智能制造推动我国传统制造业转型升级研究——以沈阳机床集团为例

杨水利，张仁丹

（西安理工大学 经济管理学院，陕西 西安 710054）

一、引言

目前，我国传统制造业正面临着转型的机遇期。一方面欧美等发达国家制造业远远领先于我国的同时正在对我国实施技术壁垒，另一方面东南亚等发展中国家制造业的低成本、粗制造的生产模式与我国生产模式接近；与此同时，国内的大中小型企业创新能力不足，三高的生产模式也未得到积极转变。早在2006年，我国制造业总量就已经超过日本，成为全球第二制造大国。仅过四年，又超越美国，成为世界第一制造大国[1]。虽然总量可观，由于我国传统制造业目前大部分仍处于全球价值链微笑曲线的中间，产品附加值不高，能源消耗强度大，缺少核心技术与前期技术积累的优势，同时又随着节能减排等一系列政策的收紧，导致我国传统制造业在全球范围内竞争力依然较低。为了我国在全球价值链中能够获得新的竞争优势与更加长远的发展前景，使我国传统制造业能够在新全球竞争时期成为制造强国，我国在2015年提出“中国制造2025战略”，明确提出“中国制造要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，推动跨领域跨行业协同创新，推动生产型制造向服务型制造转变”。

智能化是我国传统制造业升级的主要方向。智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是 20世纪80年代末随着计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）的研究开始兴起的，通过智能机器和人类专家协同工作，形成的一种人机一体化智能系统，在制造过程中借助IM系统，通过其自测量、自适应、自诊断、自学习，最终在生产过程中实现柔性化、智能化和高度集成化[2]。智能制造的内涵是以新一代信息技术为基础，在设计、生产、管理、服务等生产过程中，通过协调新能源、新材料、新工艺等活动，是信息具有深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称[3]。在智能制造体系中，CPS系统和工业物联网是基础，智能产品是主体，智能生产是主线，以智能服务为中心的产业模式变革是主题[1]。而互联网技术、云计算、大数据、宽带网络等一系列技术所构成的广义互联网在制造业的深入应用，能够实现传感器设备的信息感知，通过宽带网络对数据进行精确控制和远程协作，并使生产系统具备自适应能力和人机交互功能[4]。智能制造已成为世界范围内制造业转型升级的新路径。关于智能制造的现有研究集中关注在实际操作方面，以及政策相关研究[5-6]。对智能制造产业集聚也应进行初步探索，现阶段我国智能制造产业尚未形成明显的产业集聚区特征，但基于传统制造业时代产业园发展而来的智能制造，空间分布存在雷同性：东部地区最强，中部地区次之，西部地区较弱[7]。目前我国对智能制造领域的研究虽然广度较大，对于基础的智能制造技术也有初步的进展，但是深度仍然不够，很多核心技术与产品仍然受制于人。不仅如此，国内传统制造业的智能化发展参差不齐，从某一行业来说，很难与发达国家进行“抗衡”，总体水平依然需要提高，本文通过沈阳机床股份有限公司的案例分析，探讨了我国传统制造业智能制造转型升级的典型模式，分析了智能化过程中的潜在问题，最后有针对性地提出政策建议。

二、研究设计

（一）研究案例选择

由于本文主要探讨智能制造对传统制造业转型升级的研究问题，兼顾数据的可获得性，最终选定了通过智能制造升级进行传统制造业转型升级的装备制造企业——沈阳机床集团有限公司（以下简称沈阳机床集团）作为研究样本。沈阳机床集团是中国机械工业500强，自1995年成立以来，经历了我国经济发展的各个阶段，随着我国的社会进步与经济发展，市场已经发生了翻天覆地的变化，在这几十年的发展历程中，沈阳机床集团在智能制造升级方面有非常丰富的实践经验，与本文的研究问题相一致。另外，随着沈阳机床集团的智能化发展越来越快，借助搜索引擎，可以对沈阳机床智能化升级的相关内容进行全内容检索，通过各类网络空间中包含的平台、媒体、社交网络。尽可能追踪其所有的智能化相关信息，基于此，最终决定以沈阳机床集团作为本案例研究的样本。

