改革开放40多年的发展历程中,我国制造业保持着飞速发展,在工业化和现代化发展的进程中发挥着有力的推动作用。然而,与国际上工业发达的国家发展状况相比,中国制造业的发展尚未达到先进水平,在国际竞争中缺乏决定性的优势。为顺应时代要求,紧跟科技发展的步伐,国务院印发的战略性文件——《中国制造2025》于2015年5月问世,作为行动纲领为推进建设制造强国指明了方向。其中,“智能制造工程”作为文件中提出的五大工程之一,在制造强国的行动纲领中占有重要的地位。
智能制造(intelligent manufacturing,IM)是一种新型的人机一体化智能系统,在制造过程中分析、推理、判断、构思、决策等智能活动可以同时进行,将工业制造的自动化水平不断向智能化推进[1]。
在对辽宁省装备制造业智能化现状进行研究时,应对全国范围内装备制造业智能化研究水平进行总体了解。本文利用CiteSpace可视化分析软件对现有的研究成果进行分析。由中国知网(CNKI)数据库中采集数据,在高级检索中选择主题为“装备制造业+智能化”,截至2019年10月5日,共得到数据155条,剔除会议、报纸等数据类型以及与研究方向无关的数据,最终得到数据122条。将所得数据导入CiteSpace软件并进行可视化分析,最后生成图谱。
关键词既可以体现出文章最核心内容,又能够呈现整篇文献主题。利用软件对关键词进行聚类分析,能够有效把握该研究领域内的研究热点与方向[2]。在进行参数设置时,选择关键词选项进行聚类分析,并对阈值进行适当调整,结果如图1所示。
图1 装备制造业智能化研究关键词聚类分析结果
图1中,每一个色块即代表一个关键词聚类。不同的聚类代表着不同的研究热点。由图1可知,在装备制造业智能化研究领域中,关键词被划分到以下几个聚类中,主要包括“制造业”[3-5]“智能化”[6-7]“智能制造技术”[8]“装备制造”“先进制造业”“产业链”等。这些聚类不仅代表着研究领域内现阶段的研究热点,也为相关学者对该领域下一步的研究提供了基础和条件。“试点示范”[9]“主攻方向”[10]等聚类作为装备制造业智能化发展工作进行过程中的重要组成部分,研究了我国智能化发展试点为其他地区起到的示范作用,并在实施过程中总结出智能化发展的主攻方向,也成为该研究领域的热点方向。此外,“企业管理”[11]与“研究所”[12]聚类内所包含的关键词出现时间较早且发文数量较多,表明装备制造业的发展与企业管理是相辅相成的,且装备制造业智能化的发展离不开相关学者与科研单位的支持,他们对制造业技术与发展进程的研究起到了积极的推动作用,使装备制造业智能化发展在理论研究方面更加全面与完整。
综合上述文献可以发现,现阶段相关学者对我国装备制造业智能化整体发展的研究较多,但多数尚停留在理论层面,与实际情况结合不够。本文结合辽宁省的实际特点,从应用的角度分析存在的问题并提出对策。
2015年9月,工业和信息化部公布了以沈阳机床(集团)有限责任公司为代表的46个示范项目名单,并将智能制造广泛应用于装备制造的生产工作中,主要涉及石油石化、冶金、自动化物流、智能化纺织、智能化印刷等关系国计民生的多个重要行业[13]。到2018年10月为止,辽宁省已有9个项目入选国家示范项目名单;2019年上半年,辽宁省装备制造业累计工业增加值增速7.7%,增加值占29.6%;智能制造业主营业务收入利润率达7.7%[9]。辽宁省作为我国装备制造业重要基地之一,其生产制造的智能化水平对国家制造业的发展水平具有推动作用,因而其装备制造业智能化发展具有一定的研究价值。
(1) 人工智能。近年来,辽宁省建立了一批国家级和省级人工智能研发平台,并为促进人工智能在制造业中的应用启动多个项目。自2013年起,辽宁省连续5年共投资10亿元支持高端装备产品的研发。至2017年底,辽宁省已有70余项重大关键技术被成功攻克,共18个重点装备产品问世。2018年,辽宁省为促进人工智能与制造业的融合,相继投入280亿元资金。现阶段,辽宁省不断将智能化融入各个行业中,重点扶持包括高档数控机床、航空装备、新能源汽车等在内的8个产业。
(2) 机器人。中国机器人产业发源于中科院沈阳自动化研究所,其为辽宁省机器人技术的发展打下了坚实的基础。截至2018年辽宁省拥有机器人公司10余家,产品线集中了工业机器人、移动机器人、洁净机器人、特种机器人、服务机器人五大类产品,不仅为辽宁省经济增长作出了突出贡献,而且对装备制造业智能化发展起到了促进作用。
(3) 数字经济。辽宁省把握住发展机遇大力推动数字经济的发展,在网络强国战略思想的引领下,推进数字中国、智慧社会战略的部署,加快建设“智慧城市”,实施国家出台的工业互联网、大数据、人工智能等领域和“互联网+”行动等与多种实体经济进行深度的融合计划与政策,从而推动了装备制造业智能化发展的总体进程,提高了产业的整体水平。
从整体上看,我国制造业创新能力欠佳,装备制造业产品及核心技术的竞争力难以与发达国家抗衡。在智能化发展的过程中,先进制造设备还需从国外进口,关键零部件及关键材料等对国外依存程度高。同时,需要依赖于国外的技术包括智能控制技术、在线分析技术、智能化嵌入式软件等,自有核心技术还不足以支撑生产全过程。此外,智能装备的稳定性极大地影响着装备制造业智能化发展。到目前为止,半数以上的工业机器人、汽车制造关键设备、大型石化装备、核电等重要工程需要国外技术支持[14]。生产过程中,核心技术和设备缺失。一方面增加了智能化建设成本,另一方面使得智能化装备制造的推进难度加大,影响智能装备制造的发展进程。
