中国智能机械制造评价及发展研究

智能制造是先进制造技术与新一代信息技术的深度融合，贯穿于产品的制造、服务等环节。智能制造最终要实现制造业的数字化、网络化、智能化，促使企业不断提升产品质量、效率和服务水平[1]。为了增强本国在新一轮全球产业竞争和价值链中的地位与话语权，各国纷纷将智能制造作为提升国家竞争力的主攻方向之一[2]，如美国推出“国家先进制造战略计划”，德国实施“工业4.0”战略，英国提出“工业2050战略”，日本希望通过“工业价值链”解决不同制造业企业之间的“互联制造”的问题，从而形成日本工厂的生态格局。中国政府已提出实施制造强国战略行动纲领，力图通过十年建设期，促使制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，工业化和信息化融合迈上新台阶[3-5]。

机械制造业是整个制造业的重要组成部分，关系到国计民生的诸多重大领域，其发展水平是制造业强国主要标志之一，因此，机械制造的智能化(为了与“智能制造”对应，以下简称为“智能机械制造”)是智能制造的核心和关键，其智能化水平的评价历来受到政府部门、行业和企业以及学术界的高度关注。

目前，国内外学者对智能制造的评价开展了相关研究，如易伟明等[6]参考中国智能制造标准系统结构，构建了基于张量理论的企业智能制造能力评价指标体系和评价模型；汤临佳等[7]梳理了创新生态系统的功能要素，构建了智能制造创新生态系统功能的评价体系；韩以伦等[8]剖析了影响智能制造发展水平的因素，构建基于层次分析-数据包络-灰色系统的组合模型来评价企业的智能制造能力；刘峰等[9]运用DEA模型对智能制造产业52家上市企业技术创新效率进行了测算，发现股权集中度与技术创新效率存在“倒U形”关系；董志学等[10]采用因子分析法评价了我国主要的 23 个省级行政区的智能制造能力。

可以看出，目前的研究主要集中在广义的智能制造，鲜见针对机械智能制造评价的研究文献；其次，创新是智能制造的核心驱动力，目前关于智能制造评价指标体系的构建对创新能力的体现并不充分，而且总体和面上的评价多，实证分析不足，即使有少量的实证分析也因企业样本太少，覆盖面不够，很难反映我国智能制造企业的总体水平，对企业或行业的借鉴意义不强。

本文以创新为核心要素，构建了基于“组织双元性理论”的“双E能力”量化评价指标体系，并在关注智能制造整体背景下，对智能机械制造进行评价，通过对中国智能制造企业进行评价，得到智能制造百强企业，从中筛选出“智能机械制造企业”进行排序分析。在此基础上，研究了中国智能机械制造现状、发展路径，展望了中国智能机械制造的发展趋势。

在研究样本的选择方面，考虑到机械制造与电气信息化融合的趋势，本文将制造过程和制造的产品都属于机电装备的行业均划为机械制造大类，包括高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、高性能医疗器械、家电等。需要说明的是，尽管家电行业传统上没有归类为机械制造行业，但其无论是从产品本身还是从制造所采用的装备来讲，都属于典型的机电装备，因此在本文中也被列入机械制造行业。

1 评价方法

1.1 基本原理

“双元性创新”是指两类相互冲突的创新活动的组合和共存[11-12]。在不断变化的环境中寻求生存和发展时，企业常常会面临选择“固本”还是“求新”的两难境地，即应该采用利用现有知识和资源进行的渐进式、风险相对较小的“开发式创新”(exploitative innovation)，还是应该采用通过探索新知识和新资源进行突破式、风险较大的“探索式创新”(exploratory innovation) [13]。企业要想获得持续的竞争优势，就不应该过分偏向其中一种能力，而应该在这两种不同能力间寻找平衡，否则很容易让企业走向固步自封或盲目创新的两种极端[14-16]。

笔者对中国智能制造企业创新能力进行研究时，依据“双元性创新”思想，将“开发式创新能力”和“探索式创新能力”(简称“双E能力”)作为主要的评价指标[17-19]。其中，开发式创新能力是指该企业在产品和服务方面能融合信息技术和先进制造技术与系统，挖掘制造企业自身潜力；探索式创新能力是指该企业在产品和服务方面具有融合信息技术和先进制造技术与系统，进行制造业探索性创新，创造新的商业价值的能力[20-21]。

