時保持清醒認識，才能持續推動智能制造高質量發展。為此，本文基于我國智能制造實踐的多維度視角，總結基本特征、剖析面臨問題、研判發力重點，以期為我國智能制造中長期發展提供理論參考。

二、我國智能制造的發展實踐

（一）戰略布局逐漸完善

《智能制造發展規劃（2016—2020年）》為我國智能制造的迅速演進提供了有力支撐。隨后《高端智能再制造行動計劃（2018—2020年）》《國家智能制造標準體系建設指南》（2018年）陸續發布，進一步明確了智能制造的重點方向和發展目標，目前我國智能制造框架已基本形成。全國各地結合區域發展情況，積極推出省級層面的“行動綱要”，如《廣東省智能制造發展規劃（2015—2025 年）》《天津市智能制造專項行動計劃》。隨著一系列扶持政策的實施，智能制造已成為全國各地推動產業轉型升級、建設制造強省的重要途徑 [4]。

（二）試點示范項目全面覆蓋

為深入推動《中國制造2025》，從2015年開始，工業和信息化部在全國范圍內啟動智能制造試點示范專項行動，重點圍繞離散型、流程型、網絡協同、大規模個性化定制、遠程運維服務5種智能制造模式，對相關企業進行綜合評價。截至2020年年底，全國共遴選出305個國家智能制造試點示范項目，涉及92個行業；項目牽頭單位多為行業龍頭，產業鏈長、帶動性強，分布遍及全國 [5]。

2015—2018年，全國智能制造企業試點示范項目個數分別為46、63、97、99，涉及233個企業，遠超2015年所定的“十三五”期間培育100個智能制造試點示范項目的規劃目標。從地區分布上看，智能制造試點示范項目分布在全國31個省份，集中在長江三角洲、珠江三角洲、環渤海地區。其中，山東、浙江、廣東、江蘇、安徽5省試點示范項目建設成績顯著，項目數量均不低于18個；海南、吉林、青海、西藏4省份項目最少，項目數量均為1個（見圖1）。

圖1 我國智能制造試點示范項目分布（2015—2018年）

（三）四大產業聚集區初步形成

經過40余年的改革開放，我國各地制造業的要素供給發生了翻天覆地的變化。面對勞動力、能源、土地等要素的制約，沿海發達地區對發展智能制造更為迫切。在一系列政策的推動下，大量生產要素向智能制造領域集聚，東部地區智能制造產業率先崛起。整體來看，我國初步形成了各具特色的“3+1”產業聚集區。

環渤海地區的高校、科研院所較為集中，科研實力突出。依托區域資源和人力資源的優勢，環渤海地區初步形成了“核心”“兩翼”錯位發展的產業格局。例如，北京市集聚了人才、科技、資本等各類生產要素，在工業互聯網、智能制造服務軟件方向形成了突出優勢 [6]。

長江三角洲既是全國經濟發展最活躍、創新能力最強的地區之一，又是我國重要的先進制造業基地。上海、江蘇、浙江、安徽三省一市，各揚所長、錯位發展，培育了一批優勢明顯、協同互補的產業集群，智能制造產業發展較為均衡。例如，江蘇作為工業強省，充分融合國內外先進工業設計理念，加速打造裝備制造“新名片”；安徽作為新興工業大省，依托“中國聲谷”集聚了科大訊飛股份有限公司、安徽華米信息科技有限公司等近千家特色企業，積極打造世界一流的“人工智能”基地。

珠江三角洲（珠三角）地區是我國重要的制造業基地，在促進制造業智能化轉型方面具有先發優勢。近年來，珠三角地區深入推動自動化、信息化融合發展，涌現出了一批知名的智能制造企業，同時吸引國內外行業龍頭企業在本地設立分支機構 [7]。例如，廣州市基于制造業傳統優勢，建立機器人與智能裝備產業發展核心區；深圳市立足產業比較優勢，尋求錯位發展，圍繞可穿戴設備打造創新服務基地。

