智能工业：深圳的实践及思考

2019-07-02郭源园

城市观察 2019年3期

◎ 郭源园

一、引言

随着互联网信息技术的快速发展，传统产业与信息技术的深度融合发展模式逐渐席卷全球。面对汹涌而来的产业互联网与新工业革命，智能制造成为制造业发展新的突破口。[1]近年来，智能制造在全球范围内得到快速发展，同时给产业发展和分工格局带来深刻影响，并已成为制造业的重要发展趋势。世界主要工业发达国家纷纷推出新的重振制造业国家战略，支持和推动智能制造发展，以重塑制造业竞争新优势，例如德国的“工业4.0计划”、美国的“工业互联网”概念等。[2]

我国作为世界工业大国，制造业对于我国经济发展的重要性不言而喻。而当前我国仍处于工业化时期，相对于世界发达国家而言其制造业水平仍有不小差距，因此，抓住智能工业的发展契机对于我国提升制造业的国际竞争力有极其重要的作用。[3-5]2015年5月，国务院发布实施《中国制造2025》，并将智能制造作为主攻方向，加速我国制造业转型升级，培育我国新的经济增长动力。同年年底，工信部联合标准委进一步制定并发布了《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》，提出了智能制造标准体系总体框架，明确了不同行业的应用标准。除此之外，还相继发布了《智能制造发展规划（2016—2020年）》《智能制造工程实施指南（2016—2020）》《新一代人工智能发展规划》《机器人产业发展规划（2016—2020）》等一系列智能制造的相关政策文件，以推动智能工业的快速发展。

深圳市作为我国改革开放的先行者，在过去很长一段时间里一直以制造业为经济发展的核心动力。近年来，随着城市产业升级和制造业外迁，深圳市对于智能制造的发展需求日益迫切，并表现出了相当大的发展热情。[6]2015年底，以《中国制造2025》为基础，深圳市发布了《中国制造2025深圳行动计划》，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，推动制造业转型发展。因此，本文拟以深圳市为例，在分析智能工业的基本概念和发展动因的基础上，阐述深圳市智能工业的发展情况，并提出针对性的发展策略，以期为深圳及其他城市的智能工业的发展提供些许参考。

二、智能工业及其发展关键因素

（一）智能工业：从工业1.0到工业4.0

智能工业，也叫智能制造，是以新一代信息技术、互联网技术、大数据管理为基础，在设计、生产、管理及服务等多个制造活动环节，配合新能源、新材料、新工艺使得制造过程具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能。[7]从软硬结合的角度看，智能制造即是一个“虚拟网络+实体物理”的制造系统。美国的“工业互联网”、德国的“工业4.0”以及我国的“互联网+”战略都体现出虚拟网络与实体物理深度融合，即智能制造的特征。

以德国“工业4.0”为代表的智能化工业发展体现了智能工业的发展特征，其核心是将大数据和物联网融合的系统应用于大规模的生产应用当中以实现智能制造。如表1所示，相比于工业1.0的机械自动化、工业2.0的电气化和工业3.0的数字化，智能化是智能工业的主要特征，并重新定义工业的生产流程和标准，极大地提高了生产效率。[2]智能工业代表着未来工业制造的发展方向，但当前全球工业的发展仍然处于工业4.0的初始发展期，并由工业3.0逐渐向工业4.0过渡，未来的工业生产中将最大限度地实现生产的自动化和标准化，越来越多的机器人会代替人工，甚至是完全替代，实现“无人工厂”。

（二）智能工业的发展关键

智能工业和智能制造之所以能得到快速发展，与互联网技术、先进机器人技术的广泛普及密不可分，同时，人才、通用标准以及公共政策的支持也必不可少。

互联网技术是实现制造业智能化的引擎。借助互联网技术、大数据、云计算、宽带网络等一系列技术，才能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，这些都是智能制造的关键基础。基于互联网的融合才能打破组织边界，实现制造业与信息产业、制造业与服务业的融合。[7]

