智能裝備行業現狀及發展建議

王 鶴 ，陳 浩

（天津馭金機器人科技有限公司，天津 300385）

0 引言

人類的工業發展先后經歷了三次工業革命，分別是機械化生產、電氣化生產和自動化生產，正在進行第四次工業革命——智能化生產。德國率先提出工業4.0概念，2013年的漢諾威工業博覽會上被正式推出，其核心目的是提高德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中搶占先機。隨后，由德國政府列入《德國2020高技術戰略》中所提出的十大未來項目之一。2015年，我國提出了《中國制造2025》，全面推進實施制造強國的戰略，是我國實施制造強國戰略第一個10年行動綱領。隨之國內人工智能與智能制造行業的異軍突起，大量智能裝備制造企業誕生并得到迅猛發展[1-2]。

經過改革開放40多年的發展，我國已經成為世界工廠，制造業是我國重要的經濟支柱，我國已經具備了全球最完整的產業鏈，也是全世界唯一具備全部工業門類的國家，其中200余種工業產品產量位居世界第一。同時也要看到，我國制造業整體處于全球價值鏈的中低端，由于與國際先進技術領域存在差距，大部分制造業都分布在勞動力密集型產業，呈現出企業效率低、利潤低，用工成本占比高的特點。

近年來，隨著國內的經濟發展，人工成本與土地成本隨之上升，國內傳統的價格競爭優勢逐步削弱，同時，東南亞一些國家依賴廉價勞動力、低土地成本與我國企業爭奪全世界制造業份額。面對激烈的國際競爭，我國的制造業必須向中高端發力突破，通過提質增效來降低制造成本，增強國際競爭力，堅守制造業的全產業鏈基礎。毋庸置疑，智能制造必將是國內制造業今后的發展趨勢，基于此，智能裝備制造業將會有長足的發展空間，也必然成為國內外企業激烈爭奪的核心產業之一[3-5]。

1 智能裝備企業的發展歷程

智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。可以將智能裝備理解成以自動化為基礎，結合數字信息采集技術，建立數字化信息化的決策系統參與的先進制造設備[6]。設備從組成部分方面大致可以分為機械動作部分、電氣控制部分、信息采集及傳輸部分和智能軟件算法四大部分。

現在的智能裝備企業大概由以下五種形態發展而來：傳統機械及零件加工業，電氣裝備制造業，自動化設備制造業，軟件開發企業，科研院所轉制企業。這五類企業應該是現在絕大部分智能裝備制造業的發展前身形態，與智能裝備的組成部分相互對應，同時也是與前幾次工業革命相對應的發展形態，這五類企業的特點分析如下：

1）傳統機械及零件加工業轉型而來的企業，這類企業前身大部分是從事機械加工制造，在零部件的設計及加工水平上有明顯的優勢，同時也具備相關的加工設備及專業的技能型人才儲備。

2）電氣裝備制造業轉型而來的企業，這類企業前身大部分是從事高低壓電氣柜及過程控制類產品的設計與生產，在電氣過程控制方面技術基礎較強，擅長使用傳感器、PLC、觸摸屏、伺服機構等電控自動化元器件進行過程控制。

3）自動化設備制造業轉型而來的企業，此類企業相較于前兩類企業而言，綜合基礎實力有一定的優勢。所謂自動化設備制造業，就是以單臺套自動化或半自動化非標設備設計及制造為主業的企業，大部分具備一定的零件制造加工能力，掌握電氣控制技術，在設備組裝與調試方面有豐富經驗，并有相關專業的設計人才及技能型人才儲備。

4）軟件開發轉型而來的企業，常常專注于控制軟件及算法開發，例如，信息采集與信息控制技術、視覺識別算法開發、智能運動控制等方面，此類技術本身具備先進性，往往被認為是智能裝備的核心大腦。在軟件開發與控制技術方面有大量的人才儲備。

5）科研院所轉型而來的企業，此類企業的前身成立時具有一定的前瞻性和技術領先性，在機理研究和技術開發方面有多年的技術積累，并有很多高層次的科研人員儲備。

2 各類轉型企業的短板分析

1）傳統機械及零件加工業轉型而來的企業，在平時的業務中或多或少都會使用一些電控產品并掌握相關的技術，例如，使用傳感器、利用PLC編程等進行相對簡單的設備動作控制。但是在信息采集技術及軟件算法方面有明顯的短板，在積極向智能裝備行業轉型過程中，只能將軟件及算法部分進行外包或者與軟件企業合作開發。

