一、引言
智能制造是一個(gè)廣義的大概念，涉及制造業(yè)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)。近年來(lái)，新一代信息技術(shù)如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)的興起，為制造業(yè)技術(shù)向智能制造升級(jí)帶來(lái)了重要機(jī)遇。智能制造貫穿制造業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)全價(jià)值鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)，以及相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化與集成。這種轉(zhuǎn)變將引發(fā)制造業(yè)的新一輪工業(yè)革命，這將顯著提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、性能和服務(wù)水平，同時(shí)減少資源消耗，推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。
智能制造是新一輪工業(yè)革命的核心技術(shù)，美國(guó)、德國(guó)、日本、中國(guó)等主要工業(yè)國(guó)家都把智能制造作為推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的主攻方向。西方發(fā)達(dá)國(guó)家正積極參與新一輪的智能制造浪潮，美國(guó)啟動(dòng)了“先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系”，德國(guó)制定了《工業(yè)4.0戰(zhàn)略倡議》，英國(guó)提出了《國(guó)家工業(yè)2050戰(zhàn)略》。許多其他國(guó)家也推出了類似的計(jì)劃，鼓勵(lì)智能制造發(fā)展。這些舉措有時(shí)會(huì)給制造業(yè)企業(yè)帶來(lái)困境——它們面臨著制度上的同構(gòu)壓力。特別是，當(dāng)龍頭企業(yè)致力于推動(dòng)最先進(jìn)的智能制造，并在試點(diǎn)項(xiàng)目中取得了成功時(shí)，龍頭企業(yè)推進(jìn)智能制造的技術(shù)、管理優(yōu)勢(shì)，使得后發(fā)企業(yè)難以跟上龍頭企業(yè)的升級(jí)步伐。同時(shí)，由于推進(jìn)智能制造的成效具有高度不確定性，且投資大，廣大制造業(yè)企業(yè)對(duì)推進(jìn)智能制造采取了謹(jǐn)慎的態(tài)度。在現(xiàn)實(shí)中，西方發(fā)達(dá)國(guó)家許多制造企業(yè)在過(guò)去幾十年里采用了“串聯(lián)式”的升級(jí)戰(zhàn)略，順序推進(jìn)智能制造的三個(gè)基本范式——從數(shù)字制造到“互聯(lián)網(wǎng)+”制造，再到新一代智能制造。對(duì)于許多后來(lái)者來(lái)說(shuō)，這種順序路徑已經(jīng)成為常規(guī)或慣例，而且大多數(shù)人認(rèn)為有必要串聯(lián)地采用這些技術(shù)。
然而，中國(guó)企業(yè)面臨的情況卻大不相同。一方面，它們擁有不同的技術(shù)基礎(chǔ)，從機(jī)械化電氣化到先進(jìn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，因此可能不會(huì)遵循相同的升級(jí)途徑;另一方面，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式形成歷史性交匯，新一代智能制造正在引領(lǐng)和推動(dòng)新一輪工業(yè)革命，引發(fā)制造業(yè)發(fā)展理念、制造模式發(fā)生重大而深刻的變革，重塑制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、發(fā)展要素及價(jià)值鏈，推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)獲得競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)全球制造業(yè)發(fā)展步入新階段，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的整體躍升，這為我國(guó)企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了巨大機(jī)遇。
本研究將通過(guò)多個(gè)案例研究，討論與西方發(fā)達(dá)國(guó)家采用的“串聯(lián)式”智能制造技術(shù)升級(jí)路徑相比，中國(guó)企業(yè)能否采用不同的方式推動(dòng)智能制造發(fā)展。本研究的數(shù)據(jù)均來(lái)自中國(guó)工程院“面向2035推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略研究”咨詢項(xiàng)目，主要包括半結(jié)構(gòu)化訪談和公開的檔案數(shù)據(jù)，運(yùn)用主題分析法對(duì)訪談?dòng)涗浀任墨I(xiàn)進(jìn)行分析，探索中國(guó)智能制造的升級(jí)路徑。
通過(guò)對(duì)比5家典型企業(yè)案例，我們發(fā)現(xiàn)中國(guó)制造企業(yè)在推進(jìn)智能制造的過(guò)程中，根據(jù)自身能力和行業(yè)特點(diǎn)，充分考慮商業(yè)模式、制造基礎(chǔ)，技術(shù)專用性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、管理組織等多種因素，深度融合制造技術(shù)和新一代信息技術(shù)，制定適合自己的智能制造升級(jí)路徑。三個(gè)基本范式在中國(guó)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型中存在多條升級(jí)路徑，并不都是“串聯(lián)式”的。中國(guó)作為后發(fā)國(guó)家，其企業(yè)推進(jìn)智能制造的技術(shù)路徑，對(duì)其他正在追趕的經(jīng)濟(jì)體具有重要借鑒意義。本文為關(guān)注發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)型升級(jí)的制造企業(yè)、決策者和投資者提供了推進(jìn)智能制造的技術(shù)升級(jí)路線，在指導(dǎo)企業(yè)實(shí)踐中取得了良好的效果，為智能制造技術(shù)升級(jí)理論做出貢獻(xiàn)，為未來(lái)政策制定提供理論依據(jù)，有力推動(dòng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
二、智能制造的三個(gè)基本范式
智能制造——制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，是先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。
(一)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)是制造業(yè)的共性賦能技術(shù)
智能制造是一種通用的賦能技術(shù)，其數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)是貫穿制造業(yè)這一復(fù)雜系統(tǒng)的三個(gè)主要賦能技術(shù)。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)不同于制造業(yè)中的制造技術(shù)(本體技術(shù))，其通過(guò)和制造技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)賦能，能夠廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、服務(wù)等價(jià)值鏈的各環(huán)節(jié)，形成新技術(shù)、新模式和新生態(tài)，進(jìn)而形成制造業(yè)的新技術(shù)范式，顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
智能制造對(duì)現(xiàn)有制造業(yè)的影響主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。第一，數(shù)字化技術(shù)為產(chǎn)品添加了“大腦”，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行數(shù)字化描述、集成、分析和決策，進(jìn)而快速生產(chǎn)出滿足用戶要求的產(chǎn)品;第二，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)允許設(shè)備和產(chǎn)品之間低成本且廣泛的連接;第三，智能化技術(shù)(AI和大數(shù)據(jù))使產(chǎn)品具有“感知和學(xué)習(xí)”的能力，從而引發(fā)產(chǎn)品功能和性能的根本性變化。
基于這三個(gè)共性賦能技術(shù)，中國(guó)工程院將智能制造歸納總結(jié)提升為三個(gè)基本范式，包括數(shù)字化制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造(或稱數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造)和新一代智能制造(見(jiàn)圖1)。數(shù)字化制造包含數(shù)字化技術(shù)，如數(shù)控技術(shù)、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、供應(yīng)鏈管理(SCM)等，屬于第三次工業(yè)革命范疇。“互聯(lián)網(wǎng)+”制造在數(shù)字化制造基礎(chǔ)上，推動(dòng)制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)融合，如電子商務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、在線協(xié)作平臺(tái)等。新一代智能制造是制造技術(shù)和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)的深度融合，產(chǎn)品、生產(chǎn)和服務(wù)等具備認(rèn)知學(xué)習(xí)能力，如處理復(fù)雜性、不確定性的系統(tǒng)模型，具備認(rèn)知學(xué)習(xí)能力的預(yù)測(cè)性維護(hù)、遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，和諧的人機(jī)協(xié)同制造等。這種制造形式代表了未來(lái)智能制造發(fā)展的前景。