先进机器人是实现智能制造的关键。工业机器人的普及和升级对缓解高劳动力成本的发展约束也起到积极作用。例如美国在《重振美国制造业框架》中明确提出要发展先进机器人技术，其2013年制定的《从互联网到机器人——美国机器人路线图》则从研究路线、战略意义、重点发展领域等方面分析了美国多种类型机器人的发展路线图（如制造机器人、服务机器人、医疗保健机器人、国防机器人等），从而推动机器人技术在各领域的广泛应用。[7]

表1 工业1.0到工业4.0的演变

人才是未来制造业实现技术创新转型的重要推动力。世界各国在智能工业的发展过程中均强调人才的重要性，比如日本政府的“重振制造业”的措施中提到，要大量培养制造业人才，由政府出资培训一线的技术人员和制造工人，将具有特殊技术的人才聘请为专家；欧盟“IMS2020计划”亦强调了对创新培训领域的发展计划；作为美国“先进制造业国家战略计划”的重要目标之一，人才的培养和专业技术人才的培训被放在十分重要的位置，比如采取强化先进制造业的工人培训、为未来工人提供职业教育、支持新型制造业学徒计划等措施，由此满足中小企业的劳动力需求。[8]

通用标准则是智能制造的核心竞争力。在智能制造的全球竞争背景下，制造业的竞争方式有了很大的改变，资金、人力等要素已经不再是企业竞争的核心要素，技术专利与标准控制已成为智能制造中的两个最重要因素。[9]在此情况下，各制造业强国逐渐意识到，对技术专利和标准控制的掌控才是本国智能制造打造核心竞争力的有效途径。例如，“工业4.0标准化理事会”就是德国政府力推的三个智能工业核心组织之一，该组织旨在推动数字化生产标准的建立，协调国内标准与国际标准。

公共政策支持是智能制造的基础保障。目前，欧美发达国家已出台了若干推进智能制造装备发展的政策和计划（表2）。例如，美国于2011年和2012年分别提出了“先进制造业伙伴计划”和“先进制造业的国家战略计划”，这两大计划均涉及3D打印和机器人方面的内容。2013年德国“工业4.0”战略提出加强信息物理系统建设，在智能工厂、智能生产方面实现突破。2014年6月，欧盟计划到2020年将投资28亿欧元研发民用机器人。2014年6月，日本政府公布了“机器人战略”，旨在领先世界普及价格低廉、使用方便的机器人。

三、深圳市智能工业的发展

（一）深圳市智能工业发展政策及措施

深圳市智能工业发展相当迅速，以高新技术制造业为主的工业高端化发展态势良好。由表3可知，2017年深圳市先进制造业增加值占GDP比重约1/4，而高新技术制造业增加值在2013—2017年增幅高达60%，机器人、可穿戴设备和智能装备产业增加值增长超过3倍，全社会研发投入（R&D）增长超过50%，其占GDP的比例也逐步提升。

表2 世界主要国家/地区智能制造装备相关发展战略

为加快深圳智能工业的发展，深圳市相继颁布了一系列政策文件并采取了诸多有效措施。例如，2014年颁布《深圳市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展规划（2014—2020年）》，提出将深圳打造成为国际化的机器人、可穿戴设备和智能装备产业基地。2015年底，以《中国制造2025》为基础，深圳市发布《中国制造2025深圳行动计划》，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，推动制造业转型发展，实现深圳制造业数字化、网络化、智能化、绿色化。同时，提出“两步走战略”，即到2020年，创新能力大幅提升，科技支撑能力明显增强；到2025年，跻身国际制造业强市之列。该计划还将深圳市的智能制造聚焦于数字化网络设备、机器人、新型材料、新能源汽车、海洋工程装备及基因工程装备等11个战略重点。2018年6月，深圳市又同步发布了《深圳市工业互联网发展行动计划（2018—2020年）》及《深圳市关于加快工业互联网发展的若干措施》，通过加强互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，着力于工业互联网网络及平台的建设、改造与优化，提升工业互联网核心技术和产业支撑能力，推动产业转型升级，提升工业竞争力。

