智能裝備行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展建議

王 鶴 ，陳 浩

（天津馭金機(jī)器人科技有限公司，天津 300385）

0 引言

人類的工業(yè)發(fā)展先后經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，分別是機(jī)械化生產(chǎn)、電氣化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)，正在進(jìn)行第四次工業(yè)革命——智能化生產(chǎn)。德國(guó)率先提出工業(yè)4.0概念，2013年的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上被正式推出，其核心目的是提高德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在新一輪工業(yè)革命中搶占先機(jī)。隨后，由德國(guó)政府列入《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來(lái)項(xiàng)目之一。2015年，我國(guó)提出了《中國(guó)制造2025》，全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略，是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)10年行動(dòng)綱領(lǐng)。隨之國(guó)內(nèi)人工智能與智能制造行業(yè)的異軍突起，大量智能裝備制造企業(yè)誕生并得到迅猛發(fā)展[1-2]。

經(jīng)過(guò)改革開放40多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為世界工廠，制造業(yè)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)支柱，我國(guó)已經(jīng)具備了全球最完整的產(chǎn)業(yè)鏈，也是全世界唯一具備全部工業(yè)門類的國(guó)家，其中200余種工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界第一。同時(shí)也要看到，我國(guó)制造業(yè)整體處于全球價(jià)值鏈的中低端，由于與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域存在差距，大部分制造業(yè)都分布在勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，呈現(xiàn)出企業(yè)效率低、利潤(rùn)低，用工成本占比高的特點(diǎn)。

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人工成本與土地成本隨之上升，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)逐步削弱，同時(shí)，東南亞一些國(guó)家依賴廉價(jià)勞動(dòng)力、低土地成本與我國(guó)企業(yè)爭(zhēng)奪全世界制造業(yè)份額。面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)的制造業(yè)必須向中高端發(fā)力突破，通過(guò)提質(zhì)增效來(lái)降低制造成本，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，堅(jiān)守制造業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。毋庸置疑，智能制造必將是國(guó)內(nèi)制造業(yè)今后的發(fā)展趨勢(shì)，基于此，智能裝備制造業(yè)將會(huì)有長(zhǎng)足的發(fā)展空間，也必然成為國(guó)內(nèi)外企業(yè)激烈爭(zhēng)奪的核心產(chǎn)業(yè)之一[3-5]。

1 智能裝備企業(yè)的發(fā)展歷程

智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合?？梢詫⒅悄苎b備理解成以自動(dòng)化為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)字信息采集技術(shù)，建立數(shù)字化信息化的決策系統(tǒng)參與的先進(jìn)制造設(shè)備[6]。設(shè)備從組成部分方面大致可以分為機(jī)械動(dòng)作部分、電氣控制部分、信息采集及傳輸部分和智能軟件算法四大部分。

現(xiàn)在的智能裝備企業(yè)大概由以下五種形態(tài)發(fā)展而來(lái)：傳統(tǒng)機(jī)械及零件加工業(yè)，電氣裝備制造業(yè)，自動(dòng)化設(shè)備制造業(yè)，軟件開發(fā)企業(yè)，科研院所轉(zhuǎn)制企業(yè)。這五類企業(yè)應(yīng)該是現(xiàn)在絕大部分智能裝備制造業(yè)的發(fā)展前身形態(tài)，與智能裝備的組成部分相互對(duì)應(yīng)，同時(shí)也是與前幾次工業(yè)革命相對(duì)應(yīng)的發(fā)展形態(tài)，這五類企業(yè)的特點(diǎn)分析如下：

1）傳統(tǒng)機(jī)械及零件加工業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，這類企業(yè)前身大部分是從事機(jī)械加工制造，在零部件的設(shè)計(jì)及加工水平上有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也具備相關(guān)的加工設(shè)備及專業(yè)的技能型人才儲(chǔ)備。