（二）研究方法选择

通过对沈阳机床集团的案例进行透彻的分析，找出沈阳机床集团的升级经验与理论研究之间的深层次关系，进行理论与实践之间的紧密结合并总结出一般规律。本文采用单案例研究方法的主要原因在于：由于智能化带动传统制造业升级的转型方法时间较短，尚不能采用大样本实证方法进行研究；关于智能化的实施方法在大型国际会议论坛中曾多次提出，不仅如此，对智能化升级的微观实施过程以及文献的研究尚不充足，利用实证研究方法研究智能化升级的效果存在一定的误差，其结果难以说明智能化升级最终对我国传统制造业升级的最终影响，因此本文选择利用单案例研究方法，通过对沈阳机床集团的单案例研究，找出装备制造业通过智能化升级的特殊规律。与此同时，由于沈阳机床集团在智能化升级方面的丰富经验，可以从沈阳机床集团的发展经验中总结出发展中遇到的实际问题与解决的对策，为其他同行业类似企业的转型升级也提供了一定的帮助。

（三）数据收集与数据分析

本文的案例数据收集主要通过以下三种方式：（1）沈阳机床集团公司官网与相关网站上发表的新闻，主要包括公司官网公布的信息、集团发展现状与发展目标等，涉及集团目前的基本信息、管理制度及中长期规划等材料。（2）网站现有关于沈阳机床集团的文件，主要包括公司年报（2010—2016年）、内部审计报告、重大事项进展公告等。（3）节目视频。沈阳机床集团是我国传统装备制造业转型升级的示范企业，集团在智能化方面的发展在国内处于领先地位，曾在我国各大型节目上进行过详细介绍。通过以上形式的资料收集与整理，建立了相关企业的案例数据库，并从各个角度将不同渠道收集的案例进行分析整理，使数据具有可靠性。

对案例数据的分析和整理，首先对收集到的资料按照共同的主题进行整理和分类，通过这些主题抽象出相关研究内容，再将研究内容与行业研究报告、学术研究报告等公开数据进行对比。分析思路主要包括：通过收集到的数据对沈阳机床集团的智能化升级情况进行梳理，总结现有发展情况；其次，对目前集团转型情况进行深入分析，明确目前发展的不足与问题；再次，提出目前集团转型过程中遇到的问题及解决对策；最后，在分析案例的基础上提出企业智能化升级的普遍路径。

三、案例概况

沈阳机床股份有限公司属装备制造业，1995年对沈阳第一机床厂、中捷友谊厂、沈阳第三机床厂进行资产重组组建。产品主要包括各种机床产品、配件以及配套服务模式等，经营模式由传统买卖、U2U、融资租赁、智能工厂等多种商业模式相组合，目前已经形成沈阳制造、上海研发、德国设计、全球销售的新型战略布局，是国内机床行业的龙头企业。

众所周知，各行业的现代化水平主要体现在其生产制造的工具应用以及生产方式上，从此方面来讲，实体经济的竞争就体现在其装备制造业的竞争上。装备制造业是行业发展的基础，机床更是各种机械类产品的“母机”。我国建国以来一直在大力发展装备制造行业，经过几十年的发展，行业大部分的企业一直“照猫画虎”，只能从其外在进行模仿，机床的“大脑”一直需要从国外进口，21世纪初我国机床行业的整体技术水平要落后欧美发达国家25年。经历了连续的全球金融危机以及我国经济增速放缓的连续影响，近几年机床行业的发展情况并不乐观，行业内的附加值低的机床厂家纷纷面临倒闭危机。在这种经济情况下，随着我国国家层面“中国制造2025”、两化融合等政策的开展，沈阳机床集团率先在行业内开展智能化转型，从2007年起，沈阳机床集团董事长关锡友大力主张发展自主研发核心功能部件数控系统，通过引进高级技术人才、制造装备升级、完善产学研合作机制等方式，历经五年的时间，沈阳机床集团终于成功研发出在市场上具有代表性的智能、互联功能的i5智能系统，投入研发资金累计超过15亿元，与此同时研究团队掌握了关于CNC运动控制技术、数字伺服驱动技术、实时数字总线技术等运动控制领域的核心技术。目前集团研发部门主要关注未来制造与超前研发，主要集中在智能化、信息化方面，如何搭建电子商务平台，提升自身软实力，通过互联网平台构建互联网租用机床，形成异地生产方式。截止到目前，通过i5智能系统，只要通过移动电话或电脑的操作即可对远隔数千里的i5机床发布指令，大小商品均可实现个性化定制。截止到2015年底，沈阳机床集团的全球排名从36位跃升至第一位，是中低端机床生产厂家中的中流砥柱。