中西部地區包括湖北、陜西、四川等主要省份，智能制造仍處于自動化層次，發展水平整體落后于東部地區。“十三五”時期以來，中西部地區搶抓歷史發展機遇，依托華中科技大學、中國科學院西安光學精密機械研究所等高校和科研院所，一方面著力打造以激光產業為代表的高端產業，另一方面加快發展特色鮮明的關鍵核心零部件產業。中西部地區智能制造產業正處于加速崛起階段。

（四）綜合能力處于初級階段

經過5年的快速發展，我國智能制造積累了必要經驗，取得了良好效果。然而，盡管全國制造企業智能制造能力仍在提升，但整體處于初級階段（2020年，中國電子技術標準化研究院完成了全國智能制造能力評估，對象涉及12 000多家智能制造企業） [8]；75%的企業尚處于智能制造成熟度一級，14%的企業處于二級，6%的企業處于三級，只有5%的企業處于成熟度高的四級和五級。

從行業門類的成熟度來看，離散型制造較流程型制造略高。離散型制造行業的產品通常由多個零部件加工后裝配而成，加工程序互相離散且不連續；汽車、電器等離散型制造行業在數字化向網絡化、智能化轉型過程中開展了大量探索和實踐，智能化成熟度較高。流程型制造如煉油、水泥等傳統行業，在流程化管理方面有較好基礎，但智能化提升相對緩慢。圖2給出了我國智能制造成熟度居前10位的細分行業分布情況。

圖2 智能制造行業成熟度前10位（2020年）

三、我國智能制造發展面臨的問題

（一）政策標準體系建設問題

推動智能制造發展離不開政策的支持與引導。建立完善的政策體系，既有利于營造支持智能制造創新發展的良好環境，也有利于引導傳統企業借助智能制造技術實施轉型升級。我國圍繞促進智能制造發展出臺的一系列政策措施，盡管取得了初步成效，但與預期目標相比仍有一定差距。

在審計機關設立信訪舉報機構，配備專兼職人員，明確職能職責，向社會公布舉報電話，接受群眾舉報在資金和項目使用中的違紀違法問題線索，不拘泥于某一審計項目，開展點對點核查，及時查處和糾正違紀違法問題，讓審計監督變得更加主動有效，回應社會關切，切實提高社會參與度，擴大審計監督影響面，以得到社會更多的理解支持，增強群眾監督實效，推動陽光扶貧落到實處。

一是產業政策不協調。智能制造是一個復雜性、系統性的工程，涉及產業鏈長，通常跨越多個產業。當前，我國智能制造的發展重點是智能制造技術、智能制造裝備、智能生產3個方面，但缺乏對智能產品設計、智能管理、智能服務等方面的關注，政策覆蓋面尚需擴大。雖然多個管理部門均已出臺支持智能制造產業發展的政策，如國家發展和改革委員會制定了新一代信息技術、高端制造等新興產業戰略規劃，工業和信息化部主導了制造業創新體系及政策，科學技術部負責科技創新政策，商務部牽頭成立了智能制造產業國際合作委員會，但相關部門對不同環節、不同產業的側重點關注各異，不易形成統一、完整、協調的政策體系，勢必會影響政策的整體功能和實施效果。

二是標準體系不完善。行業標準是智能制造創新的驅動力，也是工業強國、行業巨頭搶占產業競爭制高點的重要手段。長期以來，我國處于全球產業價值鏈的低端位置，在世界工業制造標準領域中的話語權和影響力較弱。例如，我國物聯網應用標準不健全導致了設備不兼容，許多企業內部不同的信息系統無法集成，企業間跨平臺、跨系統集成應用時不能實現無縫對接，有時甚至需要企業重新建立平臺或系統。此外，主要發達國家均已完成智能制造頂層框架設計 [9]，如德國工業4.0的RAMI4.0、美國工業物聯網的IIRA1.8等。我國在2016年曾推出《工業互聯網體系架構V1.0》，但與制造強國相比，因更頂層的系統架構框架缺乏導致發布架構過于具體而不易擴展。

