智能制造推動我國傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級研究
——以沈陽機床集團為例

楊水利，張仁丹

（西安理工大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，陜西 西安 710054）

一、引言

目前，我國傳統(tǒng)制造業(yè)正面臨著轉(zhuǎn)型的機遇期。一方面歐美等發(fā)達國家制造業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國的同時正在對我國實施技術(shù)壁壘，另一方面東南亞等發(fā)展中國家制造業(yè)的低成本、粗制造的生產(chǎn)模式與我國生產(chǎn)模式接近；與此同時，國內(nèi)的大中小型企業(yè)創(chuàng)新能力不足，三高的生產(chǎn)模式也未得到積極轉(zhuǎn)變。早在2006年，我國制造業(yè)總量就已經(jīng)超過日本，成為全球第二制造大國。僅過四年，又超越美國，成為世界第一制造大國[1]。雖然總量可觀，由于我國傳統(tǒng)制造業(yè)目前大部分仍處于全球價值鏈微笑曲線的中間，產(chǎn)品附加值不高，能源消耗強度大，缺少核心技術(shù)與前期技術(shù)積累的優(yōu)勢，同時又隨著節(jié)能減排等一系列政策的收緊，導(dǎo)致我國傳統(tǒng)制造業(yè)在全球范圍內(nèi)競爭力依然較低。為了我國在全球價值鏈中能夠獲得新的競爭優(yōu)勢與更加長遠(yuǎn)的發(fā)展前景，使我國傳統(tǒng)制造業(yè)能夠在新全球競爭時期成為制造強國，我國在2015年提出“中國制造2025戰(zhàn)略”，明確提出“中國制造要以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，推動跨領(lǐng)域跨行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，推動生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變”。

智能化是我國傳統(tǒng)制造業(yè)升級的主要方向。智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是 20世紀(jì)80年代末隨著計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS）的研究開始興起的，通過智能機器和人類專家協(xié)同工作，形成的一種人機一體化智能系統(tǒng)，在制造過程中借助IM系統(tǒng)，通過其自測量、自適應(yīng)、自診斷、自學(xué)習(xí)，最終在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)柔性化、智能化和高度集成化[2]。智能制造的內(nèi)涵是以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，在設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等生產(chǎn)過程中，通過協(xié)調(diào)新能源、新材料、新工藝等活動，是信息具有深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱[3]。在智能制造體系中，CPS系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是基礎(chǔ)，智能產(chǎn)品是主體，智能生產(chǎn)是主線，以智能服務(wù)為中心的產(chǎn)業(yè)模式變革是主題[1]。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)等一系列技術(shù)所構(gòu)成的廣義互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的深入應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器設(shè)備的信息感知，通過寬帶網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進行精確控制和遠(yuǎn)程協(xié)作，并使生產(chǎn)系統(tǒng)具備自適應(yīng)能力和人機交互功能[4]。智能制造已成為世界范圍內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新路徑。關(guān)于智能制造的現(xiàn)有研究集中關(guān)注在實際操作方面，以及政策相關(guān)研究[5-6]。對智能制造產(chǎn)業(yè)集聚也應(yīng)進行初步探索，現(xiàn)階段我國智能制造產(chǎn)業(yè)尚未形成明顯的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)特征，但基于傳統(tǒng)制造業(yè)時代產(chǎn)業(yè)園發(fā)展而來的智能制造，空間分布存在雷同性：東部地區(qū)最強，中部地區(qū)次之，西部地區(qū)較弱[7]。目前我國對智能制造領(lǐng)域的研究雖然廣度較大，對于基礎(chǔ)的智能制造技術(shù)也有初步的進展，但是深度仍然不夠，很多核心技術(shù)與產(chǎn)品仍然受制于人。不僅如此，國內(nèi)傳統(tǒng)制造業(yè)的智能化發(fā)展參差不齊，從某一行業(yè)來說，很難與發(fā)達國家進行“抗衡”，總體水平依然需要提高，本文通過沈陽機床股份有限公司的案例分析，探討了我國傳統(tǒng)制造業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型升級的典型模式，分析了智能化過程中的潛在問題，最后有針對性地提出政策建議。

