中國新能源裝備智造化發(fā)展技術(shù)路線圖研究

孟凡生，李曉涵

(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

中國新能源裝備智造化發(fā)展技術(shù)路線圖研究

孟凡生，李曉涵

(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

中國正處于裝備制造和能源革命邁向智能制造的交匯點，未來新能源裝備智造的發(fā)展必須有明確的技術(shù)路線圖來指引。運(yùn)用詞頻分析與TOPSIS相結(jié)合的分析方法確定新能源裝備關(guān)鍵智造化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，引入技術(shù)預(yù)見方法分析并構(gòu)建新能源裝備智造化指標(biāo)體系。通過對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，工業(yè)軟件、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人三項智造化技術(shù)對中國新能源裝備制造面向智能制造轉(zhuǎn)型具有重要作用，以技術(shù)路線圖繪制三項智造化技術(shù)在智能制造進(jìn)程中的發(fā)展脈絡(luò)，為新能源裝備制造領(lǐng)域未來工藝流程、產(chǎn)品服務(wù)以及運(yùn)營管理的智能轉(zhuǎn)型提供了參考與借鑒。

新能源裝備；智能制造；技術(shù)路線圖

Abstract：China is in the intersection of equipment manufacturing and energy revolution towards intelligent manufacturing. The future development of new energy equipment intelligent manufacturing must have a clear technology roadmap to guide. First, we identify the key intelligent manufacturing technology of new energy equipment manufacturing using a combination of term frequency analysis and TOPSIS. Then we introduce the technology foresight method and construct the new energy equipment intelligent manufacturing index system. Based on the data analysis, we found that industrial software, industrial internet of things, industrial robot plays an important role in the transformation of Chinese new energy equipment manufacturing. After that, we display the development sequence of three intelligent manufacturing technologies in the process of intelligent manufacturing transformation in the form of technology roadmap. The results show that three intelligent manufacturing technologies provide a reference for the intelligent transformation of new energy equipment manufacturing in the process flow, product service and operation management.

Keywords:new energy equipment; intelligent manufacturing; technology roadmap

一、引言

在“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略的主導(dǎo)下，產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新常態(tài)。國家積極將高端裝備制造業(yè)作為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，著重從強(qiáng)化科技創(chuàng)新、積極培育市場、深化國際合作、推進(jìn)機(jī)制體制創(chuàng)新等方面提出了較為具體的產(chǎn)業(yè)扶持政策[1]。新能源裝備制造業(yè)作為新能源行業(yè)與節(jié)能環(huán)保行業(yè)再生產(chǎn)技術(shù)裝備供應(yīng)的戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，因其具備高新技術(shù)引領(lǐng)、創(chuàng)新驅(qū)動、高附加值以及綠色發(fā)展等良好成長特征，在高端裝備制造業(yè)中脫穎而出[2]。截至2016年底，太陽能光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量3454萬千瓦，累計并網(wǎng)裝機(jī)容量7742萬千瓦，新增和累計裝機(jī)容量均為全球第一；風(fēng)電新增裝機(jī)容量2337萬千瓦，同比下降24%，累計并網(wǎng)裝機(jī)容量1.49億千瓦，占全部發(fā)電裝機(jī)容量的9%。這些數(shù)據(jù)都顯示出國家在堅持走跨越式發(fā)展的道路上，新能源裝備制造領(lǐng)域已經(jīng)取得了一批重大技術(shù)成果。然而也必須認(rèn)識到，中國新能源裝備制造業(yè)仍面臨著高端生產(chǎn)要素匱乏與低端生產(chǎn)要素優(yōu)勢喪失的雙重壓力，處于加速轉(zhuǎn)型升級的攻堅時期[3]。中國新能源裝備制造業(yè)要取得里程碑式的突破，不僅依賴于重大技術(shù)創(chuàng)新，同時還要求產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能夠順應(yīng)市場的需求與變化，將發(fā)展重心轉(zhuǎn)向智能化、綠色化、服務(wù)化。新能源裝備制造面向智能制造發(fā)展過程中，明確技術(shù)路線圖能夠展示在該領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)的智造化發(fā)展趨向、智造化關(guān)鍵技術(shù)、智造化技術(shù)實現(xiàn)時間、限制因素等問題，并以科學(xué)方法規(guī)范技術(shù)發(fā)展過程，從而使智造化設(shè)計、工藝、產(chǎn)品、服務(wù)等各個系統(tǒng)得到整體優(yōu)化，提高組織資源配置效率，促使新能源裝備制造在較低成本條件下實現(xiàn)其最大產(chǎn)品功能。