（二）關鍵核心技術問題

作為世界最大的制造業國家，我國擁有基本完整的工業體系，但智能制造發展處于初級階段，關鍵核心技術與世界制造強國相比依然差距明顯。

一是關鍵基礎能力不強。基礎研究是引領創新發展的源頭，對促進智能制造高質量發展起著極為重要的作用。近年來，我國持續保持基礎研究投入力度，但原始創新能力仍顯薄弱，基礎研究短板依舊突出。國內企業的核心技術與世界先進技術相比差距未能縮小，一些核心零部件（如測控裝置、儀器儀表、傳感器、高端數控系統等）仍依賴進口。與此同時，智能制造涉及的國產基礎材料結構不合理，低端供給過剩、高端供應不足，“有材不好用”問題突出；關鍵戰略性材料受制于人，性能穩定性較差，無法應用到重要領域的重大裝備中；前沿新材料有待突破，較多處于實驗室研究階段而難以開展應用轉化。“十三五”時期，我國關鍵新材料進口率高達86%，自給率僅為14%；國產工業機器人關鍵零部件相比世界先進水平仍落后5～10年 [10]。

二是集成電路“短板”明顯。我國集成電路產業起步晚、底子薄，面對日益激烈的國際市場競爭，未來發展面臨嚴峻挑戰。長期以來，國內半導體企業在技術研發上采取跟隨策略，原始創新動力和研發投入均不足，導致產品從低端市場向中高端市場切入困難，品牌效應及產品美譽度提升緩慢。與此同時，國內集成電路產業鏈的上下游協同不足，以大企業為龍頭、中小企業為支撐、企業聯盟為依托的合理分工體系，具有國際競爭力的產業生態系統等，均亟待形成。到目前為止，全國沒有1家能夠高效整合產業鏈中的軟件、硬件、應用服務等各個環節的超強半導體企業。此外，“缺芯”問題日益凸顯，受中美貿易爭端的沖擊，國產芯片的制造和產業應用趨緊，不利于我國工業和消費電子企業的市場規模拓展。鑒于集成電路制造技術及設備的高度復雜性，我國在光刻機、高端離子注入機、光刻膠等方向的自主攻關難度較大，短期內行業發展受制于人的局面不易改變。

三是工業軟件相對薄弱。工業軟件是信息化與工業化的“融合劑”，廣泛應用于智能制造各環節。我國工業軟件行業具有一定的技術研發和服務支持能力，但目前仍然難以擺脫底子薄、應用難的發展困境。① 供需結合不緊密。國產工業軟件多為標準化通用型產品，在產品定制、新產品開發方面缺乏經驗積淀，滿足復雜多變的工業實際業務與特定場景需求能力不足。② 企業競爭力不強。國內工業軟件企業普遍規模小、競爭力弱；國產工業軟件集中在業務管理類等門檻較低的類型，主要以中低端管理軟件（企業資源計劃、供應鏈管理等）為主，而研發設計類軟件（計算機輔助設計、計算機輔助工程等）、工程軟件（制造執行控制、數據采集與監視控制等）等中高端軟件較多依賴進口，工業數據“空心化”問題較為突出。③ 產業價值鏈不完善。由于市場環境不成熟、關鍵技術存在差距等原因，我國工業軟件產業鏈缺少高技術、高附加值的增值服務供應商；在工業大數據平臺、工業整體數字解決方案等新興產業環節，我國尚未進行戰略規劃與精準布局。

（三）關鍵支撐要素問題

智能制造的發展是由多類支撐要素共同作用、綜合推動的結果。支撐要素應適應新時期智能制造快速發展的需求，而我國在此方面存在諸多問題，致使跨越式發展較為艱巨。

一是人才保障面臨制約。相對于傳統制造業而言，智能制造領域對高素質人才的需求更加迫切，需要知識面廣、技能性強的復合型人才。目前，我國智能制造人才數量和質量均嚴重欠缺，加之人才培養滯后，難以滿足新時期智能制造發展的需求。人力資源和社會保障部統計，2020年我國智能制造領域的人才需求為750萬人，而缺口為300萬人；到2025年，人才缺口預計達到450萬人[11]。

