人工智能背景下菏泽市机电设备制造产业的转型升级路径研究＊

田秀梅

（菏泽学院机电工程学院，山东 菏泽 274015）

习近平总书记在十九大报告中指出，要“深化供给侧结构性改革，要加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。2020年，山东省工信厅印发了《山东省传统产业智能化技术改造三年行动计划（2020—2022 年）》，全面推进山东省传统产业智能化技术改造，实现产业转型升级与高质量发展。2018年，菏泽市委市政府确定将机电设备制造业作为全市七大主导产业之一，并在2020 年政府工作报告中提出，推动机电设备制造产业转型升级，迈向高端。

以人工智能、云计算、大数据、区块链等为代表的新一代信息技术在制造业领域的广泛应用，为制造业的发展注入了新的技术动力[1]。三大制造强国结合自身特点，对人工智能与制造业深度融合的发展方向提出了一系列战略规划，即美国的“国家制造创新网络”、德国的“工业4.0”、日本的“工业价值链”战略。然而，以美国为代表的部分国家近年来施行的贸易保护主义政策，给中国制造业的发展带来了较大的冲击性影响。中国于2015 年推出“中国制造2025”规划，旨在推动中国制造业向价值链中高端环节跃迁，提升中国制造业的核心竞争力。国家统计局2021-01 发布的数据显示，制造业实现利润总额55 795.1 亿元，增长7.6%，其中通用设备制造业实现利润总额2 858.8 亿元，增长13.0%，专用设备制造业实现利润总额2 827.6 亿元，增长24.4%。据此可以看出，制造业在逆境的情况下实现了一定的突破和改变，制造业转型升级成果逐步显现。

山东省菏泽市机电设备制造业主要包括电工电气、机械配件、整机整车以及特金属材料等行业，虽然发展速度相对较快，但仍存在着整体规模小、结构性矛盾突出、新旧动能转换动力不足等问题。经过多年的发展，菏泽市传统机电设备制造业取得了一定成就，转型升级步伐不断加快。与此同时，传统机电设备制造业转型升级面临不小的挑战和困境，面对制造业日益增长的智能化要求，为实现菏泽市制造向创造的转变，速度向质量的转变，产品向品牌的转变，形成增强传统机电设备制造产业转型升级的有效对策和积极措施，带动高质量发展，才能为政府决策提供服务，为其他地区传统机电设备制造业转型升级提供菏泽经验、菏泽样板及有益的借鉴和启示。

1 人工智能的发展

1956 年，在由达特茅斯学院举办的一次会议上，计算机专家约翰·麦卡锡提出了“人工智能”一词。后来，被人们看作是人工智能正式诞生的标志，其发展曾经历两次高潮和低谷。20 世纪90 年代中期开始，随着人工智能技术尤其是神经网络技术的逐步发展，以及人们对AI 开始抱有客观理性的认知，人工智能技术开始进入平稳发展时期。1997-05-11，IBM 的计算机系统“深蓝”战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，又一次在公众领域引发了现象级的AI话题讨论。这是人工智能发展的一个重要里程，也是人工智能的再次崛起。

人工智能发展经过了早期的热情高涨、现实困难导致的寒冬和深度学习掀起的爆发阶段[2]。在发展过程中综合了多学科并产生了许多分支，包括专家系统、搜索技术、分布式人工智能、机器学习、模糊逻辑等。机器学习是人工智能的核心，深度学习是目前最热的机器学习方法，深度学习在图像处理、语音识别和自然语言处理等方面取得了突飞猛进的发展，前所未有的人工智能商业化和全球化席卷而来。

2 人工智能在机电设备制造产业的重要性分析

智能制造是一个大系统，主要由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统以及智能制造云和工业智联网两大支撑系统集合而成[3]。

2.1 能提高机电设备制造业的生产效率

在机电设备制造业中，零件的加工包括多道加工工序，仪器设备的装配也同样需要经过相当精细和烦琐的过程，一旦加工或者装配不满足设计要求，需重新加工已经生产的零件、装配完成的仪器设备，使生产成本变高，生产效率降低。采用人工智能技术对零部件加工、仪器设备的装配进行智能检测和反馈，并且实时反馈生产线故障问题，同时将检测到的故障位置及维修处理办法发送至控制端，提醒检修人员维修处理。

2.2 能提高机电设备制造业的加工精度

人工智能技术在精密加工行业中也得到了全面应用，应用智能机器人可以精细加工零部件，同时可将零件加工精度细化到微米级别，对于提高精密加工质量和满足精密加工需要具有重要作用。目前由人工智能技术建成的加工设备已经成为了精密加工的主要设备，在精细零件加工和特殊零件生产中取得了积极效果，满足了精密零件的加工需要。