二、文獻(xiàn)綜述

(一)技術(shù)路線圖框架研究

技術(shù)路線圖作為一種過程管理工具，能夠有效地支持戰(zhàn)略規(guī)劃、整合業(yè)務(wù)技術(shù)以及不同層面計劃間的溝通，被廣泛應(yīng)用于各技術(shù)產(chǎn)業(yè)的研究中[4-5]。Phaal等提出技術(shù)路線圖的制定主要回答以下三個問題：我們的目標(biāo)是什么？即什么是我們的愿景、使命、任務(wù)等；我們目前狀況怎樣？即研究領(lǐng)域的技術(shù)、產(chǎn)品和市場的現(xiàn)狀；我們怎樣才能完成目標(biāo)？即短期和長期戰(zhàn)略、政策措施、實施計劃、研發(fā)計劃等[6]。劉傳林等通過對從國家、行業(yè)和企業(yè)層面選取的技術(shù)路線圖經(jīng)典案例進(jìn)行分析，歸納出技術(shù)路線圖制定的一般性流程，并針對路線圖準(zhǔn)備、分析、繪制和更新各階段對應(yīng)設(shè)計出完備機(jī)制、融合機(jī)制、規(guī)范機(jī)制和評價機(jī)制，從而提高技術(shù)路線圖的靈動性[7]。Skumanich等研究光伏技術(shù)路線圖時認(rèn)為，以光伏產(chǎn)量作為首選變量對技術(shù)預(yù)測結(jié)果更好，并提出了基于高水平軌跡的TD路線圖、基于性能的路線圖、技術(shù)評估路線圖[8]。Foxon研究英國未來低碳電力轉(zhuǎn)型路徑時提出，以市場、政府和社會占主導(dǎo)地位的三個核心轉(zhuǎn)型路徑[9]。黃萃等突破傳統(tǒng)技術(shù)路線圖市場—產(chǎn)品—技術(shù)維度設(shè)計，將政策變量按照需求面、環(huán)境面和供給面納入研究范疇，實證分析政策技術(shù)路線圖對風(fēng)機(jī)制造業(yè)發(fā)展路徑的解釋力[10]。許冠南等進(jìn)一步從創(chuàng)新政策對技術(shù)影響機(jī)理的視角研究中國風(fēng)電發(fā)展技術(shù)路線圖[11]。文獻(xiàn)中多試圖構(gòu)建一個新型技術(shù)路線圖的分析框架，并選取某一具體新能源裝備領(lǐng)域(如風(fēng)機(jī)制造業(yè))進(jìn)行實證分析，其中涉及對使命愿景、參與者維度以及政策激勵等研究，該類型文獻(xiàn)較側(cè)重于技術(shù)路線圖分析框架的創(chuàng)新。