圖1. 四次工業(yè)革命和智能制造的三個(gè)基本范式
可以看到：第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命都是由動(dòng)力革命而引起的工業(yè)革命;而第三次工業(yè)革命和第四次工業(yè)革命則是在數(shù)字化制造的基礎(chǔ)上，由信息技術(shù)革命引起的工業(yè)革命。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)如同蒸汽技術(shù)和電力技術(shù)一樣是典型的共性賦能技術(shù)，可以普遍應(yīng)用于廣泛的產(chǎn)品、生產(chǎn)和服務(wù)創(chuàng)新，引起產(chǎn)品的更新?lián)Q代，具有大規(guī)模推廣的可能性，推動(dòng)制造業(yè)的根本性變革。
(二)三個(gè)基本范式和三個(gè)共性賦能技術(shù)之間的關(guān)系
三個(gè)基本范式各有自身階段的特點(diǎn)和需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題，體現(xiàn)了基本范式間的階段性。數(shù)字化制造通過(guò)計(jì)算、通信、控制(3C)和其他數(shù)字化技術(shù)，使制造方式從模擬模式轉(zhuǎn)為數(shù)字模式，準(zhǔn)確可靠地提高制造質(zhì)量、效率;“互聯(lián)網(wǎng)+”制造實(shí)現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)各環(huán)節(jié)的低成本連通，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備和設(shè)備，設(shè)備和系統(tǒng)，以致萬(wàn)物互聯(lián)(IoE)，催生了PdM、個(gè)性化定制等新模式，德國(guó)工業(yè)4.0、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要描述的是這個(gè)階段;新一代智能制造在制造技術(shù)和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和AI等眾多先進(jìn)信息技術(shù)融合過(guò)程中，在感知、數(shù)據(jù)、計(jì)算、連接和IoT技術(shù)等很多方面相對(duì)于數(shù)字化制造和“互聯(lián)網(wǎng)+”制造都有突破性提高，但根本上新一代智能制造使得制造系統(tǒng)具備“認(rèn)知學(xué)習(xí)”的能力，制造業(yè)的知識(shí)的產(chǎn)生和傳承方式都將發(fā)生轉(zhuǎn)變，這一革命性的特征在這一基本范式最為突出。
同時(shí)，在技術(shù)上，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)作為共性賦能技術(shù)，同時(shí)存在于三個(gè)基本范式中，體現(xiàn)著智能制造發(fā)展的融合性特征。例如在數(shù)字化制造階段，除了層出不窮的數(shù)字化技術(shù)，各種總線的連接、體現(xiàn)AI的專家系統(tǒng)，在不同的場(chǎng)合始終存在應(yīng)用;在“互聯(lián)網(wǎng)+”制造階段，由于網(wǎng)絡(luò)便捷推動(dòng)數(shù)據(jù)量幾何級(jí)數(shù)增加和獲取成本的降低，數(shù)字化技術(shù)的采集和交互更加普遍，初步的大數(shù)據(jù)分析等智能技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展;而在未來(lái)的新一代智能制造范式中，作為一種新的制造范式，新一代智能制造具備“認(rèn)知學(xué)習(xí)”和基于AI技術(shù)的優(yōu)化決策能力，將數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)和制造技術(shù)集成，顯著提高制造系統(tǒng)的建模能力，提高處理不確定性問(wèn)題、復(fù)雜性問(wèn)題的能力，顯著提升企業(yè)的效率和效益。新一代智能制造范式中，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)共同作用，缺一不可。
為分析企業(yè)推進(jìn)智能制造的技術(shù)升級(jí)路線，我們?cè)谖墨I(xiàn)和專家討論的基礎(chǔ)上，總結(jié)了智能制造三個(gè)基本范式中數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和智能化技術(shù)的特點(diǎn)，并對(duì)這三個(gè)共性賦能技術(shù)的不同水平進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，如表1所示，并給出了在接下來(lái)的案例分析中用于描述各種智能制造技術(shù)水平的相應(yīng)代碼。
圖2. 智能制造的三個(gè)共性賦能技術(shù)及特征
表1 智能制造中數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化技術(shù)的編碼
PLC: programmable logic controller; DCS: distributed control system; SCADA: supervisory control and data acquisition; WMS: warehouse management system; CRM: customer relationship management; CAD/E/X: computer aided design/engineering/all.
(三)西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的智能制造技術(shù)升級(jí)路徑
從20世紀(jì)50年代數(shù)字化技術(shù)誕生，計(jì)算機(jī)、數(shù)控(CNC)機(jī)床等典型數(shù)字化裝備應(yīng)用在制造業(yè)。到21世紀(jì)初，在數(shù)字化制造持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，隨著新一代信息技術(shù)(ICT)的應(yīng)用，以互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及應(yīng)用為主要特征的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造范式興起。在推進(jìn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造時(shí)，美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)字化制造經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的充分發(fā)展，在已經(jīng)基本完成了數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的基礎(chǔ)上，開展網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)升級(jí)。圖3為發(fā)達(dá)國(guó)家智能制造升級(jí)路徑，其中“D”為數(shù)字化技術(shù)，“N”為網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，“I”為智能化技術(shù)。
在這一演進(jìn)過(guò)程中，我們可以識(shí)別出代表這三種技術(shù)范式的3個(gè)主要階段：第一階段，數(shù)字化制造范式由智能制造的三個(gè)共性賦能技術(shù)組成，但數(shù)字化技術(shù)占主導(dǎo)地位;在第二階段，智能制造的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化范式特點(diǎn)是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)深度融合，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位;在第三階段，新一代智能制造范式的出現(xiàn)，融合了智能制造的三個(gè)共性賦能技術(shù)，智能化技術(shù)的作用顯著增強(qiáng)，但這一范式仍處于萌芽狀態(tài)，即使在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，該范式的企業(yè)升級(jí)路徑仍不清晰(圖3虛線所示)。
圖3. 西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家智能制造的技術(shù)升級(jí)路徑
德國(guó)發(fā)布《工業(yè)4.0》《制造業(yè)2030計(jì)劃》引導(dǎo)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，采用的智能制造的技術(shù)升級(jí)路線是“制造業(yè)+互聯(lián)網(wǎng)”，本質(zhì)上屬于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，充分應(yīng)用德國(guó)強(qiáng)大的制造技術(shù)能力和制造業(yè)基礎(chǔ)，在數(shù)字化制造的基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。