1.2 样本选择

以中国(不含港、澳、台，下同)规模以上工业企业数据库为基础，结合我们在珠三角、长三角、华中、华北、环渤海带等智能制造主要区域实地调研的情况，筛选出15 145家智能制造相关企业。综合2015—2018年中国智能制造试点项目所属企业、两化融合试点企业和中国制造500强等具有官方声望的企业，以及民间智能制造相关评估和排名等具有民间声望的企业，从15 145家企业中选出927家企业列入候选名单。

再根据该企业是否同时满足“主业为制造业”和“使用人工智能等先进技术”两个条件，从927家企业中筛选出335家企业。同行评议后，对研究方法和335家企业候选名单进行公示，依据2 315名专家的意见，对企业候选名单进行修改，增加32家满足标准的企业，删除45家不满足标准的企业，生成322家候选企业的名单。由资深产业专家对322家候选企业进行投票排名，得到中国智能制造百强企业排行榜，进而在百强企业中选出53家智能机械制造企业。

1.3 量表设计

结合智能制造企业具有柔性化、定制化、可视化、低碳化等新特性[22-25]，针对“双E能力”设计了量表(表1)。

2 结果分析

选择资深的产业专家，对322家候选企业进行序贯饱和式投票，收到的有效票数为1 360，剔除投票为1和0的企业，得到中国智能制造百强企业排行榜，根据国民经济行业分类标准GB/T 4754-2017，从中选出53家机械制造企业，见表2。

2.1 中国智能机械制造上榜企业基本情况分析

上榜的53家企业(国企18家、民企29家、中外合资和外商独资6家)中，上市企业有36家，占比为67.92%。这53家企业分布在广东、北京、上海等18个省(自治区、直辖市)，其中，上海有10家企上榜，数量第一，广东有9家，北京有7家，分列二、三两位，如图1所示。

从地域分布来看，上榜企业主要集中在我国东南部地区。上海、广东的智能机械制造优势明显，以美的、格力为代表的企业投身先进制造，持续吸纳高端资源；以比亚迪等企业为核心的电动汽车产业集群，拉动汽车产业向智能、环保、高效不断升级；以中国船舶等为代表的国企、以上海蔚来汽车为代表的民企都将智能制造作为企业发展的新引擎，国企民企共同发力，推动上海智能机械制造高速发展。

上榜的百强企业涉及制造业中的六个大类，除“仪器仪表”制造业发展较为滞后外，其余五类制造业发展较为均衡(见表3)。国内仪器仪表行业创新能力不足，高端分析仪器几乎全部依赖进口，市场被国外产品和技术所垄断。

2.2 中国智能机械制造前20强

根据中国智能机械制造前20强自身的特点，将它们分成了家电翘楚、运载巨擘和装备领军三类。

中国智能机械制造前20强中，海尔、美的和格力是白色家电行业的佼佼者,我们称他们为HMG，其中H代表Haier，M代表Midea，G代表Gree。目前，传统制造“低成本、大规模”的优势正在逐渐消失，智能制造成为HMG共同瞄准的“第二赛道”。

注：本项目研究期间，2019年10月25日，中国船舶工业集团有限公司与中国船舶重工集团有限公司实施联合重组。

海尔凭借领先的探索优势，入选2015年国家首批智能制造综合示范，2018年再获国家智能制造示范，所推出的COSMOPlat是具有中国自主知识产权、全球首家引入用户全流程参与体验的工业互联网平台[26]。该平台已服务的企业超过40 000家，成为全球最大的大规模定制解决方案平台。

美的主打创新战略，不断开拓工业机器人、医疗机器人和仓储自动化三大领域。2016年凭借“智能空调数字化工厂”项目示范入选国家智能制造试点名单。创新成为驱动美的发展的长效机制，保障了企业的活力和产品的市场占有率。

格力坚持走自主创新的道路，力图掌握核心部件的研发与制造，逐步将智能装备业务打造为新的利润增长点[27]。2017年，格力智能装备(包括机器人、数控机床等)业务的收入达到21.3亿元，同年“商用空调智能工厂”项目入选国家智能制造试点示范名单。

前20强中的第二类是“运载巨擘”，称为C6V6，其中，C代表运载(Carrier)，V代表汽车(Vehicle)。

C6的6家企业中有5家是中字头的大型国有企业(中国中车、中国船舶(中国船舶重工、中国船舶工业)、中国商用飞机、中国宝武钢铁、中国航天科技)。这些企业实力雄厚、规模庞大、优势明显，覆盖船舶、火车、航空、航天等事关国计民生的核心行业。2007年10月注册成立的中意合资企业——智奇铁路设备有限公司是专业从事轮对研发、生产、组装及检修服务的高新技术企业。2012年4月13日，交通运输部出台了《关于鼓励和引导民间资本投资公路水路交通运输领域的实施意见》，一批创新能力强、拥有自主知识产权的智能制造企业率先进入运载行业。