二、研究設(shè)計

（一）研究案例選擇

由于本文主要探討智能制造對傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的研究問題，兼顧數(shù)據(jù)的可獲得性，最終選定了通過智能制造升級進行傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的裝備制造企業(yè)——沈陽機床集團有限公司（以下簡稱沈陽機床集團）作為研究樣本。沈陽機床集團是中國機械工業(yè)500強，自1995年成立以來，經(jīng)歷了我國經(jīng)濟發(fā)展的各個階段，隨著我國的社會進步與經(jīng)濟發(fā)展，市場已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，在這幾十年的發(fā)展歷程中，沈陽機床集團在智能制造升級方面有非常豐富的實踐經(jīng)驗，與本文的研究問題相一致。另外，隨著沈陽機床集團的智能化發(fā)展越來越快，借助搜索引擎，可以對沈陽機床智能化升級的相關(guān)內(nèi)容進行全內(nèi)容檢索，通過各類網(wǎng)絡(luò)空間中包含的平臺、媒體、社交網(wǎng)絡(luò)。盡可能追蹤其所有的智能化相關(guān)信息，基于此，最終決定以沈陽機床集團作為本案例研究的樣本。

（二）研究方法選擇

通過對沈陽機床集團的案例進行透徹的分析，找出沈陽機床集團的升級經(jīng)驗與理論研究之間的深層次關(guān)系，進行理論與實踐之間的緊密結(jié)合并總結(jié)出一般規(guī)律。本文采用單案例研究方法的主要原因在于：由于智能化帶動傳統(tǒng)制造業(yè)升級的轉(zhuǎn)型方法時間較短，尚不能采用大樣本實證方法進行研究；關(guān)于智能化的實施方法在大型國際會議論壇中曾多次提出，不僅如此，對智能化升級的微觀實施過程以及文獻的研究尚不充足，利用實證研究方法研究智能化升級的效果存在一定的誤差，其結(jié)果難以說明智能化升級最終對我國傳統(tǒng)制造業(yè)升級的最終影響，因此本文選擇利用單案例研究方法，通過對沈陽機床集團的單案例研究，找出裝備制造業(yè)通過智能化升級的特殊規(guī)律。與此同時，由于沈陽機床集團在智能化升級方面的豐富經(jīng)驗，可以從沈陽機床集團的發(fā)展經(jīng)驗中總結(jié)出發(fā)展中遇到的實際問題與解決的對策，為其他同行業(yè)類似企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也提供了一定的幫助。

（三）數(shù)據(jù)收集與數(shù)據(jù)分析

本文的案例數(shù)據(jù)收集主要通過以下三種方式：（1）沈陽機床集團公司官網(wǎng)與相關(guān)網(wǎng)站上發(fā)表的新聞，主要包括公司官網(wǎng)公布的信息、集團發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展目標(biāo)等，涉及集團目前的基本信息、管理制度及中長期規(guī)劃等材料。（2）網(wǎng)站現(xiàn)有關(guān)于沈陽機床集團的文件，主要包括公司年報（2010—2016年）、內(nèi)部審計報告、重大事項進展公告等。（3）節(jié)目視頻。沈陽機床集團是我國傳統(tǒng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的示范企業(yè)，集團在智能化方面的發(fā)展在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，曾在我國各大型節(jié)目上進行過詳細(xì)介紹。通過以上形式的資料收集與整理，建立了相關(guān)企業(yè)的案例數(shù)據(jù)庫，并從各個角度將不同渠道收集的案例進行分析整理，使數(shù)據(jù)具有可靠性。

對案例數(shù)據(jù)的分析和整理，首先對收集到的資料按照共同的主題進行整理和分類，通過這些主題抽象出相關(guān)研究內(nèi)容，再將研究內(nèi)容與行業(yè)研究報告、學(xué)術(shù)研究報告等公開數(shù)據(jù)進行對比。分析思路主要包括：通過收集到的數(shù)據(jù)對沈陽機床集團的智能化升級情況進行梳理，總結(jié)現(xiàn)有發(fā)展情況；其次，對目前集團轉(zhuǎn)型情況進行深入分析，明確目前發(fā)展的不足與問題；再次，提出目前集團轉(zhuǎn)型過程中遇到的問題及解決對策；最后，在分析案例的基礎(chǔ)上提出企業(yè)智能化升級的普遍路徑。

三、案例概況

沈陽機床股份有限公司屬裝備制造業(yè)，1995年對沈陽第一機床廠、中捷友誼廠、沈陽第三機床廠進行資產(chǎn)重組組建。產(chǎn)品主要包括各種機床產(chǎn)品、配件以及配套服務(wù)模式等，經(jīng)營模式由傳統(tǒng)買賣、U2U、融資租賃、智能工廠等多種商業(yè)模式相組合，目前已經(jīng)形成沈陽制造、上海研發(fā)、德國設(shè)計、全球銷售的新型戰(zhàn)略布局，是國內(nèi)機床行業(yè)的龍頭企業(yè)。

