促进智能制造发展的模式、路径及突破口研究

一、引言

围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》明确推进信息化与工业化深度融合、实施智能制造。《智能制造发展规划（2016—2020年）》指出加快发展智能制造，是培育我国经济增长新动能的必由之路，是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择，对于推动我国制造业供给侧结构性改革，实现制造强国具有重要战略意义。同时，从实际生产过程来看，智能制造从宏观上将推动传统标准化、大批量、刚性的生产模式向个性化、高度柔性化、快速响应市场需求方向转变，微观上将通过数字化、网络化、自动化和智能化的系统集成实现产品研制过程的全闭环控制。（王淼、王湘念，2015）《智能制造发展规划（2016—2020年）》认为，智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

智能制造的概念起源于20世纪90年代，最初出现在美国，其后发达国家纷纷将发展智能制造列入国家重点发展计划。美国在2012年提出“工业互联网”概念以推动再工业化战略，德国在2013年提出并实施“工业4.0”战略。我国于2015年推出《中国制造2025》，提出以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，构建以智能制造为重点的新型制造体系。这些国家战略均以推进智能制造为主攻方向。智能制造已经明确成为现代先进制造业新的发展方向。

在对智能制造国外先进经验分析方面，王媛媛、张华荣（2016）对于全球智能制造业发展现状及特点进行了分析，胡晶（2015）对于美国工业互联网、德国“工业4.0”以及我国“两化”深度融合等策略进行了比较。杨帅（2015）对于工业4.0与工业互联网进行了对比分析，发现二者在动因、内核、方向、结果等方面基本一致，但两国在工业和互联网领域的比较优势差异显著而导致两种模式在内涵、实现路径、实施重点与效果等方面明显不同。黄健、万勇（2016）指出德国推动工业4.0的战略意图在于试图主导以智能制造为基础的第四次工业革命，韩国推行制造业创新战略3.0在于以智能工厂为抓手推动制造业改革。

在我国智能制造发展现状方面，《智能制造工程实施指南（2016—2020）》指出，我国制造业尚处于机械化、电气化、自动化、信息化并存，不同地区、不同行业、不同企业发展不平衡的阶段。辛国斌（2016）认为我国制造装备产业处于由自动化向智能化发展的初级阶段。李富（2016）认为我国智能制造业存在产业结构抑制了智能制造的需求、技术水平差异明显、配套能力不足、人才短缺等问题。赵程程、杨萌（2015）表明我国智能制造从技术层面进入到了应用层面。王友发、周献中（2016）指出国内目前对智能制造发展路径和模式的探讨更多集中在现象描述层面，缺乏微观机制和内部动力等视角的深入分析。

在我国智能制造发展经验方面，冷单、王影（2015）总结了浙江省发展智能制造的主要做法在于推进产品智能化开发、实施“机器换人”专项行动、推进成套装备示范应用等。张建宏（2015）指出扬州装备制造产业智能制造在于实施创新驱动发展战略、完善政策措施等。陶永、李秋实、赵罡（2016）认为航空智能制造的重点在于研发关键智能工艺装备、基于工业互联网的航空协同云制造等。王影、冷单（2015）从资金与投融资渠道、产业创新体系、产业结构调整等几个方面提出了我国智能制造装备产业的发展思路。白小明（2016）提出推进“互联网+”制造业研发平台、产品制造、制造业服务、供应链与物流的发展。李政新（2015）认为要建设智能化工厂和技术示范平台、打造创新驱动新机制。黄群慧（2016）认为智能制造发展的关键在于突出战略引导、强化创新驱动以及完善制度环境。

在此基础上，探讨了影响智能制造发展的行为主体及促进智能制造发展的模式，研究了智能制造发展从初级智能装备到高级智能制造系统集成的循序渐进发展路径，最后提出以智能制造装备为基础推动智能制造的发展、以信息技术为手段对现有设备进行智能化改造、以技术改造升级为抓手推动传统制造业迈向智能化为突破口，共同推动智能制造的发展。

二、智能制造发展模式

（一）影响智能制造发展的行为主体

发展智能制造是一項复杂的系统工程。从影响智能制造发展的因素来看，这些影响因素可以分为智能制造企业自身可控的内部因素与政府决定的而智能制造企业必须适应的外部因素两类。从内部因素看，市场需求、科技进步、生产要素配置、市场网络组织等企业可控因素对智能制造的发展具有重大影响。从外部因素看，产业政策、发展环境、生产性服务业、信息业发展状况等企业不可控因素对智能制造的发展影响也不容忽视。这些影响因素涉及的行为主体主要包括政府、智能制造企业、智能装备制造企业、信息技术企业、生产服务企业等。智能制造企业的发展离不开政府提供的政策导向、人力资源、资金支持等社会环境。这些行为主体联系密切，相互制约，共同促进智能制造的发展。

