FABIE视角丨人工智能与高端装备制造业

1发布 · 2020-09-03 17:50 40

国家大力培育发展高端装备制造业,是实现“中国制造”向“中国创造”转变的重要途径


FABIE说


当前,全球掀起以知识产权为基础和支撑的制造业转型升级的“第四次工业革命”浪潮,高端装备制造产业是国家制造转型升级的内生动力。高端装备的智能化是一个工业发达国家的重要标志,是新进制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合,是国家产业发展的原始动力。经过多年的发展,中国已经成为全球第一装备制造业大国,但仍大而不强,李克强总理在2015年6月15日工业和信息化部座谈会上说“传统的‘MADE IN CHINA’我们还要做,但《中国制造2025》的核心,应该是主打‘中国装备’”。国家大力培育发展高端装备制造业,是实现“中国制造”向“中国创造”转变的重要途径。


以互联网、云计算、大数据、人工智能为主要内容的新一代信息技术的发展,深刻影响着高端装备智能制造所正在形成的以资源全球化、制造过程协同化为主要特征的全新产业生态和制造模式,尤其是人工智能技术,其作为新一轮技术革命和产业革新的决定性技术,日益深入人类社会的方方面面,逐渐改善人们的生产、生活方式。当前,人工智能在中国的发展恰逢其时,国家力量正不断推动人工智能产业与传统行业融合,随着“人口红利”的消退和“工程师红利”的释放,人工智能将扮演越老越重要的角色。那么,人工智能是如何助力高端装备制造业转型?人工智能如何与高端装备制造业融合?FABIE本期为您解读。




 人工智能重构高端装备制造业



01

人工智能技术下

制造业的核心生产要素


棉花、生铁、煤是蒸汽机械化时代的关键要素,钢铁、铜、合金是电气时代的关键要素、集成电路是IT时代的关键要素。人工智能技术是结合工业机器人、数字制造和添加制造等基础技术实现其具体应用,这些技术的共同点是建立在“数据处理”基础上的目标实现,其工业应用集中在数据挖掘和智能决策,工业机器人借助智能控制系统的数据处理实现了人才具备的智能性,数据犹如新型石油,人工智能技术下,基于对数据资源的处理塑造了工业制造系统的智能性和自动性,使机器有了对人类劳动进行完全替代的潜能,数据资源无疑是人工智能技术经济范式的“关键要素”。


当前世界主要经济体制定的一系列制造业规划,如美国“国家制造网络”、中国的《中国制造2025》、德国的“工业4.0”、日本的“工业价值链”等共同强调的一点是,加速新一代互联网技术与新型制造技术深度融合,促进新型与通信技术(ICT)向制造业渗透。这意味着各方对数据资源在现代制造体系中重要性的认知。数据将是决定未来工业化水平的最稀缺的资源,采用人工智能技术的企业未来争夺的或将不再是直接的利润或市场份额,而是数据。


02

人工智能技术下

制造业的生产组织方式


马克思指出:“生产方式的变革,在工厂手工业中以劳动力为起点,在大工业中以劳动资料为起点。”伴随技术革命和劳动资料的变迁,生产组织方式经历了工厂制、技工承包制、泰勒制、福特制、丰田制等,其共同点是基于劳动力这一生产主体而进行的分工模式创新。人工智能技术条件下,鉴于信息处理的即时性和智能制造系统的独立性,智能生产范式会弱化对劳动分工的强调而突出产品研发和生产的一体性。鉴于此,随着全过程数字制造技术的成熟,“设计、开发和制造”将从传统的“线性推进”变为“一体化并行”,制造直接成为创新的一部分。同时以前技术领先企业所采用的“产品创新+制造外包”的经典商业模式将会受到挑战,制造环节的就业带动效应会大大减弱,未来制造业将以制造生态系统的形式出现,国际竞争的主体将不再是企业或者技术而是制造生态系统。



人工智能与高端装备制造业的融合领域


人工智能与高端装备制造业的融合目前主要通过智能制造体系来实现。智能制造体系贯穿智能装备制造业的设计、生产、管理、服务等各个环节,是先进制造过程、系统和模式的总称,同时也是高端装备的一个细分、前沿领域。以人工智能为代表的第四次工业革命将以工业智能化、工业一体化、互联网产业化为特色,改变制造业的传统范式。智能制造体系的产业链及细分行业目前有几下方面。


01

自动化生产线集成


系统集成商处于相对于智能设备的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,负责工业机器人软件系统开发和集成。目前我国系统集成商多是从国外购买机器人整机,根据不同行业或客户的需求,制定符合生产需求的解决方案。在系统集成应用领域,国内领先的系统集成商包括新松机器人、大连奥托、成焊宝玛、晓奥享荣等。目前国内智能制造系统集成领域,大部分集中于汽车工业,国内机器人下游应用领域中,占比最大的是汽车制造,其次是3C制造。中投顾问产业研究中心预测,2020年系统集成规模有望接近830亿元,自动化生产线集成的发展现状正在稳步上升。


02

自动化设备


自动化装备主要包括工业机器人和数控机床。   

(1)工业机器人市场前景广阔。由于人工成本增加和产业转型升级的需求,我国工业机器人的销量自2010年起保持20%-50%的较高增速水平,截止2018年,我们每万人拥有工业机器人的数量已升至68台,即将超越世界平均水平74台每万人,我国机器人行业发展仍受制于核心零部件的进口依赖。