因此，将人工智能技术应用于机电设备制造业可极大提高生产效率和加工精度，同时提高生产质量。

2.3 能扩大机电设备制造业的应用领域

人工智能技术可以应用于机电设备制造业的复杂工况中，比如在焊接压力容器的过程中使用智能机器人，可对特殊部位进行焊接并提高焊接质量。对于传统焊接手段无法达到的质量要求和人工焊接无法触及的特殊部位，智能机器人都可通过安装焊接设备的方式实现和到达，且可提高焊接质量，满足焊接需要。采用智能机器人焊接后的压力容器产品，能够达到无损检测要求，对提高容器产品的生产质量具有重要作用，满足了压力容器产品的生产需要。

2.4 能提升机电设备制造业的安全系数

随着大量人工智能技术在机电设备制造业被应用，在一些安全因素很不稳定的工作中，如高污染、高温、高空或者易爆等恶劣生产环境中，使用工业机器人最合适不过。早期机电设备生产领域的工业机器人主要用于机床上下料以及喷漆等环节[4]。随着柔性自动化的普及，机器人能部分代替传统的机电设备。因此应用人工智能技术不仅能节约劳动力，而且能提高安全系数。

3 人工智能背景下菏泽市机电设备制造业转型升级主要制约因素分析

虽然菏泽市传统机电设备制造业的发展取得了明显成效，但也存在一些不足，总体上看仍处于传统工业生产阶段，人工智能背景下的转型升级是大势所趋。机电设备制造产业的转型升级受诸多因素的影响与制约，各种因素使得传统机电设备制造业转型升级面临非常大的挑战和困境。菏泽市传统机电设备制造业转型升级面临如下主要制约因素。

3.1 人工智能技术应用率较低

受传统工业思维的影响，多数机电设备制造业将企业发展的关注点放在已经形成的传统的生产流程、工艺上，这些企业认为只要按照既定的方案完成当前的生产任务，就可以实现生存和长远发展的目标。这种思想使制造业过多地关注既有的生产设备和生产任务，对行业内的前沿技术缺乏足够的重视，导致人工智能技术难以得到应用。部分企业虽然意识到人工智能在未来制造业发展中的决定性影响力，但受自身技术研发、应用能力有限等因素的限制，对人工智能技术的应用往往表现出望洋兴叹的状态。综合而言，制造业主体对人工智能技术的认识和运用欠佳的实际情况，较大程度上导致该技术在制造业发展中的应用率偏低，在推动制造业转型升级方面的作用发挥受到约束。

3.2 产业内部及产业链协同转型和产业集群化局面尚未形成

对于部分制造业如机械配件、特金属材料等，产品生产单元环节较多，且自动化主要集中在单元级，即使企业进行智能化转型，仅某个单元环节实现智能化，其他单元环节的装备未实现转型，导致企业生产节奏不连续，生产流程管理难度增加，降低了生产效率，未能达到企业智能化转型升级的初衷[5]。单个产业的智能化转型并不能导致整个产业链实现智能化转型，企业运营需要结合产品设计、原材料供应、生产、物流、销售、服务等上下游产业的运营情况，如菏泽市机械配件和整车整机行业共同形成一个产业链，产业链上下游企业的智能化转型不同步，导致智能化转型难以覆盖全产业链。装备制造产业规模有限、产业链条缺失。“十三五”期间，山东制造业转型升级取得丰硕成果。截至2020 年，山东省高新技术产业产值占规模以上工业总产值的比例达到45.1%，而菏泽市全市高新技术企业达到171 家，省级以上科技创新平台达到216 家，高新技术产业产值占规模以上工业总产值比例达到37.2%，比例明显偏低。精密加工、电控部件、工业控制系统开发等配套不足，未能形成产业集群，缺乏装备的成套能力，很大程度上影响机械装备制造业的快速发展，导致菏泽市高端技术装备与自动化系统对外依存度高。本地装备制造企业只能满足简单工艺和零部件制造需求，关键技术设备自主创新率低，部分核心机械设备还需要从国外引进。

菏泽市应该以“完善产业链、培育产业集群”为突破口，大力发展电工电气、机械配件、整机整车、金属材料、高端装备制造等重点行业，加快机电设备制造产业转型升级。

3.3 智能制造的高端人才供给不足

近年来，菏泽市在政策、技术、人才等方面不断加大对制造业产业转型升级的支持力度，推动了高端制造业、战略性新兴产业的发展。然而智能制造是一项复杂的系统工程，需要有丰富的实践经验和知识结构研发、设计、管理经营人才。现阶段，菏泽市高端科研人才、复合型经营人才以及技能型人才的培育力度不足，创新人才总量和结构仍然不能适应机电设备制造产业智能化转型升级的需要。人才引进方面，随着科技创新速度的加快，高层次创新人才的发展更加依赖其所处的软环境。较好的研发工作环境，特别是及时获取最新的信息与研究成果，方便与高层级的同领域人才进行交流，分享最新科技成果，从而实现自己的科研价值，是影响人才流动的重要因素[6]。当前，菏泽市吸引人才的软环境还有待完善，未形成有效吸引高层次人才的环境与氛围，同时柔性人才使用机制未健全，创新策源要素不完备。

