人工智能與制造業(yè)融合發(fā)展研究

張 穎 魏香梅 鄧 峰 江 洋

(湖北省科技信息研究院，湖北 武漢 430071)

0 引言

制造業(yè)是一個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在機械工業(yè)時代主要是按照市場要求將設(shè)備、能源、物料、工具、技術(shù)等一系列資源進行轉(zhuǎn)化，制造提供人們使用和利用的工具、工業(yè)產(chǎn)品和生活產(chǎn)品的行業(yè)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，標志著一個國家科技水平與綜合實力，對于世界各國來說，制造業(yè)直接關(guān)系著生產(chǎn)力發(fā)展水平。

當(dāng)前，制造業(yè)正進入新一輪變革浪潮，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)開展傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，這是時代的趨勢，也是制造業(yè)突破原有企業(yè)價值的契機。人工智能作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，其目的是為了用技術(shù)系統(tǒng)來突破人的自然智力的局限性，達到對人腦的部分代替、延伸和加強的目的，使那些單靠人的天然智能無法進行或帶有危險性的工作得以完成。在實際應(yīng)用中，制造企業(yè)在研發(fā)設(shè)計、排程優(yōu)化、產(chǎn)品檢測、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域開展了人工智能初步探索，實現(xiàn)了智能設(shè)計、智能加工、智能機器人等應(yīng)用，這些為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了新的路徑選擇，對于提高制造業(yè)生產(chǎn)制造與管理效率，優(yōu)化制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)揮著巨大的領(lǐng)頭作用，人工智能成為了制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的關(guān)鍵技術(shù)。我國是一個制造業(yè)大國，推動人工智能和制造業(yè)之間的融合發(fā)展成為了當(dāng)前我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的重要力量。因此，探究人工智能與制造業(yè)的融合發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 國內(nèi)外人工智能與制造業(yè)融合現(xiàn)狀

人工智能是新一代信息技術(shù)的代表，主要發(fā)達國家根據(jù)自身特點，對人工智能與制造業(yè)深度融合的發(fā)展方向提出了一系列戰(zhàn)略規(guī)劃。美國在IT技術(shù)和信息處理技術(shù)發(fā)展較快，人工智能企業(yè)全球最多，其率先提出了“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，同時針對發(fā)展實體經(jīng)濟最重要的短板——勞動力成本劣勢，提出將下一代機器人作為人工智能與制造業(yè)深度融合的重要載體；德國在精密制造和機械領(lǐng)域擁有明顯優(yōu)勢，提出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，重點是智能物流、智能工廠和智能生產(chǎn)，目標是驅(qū)動生產(chǎn)系統(tǒng)走向智能化；英國發(fā)揮人工智能在教育領(lǐng)域的優(yōu)勢，積極培養(yǎng)儲備制造業(yè)復(fù)合型人才，重點支持大數(shù)據(jù)開發(fā)、能效計算、衛(wèi)星及航天等前沿產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域；日本積極發(fā)展“工業(yè)機器人”，促進新一代工業(yè)機器人的商業(yè)運用，并利用工業(yè)機器人的使用獲得數(shù)據(jù)，建設(shè)工業(yè)大數(shù)據(jù)庫。從發(fā)達國家大型企業(yè)制造業(yè)實際應(yīng)用看，美國通用電氣公司作為巨頭制造業(yè)企業(yè)，2012年提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念，即實現(xiàn)人、機、物全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式。德國西門子股份公司在生產(chǎn)制造上，實現(xiàn)了智能化制造訂單處理系統(tǒng)，實現(xiàn)人工智能下的高度無人化。

為推進對人工智能發(fā)展及制造業(yè)融合，先后出臺了《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《國務(wù)院關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等一系列文件。黨的十九大報告明確指出，加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進的制造業(yè)，不斷推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟之間的深度融合發(fā)展。人工智能與制造業(yè)融合已成為國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、國際競爭力提升的發(fā)展立足點和新機遇。我國在人工智能方面發(fā)展較快，人工智能企業(yè)數(shù)量位居全球第二。但是在人工智能制造業(yè)應(yīng)用方面，大部分制造業(yè)企業(yè)還處于機械化或者半自動化，只在一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)或工藝上做到了智能化，與海外水平存在明顯差距。

