新工业革命时代中国智能装备制造产业发展研究

武光

[摘  要]智能装备产业在新工业革命中发挥重要作用。本文系统梳理和检视中国智能装备制造产业研究相关文献，并从理论和实践两方面对未来发展进行展望。研究发现：目前智能装备制造产业的产业地位、技术创新和企业竞争力等都得到了提升，但是创新实力依然不强，产业的关键技术产品自给率低和产品结构层次低，根本原因在于应用市场尚未完全启动、企业创新动力与能力不足、地方政府的产业政策不够精准，应对上述问题的关键在于完善技术创新体系、提升企业核心能力和打造产业生态系统。

[关键词]新工业革命;智能装备制造产业;高端装备制造;制造强国

[中图分类号]F426  [文献标识码]A  [文章编号]1672-2426（2020）03-0075-06

一、引言

当前全球正进入以智能化、网络化、数字化为主要特征的新工业革命时代，作为工业基础的智能装备在这场变革中发挥关键作用。[1]智能装备制造产业的发展水平已经成为衡量一个国家工业化水平的重要标志。[2]我国高度重视发展智能装备制造产业，在《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《智能制造发展规划（2016—2020年）》等规划中都将加快发展智能装备制造产业列为重要内容。因此，深入把握智能装备制造产业发展特征与规律，对推进中国制造业高质量发展和建设制造强国具有重要的指导意义。

为了系统分析中国智能装备制造产业最新发展动态，本文选定的文献搜索范围从2009年至2018年。选择文献的主要方法如下：首先，选取智能装备、智能制造装备、智能装备制造、智能制造、高端装备等关键词，结合中国知网、维普、万方等数据库查找与智能装备制造产业相关的中文文献，创建文献数据库。然后通过人工阅读文献，从而排除和扩展相关文献。

本文首先分析中国智能装备制造产业的战略意义与发展现状，其次归纳中国智能装备制造产业发展中存在的问题，在此基础上系统梳理产生问题的原因，全面总结相应的解决对策，最后对未来中国智能装备制造产业发展与研究方向进行展望，以期推动该领域研究的进一步深化。

二、中国发展智能装备制造产业的战略意义与发展现状

（一）战略意义

目前研究者认为中国发展智能装备制造产业的战略意义体现在三个方面：

1.应对新一轮产业变革，推动装备制造业高端化發展。智能制造是新一轮科技革命和产业变革的主线，智能生产是智能制造的主线，而智能生产的载体就是智能装备。智能装备采用数控技术和智能技术，不仅在动力装置和传动装置方面与传统机械装备产品不同，还增加了一个计算机控制系统，以此优化机械运动与工作过程的控制方式。[3]智能化有助于缓解环境和能源对装备制造业的制约，有助于应对传统低成本优势削弱所面临的挑战，推动中国制造业生产方式发生根本变革。[4][5]

2.改变低端锁定格局，推动装备制造企业向价值链中高端跃升。一方面，发展智能装备有利于中国装备制造企业通过研发创新获得核心技术，具备成为国内价值链主导者的能力，并带动相关产业集群发展。[6]另一方面，智能装备与智能产品有着巨大的市场需求，且我国国内对智能装备的需求尚未释放。[6]因此，智能装备制造完全具备成为以国民需求为支撑、以国内企业为主的战略产业。

3.带动制造业提档升级，推动制造强国建设。智能装备能够缩短产品的生产周期，满足多品种、小批量定制化生产要求，促进制造模式向柔性化方向转变。[7]智能装备能够在产品质量提高、资源利用率提升、产业链延伸、产业结构优化、增强竞争力等方面发挥突出作用，高铁、水泥等许多产业都通过采用智能装备增强产业竞争优势。[8][9]

（二）中国智能装备产业发展现状

中国智能装备制造产业近年来稳步发展，呈现出以下特征：

1.产业地位日益突显。从中央到地方都高度重视智能装备制造产业，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将智能装备列为高端装备制造产业发展的重点方向。[10]智能装备制造产业被北京、上海、广东、江苏、安徽、河南、河北、辽宁等多个省份列入发展智能制造的重点产业。[11][12]

2.技术创新能力逐步增强。近年来依托国家重点工程和重大科技专项，智能装备制造产业突破了一些关键技术领域的瓶颈。[13]如通过采用世界首创的“数字铲形轮—展成加工理论”，秦川机床公司与西安交通大学共同研发出大型数控圆锥齿轮磨齿机，秦川机床公司成为国际齿轮加工技术领域的领先者。[14]