4 推动菏泽市机电设备制造业转型升级的策略探析

本文分析了菏泽市机电设备制造业转型升级过程中存在的一系列问题和不足，制造业主体尤其是企业要在牢牢把握市场需求导向的基础上，通过技术创新和管理创新来推动产业转型升级的稳步推进，以促进制造业发展质量的明显提高。

4.1 推动人工智能技术的优势转化

人工智能技术在优化制造业资源配置、提高制造业产能等方面具有明显的优势。然而，人工智能技术的优势需应用到制造业的实际发展中才能得以展现。并且，在推动技术密集型产业发展的过程中，须将产业发展的重心转移到人工智能技术的研发与应用上，用大批高精尖的技术来赋能制造业的高质量发展[7]。

将人工智能技术注入企业各环节，实现机电设备制造业智能化。研发、设计、生产等环节，强化人工智能在机电设备“研发—工程化—产业化”创新链条中的应用，推动高档数控机床、机器人等高端机电设备由数字化单机向智能化制造单元和成套设备转型。销售、运营、维护等环节，升级工业软件平台，以“海量制造业数据+大数据分析模型”为关键要素，围绕消费者需求形成动态联动的全域网络。

完善人工智能技术优势转化机制。政府作为服务制造业发展的重要主体，要结合产业发展的整体情况，适时出台和完善各种产业发展政策，借助政策红利增加科技创新成果的数量，并鼓励将更多先进成果通过生产实践或者市场交易真正应用到制造业中，提现人工智能技术在推动制造业转型升级方面的实力和效果。

4.2 发展完善制造产业链

产业链是衡量制造业发展完整性的关键性指导。在当前的市场机制下，不能单凭产能性的指标来对制造业的发展成效进行衡量，而是要以实际生产的产品是否满足市场和消费者需求为重点指标。制造业需要结合发展实际，采取科学的产业链发展策略，积极构建与产业发展相匹配的完整、高效的产业链。

明确产业链构建目标。制造企业构建产业链的主要目标是搭建企业与上游的材料供应商、下游的产品或原材料消费者之间的直接沟通机制，使供应商的供应信息和消费者的需求信息能够高效、准确地传递给企业，便于企业制定和完善发展策略，降低企业发展中的不确定性风险。

科学管理产业链节点。产业链节点是产业链的基础性组成部分，其质量和价值直接影响制造产业链整体的质量和价值[8]。因此，企业要从产品制造、流通和销售的全流程出发对产业链各节点进行科学、规范管理，确保企业产业链条的动态性、时效性。以原材料供应商为例，企业要根据原材料供给的情况制定细化的考核指标，对供应商的供应活动进行评价，将那些评分低的供应商剔除，并适当地增加新的供应商，这样既可以逐步提高原材料供应质量，也能持续开发原材料供应渠道[9]。

菏泽市机电设备产业布局分散，配套效率低，生产成本高，需将企业从单一生产转变成区域性的产业集群，例如电工电气产业、机械产业、整机整车产业和金属材料产业等集群，从集中生产逐步向网络化、异地协同生产方式转变，加快机电设备制造产业智能化和规模化。

4.3 加强智能制造人才队伍建设

大力推动“人工智能+制造”领域复合型人才培养，适应制造业智能化转型对人才的新需求。优化人才队伍建设，打造创新人才高地，为产业转型培养人才。推动产学研各单位之间人才顺畅流动，建立健全专业人才发现、培养、激励机制，实施重大人才工程，加大对拔尖创新人才和紧缺人才引育力度，拓宽全球化引才引智渠道，如吸引全球顶尖的智能制造队伍入驻。

加强校企合作，共同加强智能制造人才队伍建设。鼓励采取“龙头企业+高校院所”方式，依托齐鲁工业大学、菏泽学院等，将高校科研设备、师生团队、实训基地等导入菏泽市机电设备制造产业龙头企业，推动校企合作。同时，优化高校特色专业设置和人才培养模式，根据人才结构需求，强化机械工程师、电气工程师、通信工程师、大数据分析师、视觉工程师、工业设计师、工业工程师等研发人员研究能力的提升，加大对装配工程师、调试工程师、运维工程师等技术人员实操技能的培训，形成合理的人才队伍结构梯度。

统筹利用菏泽市现有人才计划，加强人工智能、智能制造领域优秀人才引进和培育工作，为制造业转型升级提供服务。针对菏泽市目前智能人才培育现状，可依托山东西部智能机器人产业园，培育工业机器人、特殊作业机器人、服务机器人；依托本节人工智能产业园，输出人工智能人才，为推动机电设备制造业完成新旧动能转换提供配套基础。

5 结语

转型升级作为经济高质量发展背景下制造业发展的必由之路，其不仅关系到中国整体国民经济发展的持续性和稳定性，还对实现由制造大国向制造强国转变的战略目标产生关键性的影响[10]。在当前积极探索以技术、管理创新为驱动的产业转型升级的背景下，制造业要将转型升级的着力点放在推动人工智能技术的优势转化、发展完善制造产业链和企业积极落实创新驱动战略等方面，切实推动制造业转型升级目标顺利实现。