表1 沈阳机床集团发展历程

四、案例分析

沈阳机床集团是我国最大的机床制造商，为了推动企业智能制造的转型升级，带动装备制造业在新一轮竞争中实现弯道超车，沈阳机床集团采取了一系列的具体措施进行智能化的升级。

（一）大力推动技术研发，引领技术与工艺升级

创新是沈阳机床集团在智能制造转型过程中的基础与核心发展动力。21世纪初，我国的机床行业比世界发达国家的机床行业大概落后25年，当意识到这一现状时，沈阳机床集团开始由传统机床技术向现代技术转型。为了发展自身技术创新能力，沈阳机床集团一直在大力发展企业自身研发部门，研发、营销、服务部门的人员正在逐渐增加至所有员工的一半，集团内部富蕴研发气氛，截止到2016年，沈阳机床集团研发投入已经超过15亿，按照中国统计年鉴2015年的数据，其当年研发投入约为装备制造业规模以上企业的140余倍。经过近几年在技术上的努力研究，集团目前拥有36项知识产权，其中著作权10项，专利权14项，在申请专利12项，其中包含发明专利9项。（数据来源于公司官网）2012—2016年沈阳机床集团的研发投入如图1所示。

图1 沈阳机床集团研发经费支出情况（2012—2016）

随着下游产业的转型升级加速发展，智能化机床装备已经成为传统制造业智能制造的基础，也是智能制造发展的切入点，大部分企业实施智能制造的首要步骤是提升自身生产加工装备的智能化程度。生产制造的智能化的程度也是衡量一家企业智能化程度的重要指标。我国目前是第一大世界机床生产国，也是最大的消费国与进口国，但生产的机床总体上大而不强，大部分机床制造商并不能够生产机床的“大脑”，机床的核心零部件一直掌握在发达国家手中，尤其是高端核心运动控制系统长期为国外企业，如德国德玛吉和日本马扎克所垄断。其中机床适用的数控技术的专利费大概占到机床整体价格的40%。在使用国外技术的前提下，我国机床海外出口时，数控机床的某些数控技术也会被限制。沈阳机床集团为了提升自身的技术水平，前后花费了五年时间，近十五亿的研发经费，先后攻克了信息技术、电子技术、运动控制技术、机床技术等相关技术，并将各种技术进行高度集成，终于在2012年8月研发出数控机床的“大脑”，进入到机床制造商的“顶级俱乐部”，生产出的机床精度可达到头发丝的二十分之一。

（二）提升产品智能化程度，促进产品升级

首先，沈阳机床集团通过近几年高强度的技术研发积累了世界领先的底层机床控制技术，研发出的数控机床系统已经进入到了量产阶段。目前通过将i5（工业化、信息化、网络化、智能化、集成化）战略作为主打，集团的内部资源主要集中到智能业务领域，通过智能工厂、U2U（unis to user）、以旧换新的策略，使智能机床在市场上得到广泛的推广。到目前为止，智能机床已经成功突破了消费电子、汽车、卫浴、医疗、阀门等行业，珠宝行业的智能工厂也已经完成了初步拓展。2014年，全球市场范围内推出了具有互联功能的i5智能机床，真正意义上缩小了我国机床行业与领先国家之间的技术差距，该机床不仅是智能化的代表产品，同时也为未来工业大数据和分级式、分布式、分享式的新型智能制造的发展进行了铺垫。不仅如此，沈阳机床集团将智能机床、WIS智能车间信息管理系统、自动化生产设备等各职能单元进行有机集成，完成智能化工厂的建设，使产品的智能化升级得到全方位的实现。