美國(guó)提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則體現(xiàn)的是“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”的技術(shù)升級(jí)路線，本質(zhì)上也屬于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造。美國(guó)依托其強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平和信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)等提升改進(jìn)制造業(yè)模式。
中國(guó)企業(yè)面臨的情況則大不相同，中國(guó)企業(yè)希望以智能制造為主攻方向，推動(dòng)企業(yè)智能升級(jí)跨越發(fā)展，盡快實(shí)現(xiàn)對(duì)領(lǐng)先者的追趕。因此，中國(guó)企業(yè)采用何種技術(shù)升級(jí)路線推動(dòng)智能制造的發(fā)展，就成為迫切需要深入研究的重要問(wèn)題。
三、案例研究 —— 中國(guó)智能制造升級(jí)路徑
經(jīng)過(guò)新中國(guó)70年特別是改革開放40年的飛速發(fā)展，我國(guó)少數(shù)制造企業(yè)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)企業(yè)水平，同時(shí)，絕大多數(shù)企業(yè)還處于從第二次工業(yè)革命向數(shù)字化制造轉(zhuǎn)型階段，數(shù)字化制造水平差距很大。
智能制造的升級(jí)路徑實(shí)際是三個(gè)基本范式的轉(zhuǎn)變路徑。數(shù)字化制造始于20世紀(jì)50年代，而新一代智能制造才剛剛起步，從數(shù)字化制造到新一代智能制造經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)幾十年的技術(shù)演進(jìn)，中國(guó)企業(yè)要在更短的周期內(nèi)迎頭趕上行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，在一些制造業(yè)領(lǐng)域逐漸從“跟跑”向“并跑”甚至“領(lǐng)跑”轉(zhuǎn)變，必須盡快跨越這些范式。因此，中國(guó)企業(yè)不太可能按照發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體企業(yè)已經(jīng)采用的技術(shù)升級(jí)路線推動(dòng)升級(jí)智能制造——像歷史上一樣一個(gè)技術(shù)范式完成，再推動(dòng)下一個(gè)技術(shù)范式升級(jí)，就會(huì)錯(cuò)過(guò)和西方發(fā)達(dá)國(guó)家縮小差距的機(jī)會(huì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。
新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)工業(yè)界緊緊抓住互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的機(jī)遇，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+制造”，制造業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)紛紛布局，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)應(yīng)用于制造領(lǐng)域。部分企業(yè)快速把握住了“互聯(lián)網(wǎng)+制造”這一技術(shù)變革的機(jī)遇，充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)賦能制造業(yè)，利用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和制造業(yè)的融合給企業(yè)的產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)各環(huán)節(jié)解決了很多過(guò)去解決不了的質(zhì)量、效率、響應(yīng)和模式問(wèn)題，顯著提高了企業(yè)的制造水平，部分企業(yè)甚至從機(jī)械化水平(幾乎無(wú)數(shù)字化)跨越到了先進(jìn)制造企業(yè)的行列。需求是我國(guó)企業(yè)技術(shù)改造的原動(dòng)力，中國(guó)企業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的實(shí)踐里形成了推進(jìn)智能制造的幾種技術(shù)升級(jí)路線。
(一)少數(shù)先進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)式升級(jí)過(guò)程
一批數(shù)字化制造基礎(chǔ)較好的企業(yè)成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，成為了“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的示范，三一重工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱三一重工)就是其中之一。
案例1：三一重工創(chuàng)建于1994年，產(chǎn)品包括混凝土機(jī)械、挖掘機(jī)械、起重機(jī)械等工程機(jī)械，其泵車產(chǎn)量居世界首位。三一重工是我國(guó)工程機(jī)械領(lǐng)域最早進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)，當(dāng)前，其自主部署基于設(shè)備全球互聯(lián)的IoT、大數(shù)據(jù)平臺(tái)，為用戶提供包括PdM、IoT金融等新業(yè)務(wù)，顯著提高了三一重工產(chǎn)品的質(zhì)量、效益，推動(dòng)三一重工發(fā)展成位居世界前列的工程機(jī)械制造企業(yè)。
從建立伊始，三一重工就始終把數(shù)字化的建設(shè)作為公司行動(dòng)戰(zhàn)略和經(jīng)營(yíng)主線，堅(jiān)持“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突破、全面推進(jìn)”的方針。1994—2004年，三一重工初步實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)計(jì)、管理業(yè)務(wù)數(shù)字化，將數(shù)據(jù)化管理逐步貫徹到公司的日常經(jīng)營(yíng)中。
有了較好的數(shù)字化基礎(chǔ)，三一重工不再滿足于單個(gè)模塊單個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)，在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化提升過(guò)程中，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、價(jià)值導(dǎo)向，解決多個(gè)系統(tǒng)造成的數(shù)字孤島問(wèn)題，打通企業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)，并不斷修正、完善。2004—2014年，三一重工在設(shè)計(jì)、管理上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)協(xié)同，有效促進(jìn)通用化與標(biāo)準(zhǔn)化;建成全球統(tǒng)一架構(gòu)的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)系統(tǒng)優(yōu)化和效益指標(biāo)，開始了車聯(lián)網(wǎng)(IoV)的應(yīng)用，將數(shù)據(jù)化管理進(jìn)一步向客戶端延伸，建立起亞洲最大的數(shù)字化工廠，開啟“制造物聯(lián)”的全面應(yīng)用探索，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)人員的網(wǎng)絡(luò)化。
2015年制造強(qiáng)國(guó)目標(biāo)實(shí)施以來(lái)，智能制造作為主攻方向在企業(yè)獲得了更大的重視。三一重工實(shí)現(xiàn)了價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成，在一個(gè)平臺(tái)上管理集團(tuán)國(guó)內(nèi)、國(guó)際的業(yè)務(wù)單元、營(yíng)銷、后市場(chǎng)服務(wù)，通過(guò)營(yíng)銷、服務(wù)和客戶平臺(tái)的對(duì)接，建立市場(chǎng)洞察體系;實(shí)現(xiàn)了從客戶訂單到智能設(shè)備、工藝、制造過(guò)程的縱向打通。三一重工利用互聯(lián)網(wǎng)的特性融合虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、仿真等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全球協(xié)同開發(fā)、驗(yàn)證，打通了設(shè)計(jì)、虛擬驗(yàn)證和生產(chǎn)。隨著新一代人工智能技術(shù)的突破， 2018年，三一重工開始了智能化的探索，無(wú)人挖掘機(jī)、無(wú)人起重機(jī)等智能產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)操控;基于IoV技術(shù)，通過(guò)自主研發(fā)的智能終端，實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷，并利用大數(shù)據(jù)開展PdM和IoT金融服務(wù)，開啟產(chǎn)品交付從以產(chǎn)品為中心向以客戶為中心轉(zhuǎn)變。
表2 三一重工應(yīng)用智能制造技術(shù)的時(shí)間表
Source: adapted based on public documents. SAP: system applications and products; PDM: product data management; PLM: product lifecycle management; ECC: ERP central component; eHR: e-human resource.