(二)技術(shù)路線圖方法研究

在研究方法方面，國外學(xué)者并不局限于定性分析，個別學(xué)者還采用了多目標(biāo)決策等定量分析方法，例如Naim等以資源利用率、環(huán)境容量、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益為測定標(biāo)準(zhǔn)，評估符合可持續(xù)發(fā)展路徑要求的新能源技術(shù)系統(tǒng)[12]。與國外研究相比，國內(nèi)雖已有學(xué)者開始關(guān)注于新能源裝備制造相關(guān)問題的研究，但多主要集中于發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)創(chuàng)新、國內(nèi)外發(fā)展模式比較等方面的分析。關(guān)于新能源裝備制造技術(shù)路線圖制定方法鮮有研究，但已經(jīng)深刻意識到了技術(shù)路線圖研究對新能源裝備制造的重要意義，探索性地開展了一些研究。張嶷等以文獻(xiàn)計量學(xué)進(jìn)行定量數(shù)據(jù)分析，并引入專家判斷，為新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域制定全球技術(shù)路線圖[13]。郭俊芳等利用Subject-Action-Object文本挖掘技術(shù)，以技術(shù)路線圖形式構(gòu)建新興技術(shù)方案群，用于新興技術(shù)路徑識別[14]。郭穎等提出了一種“自頂向下”的技術(shù)規(guī)劃方法，并以太陽能電池行業(yè)為例分析，在掌握太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域整體環(huán)境的前提下，進(jìn)而對各技術(shù)進(jìn)行比較與分析，最后確定如何在生產(chǎn)層實施太陽能技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展方案[15]。由此可以看出，大部分研究采用文本挖掘、專利分析等方法針對某一具體新能源裝備領(lǐng)域制定技術(shù)路線圖，該類技術(shù)路線圖的制定采用定量分析方法，但只能對目前領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展演進(jìn)現(xiàn)狀進(jìn)行描述，不涉及對未來發(fā)展趨勢的展望。研究者將焦點更多地投向技術(shù)路線圖制定方法和具體應(yīng)用，分析的對象主要局限于某一具體新能源裝備制造領(lǐng)域，缺乏對新能源裝備制造整體性的趨勢預(yù)測，也尚未綜合考慮制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型的模式。本文將嘗試不受限于具體產(chǎn)業(yè)，從產(chǎn)業(yè)整體角度出發(fā)，繪制新能源裝備制造面向智能制造發(fā)展的技術(shù)路線圖。

三、新能源裝備智造化技術(shù)識別與愿景

(一)理論及步驟

研究向智能制造發(fā)展的技術(shù)路線圖，明確新能源裝備智造化愿景，在技術(shù)路線圖制定前尤為關(guān)鍵。愿景是組織對具有不確定性未來的一種有根據(jù)有階段性的設(shè)想，是組織在未來為之奮斗希望實現(xiàn)的一種理想規(guī)劃。愿景具有開創(chuàng)性，也許短期內(nèi)不能夠?qū)崿F(xiàn)，但在努力實現(xiàn)愿景的過程中，特別是在相應(yīng)的使命驅(qū)動下，可以實現(xiàn)眾多組織的小目標(biāo)，利益相關(guān)者可以在其指引下追尋發(fā)展目標(biāo)方向，從而有效地執(zhí)行戰(zhàn)略規(guī)劃。

在智造化愿景指導(dǎo)下，技術(shù)識別與技術(shù)預(yù)見在技術(shù)路線圖研究過程中是相輔相成的。一方面，技術(shù)識別為技術(shù)預(yù)見的基礎(chǔ)，通過文獻(xiàn)計量、IPC分類分析、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)識別方法，能夠充分把握當(dāng)前新能源裝備制造業(yè)面向智能制造技術(shù)發(fā)展的動態(tài)趨勢，才能對智造化技術(shù)進(jìn)行合理有效的預(yù)見；另一方面，技術(shù)預(yù)見的結(jié)果又為新一輪研究的技術(shù)識別起到了促進(jìn)作用，通過情景分析法、專家咨詢法、德爾菲調(diào)查法等遴選出的關(guān)鍵智造化技術(shù)，能夠為新能源裝備制造面向智能制造發(fā)展下一進(jìn)程的技術(shù)識別研究提出預(yù)測方向[16]。詞頻分析作為一種有效的技術(shù)識別方法，通過對能夠揭示文獻(xiàn)主旨的關(guān)鍵詞或主題詞在某一研究領(lǐng)域文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次的統(tǒng)計，來確定該領(lǐng)域研究熱點和發(fā)展趨向，一般分為數(shù)據(jù)檢索、排查、統(tǒng)計分析三階段。智能制造已成為中國新能源裝備制造業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，學(xué)者們隨之發(fā)表了相關(guān)智造化技術(shù)研究文獻(xiàn)，其中涉及領(lǐng)域內(nèi)智造化技術(shù)的及時信息與動態(tài)。因此，在進(jìn)行新能源裝備智造化技術(shù)識別時可以采用詞頻分析的方法對文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，分析形成新能源裝備智造化技術(shù)清單。