眾所周知，各行業(yè)的現(xiàn)代化水平主要體現(xiàn)在其生產(chǎn)制造的工具應(yīng)用以及生產(chǎn)方式上，從此方面來講，實體經(jīng)濟的競爭就體現(xiàn)在其裝備制造業(yè)的競爭上。裝備制造業(yè)是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，機床更是各種機械類產(chǎn)品的“母機”。我國建國以來一直在大力發(fā)展裝備制造行業(yè)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，行業(yè)大部分的企業(yè)一直“照貓畫虎”，只能從其外在進行模仿，機床的“大腦”一直需要從國外進口，21世紀(jì)初我國機床行業(yè)的整體技術(shù)水平要落后歐美發(fā)達國家25年。經(jīng)歷了連續(xù)的全球金融危機以及我國經(jīng)濟增速放緩的連續(xù)影響，近幾年機床行業(yè)的發(fā)展情況并不樂觀，行業(yè)內(nèi)的附加值低的機床廠家紛紛面臨倒閉危機。在這種經(jīng)濟情況下，隨著我國國家層面“中國制造2025”、兩化融合等政策的開展，沈陽機床集團率先在行業(yè)內(nèi)開展智能化轉(zhuǎn)型，從2007年起，沈陽機床集團董事長關(guān)錫友大力主張發(fā)展自主研發(fā)核心功能部件數(shù)控系統(tǒng)，通過引進高級技術(shù)人才、制造裝備升級、完善產(chǎn)學(xué)研合作機制等方式，歷經(jīng)五年的時間，沈陽機床集團終于成功研發(fā)出在市場上具有代表性的智能、互聯(lián)功能的i5智能系統(tǒng)，投入研發(fā)資金累計超過15億元，與此同時研究團隊掌握了關(guān)于CNC運動控制技術(shù)、數(shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)、實時數(shù)字總線技術(shù)等運動控制領(lǐng)域的核心技術(shù)。目前集團研發(fā)部門主要關(guān)注未來制造與超前研發(fā)，主要集中在智能化、信息化方面，如何搭建電子商務(wù)平臺，提升自身軟實力，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)租用機床，形成異地生產(chǎn)方式。截止到目前，通過i5智能系統(tǒng)，只要通過移動電話或電腦的操作即可對遠(yuǎn)隔數(shù)千里的i5機床發(fā)布指令，大小商品均可實現(xiàn)個性化定制。截止到2015年底，沈陽機床集團的全球排名從36位躍升至第一位，是中低端機床生產(chǎn)廠家中的中流砥柱。

表1 沈陽機床集團發(fā)展歷程

四、案例分析

沈陽機床集團是我國最大的機床制造商，為了推動企業(yè)智能制造的轉(zhuǎn)型升級，帶動裝備制造業(yè)在新一輪競爭中實現(xiàn)彎道超車，沈陽機床集團采取了一系列的具體措施進行智能化的升級。

（一）大力推動技術(shù)研發(fā)，引領(lǐng)技術(shù)與工藝升級

創(chuàng)新是沈陽機床集團在智能制造轉(zhuǎn)型過程中的基礎(chǔ)與核心發(fā)展動力。21世紀(jì)初，我國的機床行業(yè)比世界發(fā)達國家的機床行業(yè)大概落后25年，當(dāng)意識到這一現(xiàn)狀時，沈陽機床集團開始由傳統(tǒng)機床技術(shù)向現(xiàn)代技術(shù)轉(zhuǎn)型。為了發(fā)展自身技術(shù)創(chuàng)新能力，沈陽機床集團一直在大力發(fā)展企業(yè)自身研發(fā)部門，研發(fā)、營銷、服務(wù)部門的人員正在逐漸增加至所有員工的一半，集團內(nèi)部富蘊研發(fā)氣氛，截止到2016年，沈陽機床集團研發(fā)投入已經(jīng)超過15億，按照中國統(tǒng)計年鑒2015年的數(shù)據(jù)，其當(dāng)年研發(fā)投入約為裝備制造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)的140余倍。經(jīng)過近幾年在技術(shù)上的努力研究，集團目前擁有36項知識產(chǎn)權(quán)，其中著作權(quán)10項，專利權(quán)14項，在申請專利12項，其中包含發(fā)明專利9項。（數(shù)據(jù)來源于公司官網(wǎng)）2012—2016年沈陽機床集團的研發(fā)投入如圖1所示。