圖4. 案例1：三一重工智能制造技術(shù)升級(jí)路徑(P1)。SANY：三一重工
(二)我國(guó)大多數(shù)企業(yè)需要進(jìn)行數(shù)字化補(bǔ)課
在這三種技術(shù)范式中，數(shù)字化技術(shù)是基礎(chǔ)。然而，一些公司認(rèn)識(shí)到這三種技術(shù)可以并行使用，而數(shù)字化技術(shù)不一定是使用另外兩種技術(shù)的先決條件。盡管一些企業(yè)的數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)有限，但在特定的環(huán)境下，它們可能能夠跨越式地進(jìn)入智能制造范式。同時(shí)，廣大企業(yè)在推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”制造過(guò)程中數(shù)字化制造的課必須要補(bǔ)。
案例2：浙江春風(fēng)動(dòng)力股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱春風(fēng)動(dòng)力)始建于1989年，是以全地形車、摩托車大排量發(fā)動(dòng)機(jī)研制、特種整車研制為核心技術(shù)的高端裝備制造企業(yè)。目前已躋身國(guó)際一流競(jìng)爭(zhēng)行列，特種車市場(chǎng)占有率連續(xù)12年穩(wěn)居歐洲市場(chǎng)第一位，是特種車細(xì)分領(lǐng)域的世界隱形冠軍企業(yè)。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、品牌知名度的持續(xù)提升，消費(fèi)者的需求對(duì)公司生產(chǎn)組織效率和品質(zhì)控制能力提升提出迫切要求，春風(fēng)動(dòng)力從市場(chǎng)用戶個(gè)性化、多樣化、快速消費(fèi)理念地迅速增強(qiáng)出發(fā)，主動(dòng)推動(dòng)公司向個(gè)性化定制、柔性化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化銷售等先進(jìn)生產(chǎn)方式和商業(yè)模式加快轉(zhuǎn)型。
2012年前，春風(fēng)動(dòng)力作為國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)僅有少量單系統(tǒng)數(shù)字化基礎(chǔ)，初步應(yīng)用了ERP(D1)、OA (D1)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理[PDM(D1)]，這也代表了大多數(shù)中國(guó)企業(yè)當(dāng)時(shí)的狀況。
2012年，春風(fēng)動(dòng)力為降低企業(yè)運(yùn)作的各種成本，滿足客戶訂單小批量、多品種，及對(duì)交貨期、價(jià)格、質(zhì)量更高的要求，開始編制企業(yè)智能制造總體規(guī)劃，在分析市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和企業(yè)自身管理狀況的基礎(chǔ)上，研究確定建成“支持個(gè)性化定制的特種車輛智能制造模式”，并提出“基礎(chǔ)建設(shè)—單項(xiàng)應(yīng)用—系統(tǒng)集成—協(xié)同創(chuàng)新”的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)路徑。2013年，公司開展了組織架構(gòu)調(diào)整、流程優(yōu)化、硬件技術(shù)改造(D1)等系列基礎(chǔ)建設(shè)工程。春風(fēng)動(dòng)力堅(jiān)持“以高打低”，應(yīng)用先進(jìn)適用的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)帶動(dòng)企業(yè)數(shù)字化的完善。2014年，春風(fēng)動(dòng)力先后展開了IoT系統(tǒng)(D1N1)、SCM系統(tǒng)(N1)、PLM系統(tǒng)(D1N1)、ERP系統(tǒng)(D1N1)等多項(xiàng)單個(gè)信息系統(tǒng)的開發(fā)、升級(jí)和應(yīng)用。其中，IoT系統(tǒng)的運(yùn)用將企業(yè)信息化延伸到生產(chǎn)車間，直達(dá)底層的生產(chǎn)設(shè)備;通過(guò)計(jì)劃管理、設(shè)備監(jiān)控、質(zhì)量控制、節(jié)拍監(jiān)控等模塊功能，打通從銷售計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、車間任務(wù)、機(jī)臺(tái)任務(wù)的分解，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)車間的自動(dòng)化生產(chǎn)管理。由于春風(fēng)動(dòng)力在總體規(guī)劃階段提前考慮了各個(gè)單項(xiàng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)、接口和數(shù)據(jù)格式，春風(fēng)動(dòng)力的系統(tǒng)集成得以快速實(shí)施。2015年，春風(fēng)動(dòng)力建設(shè)統(tǒng)一集成的管理信息平臺(tái)(D2N1)，整合各系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口(D2)、實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接完成從客戶端到供應(yīng)端，從研發(fā)端到產(chǎn)品端的全信息鏈貫通。2016—2018年，春風(fēng)動(dòng)力推動(dòng)建成“支持個(gè)性化定制的特種車輛智能制造模式”(D2N1)，實(shí)現(xiàn)C2M(customer-to-manufactory)定制，并入選中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目。
2018年至今，春風(fēng)動(dòng)力推動(dòng)協(xié)同創(chuàng)新，將智能制造從工廠推向正在開展數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)(D2N1)、C2M市場(chǎng)云平臺(tái)(D2N1)、精密智能制造平臺(tái)(D2N2)、IoV(D2N1)、大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)(D2N2)等工業(yè)云平臺(tái)，打造新型信息經(jīng)濟(jì)環(huán)境下公司可持續(xù)發(fā)展新型核心競(jìng)爭(zhēng)力。
從春風(fēng)動(dòng)力實(shí)施智能制造技術(shù)的時(shí)間表(表3)可以看出，該公司在這三個(gè)技術(shù)范式下的升級(jí)并不是按順序進(jìn)行的(圖5)。
表3 春風(fēng)動(dòng)力應(yīng)用智能制造技術(shù)的時(shí)間表
Source: adapted based on public documents.