1.政府。政府提供的经济发展环境、产业发展政策、金融与财税扶持政策等直接决定了智能制造企业的发展与营运空间。同时，政府还要营造公平竞争市场环境，为企业创造良好生产经营环境，以市场化手段引导企业进行结构调整和转型升级。《中国制造2025》明确提出要坚持“市场主导、政府引导”的基本原则。“市场主导”就要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用；“政府引导”就要更好地发挥政府引导作用，优化政务服务，完善和落实财税、产业、金融、土地、人才、贸易等相关支持政策，为企业发展创造良好环境。此外，政府还要推动资源配置效益最大化和效率最优化，强化企业在推进智能制造发展中的主体地位，激发企业活力和创造力。

2.智能制造企业。企业是市场经济的主体，智能制造企业在政府制定的各种政策所限定的发展与营运空间内，受经济利益的驱使，努力突破智能制造关键技术和核心部件，以新技术突破带动形成新产业、新业态，增强自主发展能力。

3.智能装备制造企业。智能装备制造企业为智能制造企业提供技术与装备，是智能制造企业运营的物质基础，这些技术与装备决定了智能制造企业营运的效率与市场前景。

4.信息技术企业。智能制造企业是以先进自动化设备为基础、以高度集成的信息驱动的运营为特点的，离不开信息技术企业提供的各种先进的软硬件技术。同时，各种智能装备、软硬件技术需要高度、有效的集成，才能发挥智能制造企业先进、高效、自动化的特点。

5.生产服务企业。生产性服务业涉及智能制造的多个环节，具有专业性强、创新活跃、产业融合度高、带动作用显著等特点。智能制造的发展、分工的深化促进了生产性服务业的发展，而前者细分的结果导致对后者更多的需求，后者对前者效率提高具有前提性和基础性。二者是相互作用、相互依赖、共同发展的互动关系。此外，生产性服务业可以为智能制造的发展提供专业支持。生产性服务业提供的产品具有差异化、难复制的特点，作为知识资本、人力资本和技术资本渗透到智能制造整个价值链增值过程中，可以大幅度提高智能产品的附加值和科技含量，促进智能制造向资本密集型和技术密集型方向发展（屈国强，2016）。

（二）智能制造发展的模式

政府、智能制造企业、智能装备制造企业、信息技术企业、生产服务企业以及其他有关方，相互作用、共同促进和影响智能制造的发展。智能制造应该是在政府的社会发展规划、制造业发展规划、财政税收政策、信贷支持政策以及其他相关政策影响与制约下，在高校、科研机构等支持下，在社会发展责任以及利益驱使下，在数控机床与工业机器人等技术装备基础上，具备网络设备与系统等工业互联网基础的条件下，工业控制软件等支撑软件支持下，协同各方，共同努力，智能制造才能得以迅速发展与壮大。一个促进相关方长期稳定、同向有效合作的政企联动机制是非常重要的。智能制造发展的一个协同模式如图1所示。

三、智能制造发展的路径

（一）总体思路

智能制造作为《中国制造2025》的主攻方向已经非常明确。周济（2015）强调了智能制造的重要性，认为智能制造是中国制造2025的制高点、突破口和主攻方向。杜传忠、杨志坤（2015）提出将智能制造作为深化信息化与工业化融合的突破口。章立冬（2016）明确信息技术的快速发展推动制造业向智能化方向发展是不可逆转的趋势。《（中国制造2025）重点领域技术路线图（2015版）》明确以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向。宋震方（2016）指出智能制造的两个关键是生产自动化和信息网络化。王媛媛、张华荣（2016）说明没有成熟的工业自动化和信息化系统支撑，制造业就难以顺利过渡到智能化阶段。谢康、肖静华、周先波（2012）表明信息化带动工业化路径与两者融合的相关性高于工业化促进信息化路径，要走信息化带动工业化的路径。河南省人民政府2014年11月印发的《先进制造业大省建设行动计划》指出信息产业对先进制造业跨越式发展具有重要作用。《（中国制造2025）重点领域技术路线图（2015版）》指出要实施信息化先导战略，促进制造业全产业链、全价值链信息交互和智能协作。杜传忠、杨志坤（2015）指出以智能制造为主导的德国工业4.0战略旨在充分利用信息通讯技术和网络物理系统等手段将制造业向智能化转型。李政新（2015）認为河南发展智能制造应积极推进制造业向信息化互联网化转变。杜传忠、杨志坤（2015）指出智能制造的基本思路是以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，提高综合集成水平。