TOPSIS法是為解決多屬性決策問題而提出的一種接近于線性加權(quán)平均方法的排序法[17]，根據(jù)有限個評價對象與理想解的相對接近度進(jìn)行排序，所選擇的評價對象應(yīng)盡可能地接近正理想解，同時又盡可能地遠(yuǎn)離負(fù)理想解[18]。通過TOPSIS法對各項智造化技術(shù)綜合排序，計算步驟如下：

①建立原始決策矩陣：

o1o2…o3

(1)

式中，xi記為第i項智造化技術(shù)；oj記為第j個評價屬性；xij記為第i項智造化技術(shù)的第j個評價屬性的數(shù)值結(jié)果。

②對各項數(shù)值結(jié)果進(jìn)行規(guī)范化處理，將決策矩陣A轉(zhuǎn)換為規(guī)范決策矩陣F={uij}，即：

(2)

③構(gòu)建加權(quán)決策矩陣，依據(jù)各評價屬性的重要性程度分配權(quán)重w，公式為：

(3)

(4)

(5)

(6)

⑥計算各項智造化技術(shù)與正理想解的相對接近度可定義為：

(7)

顯然，φi∈[0,1]，且φi越大，其所對應(yīng)的智造化技術(shù)在新能源裝備制造領(lǐng)域越具發(fā)展前景。

(二)智造化技術(shù)應(yīng)用

面向智能制造轉(zhuǎn)型是一個技術(shù)升級的過程，涉及到生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)成品及交付使用后續(xù)服務(wù)不同類型的設(shè)計、材料、系統(tǒng)、工藝等技術(shù)。因而，識別出新能源裝備智造化的關(guān)鍵技術(shù)，對于合理有效地配置有限的資源，幫助企業(yè)更準(zhǔn)確把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈搏具有重要意義。為能夠?qū)π履茉囱b備制造領(lǐng)域智造化的技術(shù)熱點和技術(shù)發(fā)展趨向進(jìn)行全面解析，本文以中國期刊全文數(shù)據(jù)庫CNKI為統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源，以2005年至2017年為選取年間，分別以“新能源裝備”、“智能制造技術(shù)”、“裝備制造業(yè)”為主題詞進(jìn)行檢索，通過篩選SCI、CSSCI、EI文獻(xiàn)來源類別共得到277條結(jié)果。對277條檢索記錄進(jìn)一步排查，剔除與主題相關(guān)度較低的冗余文獻(xiàn)及會議征稿通知等，最終得到139篇文獻(xiàn)，導(dǎo)出End Note文本格式作為文獻(xiàn)樣本數(shù)據(jù)。使用SATI軟件對樣本數(shù)據(jù)提取關(guān)鍵詞進(jìn)行詞頻統(tǒng)計，并導(dǎo)入Net Draw生成共現(xiàn)關(guān)鍵詞矩陣圖譜，如圖1所示。根據(jù)共現(xiàn)頻次歸納，最終確定工業(yè)軟件、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人三項智造化技術(shù)用于TOPSIS分析，這三項技術(shù)皆可應(yīng)用到新能源裝備制造業(yè)的多個環(huán)節(jié)，同時它們之間不盡屬同一范疇，應(yīng)用的學(xué)科知識也不相同，并都屬于新能源裝備智造化關(guān)鍵的共性技術(shù)。