三是大數據應用面臨制約。工業大數據驅動是賦予“智能”制造的核心要素，大數據嵌入制造體系開啟了“數據驅動”模式，豐富了制造思維、改善了生產流程、優化了決策機制。目前，我國智能制造大數據應用層次整體偏低，主要反映在以下兩方面。① 大數據采集不充分、不深入。例如，“十三五”時期我國企業設備的數字化率達到50%，但完成設備聯網、開展數據采集的僅為23%，數據采集的完整性、有效性得不到充分保障 [12]；部分企業忽視了數據開發的重要性，大量數據被束之高閣，數據價值無法及時充分轉化。② 大數據保護法律不完善，消費者和企業的信息安全面臨嚴峻挑戰。從消費者角度來看，隨著用戶直連制造（C2M）模式逐漸成為主流，消費者與企業間將產生大量的交互數據；這些數據一旦泄露，不法分子可能利用大數據分析形成“用戶畫像”，對消費者進行“精準”營銷甚至定向詐騙。從企業角度來看，隨著制造業資產與設備的數字化、網絡化、智能化，企業策略、產品設計、知識產權數據等均是潛在泄露源，極易成為受攻擊對象。

四是金融財稅供給面臨制約。金融財稅政策應與國家戰略協同，以為產業高質量發展提供有力保障。當前，我國支持智能制造產業發展的金融財稅政策主要存在以下兩個短板。① 企業獲取資金支持難度大。銀行貸款仍是企業融資的主要來源，但整體上銀行利率偏高，符合智能制造企業特征的金融產品偏少。② 與新時期智能制造發展相比，現存的部分財稅金融政策滯后，已不適應時代發展需求，應適時完善。例如，當前設立線上孵化器、開展智能產品協同設計的企業日益增多，但因科技孵化器優惠政策要求提供給孵化企業使用的場地面積應在75%及以上，造成線上設計平臺無法享受優惠政策 [13]；在線故障診斷、遠程運維等客戶服務方式成為智能制造的發展趨勢，然而依然無法享受與工業用電、用水、用氣、用熱等同價的優惠待遇。

四、我國智能制造突破路徑

（一）加強頂層設計，完善政策標準體系

智能制造是推進制造強國戰略的主攻方向，應完善產業支持政策，強化政策引導機制，推動重大戰略落實。

一是拓寬政策覆蓋空間。從智能制造微笑曲線、發達國家發展經驗來看，智能管理、智能服務是智能制造產業鏈高附加值所在。在國際智能制造競爭進入白熱化的今天，我國應該借鑒發達國家的成功經驗，基于智能制造產業融合系統觀的視角，從多個領域加以前瞻規劃并配套政策支持，盡快完善覆蓋智能制造產業鏈全生命周期的政策體系。

二是健全創新政策體系。智能制造跨越多個領域、行業，通常涉及多個管理部門。建議整合分散在發展和改革、工業和信息化、科學技術、商務等部門的創新引導功能，構建以行業監管部門為主導、以企業為主體的創新政策體系。同時，完善各管理部門之間的協調機制，促使中央、地方、企業之間形成合力；根據不同地區資源稟賦的不同、產業技術優勢的差異，合理布局智能制造產業發展，避免同質化及惡性競爭。

三是完善標準體系。推動智能制造體系架構、技術實現、應用結構等方面的標準制定，鼓勵裝備制造、通信設備、工業自動化、工業軟件開發與集成等方向的企業、科研院所，共同參與標準頂層設計，有效解決標準的開放性和兼容性問題。依據《國家智能制造標準體系建設指南》，建立標準體系動態更新機制，完善符合產業發展需求、具有先進高效特征的智能制造標準體系。

（二）強化戰略布局，突破關鍵核心技術

“十四五”時期，我國實現智能制造高質量發展的首要任務是突破關鍵核心技術的瓶頸制約。

一是打牢產業基礎。以產業鏈為主線，著力加強面向工業“五基”（基礎材料、基礎零部件、基礎工藝、基礎設備、基礎軟件）的自主研制開發，不斷提升智能制造關鍵基礎能力。積極布局戰略性新興領域，搶占智能制造技術創新高地，如加大基礎性、顛覆性技術研究投入力度，在認知科學、神經計算、人工智能、仿生制造等智能科學基礎研究方向上不斷深化，推動制造技術、信息技術在智能制造中深度融合發展。