《（中国制造2025）重点领域技术路线图（2015版）》强调要持续推进企业技术改造。邵安菊（2016）指出为实现对发达国家经济追赶，应加快向智能制造等高端产业转型升级的步伐，以智能制造等带动传统产业改造升级。伏琳（2016）提出发展智能制造的两条主线：其一是通过发展智能制造装备产业带动相关产业的发展和完善，其二是以传统制造企业智能化升级、改造为突破口，推进智能制造模式在制造领域的应用。

我国制造业具有规模体量大、结构体系完备、发展水平参差不齐的显著特点，处于不同发展水平的领域和行业在整体转型升级的过程中也将呈波次地动态推进。同时，从工业1.0的大规模生产、工业2.0的电气化生产、工业3.0的自动化生产演进到工业4.0的定制化生产是一个循序渐进的过程，是生产制造历史发展过程的一般自然规律。因此，智能制造发展的总体思路应该是：首先以现代化的信息技术、控制技术及其他现代技术持续推进传统制造企业技术改造与升级，以实现生产自动化，然后以先进的信息网络化技术等持续推进传统制造企业智能化升级与改造，以实现智能制造。

（二）发展路径

智能制造具有较强综合性，不仅是单一技术和装备的突破与应用，而且是制造技术与信息技术的深度融合与创新集成，是生产组织方式和商业模式的变革。伏琳（2016）指出智能制造包括智能制造技术和智能制造系统两个方面，智能制造表现的载体是智能工厂和智能生产。王淼、王湘念（2015）认为发展智能制造技术应从支撑技术入手，实现从智能制造单元、智能制造系统到智能工厂的演进。杜传忠、杨志坤（2015）强调工业软件是智能制造系统的核心。章立冬（2016）指出智能制造系统的发展是由低层级向高层级逐步演进的。根据制造技术的一般发展规律，在智能制造系统的发展过程中，通常是在智能装备层面上的单个技术点首先实现智能化突破，然后出现面向智能装备的组线技术，并逐渐形成高度自动化与柔性化的智能生产线。在此基础上，当面向多条生产线的车间中央管控、智能调度等技术成熟之后，才可形成智能车间。伏琳（2016）认为要实现制造的智能化，首先要具备生产设备的自动化，生产设备高度自动化是智能制造的最基本要求，其次要实现信息化，然后才能实现全自动化。

可以看到，目前比较一致的观点认为发展智能制造，应由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统集成的循序渐进发展路径。智能制造发展的一个路径如图2所示。

（三）突破口

1.以智能制造装备为基础推动智能制造的发展。装备制造业是为国民经济各行业提供技术装备的基础性、战略性产业，是制造业的核心和支柱，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。目前，我国制造装备产业处于由自动化向智能化发展的初级阶段（辛国斌，2016）。《中国制造2025》包含的重大工程之一就是智能制造装备的研发。河南省印发的《先进制造业大省建设行动计划》把智能装备作为带动装备制造业转型升级的突破口，以装备产品和装备制造智能化为重点，突出发展智能成套、智能电气和智能制造装备。装备智能化首先要实现产品信息化，即越来越多的制造信息被录制、被物化到产品中；产品中的信息含量逐渐增高，一直到其在产品中占据主导地位。

2.以信息技术为手段对现有设备进行智能化改造。信息业的发展为智能制造的发展提供技术支撑，推动智能制造跨越式发展，信息业的发展也总是领先于智能制造的发展。信息资源的投入和信息技术的广泛应用，可以引导传统制造业向智能制造的方向发展。以信息技术推动智能制造的发展是一项长期而缓慢的过程，但又是智能制造发展过程中必须跨越的一个环节。黄群慧（2016）指出智能制造的实现关键在于新一代信息技术系统的支持，为推进智能制造，一方面，要推动互联网企业逐步向制造业的渗透，另一方面，要推动制造企业的互联网化。《中国制造2025》强调新一代信息技术的4个发展方向包括：集成电路及专用设备、信息通信设备、操作系统与工业软件以及智能制造核心信息设备。发展智能制造，一定要优先发展智能制造相关的信息业，以此为手段来促进传统制造企业向自动化、智能化的转型。

3.技术改造升级为抓手推动制造业迈向智能化。技术改造是推动制造业采用先进的智能装备、促使生产系统智能化的一个有力措施，是提高企业技术水平、实现产品转型升级的一个有力手段，也是政府极力支持制造业实现智能制造转型的一个努力方向。《（中国制造2025）重点领域技术路线图（2015版）》明确要持续推进企业技术改造。河南省印发的《先进制造业大省建设行动计划》也要推动制造企业转型升级。《智能制造工程实施指南（2016—2020）》指出要持续推动传统制造业智能转型。邵安菊（2016）指出要将智能制造作为制造业发展的基本方向，促进制造业的转型升级以提高生产效率。我国制造业装备相对落后，机械化与自动化设备并存。在进行技改升级过程中，第一步是对传统的设备进行由机械化向自动化的升级，然后在此基础上，对现有设备进行智能化改造以便实现物理设备互通互联，最终实现智能制造。