圖5. 案例2：春風(fēng)動(dòng)力智能制造技術(shù)升級(jí)路徑(P2)。CFMOTO：春風(fēng)動(dòng)力
案例3：青島紅領(lǐng)集團(tuán)有限公司(紅領(lǐng)集團(tuán)，2008年后簡(jiǎn)稱酷特智能)紅領(lǐng)集團(tuán)成立于1995年，曾經(jīng)是一家非常傳統(tǒng)的服裝企業(yè)。經(jīng)過(guò)近十幾年的發(fā)展，紅領(lǐng)集團(tuán)構(gòu)建了較完善的服裝行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”制造理論體系，搭建了大規(guī)模個(gè)性化定制平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)客戶需要，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”制造模式獲取訂單及相應(yīng)產(chǎn)品參數(shù)，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品制造工藝需要，推動(dòng)了設(shè)計(jì)、物流的數(shù)字化;酷特智能利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者和工廠的“聯(lián)接”，改變了傳統(tǒng)消費(fèi)品分層級(jí)營(yíng)銷的商業(yè)規(guī)則，真正建立起C (customer)端和M(manufactory)端直線交互的商業(yè)邏輯和商業(yè)模式，消除中間商的價(jià)格空間，使消費(fèi)者得到最優(yōu)性價(jià)比的產(chǎn)品和服務(wù)。
紅領(lǐng)集團(tuán)在推進(jìn)智能制造過(guò)程中，充分考慮了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)先進(jìn)性的平衡，這是智能制造走向成功的關(guān)鍵。2003年，紅領(lǐng)集團(tuán)前瞻性地判斷出消費(fèi)需求由大規(guī)模同質(zhì)化需求向個(gè)性化、小批量需求的變化，企業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)整，將個(gè)性化定制作為經(jīng)營(yíng)核心。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，提高服裝制造效率，紅領(lǐng)集團(tuán)首先建設(shè)個(gè)性化定制工業(yè)流水線(自動(dòng)化)，打通個(gè)性化定制的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，具備個(gè)性化定制的硬件條件。2004年，企業(yè)在服裝行業(yè)內(nèi)較早的引入電子商務(wù)系統(tǒng)(N1)，具備了網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)條件。之后十幾年，企業(yè)根據(jù)自身需求，分階段、分模塊開展了智能制造的建設(shè)和改造。2005—2010年期間，企業(yè)建設(shè)工廠網(wǎng)絡(luò)和各單模塊的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自主設(shè)計(jì)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單管理系統(tǒng)互聯(lián)互通，推動(dòng)了企業(yè)運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化，開展流程優(yōu)化，初步形成C2M定制平臺(tái)模式。
為提高衣服質(zhì)量和降低損耗，企業(yè)于2010—2012年開始進(jìn)行裝備數(shù)字化建設(shè)和裁剪、縫制數(shù)字化車間(D1)建設(shè)，打通個(gè)性化定制基礎(chǔ)端前端的數(shù)字化建設(shè);聯(lián)合研發(fā)成功首臺(tái)數(shù)控裁床，提升裁剪效率300%以上;聯(lián)合開發(fā)集成協(xié)同系統(tǒng)(D1N1)，各個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的集成應(yīng)用，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的服裝大規(guī)模個(gè)性化定制模式。有趣的是，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和行業(yè)特性，工人在縫紉等環(huán)節(jié)相對(duì)數(shù)字化裝備柔性更大、成本更低，因此企業(yè)并沒(méi)有替換制造環(huán)節(jié)的縫紉工人，而是以較高的工資穩(wěn)定了生產(chǎn)隊(duì)伍，對(duì)工人的組織架構(gòu)進(jìn)行了數(shù)字化重構(gòu)。為了降低企業(yè)庫(kù)存、物流、總銷、分銷等的所有不必要的成本，提升制造端的價(jià)值，2015年，酷特智能配合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，開展車間裝備改造(D1)，與數(shù)據(jù)系統(tǒng)緊密交互;C2M生態(tài)建設(shè)(D1N2)。2017年，企業(yè)推動(dòng)智能物流、立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)(D1)，精簡(jiǎn)80%以上物流人員，極大降低生產(chǎn)成本。2018年，企業(yè)以數(shù)字工廠為基礎(chǔ)，開展IoT建設(shè)(N2)，搭建智能工廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的時(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，生產(chǎn)指標(biāo)的自動(dòng)生成，提升生產(chǎn)過(guò)程的可控性。
從酷特智能實(shí)施智能制造技術(shù)的時(shí)間表(表4)可以看出，該公司在這三個(gè)技術(shù)范式之間的升級(jí)是非線性的(圖6)。
表4 酷特智能應(yīng)用智能制造技術(shù)的時(shí)間表
Source: adapted based on public documents. APS: advanced planning and scheduling; IMDS: international material data system; OMS: order management system; BPM/ESP: business process management.
圖6. 案例3：酷特智能智能制造技術(shù)升級(jí)路徑(P3)。Kute Smart：酷特智能
案例4：新疆金風(fēng)科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱金風(fēng)科技)成立于1998年，多次入選 “全球最具創(chuàng)新能力企業(yè)50強(qiáng)”，成立至今實(shí)現(xiàn)全球風(fēng)電裝機(jī)容量超過(guò)50 GW，在24個(gè)國(guó)家穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)成為世界領(lǐng)先的風(fēng)電企業(yè)。金風(fēng)科技作為中國(guó)最早從事風(fēng)電機(jī)組研發(fā)與制造的企業(yè)之一，其發(fā)展歷程可以看作是中國(guó)風(fēng)電事業(yè)發(fā)展的縮影?，F(xiàn)在，金風(fēng)科技已經(jīng)成長(zhǎng)為風(fēng)電整體解決方案供應(yīng)商，提供從風(fēng)電裝備到風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、運(yùn)維、金融全方位的服務(wù)，從制造型企業(yè)向制造服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型。
金風(fēng)科技自建立伊始，就把數(shù)字化作為提高公司競(jìng)爭(zhēng)力的重要工作，以創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展。2001—2012年，為提升效率，金風(fēng)科技實(shí)施了ERP(D1N1)、人力資源系統(tǒng)、PLM、CRM、各種辦公輔助系統(tǒng)等，并多次迭代升級(jí)。截至2012年，金風(fēng)科技數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化多策并舉，開展了以研發(fā)為主線的研發(fā)協(xié)同平臺(tái)(D1N1)、研發(fā)技術(shù)平臺(tái)、PDM(D1);以生產(chǎn)物流為主線的ERP、供應(yīng)鏈、電子商務(wù)的建設(shè)(D1N1);以銷售服務(wù)為主線的CRM的建設(shè);以人為本的人力資源系統(tǒng)(eHR)建設(shè)，有效地提升了流程的效率。它還建立了以知識(shí)管理為核心的知識(shí)管理信息系統(tǒng)，通過(guò)海量數(shù)據(jù)的挖掘、篩選，為公司決策層提供開展工作的依據(jù)。
2013年，金風(fēng)科技充分應(yīng)用企業(yè)數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)行了“風(fēng)光儲(chǔ)”一體的“智能微網(wǎng)示范項(xiàng)目”(D2N1)。金風(fēng)科技利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、AI技術(shù)和自身風(fēng)電裝備制造技術(shù)、多年的風(fēng)場(chǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，主動(dòng)向下游靠攏，通過(guò)技術(shù)、管理創(chuàng)新，向生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)尋求利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。2016—2017年，金風(fēng)科技在產(chǎn)品、設(shè)計(jì)數(shù)字化的基礎(chǔ)上，建立先進(jìn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)(D2N2)，包括自主研發(fā)的可定制化智能直驅(qū)風(fēng)機(jī)、New Freemeso、GoldFarm、SOAM、EFarm、Powermest、Resmart等系統(tǒng)和技術(shù)，為風(fēng)電場(chǎng)的宏觀選址、精細(xì)化測(cè)風(fēng)、風(fēng)資源評(píng)估、風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、資產(chǎn)管理與優(yōu)化、融入集中功率預(yù)測(cè)、智能故障診斷、健康狀態(tài)預(yù)警、風(fēng)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行等提供一體化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化工具。
截至2019年，通過(guò)產(chǎn)品數(shù)字化和管理數(shù)字化協(xié)同發(fā)展(D2N2)，金風(fēng)科技現(xiàn)已構(gòu)建了數(shù)字化風(fēng)電場(chǎng)整體解決方案，并為12家發(fā)電企業(yè)、107個(gè)場(chǎng)站、16 000多臺(tái)發(fā)電設(shè)備提供集控、功率預(yù)測(cè)、設(shè)備健康管理、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電能力提升等服務(wù)，切實(shí)提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率達(dá)10%~15%，提高風(fēng)資源工作效率50%~200%，最終提升收益率1%~3%。
從金風(fēng)科技實(shí)施智能制造技術(shù)的時(shí)間表(表5)可以看出，金風(fēng)科技在智能制造三個(gè)基本范式的演進(jìn)的技術(shù)升級(jí)路徑并不是連續(xù)的(圖7)。
表5 金風(fēng)科技應(yīng)用智能制造技術(shù)的時(shí)間表
Source: adapted based on public documents. MIS: management information system.