將三項智造化技術(shù)記作x1、x2、x3。在智造化技術(shù)評價屬性方面，應(yīng)著眼于未來，除了關(guān)注技術(shù)本身發(fā)展趨勢外，還需考慮市場和社會需求的驅(qū)動力因素，并兼顧技術(shù)將帶來的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。綜上，在對三項新能源裝備智造化技術(shù)進(jìn)行綜合評價時，主要考慮技術(shù)的應(yīng)用范圍(o1)、潛在市場規(guī)模(o2)、提升產(chǎn)品競爭力(o3)三個屬性。綜合考慮國家戰(zhàn)略目標(biāo)和市場需求，邀請到10位專家參加調(diào)研。其中，包括來自高校、相關(guān)工程科研機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者，以及來自生產(chǎn)新能源裝備企業(yè)的技術(shù)人員，他們大多從事新能源裝備研發(fā)工作，具備新能源裝備智造化技術(shù)背景。本文采用9標(biāo)度法分別將技術(shù)的重要性程度和評價屬性的重要性程度兩兩進(jìn)行對比評分，并使用SPSS軟件對收集到的各技術(shù)的評分進(jìn)行統(tǒng)計分析。共發(fā)出問卷10份，全部回收，評價屬性重要性分析結(jié)果見表1。經(jīng)SPSS軟件統(tǒng)計，評價屬性重要性的Kendall協(xié)調(diào)系數(shù)W為0.553，Asymp.Sig.小于0.01，表示評分者的評分具有一定的評分信度?？梢缘玫皆u價屬性oj的重要性程度wi=(0.34,0.26,0.40)T。類似地，可以得到各智造化技術(shù)xi關(guān)于評價屬性oj的決策矩陣。再利用TOPSIS的計算方法加以分析，結(jié)果見表2表3。結(jié)果顯示，三項智造化技術(shù)的綜合評價指數(shù)順序為x2>x1>x3，即工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的得分較高，工業(yè)軟件技術(shù)得分次之，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)得分較低。

圖1 關(guān)鍵字共現(xiàn)關(guān)鍵詞矩陣圖譜

目前中國新能源裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新能力薄弱，受短期投機(jī)利益吸引，催生產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張過快、低水平重復(fù)建設(shè)，進(jìn)而在產(chǎn)業(yè)成長期出現(xiàn)產(chǎn)能過剩問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心技術(shù)缺失，低端制造環(huán)節(jié)盲目擴(kuò)張，缺乏高性能本土化裝備。共同愿景應(yīng)建立在中國新能源裝備制造業(yè)現(xiàn)狀與關(guān)鍵智造化技術(shù)基礎(chǔ)上，將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)軟件以及工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵智造化技術(shù)深度應(yīng)用到新能源裝備制造的各個環(huán)節(jié)，逐步完善新能源科技裝備研發(fā)體系，建成具有國際先進(jìn)水平的新能源技術(shù)自主創(chuàng)新體系和新能源裝備自主制造體系，新能源裝備制造能力完全滿足國內(nèi)需求并具備較高的國際競爭力；基本實現(xiàn)數(shù)字化制造，關(guān)鍵工序數(shù)控化，智能工廠、數(shù)字化車間、數(shù)字化研發(fā)設(shè)計工具普及，向智能轉(zhuǎn)型取得明顯進(jìn)展；加快培育建設(shè)一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和自主品牌、核心競爭力強(qiáng)、行業(yè)領(lǐng)先的新能源裝備制造企業(yè)。