3.企业竞争力不断提升。智能装备制造领域涌现了一批具有一定优势的企业，如沈阳机床集团年销售收入过百亿元，已位列世界机床企业前列。[15]该公司开发出拥有具有自主知识产权的五轴智能机床，为机床配备了基于网络的先进智能计算机数控系统，并打造了先进的工业云平台。[15]

三、中国智能装备制造产业存在的问题与原因

（一）存在的问题

中国智能装备制造产业存在的根本问题是创新实力不强，表现为基础研究能力弱、原始创新匮乏、应用研究跟不上，在精密测量技术、智能控制技术等多个基础技术与核心制造技术领域都与世界先进水平存在较大差距。[16]而且，掌握智能装备设计工艺技术、具备智能制造理念、精通信息化技术的各类人才严重短缺。[17]

创新实力不强导致了关键技术产品自给率低。高端的传感器、高端的精密仪表、机器人关节减速器、伺服电机、3D打印装备所需的激光器和扫描振镜等关键零部件基本上都依赖外国供应商。[15]同样，智能化软件产品、重大工程自动化成套控制软件系统、精密测量软件产品以及信息咨询服务等关键软件产品也基本被国外垄断。[18]如天津智能装备制造产业中高档数控机床配套的功能部件70%需要进口，大型工程机械所需30Mpa以上液压件全部进口。[19]

关键技术产品自给率低使得中国智能装备制造企业的产品结构层次偏低。以工业机器人为例，在搬运、上下料和加工领域，中国企业具有一定实力，但是在焊接与钎焊等领域国外品牌占据绝对优势。[20]在一些高端产品领域出现了“核心零部件外购+整机设计组装”的生产模式。[21]一些国内机床企业自身不具备全套设备独立生产能力，通过借用美国、德国、荷兰、瑞士等国家核心零部件及相关技术进行整合组装。[21]

同时，智能装备制造产业发展中忽视装备设施的标准化建设。国内制造业的自动化系统设备和技术管理的参数缺乏统一标准，导致网络之间、设备之间存在严重的异质异构，产生了设备端口、软件协议交叉重复、互不兼容等问题，而上述问题在后期应用中解决难度较大。[22]

（二）原因分析

目前研究对于上述问题产生原因的分析可以分为三类视角，即市场视角、企业视角和政府视角。

1.市场视角。用户使用智能装备的意愿不强，市场尚未完全启动，所以导致智能装备制造企业在研发生产方面无法形成良性循环。研究者发现企业不采用智能装备的原因之一是，企业生产的产品在精密度、稳定性等指标方面要求不高，所以实施智能化技术改造的意愿不强。[23]

另一方面，企业所处的现状与智能装备的需求呈正相关关系。目前我国仍有大量企业处于机械化水平，它们对智能装备尚处于无需求状态。[23]也有部分企业受支付能力制约，虽有更换智能装备的需求，却无力支付相应的成本。[24]李瑾等在对中国18个省、自治区和直辖市调查中发现，认识低下、生产规模小、产品收入不高、信息意识不强、经济承受能力等因素制约农业智能装备广泛使用。[25]

2.企业视角。智能装备制造企业的创新动力和能力不足是造成创新实力不强的主要原因。中国智能装备制造企业在成长中过分看重发展速度，关注于吸收和掌握成熟应用技术，而缺乏对这些技术背后基础知识体系的学习和探索;偏重智能装备制造硬件技术，而缺乏长远的技术发展战略。[26]而且，企业在研发投入方面严重不足，卢秉恒就发现仪器仪表行业R&D投入占销售收入的比重仅为2.5%。[14]

研究者还归纳了智能装备制造企业的创新弱化怪圈现象：缺乏核心技术导致自主创新能力低;自主创新能力低导致高水平的研究成果缺乏;没有高水平研究成果无法吸引研发资金投入和优秀人才进入;缺乏人才和资金的支撑使得企业无法进行技术创新，又进一步导致缺乏核心技术能力，最终在关键技术领域只能高度依赖国外企业或只能停留在低端产品。[27]

3.政府视角。地方政府的产业政策不够精准导致了企业创新意愿不强和产业链不完善。表现最为突出的是地方政府在设计产业政策时重视发展目标和规模，轻发展内涵和质量;重视短期产出，轻产业远期谋划。比如，各地在发展智能装备制造产业时将产业集聚作为重要目标，但常常是形成地理空间上的简单集聚，产业之间、产业链上下游企业之间实际上并没有形成较为紧密的关系，造成人力、物力和财力等方面的浪费，甚至有些地方还出现恶性竞争。[12]