其次，公司通过产品的智能化将本企业的产品从产品延伸至服务，借助现有技术优势以及供应链资源，将工业耗材、延保服务、工艺方案、精益咨询等综合工业服务能力进行完善与扩展，以便满足不同客户在产品生命周期中不同阶段的服务需求。与此同时，通过自主研发的i5智能机床的互联网属性，将智能机床直接接入自行研发的iSESOL智能制造云平台中，完全实现了机床数据的实时传输以及机器之间、人机之间、人与过程之间的互联互通等功能，从而实现了产品与服务的拓展以及产品的整体升级。目前沈阳机床集团正在积极发展高端智能机床领域，计划将普通机床缩减至产品的50%，逐步从普通机床行业淡出。

最后，不仅对机床的内在进行了智能升级，对自身生产的智能机床外观设计进行了外包，使产品的外观也得到了进一步的提升。利用不同的颜色代表了机床的各种含义，真正将艺术与技术实现了有效融合，使生产的机床不仅是一件工业品，也是一件艺术品。

（三）搭建智能型商业模式，引领服务升级

沈阳机床集团的智能化的转型升级还表现在其商业模式的升级方面。在商业模式创新的方面，沈阳集团主要将智能机床的相关服务与智能机床同时提供给客户，通过智能制造云平台，将各方信息联通后进行线上服务的商业模式。

目前，沈阳机床集团对于动力总成、汽车底盘、新能源汽车等领域的零部件加工等已经开始加入提供解决方案的新型商业模式。与此同时，首次引进了智能机床的“4S”店模式，为了更加接近客户，围绕以客户为中心的宗旨，沈阳机床集团目前已经授权运营了37家4S店，全球销售数万台，而融资租赁和以旧换新业务模式占i5数控机床总销量的一半，借助于面向市场的前端、本地化的销售与服务，使得沈阳机床集团围绕智能化升级其商业模式的策略非常成功。另外，集团研发出异地制造模式也已经进入市场，只要将产品设计出来传到系统，就可以通过互联互通进行异地制造。未来人们也可以按照自己的意愿来设计制造个性化的产品，甚至可以边生产边体验。

另外，为了适应当前市场的商业模式，深入了解客户的需求，集团重构了企业的运营体系，调整了组织结构。搭建了新型商业模式团队，针对备件、维修、延保、定制化改造、工业材料等领域均进行了业务拓展，以客户为中心，围绕智能服务展开相应的资源配置，积极发展新型商业模式，开拓服务市场。将“智能化+服务化”作为目前企业发展的一条个性化转型升级方向进行深入推进，集团打造的一站式云制造服务平台将智能化与服务化有机地联系了起来，并将金融服务也纳入到了目前的商业模式当中。

五、研究结论与展望

智能制造是制造企业实现“中国制造2025”战略目标的重要路径之一。而机床行业是“制造之母”，处于制造业的上游，目前我国机床行业大而不强，应尽快加速机床行业的发展。本文通过对沈阳机床股份有限公司进行案例分析，从中可以看出，沈阳机床集团积极发展智能化，推进整体的智能化程度，以智能化为核心创新商业模式，将智能制造深入布局到整个生产过程中，通过智能制造+服务建立新型商业模式助推企业转型升级，并且在此过程中取得了不俗的成绩，包括以i5战略为核心，提升产品附加值，产品智能化发展，升级产品功能并拓展产业布局，提高产品研发和自主创新能力等，起到了智能制造转型升级的示范效应。虽然智能化升级初显成果，同时也要注意防范工艺与装备上的过分引进，应从企业自身情况出发，配置与企业目前智能化现状相一致的工艺与装备；不仅如此，还要注意规避企业对智能化的过分追求，绕开对于企业来讲无用的投资。

通过对本案例的分析，我国政府应鼓励企业“走出去”，加大对企业智能化升级的鼓励政策，完善当前“智能化+服务化”升级的激励制度，以达到我国传统制造企业转型升级的目的；构建产学研、知识成果转化等平台，为企业的智能化升级提供全方位多角度的服务；高校应积极参与到企业的智能化升级过程中，积极参与产学研的互动，加快产品中试进程，加快产品智能升级迭代速度。

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