2）電氣裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，這類企業(yè)前身大部分是從事高低壓電氣柜及過(guò)程控制類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，在電氣過(guò)程控制方面技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)，擅長(zhǎng)使用傳感器、PLC、觸摸屏、伺服機(jī)構(gòu)等電控自動(dòng)化元器件進(jìn)行過(guò)程控制。

3）自動(dòng)化設(shè)備制造業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，此類企業(yè)相較于前兩類企業(yè)而言，綜合基礎(chǔ)實(shí)力有一定的優(yōu)勢(shì)。所謂自動(dòng)化設(shè)備制造業(yè)，就是以單臺(tái)套自動(dòng)化或半自動(dòng)化非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)及制造為主業(yè)的企業(yè)，大部分具備一定的零件制造加工能力，掌握電氣控制技術(shù)，在設(shè)備組裝與調(diào)試方面有豐富經(jīng)驗(yàn)，并有相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)人才及技能型人才儲(chǔ)備。

4）軟件開發(fā)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，常常專注于控制軟件及算法開發(fā)，例如，信息采集與信息控制技術(shù)、視覺識(shí)別算法開發(fā)、智能運(yùn)動(dòng)控制等方面，此類技術(shù)本身具備先進(jìn)性，往往被認(rèn)為是智能裝備的核心大腦。在軟件開發(fā)與控制技術(shù)方面有大量的人才儲(chǔ)備。

5）科研院所轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，此類企業(yè)的前身成立時(shí)具有一定的前瞻性和技術(shù)領(lǐng)先性，在機(jī)理研究和技術(shù)開發(fā)方面有多年的技術(shù)積累，并有很多高層次的科研人員儲(chǔ)備。

2 各類轉(zhuǎn)型企業(yè)的短板分析

1）傳統(tǒng)機(jī)械及零件加工業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，在平時(shí)的業(yè)務(wù)中或多或少都會(huì)使用一些電控產(chǎn)品并掌握相關(guān)的技術(shù)，例如，使用傳感器、利用PLC編程等進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備動(dòng)作控制。但是在信息采集技術(shù)及軟件算法方面有明顯的短板，在積極向智能裝備行業(yè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，只能將軟件及算法部分進(jìn)行外包或者與軟件企業(yè)合作開發(fā)。

2）電氣裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，在向智能裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造組裝方面短板明顯，相關(guān)人才及加工設(shè)備方面不足，而且此類企業(yè)在以往的經(jīng)營(yíng)中大部分為輕資產(chǎn)企業(yè)，面對(duì)進(jìn)行多臺(tái)套大型生產(chǎn)加工、研發(fā)設(shè)備的投資會(huì)表現(xiàn)出非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。

3）自動(dòng)化設(shè)備制造業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，雖然在智能軟件開發(fā)方面存在一定的短板，但是已經(jīng)具備大部分的技術(shù)能力，離技術(shù)領(lǐng)域全覆蓋只差一步之遙，研究小組認(rèn)為此類企業(yè)是最容易向智能裝備行業(yè)轉(zhuǎn)型的類型。

4）軟件開發(fā)轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，這類企業(yè)雖然掌握部分軟件算法開發(fā)等前沿技術(shù)，但是在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件生產(chǎn)技術(shù)、組裝調(diào)試技術(shù)及電氣自動(dòng)化控制方面存在多項(xiàng)短板，甚至可以說(shuō)是空白。而且軟件開發(fā)企業(yè)與制造業(yè)背景差距較大，相關(guān)的從業(yè)人員的知識(shí)背景與制造業(yè)差異巨大，對(duì)應(yīng)用企業(yè)的制造流程、制造工藝及產(chǎn)品特性等基礎(chǔ)信息的了解掌握也有很大的缺失。研究小組認(rèn)為此類企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中真正能脫穎而出的寥寥無(wú)幾。