2）電氣裝備制造業轉型而來的企業，在向智能裝備制造業轉型的過程中，在機械結構設計及制造組裝方面短板明顯，相關人才及加工設備方面不足，而且此類企業在以往的經營中大部分為輕資產企業，面對進行多臺套大型生產加工、研發設備的投資會表現出非常謹慎的態度。

3）自動化設備制造業轉型而來的企業，雖然在智能軟件開發方面存在一定的短板，但是已經具備大部分的技術能力，離技術領域全覆蓋只差一步之遙，研究小組認為此類企業是最容易向智能裝備行業轉型的類型。

4）軟件開發轉型而來的企業，這類企業雖然掌握部分軟件算法開發等前沿技術，但是在機械結構設計、零部件生產技術、組裝調試技術及電氣自動化控制方面存在多項短板，甚至可以說是空白。而且軟件開發企業與制造業背景差距較大，相關的從業人員的知識背景與制造業差異巨大，對應用企業的制造流程、制造工藝及產品特性等基礎信息的了解掌握也有很大的缺失。研究小組認為此類企業在市場競爭中真正能脫穎而出的寥寥無幾。

5）科研院所轉型而來的企業，這類企業雖然在人才儲備、基礎研究方面有較強的基礎，但是普遍存在與現實生產技術需求脫節，對于市場的需求把握能力不足的現象。同時也存在著體制機制的慣性思維，主動深入生產一線進行信息收集并對接技術需求不夠積極。

3 國內智能裝備行業面臨的主要問題

1）國內智能裝備行業起步較晚，面對以德國工業4.0和美國工業互聯網為代表的先進技術與先進制造體系，國內智能裝備制造企業和終端應用企業都表現出參與度不高，很難融入國際統一標準。同時，近年來部分西方國家逆全球化思潮愈演愈烈，貿易保護主義再次抬頭，相關產業受地緣政治問題影響加劇，在部分核心技術行業給國內企業制造技術壁壘，使國內企業融入國際市場難度加大，不確定性增大[7-8]。

2）國內制造業自動化、智能化程度低，國內智能裝備行業的發展受到了基礎性限制。工業4.0大概可以理解成以自動化生產為基礎，以數據信息的交互為驅動，智能分析軟件參與系統化決策的先進生產模式。我國制造業面臨著大而不強的問題，絕大部分企業還處于工業2.0水平，對于智能裝備的引入及智能化改造的基礎與國外的差距很大，明顯存在了代差。如果進行智能化升級改造，需要進行較大規模的改造，甚至要將現有生產設備、管理模式全部廢棄，一次性投資較大。同時，國內此類企業的領導者在認知層面上也存在著不足，往往對智能化改造提升的態度不夠積極。

3）智能裝備行業存在大量人才缺口。智能裝備是一個多學科交叉的行業，集機械設計、機械制造、電控技術、通信技術、軟件開發等專業于一體，能夠駕馭諸多學科的復合型高端人才嚴重不足。以軟件算法開發、集成電路設計等為代表的專項人才缺口也非常巨大。同時，近年來多元化的新興崗位大量出現，年輕人對傳統的技能型崗位的就業興趣明顯下降，以車工、鉗工、數控機床操作工、高低壓電工、電氣焊工為代表的技能型工種已經明顯出現年齡結構偏大、新生代的勞動力缺口日益增大的特征。

4）智能裝備上下游核心部件、核心技術與國際先進水平差距很大，自主配套供給率較低，對外國產品的依賴度較高。智能裝備的核心配件如工業芯片、傳感器、高性能伺服電機和驅動器、可編程控制器（PLC）、機器人的精密減速器等基本上都是依賴進口。同時，被譽為工業之母的機床是智能裝備制造業必不可少的設備之一，但是絕大部分高端精密機床及刀具被國外企業壟斷，引進成本極高，后續使用維護費用較高[9-10]。

4 智能裝備制造行業的發展建議

智能裝備作為一個復雜性較高、技術專業性較強的綜合性高端制造業，對機械設計、機械制造、組裝調試、電控技術及軟件開發等專業都有較高的門檻，并不是掌握一個技術領域的企業可以輕松完成轉型并成功進入此行業的，是需要多領域的技術積累并長期與制造業深度合作，才能成功轉型的。