开展智能制造试点企业也是深圳市推动智能工业发展的重要实践。深圳市积极发挥智能制造试点示范和专项的示范带动作用，鼓励企业开展数字化工厂建设，融合新一代信息技术与制造技术，支持企业在生产关键环节实现智能化。例如，国内首条工业4.0智能工厂生产示范线在深圳由德富莱率先建成。该条生产示范线由前端自动化和后端信息化两大系统组成，全部工序都在智能系统的操作下自动完成，全生产过程基本实现了全自动化、无人化生产（仅需2名工作人员，替代了原来59名工作人员），生产效率大为提升。同时，在试点企业方面，2015年，创维、雷柏科技、大族激光3个项目入选工信部智能试点示范项目名单；2016年，华星光电成功入选工信部智能制造试点示范名单；中兴通讯、大族激光、创维、研祥等4个项目入选2016年智能制造专项。

不仅如此，深圳市还相继举办了一系列智能制造相关领域的国际会议，建立起了国家智能制造的技术交流平台。为加强与“一带一路”沿线国家在智能装备领域的经贸交流和技术合作，2015—2018年，深圳市连续4年成功举办深圳国际智能装备产业博览会。此外，深圳还举办了中国智能制造大会、中国激光与智能制造博览会、激光与智能制造博览会、深圳国际人工智能&亚洲国际工业4.0技术论坛等会议。

表3 深圳市智能工业相关指标统计（2013—2017年）

（二）主要智能工业领域的发展

1. 无人机领域

深圳的科技创新能力在全国范围内优势突出，尤其在无人机领域，依靠庞大的供应链及强大的技术储备，其在国内拥有绝对的领先水平，甚至在全球范围内也有极大的话语权。目前，深圳拥有300多家无人机企业，包括大疆、疆域智能等在内的深圳本土企业更是领跑整个无人机行业，国内90%以上的无人机由深圳制造，并且深圳的无人机公司贡献了全国无人机产值90%以上（2016年国内无人机总产值超260亿元）；与此同时，深圳制造的无人机也几乎占据全球无人机市场近70%的份额。不仅如此，深圳的无人机公司在品牌建设上也有显著优势，根据2017年最新的中国无人机品牌总评榜，深圳无人机公司独揽了前10名中的前4个席位。作为全球无人机研发制造重镇，深圳无人机领域的快速发展不仅得益于毗邻香港的区位优势和人才供给优势，也与珠三角地区赋予其庞大的电子配件供应链有关。

2. 物联网领域

继计算机、互联网与移动通信网之后，物联网产业被视为第三次信息产业革命浪潮的重要基础。深圳作为科技之城、创新之都，物联网产业被深圳重点扶持为新兴战略性产业之一。深圳目前集合中国70%以上的物联网产业链，尤其在RFID（无线射频识别）、信息集成平台、传感技术、智能控制等领域已形成比较优势，以深圳为中心的珠三角地区物联网核心产业群正日益壮大。深圳有330多家RFID领域的企业，其中约80%的企业有自主开发的产品，超过40%的企业拥有专利，形成了包括国民技术、科陆电子、远望谷等在内的一批龙头知名企业。深圳聚集了丰富的物联网产业链企业，初步形成智能制造较为齐全的供应链，是中国物联网产业发展最成熟的城市。[10]

3. 人工智能领域

在全国，42.9%及16.7%的人工智能创业公司分别位于北京和上海，北京和上海位列全国前两位，而深圳则以15.5%的比例排名第3。作为中国电子信息产业重镇的深圳，虽然人工智能发展规模及人工智能创业团队不及北京和上海，但是基础最好，后续发力快，大部分瞄准潜力巨大的细分领域布局产业，因此其发展前景被业界评价为“全国最佳”。[11]自2016年以来，包括腾旭、华为、平安、华强集团、中科院等在内的科技、金融及研究公司、企业和机构均加快了在人工智能领域的投入，例如腾讯成立了AILab，致力于人工智能基础科学的开发研究，华为也组建了自己的团队，加强语音技术的研发。同时，《人工智能深圳宣言》也在深圳发布，以探索政、产、学、研、用合作机制和行业标准。