5）科研院所轉(zhuǎn)型而來(lái)的企業(yè)，這類企業(yè)雖然在人才儲(chǔ)備、基礎(chǔ)研究方面有較強(qiáng)的基礎(chǔ)，但是普遍存在與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)技術(shù)需求脫節(jié)，對(duì)于市場(chǎng)的需求把握能力不足的現(xiàn)象。同時(shí)也存在著體制機(jī)制的慣性思維，主動(dòng)深入生產(chǎn)一線進(jìn)行信息收集并對(duì)接技術(shù)需求不夠積極。

3 國(guó)內(nèi)智能裝備行業(yè)面臨的主要問(wèn)題

1）國(guó)內(nèi)智能裝備行業(yè)起步較晚，面對(duì)以德國(guó)工業(yè)4.0和美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的先進(jìn)技術(shù)與先進(jìn)制造體系，國(guó)內(nèi)智能裝備制造企業(yè)和終端應(yīng)用企業(yè)都表現(xiàn)出參與度不高，很難融入國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，近年來(lái)部分西方國(guó)家逆全球化思潮愈演愈烈，貿(mào)易保護(hù)主義再次抬頭，相關(guān)產(chǎn)業(yè)受地緣政治問(wèn)題影響加劇，在部分核心技術(shù)行業(yè)給國(guó)內(nèi)企業(yè)制造技術(shù)壁壘，使國(guó)內(nèi)企業(yè)融入國(guó)際市場(chǎng)難度加大，不確定性增大[7-8]。

2）國(guó)內(nèi)制造業(yè)自動(dòng)化、智能化程度低，國(guó)內(nèi)智能裝備行業(yè)的發(fā)展受到了基礎(chǔ)性限制。工業(yè)4.0大概可以理解成以自動(dòng)化生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)信息的交互為驅(qū)動(dòng)，智能分析軟件參與系統(tǒng)化決策的先進(jìn)生產(chǎn)模式。我國(guó)制造業(yè)面臨著大而不強(qiáng)的問(wèn)題，絕大部分企業(yè)還處于工業(yè)2.0水平，對(duì)于智能裝備的引入及智能化改造的基礎(chǔ)與國(guó)外的差距很大，明顯存在了代差。如果進(jìn)行智能化升級(jí)改造，需要進(jìn)行較大規(guī)模的改造，甚至要將現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備、管理模式全部廢棄，一次性投資較大。同時(shí)，國(guó)內(nèi)此類企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者在認(rèn)知層面上也存在著不足，往往對(duì)智能化改造提升的態(tài)度不夠積極。

3）智能裝備行業(yè)存在大量人才缺口。智能裝備是一個(gè)多學(xué)科交叉的行業(yè)，集機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、電控技術(shù)、通信技術(shù)、軟件開發(fā)等專業(yè)于一體，能夠駕馭諸多學(xué)科的復(fù)合型高端人才嚴(yán)重不足。以軟件算法開發(fā)、集成電路設(shè)計(jì)等為代表的專項(xiàng)人才缺口也非常巨大。同時(shí)，近年來(lái)多元化的新興崗位大量出現(xiàn)，年輕人對(duì)傳統(tǒng)的技能型崗位的就業(yè)興趣明顯下降，以車工、鉗工、數(shù)控機(jī)床操作工、高低壓電工、電氣焊工為代表的技能型工種已經(jīng)明顯出現(xiàn)年齡結(jié)構(gòu)偏大、新生代的勞動(dòng)力缺口日益增大的特征。

4）智能裝備上下游核心部件、核心技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平差距很大，自主配套供給率較低，對(duì)外國(guó)產(chǎn)品的依賴度較高。智能裝備的核心配件如工業(yè)芯片、傳感器、高性能伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器、可編程控制器（PLC）、機(jī)器人的精密減速器等基本上都是依賴進(jìn)口。同時(shí)，被譽(yù)為工業(yè)之母的機(jī)床是智能裝備制造業(yè)必不可少的設(shè)備之一，但是絕大部分高端精密機(jī)床及刀具被國(guó)外企業(yè)壟斷，引進(jìn)成本極高，后續(xù)使用維護(hù)費(fèi)用較高[9-10]。