圖7. 案例4：金風(fēng)科技智能制造技術(shù)升級(jí)路徑(P4)。GoldWind：金風(fēng)科技
(三)因企制宜，系統(tǒng)集成商助推中小企業(yè)升級(jí)
智能制造推進(jìn)過(guò)程中，由于資金和制造能力的限制，中小企業(yè)難于掌握共性賦能技術(shù)，完成企業(yè)在三個(gè)基本范式的轉(zhuǎn)換。因此，由具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化共性賦能技術(shù)基礎(chǔ)的第三方系統(tǒng)集成企業(yè)協(xié)同推進(jìn)，將顯著提高中小企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的成功概率。
案例5：浙江陀曼精密機(jī)械有限公司(以下簡(jiǎn)稱陀曼科技)對(duì)新昌縣一批軸承生產(chǎn)企業(yè)的改造，形成了很好的經(jīng)驗(yàn)。陀曼科技成立于2006年，原本是浙江新昌縣軸承行業(yè)的一個(gè)裝備提供商。浙江新昌軸承行業(yè)軸承企業(yè)超過(guò)1500家，具備典型的塊狀經(jīng)濟(jì)特性。近年來(lái)，隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇和各類資源成本大幅上升，產(chǎn)業(yè)淘汰整合，到2016年，仍有軸承行業(yè)企業(yè)600家左右，企業(yè)整體質(zhì)量水平雖有較大幅度提升，但仍然主要處于機(jī)械化、自動(dòng)化階段(D0N0)。
近些年，隨著競(jìng)爭(zhēng)加劇和各類要素成本的上升，大部分企業(yè)利潤(rùn)率僅為3%~5%，不少企業(yè)處在虧損邊緣，迫切需要從“低成本競(jìng)爭(zhēng)”向“高品質(zhì)、高效率、低能耗”發(fā)展轉(zhuǎn)型。陀曼科技抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，從裝備制造商轉(zhuǎn)型成為系統(tǒng)集成商，為軸承行業(yè)提供數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化解決方案，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)剌S承行業(yè)的整體升級(jí)(D1N1)。
2006年，陀曼科技(D0N0)是浙江省第一批機(jī)器換人服務(wù)公司，主要制造從事軸承、齒輪、汽車零部件機(jī)械加工行業(yè)的自動(dòng)化單機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線等，基于對(duì)當(dāng)?shù)剌S承企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)所面臨的痛點(diǎn)和需求的深刻了解，陀曼科技作為裝備制造商已服務(wù)超過(guò)1200家企業(yè)。
2013年，陀曼科技看準(zhǔn)了智能制造“提質(zhì)、增效、降本”的技術(shù)特征，進(jìn)行企業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)、服務(wù)的智能制造規(guī)劃。2014年，陀曼科技除提供軸承裝備外，定位于提供信息化、自動(dòng)化技改工程承包服務(wù)，在軸承行業(yè)提供類似于工程承包的“交鑰匙”工程，至今已作為系統(tǒng)集成商服務(wù)超過(guò)160家企業(yè)，完成改造及上云設(shè)備(D1N1)數(shù)量達(dá)12 753臺(tái)。為提高新昌中小軸承企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的意愿，新昌縣和陀曼科技共同設(shè)立引導(dǎo)基金，按不超過(guò)企業(yè)可升級(jí)設(shè)備臺(tái)數(shù)的5%提供免費(fèi)升級(jí)機(jī)會(huì)。小規(guī)模免費(fèi)體驗(yàn)的方法打消了當(dāng)?shù)仄髽I(yè)對(duì)智能升級(jí)效果的顧慮，破解了中小企業(yè)推行智能制造決策難的問(wèn)題。
陀曼科技實(shí)施的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化改造是一個(gè)系統(tǒng)工程，一般中小企業(yè)不具備“方案制訂、軟硬件集成改造、操控培訓(xùn)及持續(xù)改善”等綜合能力。陀曼科技作為總承包商，對(duì)中小軸承企業(yè)量身定制提供自主研發(fā)的系統(tǒng)解決方案，提供包括基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的TM-e微型生產(chǎn)管理系統(tǒng)(D1)、TM-SPC數(shù)字測(cè)量及質(zhì)量過(guò)程管理系統(tǒng)(D1)、TM-ACS機(jī)床自適應(yīng)管理系統(tǒng)(D1)等;通過(guò)“智能數(shù)據(jù)采集終端(具備邊緣計(jì)算和通訊模組)+云平臺(tái)+工業(yè)APP”的方式，向行業(yè)提供全面的面向設(shè)備改造、管理提升、員工培訓(xùn)、工期安排、提質(zhì)增效節(jié)本等整體解決方案，使得中小微軸承企業(yè)能夠在原有設(shè)備上低成本的進(jìn)行數(shù)字化改造，按照不同企業(yè)的需要提供從數(shù)字化設(shè)備單元/數(shù)字化生產(chǎn)線(D1)，到生產(chǎn)或管理的其中某一環(huán)節(jié)的數(shù)字化(D1/N1)(如質(zhì)量管理數(shù)字化、管理數(shù)字化、設(shè)備維護(hù)數(shù)字化等)，到車間或工廠數(shù)字化(D1N1)的各種解決方案。從初期55家改造企業(yè)(更多企業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)沒(méi)有完成)情況看，平均每家改造成本約為23萬(wàn)元，企業(yè)通過(guò)設(shè)備使用效率提升、節(jié)能降耗和人工成本節(jié)省等，大部分企業(yè)一年內(nèi)就能回收投入。
2017年陀曼科技發(fā)展為向軸承、緊固件、齒輪等行業(yè)的數(shù)字化技改工程總承包商與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(N2)。在浙江新昌軸承行業(yè)中小企業(yè)批量推廣“數(shù)字化制造、平臺(tái)化服務(wù)”基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)向浙江慈溪、常山等軸承產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)進(jìn)行復(fù)制推廣，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域發(fā)展。同時(shí)開始與海鹽緊固件行業(yè)合作，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)的模式探索。
作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)集成商，陀曼科技的案例展示了一個(gè)不同于之前研究的其他4個(gè)案例的智能制造升級(jí)路徑——一個(gè)集成商促進(jìn)中小企業(yè)跨越三個(gè)基本范式轉(zhuǎn)型的路徑。圖8為新昌球軸承中小企業(yè)的升級(jí)路徑，其中陀曼科技為P5升級(jí)路徑下的3個(gè)圓圈。
圖8. 案例5：陀曼科技助力中小微企業(yè)智能制造技術(shù)升級(jí)路徑(P5)。TOMAN：陀曼科技
四、多案例比較分析
通過(guò)對(duì)這5種情況的比較(圖9)，我們發(fā)現(xiàn)企業(yè)在推動(dòng)智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，有多種不同的轉(zhuǎn)型路徑。三一重工開始應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)時(shí)，已經(jīng)具備了良好的數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)，因此，它從數(shù)字化制造串行推進(jìn)到數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造。之后，三一重工又在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造的良好基礎(chǔ)上，開始探索新一代智能制造，實(shí)現(xiàn)三個(gè)基本范式“串聯(lián)式”發(fā)展。
圖9. 5個(gè)案例的智能制造升級(jí)路徑