對于智能裝備制造業，研究小組提出如下幾點建議。

1）重視技術積累和人才培養。無論是身處哪個階段的企業，技術積累和人才培養都是至關重要的，智能裝備制造業是一個以技術人員為核心競爭力的產業，企業的產能及產品技術水平的關鍵在于人的能力，并非傳統制造業的設備優勢決定產能產量。對于領軍型技術人員應該注重橫向多學科的綜合能力培養，以對應智能裝備行業的學科交叉復合應用的特點。對于一般技術人員應該注重專項技術的深層次培養，在自身的研究領域中做到更深、更精。對于技能型人才的培養和使用，全社會都應樹立正確的價值導向，破除唯學歷論、唯名校論的固有思維，重視職業技能教育和后續技能提升培訓，樹立正確的人才觀，強化技術技能貢獻，突出工作業績，鼓勵高技能人才參與職稱評審，讓各類人才的價值得到充分尊重和體現。

2）重視自主研發，加大研發投入，形成向上向下聯動的自主研發機制。向上研發是指工業集成控制系統的自主開發，形成控制系統的國產化替代，促進智能裝備與工業大數據及物聯網技術的深度融合。向下突破核心控制器件的關鍵技術，例如，傳感器技術、PLC技術、工業視覺識別技術、多軸機械臂技術等，形成智能裝備行業基礎元器件自主化，最終實現全產業鏈的技術自主化、可控化。

3）重視短板互補，形成良性協作的企業經營理念。在激烈的市場競爭中，同行業企業往往惡性競爭，大打價格戰，甚至使用一些不正當的競爭方式，結果往往是企業利潤微乎其微，形成雙輸的局面，不利于企業的良性發展。面對智能裝備制造業這個技術復雜的產業，本文中分析的幾類轉型企業應該形成技術互補協作的良好合作關系，甚至可以通過合并重組的方式補齊短板，促進企業發展，同時也促進產業發展，為國產高端制造作出貢獻，早日突破更多的技術瓶頸，打破國外企業的技術壟斷。

4）科研型企業在全面深化改革的倒逼下應該充分利用多年積累的技術基礎，重新定位、精準發力，將多年的研究成果轉化成專項技術優勢。無需盲目追求大而全，只需在智能裝備產業鏈中將自身某些技術優勢發揮到極致，與其他同業企業協作配合，將企業自身發展成為擁有殺手锏產品的專精特新企業，亦可以取得較好的業績成果。

5）重視設備類固定資產投資。雖然國內制造業基礎非常牢固，有大量的協作企業可以為智能裝備制造業進行配套加工生產，但是智能裝備制造業有其自身的特點，自有加工設備可以更大限度地發揮出企業優勢。其自身有如下幾大特點：

①非標化。絕大部分智能裝備都是為用戶量身定制的，因此，機械零部件都是根據設計圖紙定制的單件加工品。如果智能裝備企業外發加工，采購成本較高，不利于企業成本控制。

②反復修改。絕大部分智能裝備無法做到一次設計、一次加工生產就可以投入使用，都是經過反復修改、反復測試最終才驗收交付給客戶。反復修改就必然伴隨著零部件的多次加工修改，如果都采用外發加工的模式進行，除成本大幅度提高外，加工生產時間也是不可控的，所有進度都隨之推遲，大量的人工成本也隨之消耗。

③技術保密性。智能裝備制造業的設計方案凝聚了大量技術人員的智慧，是企業的核心技術機密。如果采用外發加工的模式，必然要將部分設計圖紙發給協作單位，從而大大增加了技術方案泄密的風險。

基于以上三個行業特點，智能裝備制造企業如果可以用自有加工設備自行加工零部件，形成全產業基礎的技術可控、成本可控及效率可控的企業基礎，對企業自身的發展更加有利。

5 結束語

近年來，我國在一些前沿領域取得了很多重大進展，不斷向產業上游突破，但是遭到西方國家的貿易和技術封鎖，智能裝備制造業同樣也面臨被“卡脖子”的風險。國產化替代的需求更為迫切，也為掌握核心技術具有自主創新能力的國產自主品牌提供了發展機遇，并為其創造了巨大的市場空間。與此同時，國家也出臺了很多專項支持政策，促進智能裝備行業的快速發展。智能裝備企業應該立足企業本身的實際情況，加大研發力度，盡快補足短板，盡快掌握全套核心技術。企業的經營管理者也要發揚企業家精神，堅持自主創新，形成良性發展的企業經營模式，為國家的科技進步和科技安全作出貢獻。