4 智能裝備制造行業(yè)的發(fā)展建議

智能裝備作為一個(gè)復(fù)雜性較高、技術(shù)專業(yè)性較強(qiáng)的綜合性高端制造業(yè)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、組裝調(diào)試、電控技術(shù)及軟件開發(fā)等專業(yè)都有較高的門檻，并不是掌握一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè)可以輕松完成轉(zhuǎn)型并成功進(jìn)入此行業(yè)的，是需要多領(lǐng)域的技術(shù)積累并長(zhǎng)期與制造業(yè)深度合作，才能成功轉(zhuǎn)型的。

對(duì)于智能裝備制造業(yè)，研究小組提出如下幾點(diǎn)建議。

1）重視技術(shù)積累和人才培養(yǎng)。無(wú)論是身處哪個(gè)階段的企業(yè)，技術(shù)積累和人才培養(yǎng)都是至關(guān)重要的，智能裝備制造業(yè)是一個(gè)以技術(shù)人員為核心競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)，企業(yè)的產(chǎn)能及產(chǎn)品技術(shù)水平的關(guān)鍵在于人的能力，并非傳統(tǒng)制造業(yè)的設(shè)備優(yōu)勢(shì)決定產(chǎn)能產(chǎn)量。對(duì)于領(lǐng)軍型技術(shù)人員應(yīng)該注重橫向多學(xué)科的綜合能力培養(yǎng)，以對(duì)應(yīng)智能裝備行業(yè)的學(xué)科交叉復(fù)合應(yīng)用的特點(diǎn)。對(duì)于一般技術(shù)人員應(yīng)該注重專項(xiàng)技術(shù)的深層次培養(yǎng)，在自身的研究領(lǐng)域中做到更深、更精。對(duì)于技能型人才的培養(yǎng)和使用，全社會(huì)都應(yīng)樹立正確的價(jià)值導(dǎo)向，破除唯學(xué)歷論、唯名校論的固有思維，重視職業(yè)技能教育和后續(xù)技能提升培訓(xùn)，樹立正確的人才觀，強(qiáng)化技術(shù)技能貢獻(xiàn)，突出工作業(yè)績(jī)，鼓勵(lì)高技能人才參與職稱評(píng)審，讓各類人才的價(jià)值得到充分尊重和體現(xiàn)。

2）重視自主研發(fā)，加大研發(fā)投入，形成向上向下聯(lián)動(dòng)的自主研發(fā)機(jī)制。向上研發(fā)是指工業(yè)集成控制系統(tǒng)的自主開發(fā)，形成控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化替代，促進(jìn)智能裝備與工業(yè)大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合。向下突破核心控制器件的關(guān)鍵技術(shù)，例如，傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、工業(yè)視覺識(shí)別技術(shù)、多軸機(jī)械臂技術(shù)等，形成智能裝備行業(yè)基礎(chǔ)元器件自主化，最終實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)自主化、可控化。

3）重視短板互補(bǔ)，形成良性協(xié)作的企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，同行業(yè)企業(yè)往往惡性競(jìng)爭(zhēng)，大打價(jià)格戰(zhàn)，甚至使用一些不正當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)方式，結(jié)果往往是企業(yè)利潤(rùn)微乎其微，形成雙輸?shù)木置?，不利于企業(yè)的良性發(fā)展。面對(duì)智能裝備制造業(yè)這個(gè)技術(shù)復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)，本文中分析的幾類轉(zhuǎn)型企業(yè)應(yīng)該形成技術(shù)互補(bǔ)協(xié)作的良好合作關(guān)系，甚至可以通過(guò)合并重組的方式補(bǔ)齊短板，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為國(guó)產(chǎn)高端制造作出貢獻(xiàn)，早日突破更多的技術(shù)瓶頸，打破國(guó)外企業(yè)的技術(shù)壟斷。