装备制造业智能化发展进程会产生大量数据。如果对这些数据进行分析,对其价值进行充分挖掘,可以对企业的生产和服务及商业模式产生优化作用,推进企业智能化发展[15]。工业大数据的分析与应用已受到工业发达国家的广泛关注,而目前对工业大数据的应用正处于起步阶段,核心技术体系的完善程度偏低,数据缺乏统一标准,专业数据服务不够到位等问题逐渐显现并亟需解决。这为辽宁省装备制造业智能化的发展提供了方向。
对于辽宁省来说,现代服务业发展水平会对装备制造业智能化发展产生一定的影响,良好的现代服务业会起到有力的推动作用。在装备制造业智能化发展过程中,智能流程设计、智能监控技术、智能集成管理软件等都对现代服务业的发展产生深远的影响。然而,目前我国的发展水平与工业发达国家相比还存在着一定的差距。一方面,智能制造服务业市场并未得到充分重视,相关的政策与体系不够完善,市场化程度达不到标准。另一方面,由于传统服务业占比过大,导致总体供给过剩,而制造服务业产业比例偏小,供给不足的问题时常出现。此外,智能制造业专业人才服务体系发展不完善,智能制造技术型人才需求量大,人才缺乏情况严重[16]。
在装备制造业智能化发展过程中,为了保证网络间信息的对接与正常使用,需要各种信息集成软件、部件接口、网络端口等统一连接标准。而对于大部分企业来说,发展技术是其主要的关注目标,而未真正重视起设备及技术管理的标准化水平。由于产品来自于不同的生产厂商,大部分传统制造业自动化系统技术没有统一的标准参数。在智能制造发展带来新的生产模式的同时,统一的管理标准也需要建立起来。2015年,工业和信息化部、国家标准化管理委员会设立了智能制造相关建设标准,但辽宁省装备制造业智能化标准的普及工作仍需相关部门加以重视,避免标准缺失与交叉重复等问题。
在当今科技革命与产业革命的大背景下,迎接众多的机遇与挑战过程中,应以基础强化、创新驱动的理念推进辽宁省装备制造业的产业升级及发展。与此同时,在智能制造发展大趋势中,应充分利用当地学校与科研机构的专业实力,对相关教研体系进行合理的调整与转变。一方面,企业应将资金和实践平台的优势充分发挥出来;另一方面,学校应为企业提供优质的人才和技术。二者将各自的优势充分融合在一起,进行深入合作。学校应根据装备制造业智能化发展的需要,科学合理地设置学习课程与实践活动,将实际应用作为培养目标,大力培养创新型人才,为企业发展提供基础。由学校培养出的人才将技术应用到企业,再将研究成果应用到实际当中,将人才与技术的作用充分发挥出来,构建创新研究基地并加以完善,着力发展自主创新基础建设,不断推进辽宁省装备制造业产业升级[17]。
辽宁省落实工业大数据应用的工作可以从两个方面同时进行。一方面,由政府部门加以支持,联合各大高校建设数字服务中心,提升工业大数据的基础运算能力,对相关数据库与工业数据应用软件等操作方法与应用进行深入研究;对工业生产整体生命周期的大数据应用制定标准规划,使其更方便使用;将技术、安全、管理等多个维度纳入相应的范围,设定大数据应用标准,使工业大数据体系不断标准化与完善化。另一方面,将大数据的实际应用与推广相结合,在建立标准的基础上,融入云计算、物联网、移动互联等先进技术与资源,由政府主导推进工业大数据共享平台的建立,引导企业进行大数据应用,并在重点应用领域开展工业大数据标准化验证,将范围进一步扩展到更多领域,从更为广泛的角度推动工业大数据的全面发展;与传统工业协同发展的新模式有效结合,使工业大数据在辽宁省装备制造业智能化发展中创造出更大的价值。
随着智能制造思想与政策的不断推广与升级,辽宁省装备制造业智能化发展与先进制造服务业之间的联系日益紧密。因此,智能装备制造服务业在现代服务业中所占的比重节节攀升。辽宁省应充分重视高端服务业的发展,同时加大对服务业的支持力度[18]。针对辽宁省装备制造业智能化程度与现代服务业发展未达到同步的问题,应从以下几个方面来进行改善:首先,为了使企业间信息资源共享以及生产配置优化的工作有效进行,应设立相应的网络平台支持智能生产,同时制定适当的优惠政策促进智能装备制造服务业的发展,鼓励更多企业加入,不断扩大现代服务业市场发展规模,为先进制造服务业提供更为广阔的发展空间。其次,相关部门为吸引社会各方面的投入,可在辽宁省建立先进制造服务业生态园,支持智能制造相关服务管理企业的发展,从而使装备制造业智能化技术和研发系统的支撑作用得到加强。最后,高端创新人才的培养和培训服务体系对装备制造业发展有着深远的影响,相关部门应完善人才培养政策,为先进制造服务业发展提供人才力量。
推行装备制造业智能化的发展要设定统一的标准。由于智能装备制造产业具有综合性较强的特点,将信息技术与先进制造融为一体,因此对装备制造业智能化进行系统化的标准制定将给产业升级带来积极作用。相关部门在推行行业标准过程中,应充分结合行业特点,将建设的总体要求、内容与思路以及组织的实施方式与辽宁省实际发展状况联系在一起。在构建参考模型及体系框架过程中,应从多个维度进行考虑与分析,并在政府的领导下开展智能装备制造标准化工作,做到与国家智能制造相关建设的统一标准保持一致,提升总体标准化水平,为辽宁省装备制造业智能化发展提供更为广阔的空间。
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