4. 云计算和大数据领域

云计算和大数据产业作为人工智能产业的重要支撑，深圳在这两个领域的发展也有相当明显的优势。作为国家首批五个云计算服务创新发展试点示范城市之一，深圳2016年的云计算服务产值达338亿元，大数据产业的产业规模超200亿元，同比增长分别为30%和40%。在云计算与大数据领域，目前深圳有超过30家上市公司，其中包括腾讯、中兴、迅雷等在内的行业巨头公司在大数据领域持续投入，在未来几年时间内深圳在大数据及云计算领域的产业资本总额有望突破千亿元。

5. 机器人领域

2017年，深圳市机器人企业数量达594家，产值达1035亿元，同比增长超过30%。其中，服务机器人产业产值约为279.44亿元，工业机器人产业产值约为755.56亿元。当前，服务机器人和工业机器人是深圳机器人产业的主要产品，并以大族电机、优必选等一批优秀机器人企业为代表。从各区发展布局与产值来看，宝安区机器人产业发展迅猛，在制造业中的应用也最为广泛；龙岗区、龙华区和光明新区的机器人产业布局逐渐扩大，机器人的应用逐渐加强。其中，工业机器人企业主要聚集在宝安区，龙华区增速最快。从服务机器人来看，不论是企业数量还是产业产值，南山区均占据较高比例，其中企业数量达到了全市服务机器人企业数的36.84%。[12]

（三）发展水平

根据亿欧智库发布的2017年度《中国人工智能产业发展城市排行榜》，深圳在企业规模、政策基础、学术基础、产业基础、资本环境等各项指标的优异表现使其得分位居全国第3，仅次于北京和上海。[13]在智能企业规模上，深圳企业规模得分排名第2，深圳不仅在初创企业上数目众多，同时还拥有包括大疆科技、优必选、碳云智能等业界知名的企业。此外，腾讯、华为、平安科技、中兴等企业在人工智能领域也颇具规模；在政策支持方面，深圳出台《深圳市科技创新“十三五”规划》，将包含人工智能在内的新一代信息技术、智能制造作为重点关注领域，同时积极举办高峰论坛和产业峰会；在产业基础和资本环境方面，虽然相对北京、上海存在差距，但是仍然领先于其他城市。在各项评分中，深圳最为弱势的一项为学术研究能力。目前，深圳的大批科技企业巨头都建立了自己的实验室，如腾讯优图实验室、华为诺亚方舟实验室等，为产业发展提供了良好的技术基础。同时，由政府主导的深圳人工智能与大数据研究院、深圳智能机器人研究院也在智能制造的相关领域有大量的研究投入，发挥了良好的学科带头作用。但深圳在高校方面的学术能力整体实力仍然相对较弱，较之北京、上海等城市仍然差距明显。

从国际对比角度来看，2017年世界知识产权组织根据对“知识产权统计数据库”进行大数据分析，以创造性活动的基础专利申请为依据，对热点地区“创新集群”进行排名。在榜单上，中国深圳—香港（以下简称“深港地区”）位列第2，北京和上海则分别位居第7和第19。值得注意的是，在以数字通信为主的创新领域，深港地区在全球“创新集群”中排名第2；其中，以“数据通信专利数”为主的专利申请数目占本地区总专利数的41%。但是，相对于传统领先的创新集群，例如东京—横滨地区（排名第1）、圣荷西—旧金山硅谷地区（排名第3），深圳在人力资本和研究、市场成熟度、知识和技术产出、基础设施及创意产出等方面的差距仍然十分明显。[14]