V6代表的6家企业既有民企(比亚迪、蔚来汽车、吉利控股)，又有国企(长安汽车、福田汽车和奇瑞汽车)，汽车制造的民营企业技术创新较国有企业有优势。中国新车产销量全球第一，汽车产业已经成为我国国民经济的重要支柱。比亚迪一直以来深耕“技术创新”，坚持用先进技术引领市场、赢得用户，是中国唯一拥有IGBT完整产业链的车企，技术达到了业界先进水平。中国汽车品牌目前正以开放的姿态进行自主创新，以智能制造助推企业发展，以优质的产品赢得全球市场的肯定。

通用设备、专用设备、电气机械和器材制造业共有5家企业入围智能机械制造20强，称之为E5(E表示装备，Equipment)。

通用设备制造业中，科大智能科技股份有限公司和上海机电股份有限公司为智能制造的创新典范。科大智能公司以“工业+智能”为核心理念，通过技术与产业的紧密结合，以智能焊接、智能移载和CNC加工中心为高端装备智能制造的突破口，以智能化技术进步推动工业领域制造为导向，努力成为科技创新和产业革命的引领者。上海机电以精密减速器为智能制造切入点，与日本纳博特斯克开展合作，实现了精密减速器的大规模量产。该公司不断提升自主创新能力，掌握了电梯的核心技术，使得公司在新产品开发、新技术应用、引进技术的二次开发等方面具有较强的市场应对力，形成了明显的企业竞争力。

中联重科股份有限公司和三一集团有限公司是专用设备制造业中的先行者。中联重科以“创新驱动”和“智能转型”为抓手，开展产品的型谱优化和智能升级。“产品4.0”是中联重科从2014年开始打造的智能产品，以性能卓越、作业安全、绿色环保、管控智能著称，堪称行业同类产品中智能制造的“排头兵”。三一集团花了将近十年的时间实现了挖掘机液压元器件知识产权的自主化。在收购普茨迈斯特之后，通过整合现有技术，利用全球资源，制造了国产第一台真正拥有自主知识产权的86m长臂架泵车，刷新了行业新高度，在混凝土机械真正做到了全球第一。

2.3 中国工业机器人前十强

工业机器人在恶劣环境中仍能从事高强度的生产活动，同时还能严格执行标准化的操作，确保产品工艺的稳定性，因此广泛用于汽车、橡胶塑料、电子电器和载人航空等领域，成为智能制造装备发展的热点产业。根据对机械制造企业“双E能力”的考察，得到工业机器人十强IR10(IR代表工业机器人，Industrial Robot)，如表4所示。

南京埃斯顿自动化股份有限公司位列工业机器人十强排行榜首位，该公司为保障长远发展，注重技术创新,近年来研发投入资金规模稳步上升，研发费用占当期营业收入10%左右。公司拥有国际一流技术人才领军的机器人及智能核心功能控制部件研发团队，还拥有机器人和智能制造方面的技术专家支持团队，这为公司进行自主研发、技术创新提供了保障。

2.4 中国智能机械制造的发展路径

根据“开发式创新能力”和“探索式创新能力”能力的强弱，建立了波士顿矩阵，如图2所示，象限Ⅰ分布着HMG和V6，说明他们在开发和探索两方面的能力都具有优势，并且HMG的位置更高，其优势更明显；C6位于开发能力强而探索能力较弱的象限Ⅱ，说明国有企业能够充分利用现有的资源，但创新性是其不足；IR10位于探索能力强而开发能力较弱的象限Ⅳ，说明智能汽车制造企业创新意识和能力都很强，但在现有资源的利用上还有很大提升的空间；E5位于探索能力和开发能力都相对较弱的象限Ⅲ，说明这些企业在两种能力的构建上还需进一步优化。

针对智能机械制企业所具有的不同能力，给出如下发展的建议：

(1)开发能力和探索能力都相对较弱的企业要同时兼顾两方面能力的提升，使之既具有在成熟市场上利用现有资源的能力，又具有在新兴市场上开拓新产品和服务的能力。

(2)对于开发能力弱和探索能力强的企业，例如智能汽车生产企业，可以在开发能力的增强上多下功夫，充分利用投入到现有领域的资源，强化现有知识、技能、流程与原组织构架的一致性，提高整个企业的效率和产品的性能。