研究者还指出地方政府在引导创新方面作用也发挥不够。很多地方重应用研究，轻基础研究，不愿意支持前期投入大、发展风险高的核心智能部件相关领域的研发投入。[28]各类支撑企业开发创新的公共服务平台建设滞后，大型科研设备和创新资源开放共享程度不够，官产学研用之间的壁垒依然存在，人才培养方面缺乏有效措施满足现实需求，无法形成开放有效、紧密合作的创新体系。[29]并且，政府资金使用效率往往不高，很多仅仅作为事后资金补贴，未能在引导技术創新、撬动社会资本投资等方面发挥有力作用。[26]

四、中国智能装备制造产业发展策略

对于中国智能装备制造产业发展存在的问题，研究者从技术创新体系、核心能力和产业生态系统等方面提出了相应对策。

（一）完善技术创新体系

1.合理布局智能装备制造技术。研究者指出共性技术、核心功能部件、控制模块、整机及相关软件系统等领域是创新的重点。[13]在研发方式上要建立完善的官产学研用合作体系，充分发挥行业联盟、行业协会、技术研发机构、科技和工业主管部门的引领带动作用，建立企业、高校和科研院所的跨界融合创新机制。[30]在智能装备制造产业重点领域建设一批重点工程实验室，积极筹建国家智能装备制造创新中心，加快技术成果产业化步伐。[31]研究者还提出要重视各类标准建设，应引导企业、高校、科研机构、技术监督服务机构和行业协会积极参与。[32]

2.实现创新资源共享。积极搭建各类创新服务平台，为企业和研发机构提供技术创新基础条件。重点支持智能装备制造通用技术研究开发平台、测试验证实验室、市场推广服务平台等公共技术服务平台的建设，加强技术人才平台、知识产权平台、企业孵化器等中介服务平台搭建。[33]研究者提出还应建立融资担保、研发保险、研发设备租赁等为核心的金融服务体系，重视科技金融与风险投资平台建设，降低各类风险资本和创业资本的准入门槛，充分发挥税收减免与各类技术创新基金的支持作用。[19]

3.要补齐人才队伍建设短板。加快高层次人才团队、创新创业团队建设，着力培养一批创新能力强的高水平学科带头人和创业带头人。[5]加大跨国人才交流力度，创新人才吸引方式。通过以重大项目资助、创业扶持等为载体，吸引国际智能装备制造领域优秀人才。[34]大力发展职业教育和职业技能培训，培养和造就一批智能装备制造领域的操作和技能型人才。[35]

（二）提升企业核心能力

智能装备制造产业的发展依赖企业，企业成长的关键在于具备独特的核心能力。

1.要提升技术创新能力。面对产业技术积累不够，关键零部件和核心技术受控于国外企业的现实情况，研究者指出我国企业必须要跳出传统创新追赶思路，探索新的追赶路径。如张化尧等从企业合作视角，提出了合规性逻辑，该逻辑是通过与跨国企业建立合规性联盟，从合作中近距离获取相关技术、管理知识，从而使我国企业的本体设计跟市场需求快速对接，更加有效地提升企业技术能力。[36]冯雪娇从技术资源获取方面提出了开放式逻辑，通过向外部力量寻求解决企业遇到的技术难题，从而突破企业技术创新的资源限制。[37]

2.要注重品牌培育，品牌培育也是提升核心能力的重要方面，通过提高产品质量来提升企业形象，创新品牌传播方式，建立动态的品牌管理体系，塑造高品质制造的品牌形象。[38]研究者还强调采用信息技术为智能装备产品营销打造提供更多的传播渠道，为智能装备品牌宣传提供更多时尚性和潮流性元素，如i5机床就成功依托互联网营销塑造了智能、互联、共享的产品形象。[39]同时，工业设计在提升智能装备品牌价值方面具有重要作用，企业应从装备造型设计、涂装设计、人机交互设计、文化内涵注入等方面入手提升工业设计能力。[40]

3.智能装备制造企业能否提升核心能力的落脚点在人才，而人才工作的重点在人才的引进和培养。针对高端技术层次人才，要将优厚待遇和广阔事业发展前景结合起来，精准引入各类专家团队干事创业;以基础技术攻关等各类项目为载体，与高校、科研院所共建博士后工作站和联合项目组，实现高层次人才的柔性引进。[11]与高等院校建立人才培养合作机制，开展按需定制培养，在岗专业技能提升培训等。[32]