（四）主要发展短板

1.基础与原始创新能力不足

经过30多年的发展，深圳在技术的转化和应用上有一定的基础和优势，其高新技术产业占GDP的比例持续超过30%，成为中国创新的领头羊，并被誉为“创新之城”。但与北京、上海、广州等其他一线城市相比，深圳基础研究和原始创新能力在全国的位置与其在国内的生产总值地位不相匹配，与首个国家创新型城市不相匹配。深圳虽然在专利申请上在全国乃至全球都处于领先水平，跟随创新和集成创新水平较高，但是受限于科研基础和高端科研人才的积累限制，在体现原始创新的重大科学发现、技术发明、原理性主导技术等创新成果等方面相当欠缺。例如，在2017年发布的23篇中国学者的Nature和Science成果中，北京有9人，上海有5人，南京有4人，而深圳各科研单位无一人发表。

2.创新体系难以支撑持续发展需要

深圳的制造业企业在发展初期大都采用向欧美发达国家学习和借鉴的跟踪策略，故对于涉及产业前瞻性先进技术的研发和投入不足，大部分企业产品处在劳动密集型、高资源消耗、高污染的产业链中下游水平。然而，对于附加值较高的上游产品，由于受到欧美先发优势和相关知识产权的保护而被屏蔽在外，企业发展后劲不足。不仅如此，产学研合作脱节，未能发挥三者的合理作用。其中，企业了解市场需求、懂工艺，但缺少专业研发人才；研究院所有大量专业技术人员，却不了解机械产品市场需求、不懂各个产品生产制造工艺；高校有大量工科硕士研究生、本科生，却没有好的实习机会和实践项目。

相比于美国硅谷、日本东京，乃至国内北京、上海而言，深圳市目前的高校资源相对较为落后，缺少国际和国内一流名校。深圳不仅在高水平大学质量上有所欠缺，在大学以及大学生数量上也有相当大的差距。比如深圳2017年有普通高等学校12所，在校学生9.67万人，其中在校本、专科仅约8万人，研究生约1.6万人。对比之下，北京有92所高等院校，在校本、专科生58.1万人，研究生约31.2万人，远多于深圳。教育资源是创新体系建立的重要一环，该短板需要进一步补强。

3.品牌影响力及综合实力与先进城市差距明显

在国外知识产权严格保护和专利的垄断下，除少数智能产业领域外，深圳市的其他诸多智能产业在技术水平上与美、日、欧等发达国家仍有较大的差距。这种差距主要体现在加工精度、系统的稳定性等加工水平以及智能制造成套装备集成技术上。同时，在品牌的打造、产品的打造和市场的推广上也有一定差距，这使得多数行业存在小而不精、大而不强的情况，整体的智能产业水平参差不齐，技术水平和品牌影响方面的差距也使得难以形成像大疆这样在无人机领域有国际知名影响力和市场认可度的企业。

4.集群效应还未形成，产业生态链仍不健全

深圳在通信设备领域、无人机、机器人和新能源汽车领域有一定优势，相关企业数量众多，市场占有规模较大，以无人机领域为例，以大疆创新、一电科技为代表的无人机企业正在致力于打造具有世界影响力的无人机研发设计和总装集成中心。然而，从全国乃至全球的角度来看，这种发展并没有完全辐射带动周边，产业的集聚并不明显，难以形成以深圳为核心的集群效应和溢出效应。同时，基于核心优势技术产品的产业生态链仍未完全形成，因此虽然在市场份额上有一定优势，但是对于长远而言，构建稳定的产品生态圈、打造完善的产品生态链才有助于在该优势领域进一步生根发展。

5.缺乏高素质人才，技术人才结构不均衡

目前深圳制造业技术人才的发展存在“四多四少”现象，即初级技术工人多、高级技术工人少；传统型技术工人多、现代型技术工人少；单一技能工人多、复合技能工人少；短期培养技术人员多、系统培养技术人员少。事实上，高素质人才的缺乏也是国内整个智能制造产业软环境最需要改善的方面。高端人才、复合型人才的缺口较大，无法满足企业走向智能化的需要。此外，智能制造是非常有系统性的产业，还需要领军人才和高水平的技术开发、社会融资、市场运营等领域的人才参与行业发展。这方面的专业人才和高端人才也是深圳所缺乏的。