然而，春風(fēng)動(dòng)力、酷特智能、金風(fēng)科技和陀曼科技在網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)來(lái)臨時(shí)，數(shù)字化技術(shù)上并沒(méi)有如三一重工相同的優(yōu)勢(shì)，處于沒(méi)有(春風(fēng)動(dòng)力、陀曼科技)，或僅有少量數(shù)字化(金風(fēng)科技)、網(wǎng)絡(luò)化(酷特智能)技術(shù)基礎(chǔ)的水平。因此，這些企業(yè)同時(shí)開發(fā)了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動(dòng)企業(yè)的數(shù)字化發(fā)展。
春風(fēng)動(dòng)力采用“以高打低”的方式，用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)數(shù)字化技術(shù)水平提高，用客戶個(gè)性化定制特種車、摩托車的數(shù)據(jù)，推動(dòng)生產(chǎn)端、供應(yīng)鏈的數(shù)字化升級(jí)。目前，該公司已進(jìn)入智能制造范式的早期階段。
酷特智能根據(jù)服裝行業(yè)特點(diǎn)，以多品種小批量的服裝定制需求為驅(qū)動(dòng)，關(guān)注網(wǎng)絡(luò)化模式創(chuàng)新，在數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用方面，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則充分發(fā)揮人在制造過(guò)程中的柔性，采用縫紉工人接受數(shù)字化信息，操作設(shè)備的方式，采用適度數(shù)字化，避免了技術(shù)冗余。
金風(fēng)科技堅(jiān)持“創(chuàng)新引領(lǐng)”，用先進(jìn)適用的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化迭代企業(yè)的全過(guò)程，推動(dòng)企業(yè)從生產(chǎn)型企業(yè)向生產(chǎn)服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型。隨著網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)同步成長(zhǎng)，金風(fēng)科技得以從數(shù)字化制造轉(zhuǎn)向“互聯(lián)網(wǎng)+”制造。
陀曼科技的情況與其他4例有很大的不同。陀曼科技作為智能制造系統(tǒng)集成商，針對(duì)新昌縣軸承行業(yè)，因企制宜，提供智能制造系統(tǒng)解決方案，推動(dòng)中小企業(yè)邁向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。其作用是幫助企業(yè)(主要是資源和能力有限的中小企業(yè))采用適用的智能制造技術(shù)。中小型企業(yè)采用智能制造技術(shù)的方式在很大程度上取決于它們的戰(zhàn)略和部門具體情況，具體路徑既可以是串聯(lián)式也可三個(gè)基本范式融合發(fā)展，陀曼科技起到的是助推器、加速器的作用。
綜上所述，本文提出的5個(gè)案例描述了中國(guó)制造業(yè)中5條截然不同的智能制造升級(jí)路徑。企業(yè)采用智能制造技術(shù)的方式在很大程度上取決于它們的戰(zhàn)略和行業(yè)具體情況。基于這5個(gè)案例的研究結(jié)果，我們有理由提出，中國(guó)制造業(yè)的智能制造技術(shù)升級(jí)路徑并不一定是按照西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家“串聯(lián)式”的技術(shù)升級(jí)路徑。企業(yè)在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和制造技術(shù)融合過(guò)程中應(yīng)該采用“并行推進(jìn)融合發(fā)展”的技術(shù)升級(jí)路線。
五、討論和結(jié)論
本文比較了中國(guó)企業(yè)智能制造升級(jí)的5個(gè)典型案例。在這些案例研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了每個(gè)關(guān)鍵案例的升級(jí)路徑，并通過(guò)多案例比較歸納出升級(jí)路徑的模式。我們認(rèn)為，在中國(guó)，制造企業(yè)的技術(shù)水平機(jī)械化、電氣化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化并存。當(dāng)前，新一代智能制造的發(fā)展剛剛起步，這給中國(guó)制造商制定升級(jí)路徑帶來(lái)了更多的復(fù)雜性。本文有以下主要發(fā)現(xiàn)。
(1)適合中國(guó)的發(fā)展路線：并行推進(jìn)融合發(fā)展。5個(gè)企業(yè)在我國(guó)推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”制造背景下，推動(dòng)公司數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的起點(diǎn)不同，但是在應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)追求提質(zhì)量、降成本、增效率的過(guò)程中，5個(gè)企業(yè)都達(dá)到或接近了D2N2的水平，取得了良好的效果。當(dāng)前技術(shù)迭代速度提升，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、IoT、AI集群突破，對(duì)比5個(gè)企業(yè)智能制造技術(shù)升級(jí)路徑發(fā)現(xiàn)，因循西方發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)升級(jí)路徑串行發(fā)展不現(xiàn)實(shí)。在新技術(shù)方面，特別是新技術(shù)應(yīng)用方面，中國(guó)和世界主要國(guó)家處于同一起跑線，我國(guó)雖然是后發(fā)國(guó)家，但我們不能等數(shù)字化補(bǔ)課完成再推動(dòng)其他技術(shù)應(yīng)用，這樣就又造成新的落后，企業(yè)在推進(jìn)智能制造時(shí)應(yīng)采用務(wù)實(shí)的“并聯(lián)式”升級(jí)?！安⑿型七M(jìn)融合發(fā)展”是適合中國(guó)國(guó)情的智能制造技術(shù)升級(jí)路徑。
(2)企業(yè)在推動(dòng)智能制造發(fā)展過(guò)程中要做到因企制宜。企業(yè)是實(shí)施智能制造的主體，推進(jìn)智能制造發(fā)展要考慮自身的資源與產(chǎn)業(yè)特性、戰(zhàn)略定位，制定總體規(guī)劃，5個(gè)企業(yè)的一個(gè)共同點(diǎn)就是都制定了切實(shí)可行的總體規(guī)劃。智能制造是個(gè)系統(tǒng)工程，企業(yè)按照制定的技術(shù)升級(jí)路徑務(wù)實(shí)推進(jìn)，分步實(shí)施，才有可能成功。因企制宜的推進(jìn)智能制造還表現(xiàn)為，企業(yè)要重點(diǎn)突破，如酷特智能抓住C2M的個(gè)性化定制模式;春風(fēng)動(dòng)力早期建立設(shè)計(jì)、物流、管理等單個(gè)模塊后，再整合集成。企業(yè)要抓住需要解決的問(wèn)題，有重點(diǎn)的突破，最終帶動(dòng)企業(yè)的全面升級(jí)?？偟膩?lái)說(shuō)，企業(yè)應(yīng)堅(jiān)持“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突破、全面推進(jìn)”十六字方針。同時(shí)，我國(guó)企業(yè)必須堅(jiān)持“創(chuàng)新引領(lǐng)”，有條件的企業(yè)，如三一重工、金風(fēng)科技等各行業(yè)的龍頭企業(yè)，要積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等最先進(jìn)的技術(shù)，瞄準(zhǔn)高端方向，加快研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用新一代智能制造技術(shù)，推進(jìn)先進(jìn)信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合，走出一條推進(jìn)智能制造的新路。