表1 評價屬性重要性分析結(jié)果

表2 加權(quán)決策矩陣值

表3 各智造化技術(shù)與正負(fù)理想解及相對接近度

四、新能源裝備智造化技術(shù)路線圖制定

(一)智造化技術(shù)預(yù)見模型

專家咨詢法是典型的以專家經(jīng)驗為基礎(chǔ)的單一型技術(shù)預(yù)見方法，使用該方法進(jìn)行學(xué)術(shù)研究存在一定的限制性和不確定性。在進(jìn)行預(yù)測的過程中，專家可能會選取過去的某一參考點作為此次預(yù)測的基礎(chǔ)，再依據(jù)目前實際狀況對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；對預(yù)測對象的主觀看法也會影響預(yù)測結(jié)果的可靠性，專家易受專業(yè)知識、興趣偏好、經(jīng)驗、打分尺度等主觀因素的制約，只注意收集獲取支持其觀點的信息，而忽略其他解釋信息。因此，僅依靠專家的預(yù)測結(jié)論說服力較弱。專家咨詢法與詞頻分析科學(xué)計量相結(jié)合的組合型方法在技術(shù)預(yù)見研究中被廣泛采用，在技術(shù)路線圖制定方面存在其顯著的優(yōu)勢。一方面，將定量方法引入到技術(shù)預(yù)見中，與定性方法結(jié)合，一定程度上可以彌補(bǔ)預(yù)見結(jié)果缺乏客觀性與準(zhǔn)確性的問題；另一方面，在預(yù)見的進(jìn)程中聚集了領(lǐng)域內(nèi)各技術(shù)專家，可以更好地綜合每份問卷每位專家個體意見得到群體意見，將關(guān)鍵智造化技術(shù)預(yù)期實現(xiàn)時間、創(chuàng)新模式、制約因素等信息一并展現(xiàn)出來，作為智造化技術(shù)路線圖制定的有效支撐[19]。

通過詞頻分析與TOPSIS多屬性決策方法，得到了新能源裝備制造面向智能制造的關(guān)鍵智造化技術(shù)?；谠谝陨涎芯抗ぷ鹘Y(jié)果，進(jìn)行技術(shù)預(yù)見分析。為實現(xiàn)新能源裝備制造業(yè)智造化轉(zhuǎn)型升級提質(zhì)增效，圍繞智能轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展、創(chuàng)新驅(qū)動等概念設(shè)計出表4調(diào)查問卷指標(biāo)體系。

表4 新能源裝備制造面向智能制造路線圖調(diào)查指標(biāo)體系

①指標(biāo)賦值。為避免專家對新能源裝備智造化技術(shù)領(lǐng)域熟悉程度不同而產(chǎn)生對預(yù)見結(jié)果的影響，對回收的調(diào)查問卷，以專家對其熟悉程度的不同為依據(jù)進(jìn)行賦權(quán)，具體數(shù)值見下表5。

表5 指標(biāo)賦值原則

②智造化技術(shù)預(yù)期實現(xiàn)的時間。ti(i=1,2,3)分別表示選擇2016-2020、2020-2025、2025-2030選項的人數(shù)占參與回答此問題人數(shù)的百分比，令t=max{t1,t2,t3}，T為預(yù)期實現(xiàn)的時間。當(dāng)t=t1時，則T=2018+t2×5+t3×10；當(dāng)t=t2時，則T=2023-t1×5+t3×5；當(dāng)t=t3時，則T=2028-t1×10-t2×5。

③技術(shù)自身成長推動程度。若選擇技術(shù)自身成長對智造化轉(zhuǎn)型推動程度很高、高、較高、一般高、不高選項的分別有n(Hi)人次(i=1,2,3,4,5)；分別量化以五個程度的不同分值Hi為9、7、5、3、1；f(Hi)代表技術(shù)自身成長推動指標(biāo)的專家權(quán)重。

④社會經(jīng)濟(jì)對其需求程度。若選擇社會經(jīng)濟(jì)對其需求程度很高、高、較高、一般高、不高選項的分別有n(Ii)人次(i=1,2,3,4,5)；分別量化以五個程度的不同分值Ii為9、7、5、3、1；f(Ii)代表社會經(jīng)濟(jì)對其需求程度指標(biāo)的專家權(quán)重。