四、深圳市智能工业发展策略

（一）注重基础科学的研究，提升原始创新能力

加强基础科学的研究，一方面，可以加大基础研究的投入，优化科技投入结构，逐步提高R&D在GDP中的比例，尤其是提高基础和前沿研究投入占科技投入的比重；同时，加强对跨学科、跨领域基础研究的支持，促进学科交叉和融合，支持和培养造就一批创新能力强的基础研究人才和团队，在新学科的培育中抢抓重大元创新机遇。另一方面，加强现有国家重点实验室等重大基础研究平台的申办和建设，发挥当前国家科研院所的骨干和引领作用，并引导企业更多关注和投入到原始创新中。

（二）构建良好的企业发展环境，严格保护智能产业核心技术的知识产权

紧跟政府的导向，紧贴企业的需求，建设良好的知识产权保护体系和机制，帮助智能制造产业主要企业做好知识产权的创造、运用、保护和顶层设计。以深圳无人机产业为例，可以在政府主导下建立深圳市智能产业产权保护中心，建成集专利申请、授权确权、调解执法、预警导航于一体的知识产权保护体系，同时，基于众多无人机企业自发组建产权联盟，以专利协同运用为基础，通过知识产权资源整合和战略运用，加强知识产权合作；可以通过在海外收并购技术型公司直接吸收国外知识产权，快速扩大企业规模、提升核心竞争力，快速完成国际化经营布局。

（三）完善智能产业的发展政策，加强智能工业产业生态链的建设

市、区政府出台专门针对智能工业领域的发展政策，并明确重点发展领域的主要措施和不同部门的主要分工。政策扶持不仅应涵盖土地、资金、税收、人才、基础配套等方面，还应在产业发展层面确定轻重缓急的领域，有侧重有重点地予以支持。同时，充分利用深圳当前智能工业优势领域在产品及技术上的优势（比如大疆无人机技术、华为5G通信技术、比亚迪新能源技术等），逐步打造产业生态链，推动智能工业的整体发展和进步。生态链的建设不仅需要以产品为核心积极拓展衍生产品的开发和应用，扩大产品生态圈，同时也需要利用技术优势和国外技术人才优势打造全球“生态链”。

（四）打造人才制度优势，建设智能制造人才梯队

深入贯彻落实《关于深化人才发展体制机制改革的意见》，着力破除智能制造人才发展的体制机制障碍，加快形成具有国际竞争力的智能制造人才制度优势。依托“孔雀计划”，逐步完善深圳市在人才引进、人才管理和人才考核等方面的人才制度的建设，形成人才制度和政策优势及环境，推动深圳市智能制造的发展。同时，围绕智能制造发展需求，加强各部门统筹协调，加快构建多层次人才队伍：在企业部门层面，保证人才梯队的建设不仅需要做好人才培训和管理，还要做好人才储备和人才锻炼方面的建设；在市产业层面，不仅要引进智能产业相关领域的领军人才，同时也要注重对青年杰出人才的引进和培养。

（五）加强产学研合作，推进技术服务体系的建设

基于骨干企业、高等院校、科研院所等产学研机构，整合技术创新资源并建立一批智能制造领域的制造业创新中心，着力促进产学研等各主体的协同创新，推动产学研深入开展。例如可以依托南方科技大学、北京大学/清华大学/哈尔滨工业大学深圳研究生院、中科院深圳先进技术研究院等科研院校以及腾讯、华为、比亚迪等企业的技术及人才资源，设立深圳市智能制造创新中心，并在各机构设立实验室，加大智能产业核心技术的协同研发和创新。以产学研合作带动智能工业技术服务体系的建设，加快核心和关键技术突破及科技成果转化。