（三）打造产业生态系统

产业生态系统的形成要依赖于应用市场的快速发展和产业链的不断完善。在推动市场形成方面，研究者认为政府要从四个方面开展工作。第一，厘清认识。将智能制造理念傳播给所有制造企业，引导它们因企制宜、量力而行地在研发、制造、销售、物流、服务等环节，逐步引入智能装备来实现生产效率和经营效益的提升。[23]第二，分类支持。基于设备智能化改造、信息管理系统升级、产品生产工艺优化、业务模式整合等方面对应用企业进行归类，对每一类企业制定有针对性的服务举措，帮助企业推进智能装备应用[24]。第三，示范推广。推动智能装备在各地主导产业的系统集成应用示范，实施智能装备首台（套）制度，采取财政贴息、以奖代补等方式加大支持力度。[31]第四，金融创新。一方面搭建企业、金融机构、政府三方合作平台，充分利用专项建设资金等现有资金渠道，建立对企业智能化改造优先给予重点支持政策体系。[11]另一方面探索装备租赁和融资租赁模式，建立相应担保机制，发挥金融杠杆作用。[37]

在加速产业链布局方面，一种观点认为应从产业生态系统出发，以培育创新能力强、管理水平高、商业运营优的核心型企业为中心任务，依托核心型企业带动依附型的专业化企业成长，形成以核心型企业为基石，以依附型企业为辅助的互利共生型产业生态系统。[41]另一种观点认为应从产业链上下游协同发展视角出发，大力发展集智能装备设计研发—配套零部件生产—智能装备主机—销售与服务为一体的智能装备制造产业集群，并充分利用周边资源延伸培育相关产业，进而提高产业集群的竞争优势。[12]在产业集群发展中还应重视培育与之配套的生产型服务业，将产品全生命周期的服务体系和服务网络作为建设重点，突出专业化和特色化优势。[34]

研究者还从区域合作角度提出培育智能装备制造产业集群，如王志忠提出以产业链为纽带，依托资源要素集聚，依托各类产业合作、技术创新联盟，推动构建长江三角洲区域全产业链集群。[11]同时，研究者认为跨区域合作也是推动产业链完善的重要举措，如黄爱军提出环渤海地区、长江三角洲、珠江三角洲等智能制造水平发达地区之间要加强产学研合作，协同推进数控机床、高端专用装备、工业机器人等领域关键技术领域的突破。[42]

五、结论与展望

通过对中国智能装备制造产业近十年相关文献的系统梳理，可以看出，智能装备制造产业已经引起学界的关注，研究取得了丰富的成果。学者沿着发展现状、存在问题和解决对策的逻辑探索了应该如何推动中国智能装备制造产业发展，但是还存在不足，有待未来加以研究完善。

1.现有研究大多沿着现状、问题和对策的思路来探索中国智能装备制造产业发展，更多就实践谈实践，对于智能装备制造产业技术创新的本质特征、技术路线、进化机理等智能装备制造技术创新的理论问题关注较少，尚未形成智能装备制造产业研究的理论框架体系。智能装备产业的产业链、价值链有着自身特征，中国智能装备制造产业的发展基础、发展环境也具有自身特色。如何全面系统掌握智能装备制造产业发展的内在规律，构建涵盖产业组织、产业结构、技术体系等内容的理论体系;如何将智能装备制造产业发展与中国情境相融合，构建具有中国情境特征的发展模式与路径体系等都应成为研究的重要内容。

2.现有研究都高度重视政府作用，所提出的对策都将政府作为产业发展的主体。可是，产业发展终究是依赖市场机制的发挥，政府既不能碌碌无为，更不能越俎代庖。因此，未来的研究要进一步深化政府角色定位研究，从中央和地方两个层次出发，围绕政府在智能装备制造产业发展上如何做到有为和有效，进一步探讨政府作用的边界、政府作用发挥的方式和着力点等政策设计与实施问题，以及智能装备制造产业的空间布局优化、区域之间协同发展等产业总体规划相关问题。同时，还应加强对于智能装备制造企业的研究，包括成长机理、技术创新战略、竞争战略、品牌塑造等领域的探究，提出具有针对性的发展战略、创新模式和经营策略。

3.智能装备与传统装备存在较大差异，智能装备制造产业发展必然会带来新变化和新问题，但是对于这些前沿领域的研究仍较为滞后。比如，智能装备与信息网络相连，如何在法律法规所规定的范围内更好地保护使用方的使用数据和知识产权，如何完善法律法规和配套的监管体系等问题应引起关注。[43]又如，装备产业现有的经营逻辑是基于生产型制造，智能装备制造产业发展肯定无法沿用该逻辑，未来的生产制造流程会发生何种变化、未来的产业组织形式会发生何种变化，这些变化会对现有装备制造产业规则带来哪些挑战等问题都应作为研究者所关注的重要领域。

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责任编辑  魏亚男