⑤智造化技術(shù)的研發(fā)水平。若選擇國際領(lǐng)先、落后于國際領(lǐng)先但基本持平、落后國際領(lǐng)先水平5-10年、落后國際領(lǐng)先水平10年以上、無法預(yù)測分別有n(Ki)人次(i=1,2,3,4,5)；分別量化以五個程度的不同分值Ki為9、7、5、3、1；f(Ki)代表智造化技術(shù)研發(fā)水平指標(biāo)的專家權(quán)重。

⑦智造化過程制約因素。新能源裝備制造面向智能制造發(fā)展中的制約因素可以用M表示，令M=max(M1，M2，M3，M4，M5)，其中M1、M2、M3、M4、M5分別表示為選擇教育與人才培養(yǎng)、政府R&D投入、產(chǎn)學(xué)研的交流合作、資本與技術(shù)結(jié)合、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)選項的人數(shù)占參與回答此問題人數(shù)的百分比。

(二)智造化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

智造化技術(shù)在新能源裝備制造領(lǐng)域的預(yù)期實現(xiàn)時間是技術(shù)預(yù)見模型中的核心任務(wù)之一，通過對三項智造化技術(shù)實現(xiàn)時間的科學(xué)測定,可以有效地把握在該領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)技術(shù)未來發(fā)展方向，為企業(yè)的計劃和控制決策提供可靠的依據(jù)。分析篩選出的三項關(guān)鍵智造化技術(shù)的預(yù)期實現(xiàn)時間見下表6，發(fā)現(xiàn)三項關(guān)鍵智造化技術(shù)預(yù)期實現(xiàn)時間集中在2021年至2025年，各技術(shù)之間體現(xiàn)了較高的聚集度?？梢哉J(rèn)為，工業(yè)軟件、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人三項關(guān)鍵智造化技術(shù)將對新能源裝備制造業(yè)面向智能制造發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。

表6 新能源裝備關(guān)鍵智造化技術(shù)預(yù)期實現(xiàn)時間

通過技術(shù)自身成長推動程度和社會經(jīng)濟(jì)對其需求程度兩項技術(shù)指標(biāo)可以綜合反映智造化技術(shù)可實現(xiàn)程度。技術(shù)自身成長推動程度和社會經(jīng)濟(jì)對其需求程度越高，則智造化技術(shù)在新能源裝備制造領(lǐng)域可實現(xiàn)程度越高，關(guān)鍵智造化技術(shù)指標(biāo)數(shù)值如表7所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)結(jié)果反映，各關(guān)鍵智造化技術(shù)的自身成長推動程度和社會經(jīng)濟(jì)對其的需求程度的技術(shù)指標(biāo)數(shù)值都屬于7-9之間同一等級，也就表示各項關(guān)鍵智造化技術(shù)能夠在新能源裝備制造領(lǐng)域得以應(yīng)用，不僅是在技術(shù)自身成長表現(xiàn)方面十分重要，而且社會經(jīng)濟(jì)對其也有較高的需求。

表7 新能源裝備關(guān)鍵智造化技術(shù)可實現(xiàn)程度

結(jié)合對技術(shù)預(yù)見指標(biāo)分析，可以繪制出新能源裝備制造面向智能制造發(fā)展的路線圖，該路線圖涵蓋新能源裝備制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵智造化技術(shù)預(yù)期實現(xiàn)時間、研發(fā)水平、發(fā)展途徑、制約因素等要素，如圖2所示。現(xiàn)代新能源裝備要求在性能上大幅提升，功能上更為齊全，結(jié)構(gòu)上更加精密，其背后所需要的任務(wù)量越發(fā)繁重，造成企業(yè)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量增加，制造過程和管理工作的信息量驟增。提高制造系統(tǒng)對于急速增長的制造信息分析處理的能力、效率及規(guī)模成為了制造技術(shù)發(fā)展的首要需求。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)軟件、工業(yè)機(jī)器人三項技術(shù)在新能源裝備制造中應(yīng)用，在管理層上，通過網(wǎng)絡(luò)及軟件管理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)控自動化，生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備等互聯(lián)互通，達(dá)到感知狀態(tài)，能夠?qū)崟r將分散在各模塊