4）科研型企業(yè)在全面深化改革的倒逼下應(yīng)該充分利用多年積累的技術(shù)基礎(chǔ)，重新定位、精準(zhǔn)發(fā)力，將多年的研究成果轉(zhuǎn)化成專項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。無(wú)需盲目追求大而全，只需在智能裝備產(chǎn)業(yè)鏈中將自身某些技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，與其他同業(yè)企業(yè)協(xié)作配合，將企業(yè)自身發(fā)展成為擁有殺手锏產(chǎn)品的專精特新企業(yè)，亦可以取得較好的業(yè)績(jī)成果。

5）重視設(shè)備類固定資產(chǎn)投資。雖然國(guó)內(nèi)制造業(yè)基礎(chǔ)非常牢固，有大量的協(xié)作企業(yè)可以為智能裝備制造業(yè)進(jìn)行配套加工生產(chǎn)，但是智能裝備制造業(yè)有其自身的特點(diǎn)，自有加工設(shè)備可以更大限度地發(fā)揮出企業(yè)優(yōu)勢(shì)。其自身有如下幾大特點(diǎn)：

①非標(biāo)化。絕大部分智能裝備都是為用戶量身定制的，因此，機(jī)械零部件都是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙定制的單件加工品。如果智能裝備企業(yè)外發(fā)加工，采購(gòu)成本較高，不利于企業(yè)成本控制。

②反復(fù)修改。絕大部分智能裝備無(wú)法做到一次設(shè)計(jì)、一次加工生產(chǎn)就可以投入使用，都是經(jīng)過(guò)反復(fù)修改、反復(fù)測(cè)試最終才驗(yàn)收交付給客戶。反復(fù)修改就必然伴隨著零部件的多次加工修改，如果都采用外發(fā)加工的模式進(jìn)行，除成本大幅度提高外，加工生產(chǎn)時(shí)間也是不可控的，所有進(jìn)度都隨之推遲，大量的人工成本也隨之消耗。

③技術(shù)保密性。智能裝備制造業(yè)的設(shè)計(jì)方案凝聚了大量技術(shù)人員的智慧，是企業(yè)的核心技術(shù)機(jī)密。如果采用外發(fā)加工的模式，必然要將部分設(shè)計(jì)圖紙發(fā)給協(xié)作單位，從而大大增加了技術(shù)方案泄密的風(fēng)險(xiǎn)。

基于以上三個(gè)行業(yè)特點(diǎn)，智能裝備制造企業(yè)如果可以用自有加工設(shè)備自行加工零部件，形成全產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的技術(shù)可控、成本可控及效率可控的企業(yè)基礎(chǔ)，對(duì)企業(yè)自身的發(fā)展更加有利。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)在一些前沿領(lǐng)域取得了很多重大進(jìn)展，不斷向產(chǎn)業(yè)上游突破，但是遭到西方國(guó)家的貿(mào)易和技術(shù)封鎖，智能裝備制造業(yè)同樣也面臨被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)產(chǎn)化替代的需求更為迫切，也為掌握核心技術(shù)具有自主創(chuàng)新能力的國(guó)產(chǎn)自主品牌提供了發(fā)展機(jī)遇，并為其創(chuàng)造了巨大的市場(chǎng)空間。與此同時(shí)，國(guó)家也出臺(tái)了很多專項(xiàng)支持政策，促進(jìn)智能裝備行業(yè)的快速發(fā)展。智能裝備企業(yè)應(yīng)該立足企業(yè)本身的實(shí)際情況，加大研發(fā)力度，盡快補(bǔ)足短板，盡快掌握全套核心技術(shù)。企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理者也要發(fā)揚(yáng)企業(yè)家精神，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，形成良性發(fā)展的企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式，為國(guó)家的科技進(jìn)步和科技安全作出貢獻(xiàn)。