二是加強戰略布局。聚焦關鍵核心技術，通過政策引導、市場牽引，帶動技術和產業迭代升級。例如，在光刻機國產化、光刻膠等“卡脖子”方向開展戰略性安排，以“揭榜掛帥”方式集中國家高端資源，盡快突破一批關鍵核心技術，真正解決“芯痛”等突出問題。發揮重大工程項目的突破帶動作用，推動科研院所、高校、企業面向瓶頸技術協同攻關，促進產業鏈、創新鏈的上下游聯動合作。發揮龍頭企業的競爭力優勢，聯合國內外高校、跨國公司及科研機構，形成優勢互補、利益共享的“產學研用”合作機制，建立產業創新平臺、科研創新聯盟。

三是發展工業軟件。針對我國工業軟件產業的發展實際與薄弱環節，出臺財政稅收、人才培養、知識產權保護、產業服務體系、軟件貿易等方面的扶持政策，加快推動我國工業軟件體系化發展。支持工業軟件企業以聯盟、論壇等形式，與制造業企業建立技術交流與需求平臺，共同開發工業軟件，不斷提升產品定制和二次開發能力。加強新型工業軟件研發和推廣，加快第五代移動通信（5G）應用軟件開發與服務平臺建設，提升我國5G創新應用層次和水平。

（三）健全制度保障，強化關鍵要素支撐

智能制造發展離不開要素支撐保障，應積極推進體制機制創新，為破除智能制造高質量發展障礙保駕護航。

一是優化人才供給結構。面向全球開展精準“招才”，積極探索“柔性”引才方式，吸引海外高端人才回流。構建國家及省級智能制造科研人才專家庫，重點儲備5G物聯、人機協同、人工智能、智能傳感與精密制造等關鍵領域人才。分層次推動高等學校、職業學校的智能制造學科建設，為企業、科研院所培養更多的專業人才。

二是完善創新驅動體系。在各級政府高度重視智能制造創新戰略意義的同時，穩步提高研發投入的GDP占比。整合“產學研用”要素資源，持續開展科技創新合作與交流，打破行業間、企業間的創新壁壘，推進區域和產業鏈上下游的協同創新。培育智能制造協同創新基地，支持各類企業建立創新中心、技術中心、工業設計中心等研發平臺，推動重大科技創新項目、科技攻關項目落地實施。圍繞重點方向，及時開展智能制造試點項目示范與推廣，凸顯龍頭企業的行業創新引領作用。

三是實施大數據驅動戰略。針對制造業大數據采集、加工、存儲、分析等各環節，建立覆蓋大數據全生命周期的管理體系；優化統計手段、分析方法、回溯機制，努力實現制造業大數據采集“全覆蓋”、過程“全監控”、質量“零缺陷”。運用大數據挖掘前沿技術，對制造業大數據進行深度分析，開發滿足市場需求的關鍵應用和產品。引導社會資本投入，成立大數據經紀公司、大數據科技公司，為制造業大數據的轉化應用提供咨詢、評價、轉讓、維權等專業服務。進一步完善相關法律保障制度，明確制造業大數據的發展重點和戰略目標，強化數據收集、處理的隱私保護；在保障應用的前提下合理限制用戶數據分析與結果共享方式的范圍，建立并完善涵蓋事前、事中、事后風險的防控體系。加強對個人與企業信息濫用、盜用、侵用的懲罰力度，為制造企業利用互聯網、大數據、云計算技術開展智能制造應用、改造、升級提供法律保障。

四是強化財稅金融支撐。① 強化財政支持力度。加大對智能制造企業項目的直接財政支持，引導地方政府與智能制造企業在資本、技術等方面展開深度合作，構筑我國智能制造產業生態系統。② 實施稅收優惠政策。將智能制造模式創新納入企業增值稅抵扣范圍，讓智能制造企業合理享受政策紅利；針對智能制造領域出現的新經濟，應規范稅收制度，落實稅收優惠政策，保障智能制造新模式、新業態的健康發展。③ 創新金融產品。鼓勵金融機構在依法合規的前提下增設符合智能制造特征及需求的產品與業務，促進智能制造模式革新和應用推廣；支持風險資本、天使資金等投資智能制造企業，緩解企業在參與市場競爭、保持發展壯大過程中面臨的資金制約。