(3)數(shù)字化技術(shù)為智能制造的升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。企業(yè)推進(jìn)智能制造，數(shù)字化制造是基礎(chǔ)，貫穿企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的全過(guò)程，并在和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、智能化技術(shù)融合的過(guò)程中，不斷提升。中國(guó)企業(yè)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到數(shù)字化技術(shù)的重要性，盡管這些技術(shù)有時(shí)并不被認(rèn)為是最先進(jìn)的。在這5個(gè)案例中，盡管處于不同的階段，但被研究企業(yè)在整個(gè)升級(jí)過(guò)程中都建立了特定的數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)，并將數(shù)字化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)相結(jié)合。否則，企業(yè)將會(huì)遇到關(guān)鍵的技術(shù)障礙，阻礙它們進(jìn)入下一個(gè)升級(jí)階段。從這個(gè)意義上說(shuō)，中國(guó)企業(yè)可能不需要在最開始就建立完善的數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)，而是需要在升級(jí)的過(guò)程中在需要的時(shí)候做好數(shù)字化技術(shù)“補(bǔ)課”，這樣才能最終實(shí)現(xiàn)智能制造的技術(shù)升級(jí)跨域發(fā)展。
本文從兩個(gè)方面對(duì)創(chuàng)新趕超和制造業(yè)升級(jí)的文獻(xiàn)進(jìn)行了貢獻(xiàn)。首先，本研究將趕超路徑理論擴(kuò)展到智能制造升級(jí)領(lǐng)域，涉及復(fù)雜的系統(tǒng)技術(shù)(包括三個(gè)基本范式)和大規(guī)模的技術(shù)采用，并通過(guò)5個(gè)關(guān)鍵的趕超案例研究，總結(jié)中國(guó)制造企業(yè)的智能制造升級(jí)路徑。我們認(rèn)為，中國(guó)的制造業(yè)企業(yè)可能不會(huì)遵循傳統(tǒng)的循序漸進(jìn)的升級(jí)路徑，而是會(huì)采取更加多樣化的路徑，以非線性的方式跨越數(shù)字化制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”制造和新一代智能制造，并根據(jù)企業(yè)的具體情況進(jìn)行整合。其次，我們認(rèn)為有必要制定智能制造標(biāo)準(zhǔn)，特別是在升級(jí)路徑不規(guī)范的情況下。智能制造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)技術(shù)概念，由三個(gè)基本范式組成，如果沒(méi)有統(tǒng)一的制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)在制定升級(jí)路徑時(shí)可能會(huì)感到困惑。例如，我們對(duì)三一重工、金風(fēng)科技和酷特智能的案例研究中發(fā)現(xiàn)，各企業(yè)在部署ERP和PLM等單個(gè)的數(shù)字化模塊時(shí)都走了彎路，其中一個(gè)重要原因就是，當(dāng)需要應(yīng)用新技術(shù)升級(jí)時(shí)，出現(xiàn)接口、格式等不兼容問(wèn)題，形成信息孤島。這些技術(shù)需要更多的資源和更長(zhǎng)的時(shí)間，尤其是在早期階段，當(dāng)時(shí)這些公司幾乎沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)。這樣，由于缺乏智能制造標(biāo)準(zhǔn)，這些公司不得不進(jìn)行升級(jí)的試點(diǎn)和試錯(cuò)。當(dāng)前，我國(guó)智能制造技術(shù)種類繁多，正在大量制造企業(yè)中擴(kuò)散，制造標(biāo)準(zhǔn)的缺乏將可能嚴(yán)重影響到這些企業(yè)的升級(jí)效果，為資源和技術(shù)能力有限的中小企業(yè)制造巨大的技術(shù)壁壘。這是一個(gè)需要進(jìn)一步注意的問(wèn)題。
本文對(duì)智能制造升級(jí)的決策也有一定的借鑒意義。政策制定者習(xí)慣于自上而下地設(shè)計(jì)和實(shí)施產(chǎn)業(yè)政策，然而，我們認(rèn)為自下而上的方法更適合于智能制造升級(jí)計(jì)劃，因?yàn)樽陨隙碌恼咄ǔ：雎粤酥袊?guó)企業(yè)升級(jí)路徑的異質(zhì)性。因此，決策者在為處理與公共產(chǎn)品和外部性相關(guān)的一般問(wèn)題(如通用技術(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、校企合作等)提供援助時(shí)，應(yīng)通過(guò)考慮企業(yè)自身的技術(shù)能力、資源基礎(chǔ)和行業(yè)具體情況，讓企業(yè)在制定自己的升級(jí)路徑時(shí)具有更大的靈活性。從產(chǎn)業(yè)技術(shù)層面，對(duì)于政策的制定者來(lái)說(shuō)，政府在制定鼓勵(lì)智能制造、鼓勵(lì)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的產(chǎn)業(yè)政策時(shí)，要堅(jiān)持實(shí)事求是，按照企業(yè)需求推進(jìn)。充分利用我國(guó)大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”制造的成功實(shí)踐給我們提供的重要啟示和寶貴經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)自身發(fā)展的實(shí)際需要，采取先進(jìn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)解決傳統(tǒng)制造問(wèn)題，不斷加入AI、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，提高企業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造水平，扎扎實(shí)實(shí)地完成數(shù)字化“補(bǔ)課”，同時(shí)，邁向更高的智能制造水平。
在新一代智能制造來(lái)臨的今天，“并行推進(jìn)、融合發(fā)展”的技術(shù)升級(jí)路線適應(yīng)于全球制造業(yè)。在世界范圍內(nèi)的智能制造技術(shù)浪潮中，并行而非串聯(lián)的制造技術(shù)升級(jí)戰(zhàn)略可以推廣到其他發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體。傳統(tǒng)的研究是在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的背景下討論智能制造的升級(jí)，這些國(guó)家的企業(yè)花費(fèi)了幾十年的時(shí)間來(lái)升級(jí)他們的制造技術(shù)，這些企業(yè)大多采用了智能制造三個(gè)基本范式順序發(fā)展的路徑。當(dāng)前，發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家同時(shí)面臨著智能化技術(shù)的沖擊，這為發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體提供了一個(gè)快速追趕甚至超越發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的機(jī)會(huì)。當(dāng)前，對(duì)于中國(guó)和世界來(lái)說(shuō)，盡管起點(diǎn)不同，但不論是中國(guó)還是歐美工業(yè)強(qiáng)國(guó)的制造業(yè)都沒(méi)有完成數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化范式，隨著新一代AI突破和與制造業(yè)的融合，新一代智能制造范式已開始探索發(fā)展，中國(guó)和西方都面臨新一代智能制造范式和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化范式并行的階段，對(duì)于全球制造業(yè)而言，不論是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的何種新技術(shù)，作為共性賦能技術(shù)，探索其適合制造業(yè)應(yīng)用的，把新技術(shù)應(yīng)用到制造業(yè)中去，都將推動(dòng)全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
文章來(lái)源于中國(guó)工程院院刊 ，作者Engineering
（轉(zhuǎn)載）