總體來看，雖然各國選擇人工智能與制造業(yè)深度融合的重點領(lǐng)域和方向有所不同，但都是在加強基礎(chǔ)研究、大數(shù)據(jù)構(gòu)建、形成應(yīng)用場景以及加強復(fù)合型人才培養(yǎng)等方面進行探索和努力。

2 人工智能與湖北省制造業(yè)融合現(xiàn)狀

在當(dāng)前人工智能與制造業(yè)融合發(fā)展的關(guān)鍵時期，湖北出臺了《中國制造2025湖北行動綱要》《湖北省軌道交通裝備“十三五”發(fā)展規(guī)劃》《湖北省智能制造裝備“十三五”發(fā)展規(guī)劃》等，湖北省要打造全國智能制造發(fā)展高地，成為全國制造業(yè)創(chuàng)新中心。經(jīng)過多年發(fā)展，湖北在人工智能與制造業(yè)融合發(fā)展上已具備一定優(yōu)勢。

(1)融合基礎(chǔ)較好。湖北是中國重要的老工業(yè)基地、國家區(qū)域布局的重要先進制造業(yè)基地。經(jīng)過多年的改革發(fā)展，湖北工業(yè)總量規(guī)模位居全國第一方陣，已建成一批全國產(chǎn)業(yè)基地，一批產(chǎn)品產(chǎn)量全國領(lǐng)先。在人工智能領(lǐng)域，據(jù)《中國新一代人工智能科技產(chǎn)業(yè)區(qū)域競爭力評價指數(shù)(2019)》報告顯示，湖北人工智能科技產(chǎn)業(yè)區(qū)域競爭力指數(shù)全國綜合排名第7位，這些為全省人工智能與制造業(yè)融合發(fā)展奠定了較好的基礎(chǔ)。

(2)資源聚集優(yōu)勢明顯。湖北是科教大省，高校眾多，在人才團隊聚集上擁有先天優(yōu)勢，其中華中科技大學(xué)、武漢大學(xué)、武漢理工大學(xué)等高校在數(shù)字化設(shè)計與制造、工業(yè)機器人等智能制造方面科研實力全國矚目。充分利用產(chǎn)學(xué)研密切協(xié)作，可有效促進湖北制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。同時湖北支持成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、5G產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、湖北機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等產(chǎn)業(yè)集群，其中機器人創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟由華中數(shù)控、武漢奮進智能機器有限公司、庫柏特等重點企業(yè)與華中科技大學(xué)、武漢大學(xué)等高?？蒲性核?lián)合成立，實現(xiàn)共同推進機器人商業(yè)化應(yīng)用，突破機器人產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)。

(3)產(chǎn)業(yè)布局不斷完善。圍繞人工智能在制造業(yè)領(lǐng)域的融合應(yīng)用，各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域融合成果不斷顯現(xiàn)。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域，東風(fēng)汽車股份有限公司打造了無人駕駛智慧物流平臺，提供智慧物流合作解決方案；武漢光庭信息技術(shù)公司研發(fā)了自動駕駛技術(shù)和高精度地圖系統(tǒng)，精度可達厘米級；依迅電子無人駕駛測試車已累計測試里程11 000km；在高技術(shù)船舶與海洋工程裝備領(lǐng)域，中船重工第719研究所開發(fā)完成了國內(nèi)海洋領(lǐng)域的核動力工作平臺，平臺為中國首創(chuàng)技術(shù)，填補了中國在民用核動力船舶領(lǐng)域的技術(shù)空白；工業(yè)機器人領(lǐng)域，中新紅外(武漢)公司研制的三維紅外智能檢測航空機器人技術(shù)全球領(lǐng)先。同時湖北省重點企業(yè)大力推行智能車間與智慧工廠，虹信通信華中首家5G智能化生產(chǎn)線、摩托羅拉全國領(lǐng)先智能化手機生產(chǎn)線、武漢西門子變壓器數(shù)字化無人工廠等一批行業(yè)領(lǐng)先的智能車間和智慧工廠啟動建設(shè)。

3 人工智能與湖北制造業(yè)融合應(yīng)用中的問題

3.1 基礎(chǔ)建設(shè)需進一步加強

人工智能與制造業(yè)融合以云計算、大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，目前湖北省在相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面剛剛起步，制造業(yè)企業(yè)信息化建設(shè)不足，制造數(shù)據(jù)存在獲得性查、標準不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)無法共享等問題，導(dǎo)致人工智能在制造業(yè)數(shù)據(jù)分析上存在障礙，以至于頂層設(shè)計標準的復(fù)雜度增加，不具備應(yīng)用落地普適性。同時關(guān)鍵技術(shù)、相關(guān)配套設(shè)備還跟不上，一些關(guān)鍵技術(shù)和部件還不能達到一定的標準，如智能芯片、緊密傳感器等核心技術(shù)和產(chǎn)品，主要依賴進口。