(3)对于开发能力强和探索能力弱的企业，特别是国有企业，可以通过加强自主创新、集成创新和引进消化吸收再创新，加快突破制约先进装备制造业发展的关键共性技术、核心技术和系统集成技术，进一步提升其技术创新能力。

3 中国智能机械制造发展趋势展望

2018年10月12日，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同发布了《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》(以下简称《指南》)，确定了 “共性先立、急用先行”的制定原则。各级政府和企业学习该《指南》内容后，针对智能制造标准跨行业、跨领域、跨专业的特点，制定安全、可靠性、检测、评价等基础共性标准。

中国作为制造大国，机电产品保有量巨大，再制造是机电产品资源化循环利用的最佳途径之一。为了加快发展高端智能再制造产业，进一步提升机电产品再制造技术管理水平和产业发展质量，推动形成绿色发展方式，实现绿色增长，工业和信息化部制定了《高端智能再制造行动计划(2018—2020年)》 (以下简称《行动计划》)。各级政府要依托《行动计划》，建立起有利于高端智能再制造产业发展的政策环境，促进产业健康有序发展，加快引领我国再制造技术的创新突破和再制造产业的快速发展。

随着国家在智能制造领域系列政策的持续出台，中国制造业向智能制造转型的方向发展已经明确,智能制造行业作为制造业的主要先驱，在中国制造业中的地位也愈发重要,人工智能、大数据、云计算、虚拟现实和区块链等相关技术广泛用于制造领域。

从发展前景、行业规范、行业布局等方面来看，未来中国智能机械制造将迎来五大发展趋势。

(1)“安全”成为关注焦点。生产的前提是“人身安全”，当智能机械制造融合人工智能等众多前沿科技后，如何在设备增多的情况下保障人机交互时 “人”的安全，成为考虑的关键要素。工业核心数据、关键技术专利、企业用户数据等数字化资产已成为企业核心资产，“信息安全”直接影响企业上云的信任度和意愿，是中国企业智能化升级决策的重要依据[28]。

(2)持续推进“高端智能机械再制造”，最终实现“绿色智能机械制造”。加快实施绿色制造，推动工业绿色发展，聚焦盾构机、航空发动机与燃气轮机、重型机床及油气田装备等关键件再制造，推进高端智能机械再制造关键技术研发与产业化推广，推动形成再制造生产与新品设计制造的有效反哺互动机制，不断完善产业协同发展体系，加强标准研制和评价机制建设，探索高端智能机械再制造产业发展新模式，促进再制造产业不断发展壮大[29-30]。

(3)全面加强质量管理，提高产品与服务水平[31]。明确企业质量方针目标，建立覆盖全员、全过程的质量管理体系，全面提高企业质量管理能力。树立质量为先、信誉至上的诚信经营理念，将质量诚信落实到企业生产经营的全过程。以提高制造业质量和效益为目标，落实企业质量主体责任，增强质量提升动力，优化质量发展环境是智能机械制造发展的必然趋势。

(4)借助工业互联网平台，实现企业从传统制造向生产服务的转型[32]。工业互联网是实现智能机械制造的基础设施，企业借助这个平台，实现智能化生产，通过企业互联，实现网络化协同；通过产品互联，实现服务延伸；在精准对接的基础上满足大规模、个性化定制的需求，兼顾生产的效率与柔性[33]。

(5)工业机器人广泛应用，行业门槛不断提高。为了有效的提升国产工业机器人产品品牌和质量，引导工业机器人本体生产企业和工业机器人集成应用企业进行正确的产品定位和科技投入，提高生产技术水平，推动制造出的高质量产品能够快速走向市场，工信部从综合条件、企业规模、质量要求、研发创新能力、销售和售后服务、社会责任等六大方面做出了明确要求[34]。

发展智能机械制造，有利于构建和谐的产业生态，增强制造业发展动力，推动制造业转型升级，最终实现从“制造大国”到“智造强国”的转变。未来会有更多的行业加入到智能机械制造的行列，也会涌现出越来越多优秀的智能机械制造企业。搭建跨领域、跨行业、跨专业的资源平台，最终实现“需求驱动、资源共享、价值共创、利益共享、风险共担”。

本文从“双E能力”出发评价了中国智能机械制造企业的创新能力，并试图通过排名的方式探索机械制造企业的智能化发展方向和路径，供企业和同行参考，从而促进中国智能机械制造更好地发展。然而对智能机械制造进行客观、精确的评价是非常具有挑战性的，本文在样本的选择和评价方法上均有待进一步完善，以使评价结果能更全面反映中国智能机械制造的总体状况，从而提出更多有利于其发展的对策和建议。

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