的信息匯集傳送到云計算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲分析，形成自動決策并反過來指導(dǎo)生產(chǎn)，同時，圍繞產(chǎn)品全生命周期的各個環(huán)節(jié)不斷融入增值服務(wù)，從而帶來倉儲、配送、銷售效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫存、縮短產(chǎn)品生命周期、優(yōu)化供應(yīng)鏈以及充分利用銷售數(shù)據(jù)、產(chǎn)品傳感器數(shù)據(jù)和供應(yīng)商數(shù)據(jù)，企業(yè)做到可以準(zhǔn)確地預(yù)測不同市場的商品需求，滿足客戶需求導(dǎo)向定制化要求等；在工藝層上，使得生產(chǎn)過程能夠精準(zhǔn)控制資源配置，實時優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)資源和生產(chǎn)線，利用智能分析實現(xiàn)資源最大程度利用和能源最小程度的消耗；在服務(wù)層上，通過傳感技術(shù)，實時感知數(shù)據(jù)，對裝備進(jìn)行在線監(jiān)測、故障預(yù)警、故障診斷、運(yùn)行優(yōu)化及遠(yuǎn)程升級。最終達(dá)到企業(yè)內(nèi)部ERP/MES/DNC/MDC等信息化系統(tǒng)之間的深度集成，通過設(shè)備聯(lián)網(wǎng)將各種數(shù)字化設(shè)備建成網(wǎng)絡(luò)化集中管控的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)，信息化系統(tǒng)與設(shè)備層之間具有下發(fā)指令、狀態(tài)反饋、動態(tài)調(diào)整等功能，在新能源裝備制造領(lǐng)域體現(xiàn)信息技術(shù)與物理設(shè)備之間的深度集成。

圖2 新能源裝備智造化技術(shù)路線圖

五、結(jié)論

為適應(yīng)智能制造轉(zhuǎn)型對新能源裝備制造業(yè)提出的跨越式發(fā)展要求，唯有不斷提高產(chǎn)業(yè)內(nèi)自動化與信息化能力。由三項智造化技術(shù)在智能制造進(jìn)程中的發(fā)展脈絡(luò)可知，其中，自動化主要指實現(xiàn)生產(chǎn)過程的柔性智能化和高度集成化，自動化的實現(xiàn)離不開生產(chǎn)控制類軟件和工業(yè)機(jī)器人的深度應(yīng)用；信息化主要指實現(xiàn)新能源裝備設(shè)計、研發(fā)、工藝、銷售服務(wù)等模塊的數(shù)字化，通過運(yùn)營管理、研發(fā)設(shè)計類軟件以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用，使企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)流順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。本文可以作為新能源裝備制造向智能制造發(fā)展路線圖研究的基礎(chǔ)，在今后的研究中將進(jìn)一步分析向智能制造發(fā)展的行動路線圖，內(nèi)容涉及有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用方式，產(chǎn)業(yè)實時交換數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)智能制造的組織路徑等，繼續(xù)為新能源裝備制造業(yè)面向智能制造轉(zhuǎn)型提供理論基礎(chǔ)。

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(本文責(zé)編：王延芳)

ResearchonTechnologyRoadmapofIntelligentDevelopmentinChina’sNewEnergyEquipmentManufacturing

MENG Fan-sheng, LI Xiao-han

(SchoolofEconomicsandManagement,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)

F407.2

A

1002-9753(2017)09-0030-08

2017-03-15

2017-06-19

國家社會科學(xué)基金項目(16BJY078)。

孟凡生(1963-)，男，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱工程大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授，博士，研究方向：管理科學(xué)理論與方法。