3.2 融合發(fā)展環(huán)境仍需完善

由于人工智能研發(fā)費用較高，而湖北省制造業(yè)企業(yè)在經(jīng)營中大多考慮成本，對人工智能需求難以落實在行動上。對此，湖北應(yīng)加大政策、資金支持力度，營造良好的人工智能與制造業(yè)融合發(fā)展環(huán)境。目前部分省份已出臺了相應(yīng)重大專項計劃，以項目形式大力扶持全省的人工智能與制造業(yè)融合應(yīng)用，湖北省在發(fā)展環(huán)境構(gòu)建方面稍顯不足，與先進省份相比，在資金投入上有較大差距。

3.3 綜合實力還需進一步加強

湖北省在人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模和相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，整體實力水平處于全國“第二梯隊”，在人工智能和制造業(yè)應(yīng)用方面深度和廣度還不夠，技術(shù)深度還不夠、應(yīng)用類型還不夠廣泛、優(yōu)勢行業(yè)領(lǐng)域還不夠突出，需進一步增強整體創(chuàng)新實力。同時在湖北在產(chǎn)業(yè)企業(yè)和人才上數(shù)量還不夠，關(guān)鍵環(huán)節(jié)還比較薄弱，一流企業(yè)、高端人才、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人物還較缺乏。

4 對策建議

4.1 加強行業(yè)融合基礎(chǔ)建設(shè)，增強核心技術(shù)能力

一方面，實現(xiàn)制造業(yè)數(shù)據(jù)資源開放共享。制定數(shù)據(jù)開放政策，建設(shè)制造業(yè)行業(yè)大數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)制造業(yè)市場的數(shù)據(jù)標準化，加快破除制造業(yè)數(shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)碎片化等難題；另一方面，增強行業(yè)技術(shù)研發(fā)投入，通過試點示范企業(yè)牽頭，集聚行業(yè)產(chǎn)學(xué)研用優(yōu)勢力量，協(xié)同推進關(guān)鍵技術(shù)裝備、軟件、智能制造成套裝備的集成創(chuàng)新，增強智能制造關(guān)鍵核心技術(shù)體系支撐能力。

4.2 營造良好政策環(huán)境，實現(xiàn)技術(shù)落地應(yīng)用

從頂層設(shè)計入手，加快出臺推進人工智能與湖北制造業(yè)融合發(fā)展的實施意見，統(tǒng)籌相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃。一方面，通過設(shè)立專項基金，加大對人工智能技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)的支持力度，提高相關(guān)企業(yè)的自主研發(fā)能力。推動新一輪制造業(yè)重大技術(shù)改造升級工程，以技術(shù)引領(lǐng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級；另一方面，以項目為抓手，加深產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售服務(wù)等各場景融合程度，切實實現(xiàn)人工智能在制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用落地。

4.3 重視培養(yǎng)融合人才，建立協(xié)同創(chuàng)新合作機制

人才是產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的關(guān)鍵。采取團隊引進、核心人才帶動等多種方式引進技術(shù)帶頭人等高端人才，打造一支聚集行業(yè)頂尖科研人才的體系化隊伍，搭建院校與企事業(yè)單位合作開展應(yīng)用人才培養(yǎng)機制，建立人工智能與實體產(chǎn)業(yè)融合、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的實訓(xùn)基地，鼓勵校企聯(lián)合開展人才培養(yǎng)。企業(yè)與高校合作不僅能節(jié)省企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的費用，同時也可以吸納優(yōu)秀的人才共同研發(fā)新產(chǎn)品。

5 結(jié)語

人工智能與制造業(yè)融合，是深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要舉措，也是建設(shè)制造強國的必由之路。湖北具備良好的資源、人才、技術(shù)等多方面的優(yōu)勢，以及深厚的工業(yè)基礎(chǔ)，加強人工智能與制造業(yè)的深入融合，有利于推動湖北制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快湖北新舊動能轉(zhuǎn)換，高質(zhì)量發(fā)展。