圖1 沈陽機床集團研發(fā)經(jīng)費支出情況（2012—2016）

隨著下游產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級加速發(fā)展，智能化機床裝備已經(jīng)成為傳統(tǒng)制造業(yè)智能制造的基礎(chǔ)，也是智能制造發(fā)展的切入點，大部分企業(yè)實施智能制造的首要步驟是提升自身生產(chǎn)加工裝備的智能化程度。生產(chǎn)制造的智能化的程度也是衡量一家企業(yè)智能化程度的重要指標(biāo)。我國目前是第一大世界機床生產(chǎn)國，也是最大的消費國與進口國，但生產(chǎn)的機床總體上大而不強，大部分機床制造商并不能夠生產(chǎn)機床的“大腦”，機床的核心零部件一直掌握在發(fā)達國家手中，尤其是高端核心運動控制系統(tǒng)長期為國外企業(yè)，如德國德瑪吉和日本馬扎克所壟斷。其中機床適用的數(shù)控技術(shù)的專利費大概占到機床整體價格的40%。在使用國外技術(shù)的前提下，我國機床海外出口時，數(shù)控機床的某些數(shù)控技術(shù)也會被限制。沈陽機床集團為了提升自身的技術(shù)水平，前后花費了五年時間，近十五億的研發(fā)經(jīng)費，先后攻克了信息技術(shù)、電子技術(shù)、運動控制技術(shù)、機床技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，并將各種技術(shù)進行高度集成，終于在2012年8月研發(fā)出數(shù)控機床的“大腦”，進入到機床制造商的“頂級俱樂部”，生產(chǎn)出的機床精度可達到頭發(fā)絲的二十分之一。

（二）提升產(chǎn)品智能化程度，促進產(chǎn)品升級

首先，沈陽機床集團通過近幾年高強度的技術(shù)研發(fā)積累了世界領(lǐng)先的底層機床控制技術(shù)，研發(fā)出的數(shù)控機床系統(tǒng)已經(jīng)進入到了量產(chǎn)階段。目前通過將i5（工業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化）戰(zhàn)略作為主打，集團的內(nèi)部資源主要集中到智能業(yè)務(wù)領(lǐng)域，通過智能工廠、U2U（unis to user）、以舊換新的策略，使智能機床在市場上得到廣泛的推廣。到目前為止，智能機床已經(jīng)成功突破了消費電子、汽車、衛(wèi)浴、醫(yī)療、閥門等行業(yè)，珠寶行業(yè)的智能工廠也已經(jīng)完成了初步拓展。2014年，全球市場范圍內(nèi)推出了具有互聯(lián)功能的i5智能機床，真正意義上縮小了我國機床行業(yè)與領(lǐng)先國家之間的技術(shù)差距，該機床不僅是智能化的代表產(chǎn)品，同時也為未來工業(yè)大數(shù)據(jù)和分級式、分布式、分享式的新型智能制造的發(fā)展進行了鋪墊。不僅如此，沈陽機床集團將智能機床、WIS智能車間信息管理系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)設(shè)備等各職能單元進行有機集成，完成智能化工廠的建設(shè)，使產(chǎn)品的智能化升級得到全方位的實現(xiàn)。

其次，公司通過產(chǎn)品的智能化將本企業(yè)的產(chǎn)品從產(chǎn)品延伸至服務(wù)，借助現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢以及供應(yīng)鏈資源，將工業(yè)耗材、延保服務(wù)、工藝方案、精益咨詢等綜合工業(yè)服務(wù)能力進行完善與擴展，以便滿足不同客戶在產(chǎn)品生命周期中不同階段的服務(wù)需求。與此同時，通過自主研發(fā)的i5智能機床的互聯(lián)網(wǎng)屬性，將智能機床直接接入自行研發(fā)的iSESOL智能制造云平臺中，完全實現(xiàn)了機床數(shù)據(jù)的實時傳輸以及機器之間、人機之間、人與過程之間的互聯(lián)互通等功能，從而實現(xiàn)了產(chǎn)品與服務(wù)的拓展以及產(chǎn)品的整體升級。目前沈陽機床集團正在積極發(fā)展高端智能機床領(lǐng)域，計劃將普通機床縮減至產(chǎn)品的50%，逐步從普通機床行業(yè)淡出。

最后，不僅對機床的內(nèi)在進行了智能升級，對自身生產(chǎn)的智能機床外觀設(shè)計進行了外包，使產(chǎn)品的外觀也得到了進一步的提升。利用不同的顏色代表了機床的各種含義，真正將藝術(shù)與技術(shù)實現(xiàn)了有效融合，使生產(chǎn)的機床不僅是一件工業(yè)品，也是一件藝術(shù)品。