四、具体做法

智能制造的发展涉及实现智能制造技术和系统、社会组织两个方面的问题。智能制造技术和系统是实现智能制造的基础，有效的社会组织可以积极促进和保障智能制造的实现。这两个方面是相辅相成、相互促进的关系，缺一不可。智能制造技术和系统的发展和实现是智能制造业努力的方向，而通过社会发展规划、财政税收等政策手段强力引导、驱动与促进智能制造的发展，人为推进或加快智能制造实现的进程，则是政府努力的方向。因此，发展智能制造的具体做法，需要从政府层面、行业层面、企业层面几个角度进行考虑。

（一）政府层面

政府积极制定推动智能制造发展的社会发展规划、各项扶植政策，为企业智能制造的发展与转型升级提供良好的发展环境。通过政策引导与推动，加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

1.完善保护知识产权等法律、法规与政策，提供良好的法制环境以为引资、投资创造良好的经济环境。

2.出台积极的财政与税收政策，促进智能制造的培育与发展。

3.支持生产性服务业的发展，鼓励工业互联网、云计算等产业积极发展，完善智能制造服务支撑体系。

4.明确产业发展方向，优化與智能制造相关的投资结构。聚焦《中国制造2025》重点领域，启动实施一批重大技改升级工程，明确支持战略性重大项目和高端装备实施技术改造的政策方向。加强互联网基础设施建设，强力推进互联网在制造领域的应用。

5.创新人才培养模式、强化人才激励机制、落实各项人才政策，为智能制造培养与储备复合型人才。

6.以试点示范行动为抓手，推进成套装备示范应用，引领智能制造发展方向。

7.进行集聚发展。

（二）行业层面

在政府发展规划、财税政策等引导下，进行技术、装备、商业模式等的扬弃。

1.对于装备制造业，持续进行技术改造与升级，提供智能的装备。加快部署企业技术升级改造，推动产业迈向中高端。聚焦《中国制造2025》重点领域，发挥企业主体作用，按照有保有压的原则，以市场为导向，以提高质量效益为目标，启动实施一批重大技改升级工程，支持轻工、纺织、钢铁、建材等传统行业有市场的企业提高设计、工艺、装备、能效等水平，有效降低成本，扶持创新型企业和新兴产业成长。

2.对于生产性服务业，以系统集成商的要求与发展为主线，带动信息技术软硬件技的发展。

3.对于生产制造业，对生产的产品进行智能化改造与升级，积极采用新型的商业与运营模式。

（三）企业层面

以利益驱动为诱因，以工业互联网、人工智能等信息技术为手段，积极引入机器人等智能制造装备，对传统制造工厂进行技术改造与升级。

1.对生产设备进行智能制造的改造与升级，适应智能制造的需要。

2.对生产的产品进行智能化改造与升级，提供智能化的产品。

3.积极采用新型的商业与运营模式。

4.积极推进机器换人。通过机器换人，把人从某些生产环节如环境恶劣、简单装配、精密检测等条件下解放出来，以便降低成本、提高效率。

5.对于新建企业，在资金、技术、设备等方面允许的情况下，尽量要求采用智能化装备进行生产。

五、结语

智能制造是《中国制造2025》的主攻方向。本文探讨了促进智能制造发展的模式，研究了从智能装备到智能制造系统发展的路径，提出以信息技术为手段对现有设备进行智能化改造、以智能制造装备为基础推动智能制造的发展、以技术改造升级为抓手推动传统制造业迈向智能化，这三个方面齐头并进，共同推动智能制造的发展。智能制造的发展是一项复杂的系统工程，需要政府、制造企业、生产服务业及其他相关方协同努力，它是一个渐进的过程，不可能一蹴而就。

【本文系河南省政府决策研究招标一般课题“河南智能制造发展的模式、路径及突破口研究”（2016B080）、河南理工大学博士基金资助项目“面向订单的煤炭供应链计划与调度优化研究”（SZB2013-34）、河南省教育厅科学技术研究重点项目软科学计划项目“煤炭供应链构建及其计划与调度优化研究” （14B630009）、河南理工大学教育教学改革研究项目“国际经济与贸易专业人才培养模式的研究和实践”（2015JG024）的阶段性成果】

（作者单位：河南理工大学财经学院）