(2)目前我们数控机床已有产量水平,但目前,我国仍处于数控机床的智能化起步阶段,现阶段大部分的数控机床还不具备智能化功能,自主生产的数控机床主要以中低端产品为主,高端数控机床(数控系统)主要依靠进口。


03

工业信息化


工业信息化以工业软件为主,目前产业格局仍是以欧美企业主导,中国企业市场份额占比较低,水平与国际领先企业相比还有一定的差距。在市场方面,国产软件在研发设计、业务管理和生产调度、过程控制三类软件中均有一定市场份额,但在某些细分领域仍与国外领先软件企业差距较大。中国市场排名前五的本土厂商占整体市场份额较大,且96%的销售额在国内,全球份额不足0.3%。


04

工业互联网/物联网


 我国在RFID(射频识别)、机器视觉、传感器等物联技术和设备产业上的发展还较为落后,RFID企业总数虽超过百家,但缺乏关键核心技术,目前还未形成成熟的RFID产业链;机器视觉方面,目前仍是在引进国外产品的基础上做系统集成方面的工作,实际从事生产机器视觉产品的企业非常少;相较于RFID、机器视觉产业发展,国内传感器行业发展相对成熟,目前国内已有1700多家企业从事传感器的研发和生产的企业。


05

智能生产


智能生产的重要组成部分是3D打印,具有缩短制造时间、降低生产成本、制造更为复杂零件、个性化需求制造等突出优势。作为战略性的新兴产业,正在快速改变传统的制造方式。随着《中国制造2025》《国家增材制造产业发展推进计划》等政策的相继发布,发展3D打印已上升为国家战略。



人工智能在我国高端装备制造中

的应用现状


近年来,我们高端装备制造业快速发展,一批高端装备实现重大突破,“神舟”系列飞船成功发射,海洋石油981深水半潜式钻井平台创造了世界半潜式平台之最,“蛟龙号”载人潜水器研制成功,大型客机C919成功下线,新型支线客机ARJ21交付商用,北斗导航系统突破千万级用户,长江三峡升船机刷新世界纪录,多轴精密重型机床等产品已跻身世界先进行列,高铁、核电、通信设备等已走出国门。2019年我国工业产值高于美、日、德总和,10年内有望成为世界30%~40%的制造业产值的产出国。


01

增长势头快,发展空间大


我们智能制造装备行业增长势头迅猛,从2013年开始,我国逐步成为世界最大的机器人市场,随着制造业智能化的升级改造,我国智能制造装备行业呈现较快的增长,2020年市场规模预计超3万亿元。随着人口老龄化的到来及企业用工成本的增加,智能装备在越来越多的领域替代人工成为企业的选择,这也为我们高端装备制造业的发展提供了广阔的市场。


02

基础创新薄弱,创新主体分散


由于我国工业化起步较晚、产业发展环境不完善、国外对关键研发技术封锁等问题,我国制造业在迈向中高端的过程中面临诸多阻碍,与世界先进水平相比,差距表现在:创新主体分散,总体创新能力不足;关键核心部件受制于人,产品可靠性低;基础配套能力发展滞后,装备主机面临“空壳化”。改革开放以来,我国产业技术进步主要依靠国外技术,走的是引进模仿再创新的路子。根据国家知识产权局统计数据显示,2018年全年发明专利申请量达到160.2万件,连续8年世界第一,但专利实施率仅为10%左右,与美国、日本等发达国家的80%的科技成果转化率差距甚远。


03

机制体制有待优化


一是标准体系建设和标准化管理体制改革落后,表现为标准水平“低”、标准体系“乱”和标准管理“软”,导致产品和服务质量难以迈向中高端,使我国竞争力较强行业的技术水准难以达到国际认可。二是市场诚信缺失。信用缺失不仅会使交易成本提高,影响交易行为,而且会造成“劣币驱逐良币”现象。三是工匠精神不足。在浮躁的商业环境下,过度追求盈利,导致忽视对产品精益求精的品质追求和价值坚守,从而影响了我国制造业的产品质量保证和文化内涵提升。四是完整的产业链与基础配套件供应不配套。由于没有形成以主机制造厂为核心、上下延伸的强大自主研发的体系,产业总体规模、经济效益和竞争力难以提高。



写在最后

高端装备制造业的重点发展方向是信息化与工业化的深度融合。智能装备产业的良好发展,对于加快制造业转型升级,提升生产效率、技术水平与产品质量,降低资源消耗,对企业实现生产过程的智能化和绿色化发展有重要的作用。作为装备制造业大国,并正在向“制造业强国”迈进的中国,如何抓住新一轮技术革命带来的发展机遇,铸就大国重器,在高端装备制造与智能化的融合中取得国际话语权,事关国家经济安全和国防安全,必须当仁不让,有所作为。


高端装备制造业:

指装备制造业的高端领域,“高端”的定义主要表现在三个方面:第一,技术含量高,表现为知识、技术密集,体现多学科和多领域高精尖技术的集成;第二,处于价值链高端,具有高附加值的特征;第三,在产业链占据核心部位,其发展水平决定产业链的整体竞争力。

智能装备:

是先进制造技术、信心技术和智能技术的集成和深度融合,是高端装备制造业的重点发展方向和信息化与工业化深度融合的重要载体。主要包括机器人配套设备、自动化生产线、智能检测、AGV的应用以及软硬件结合等领域。

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