（三）搭建智能型商業(yè)模式，引領(lǐng)服務(wù)升級

沈陽機床集團的智能化的轉(zhuǎn)型升級還表現(xiàn)在其商業(yè)模式的升級方面。在商業(yè)模式創(chuàng)新的方面，沈陽集團主要將智能機床的相關(guān)服務(wù)與智能機床同時提供給客戶，通過智能制造云平臺，將各方信息聯(lián)通后進行線上服務(wù)的商業(yè)模式。

目前，沈陽機床集團對于動力總成、汽車底盤、新能源汽車等領(lǐng)域的零部件加工等已經(jīng)開始加入提供解決方案的新型商業(yè)模式。與此同時，首次引進了智能機床的“4S”店模式，為了更加接近客戶，圍繞以客戶為中心的宗旨，沈陽機床集團目前已經(jīng)授權(quán)運營了37家4S店，全球銷售數(shù)萬臺，而融資租賃和以舊換新業(yè)務(wù)模式占i5數(shù)控機床總銷量的一半，借助于面向市場的前端、本地化的銷售與服務(wù)，使得沈陽機床集團圍繞智能化升級其商業(yè)模式的策略非常成功。另外，集團研發(fā)出異地制造模式也已經(jīng)進入市場，只要將產(chǎn)品設(shè)計出來傳到系統(tǒng)，就可以通過互聯(lián)互通進行異地制造。未來人們也可以按照自己的意愿來設(shè)計制造個性化的產(chǎn)品，甚至可以邊生產(chǎn)邊體驗。

另外，為了適應(yīng)當(dāng)前市場的商業(yè)模式，深入了解客戶的需求，集團重構(gòu)了企業(yè)的運營體系，調(diào)整了組織結(jié)構(gòu)。搭建了新型商業(yè)模式團隊，針對備件、維修、延保、定制化改造、工業(yè)材料等領(lǐng)域均進行了業(yè)務(wù)拓展，以客戶為中心，圍繞智能服務(wù)展開相應(yīng)的資源配置，積極發(fā)展新型商業(yè)模式，開拓服務(wù)市場。將“智能化+服務(wù)化”作為目前企業(yè)發(fā)展的一條個性化轉(zhuǎn)型升級方向進行深入推進，集團打造的一站式云制造服務(wù)平臺將智能化與服務(wù)化有機地聯(lián)系了起來，并將金融服務(wù)也納入到了目前的商業(yè)模式當(dāng)中。

五、研究結(jié)論與展望

智能制造是制造企業(yè)實現(xiàn)“中國制造2025”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要路徑之一。而機床行業(yè)是“制造之母”，處于制造業(yè)的上游，目前我國機床行業(yè)大而不強，應(yīng)盡快加速機床行業(yè)的發(fā)展。本文通過對沈陽機床股份有限公司進行案例分析，從中可以看出，沈陽機床集團積極發(fā)展智能化，推進整體的智能化程度，以智能化為核心創(chuàng)新商業(yè)模式，將智能制造深入布局到整個生產(chǎn)過程中，通過智能制造+服務(wù)建立新型商業(yè)模式助推企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，并且在此過程中取得了不俗的成績，包括以i5戰(zhàn)略為核心，提升產(chǎn)品附加值，產(chǎn)品智能化發(fā)展，升級產(chǎn)品功能并拓展產(chǎn)業(yè)布局，提高產(chǎn)品研發(fā)和自主創(chuàng)新能力等，起到了智能制造轉(zhuǎn)型升級的示范效應(yīng)。雖然智能化升級初顯成果，同時也要注意防范工藝與裝備上的過分引進，應(yīng)從企業(yè)自身情況出發(fā)，配置與企業(yè)目前智能化現(xiàn)狀相一致的工藝與裝備；不僅如此，還要注意規(guī)避企業(yè)對智能化的過分追求，繞開對于企業(yè)來講無用的投資。

通過對本案例的分析，我國政府應(yīng)鼓勵企業(yè)“走出去”，加大對企業(yè)智能化升級的鼓勵政策，完善當(dāng)前“智能化+服務(wù)化”升級的激勵制度，以達到我國傳統(tǒng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的目的；構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研、知識成果轉(zhuǎn)化等平臺，為企業(yè)的智能化升級提供全方位多角度的服務(wù)；高校應(yīng)積極參與到企業(yè)的智能化升級過程中，積極參與產(chǎn)學(xué)研的互動，加快產(chǎn)品中試進程，加快產(chǎn)品智能升級迭代速度。

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