固壯大實(shí)體經(jīng)濟(jì)根基，構(gòu)建新發(fā)展格局，建設(shè)數(shù)字中國具有重要作用。站在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的歷史性交匯點(diǎn)，要堅(jiān)定不移地以智能制造為主攻方向，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革和優(yōu)化升級，推動(dòng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)模式和企業(yè)形態(tài)根本性轉(zhuǎn)變，助力碳達(dá)峰碳中和，促進(jìn)我國制造業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端。
智能制造與傳統(tǒng)制造有諸多不同，是對傳統(tǒng)制造業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的全面轉(zhuǎn)型升級。近年來，我國已經(jīng)形成十余個(gè)先進(jìn)制造業(yè)集群。其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與數(shù)字化進(jìn)程密切相關(guān)，發(fā)展迅速，但同時(shí)也暴露出智能制造快速發(fā)展過程中的一系列問題。
如何推動(dòng)智能制造高質(zhì)量發(fā)展
1. 建立更為健全的在職教育體系，加快培養(yǎng)智能制造人才；形成適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特點(diǎn)的用人管人方式，確保人才“引得進(jìn)、留得住、用得好”。
2. 加強(qiáng)多部門協(xié)同聯(lián)防聯(lián)控，并根據(jù)具體情況制定更為細(xì)節(jié)和差異化的政策，進(jìn)一步明確各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)的責(zé)任體系，形成完善的智能制造發(fā)展促進(jìn)制度體系。
3. 進(jìn)一步深化科研體制改革，加強(qiáng)科研機(jī)構(gòu)和智能制造產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)動(dòng)，通過提高國家系統(tǒng)自主創(chuàng)新能力來推動(dòng)關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸突破。
4. 強(qiáng)化企業(yè)市場主體地位，激發(fā)企業(yè)推進(jìn)智能制造的內(nèi)生動(dòng)力；進(jìn)一步完善相關(guān)領(lǐng)域的競爭和退出機(jī)制等，全面布局有利于智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場體系。
智能制造的基本概念
關(guān)于智能制造（Smart Manufacturing／Intelligent Manufacturing）的定義，目前不同國家在表述上有一些差異。本文采用中國工業(yè)和信息化部對智能制造的定義：“智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。”該定義代表了中國政府對智能制造的權(quán)威認(rèn)知。
日本工業(yè)界在1989年提出智能制造系統(tǒng)時(shí)，首次提出了“智能制造”的概念；美國1992年實(shí)施旨在促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)升級和培育新興產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)政策（Critical Technology），其中涉及信息技術(shù)和新制造工藝、智能制造技術(shù)等。綜合已有文獻(xiàn)看，美日是智能制造的先行者。到2013年德國在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出旨在提高德國工業(yè)競爭力的“工業(yè)4.0”，智能制造作為國家戰(zhàn)略已經(jīng)開始受到全球各國的關(guān)注。從德國工業(yè)4.0的相關(guān)文獻(xiàn)看，其戰(zhàn)略的核心是智能制造技術(shù)和智能生產(chǎn)模式，旨在通過“物聯(lián)網(wǎng)”和“務(wù)（服務(wù)）聯(lián)網(wǎng)”兩類網(wǎng)絡(luò)，把產(chǎn)品、機(jī)器、資源、人有機(jī)聯(lián)系在一起，構(gòu)建信息物理融合系統(tǒng)（CPS），實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的端對端集成，從而形成一個(gè)高度靈活（柔性、可重構(gòu)），個(gè)性化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。結(jié)合我國工業(yè)和信息化部對智能制造的定義可以看出，智能制造是工業(yè)4.0的核心。本文因篇幅限制，只聚焦智能制造相關(guān)內(nèi)容，不對工業(yè)4.0作更為全面的展開研究。
通過表1可以看出，智能制造與傳統(tǒng)制造有明顯區(qū)別。這些區(qū)別主要體現(xiàn)在四個(gè)方面。一是制造設(shè)計(jì)更突出客戶需求導(dǎo)向，在技術(shù)手段上可以做到虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)需求與設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交互，設(shè)計(jì)周期更短。二是加工過程柔性化、智能化，生產(chǎn)組織方式更加個(gè)性化，檢測過程在線化、實(shí)時(shí)化，人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)化，加工成型方式多樣化。三是制造管理更加依賴信息系統(tǒng)，例如更多借助計(jì)算機(jī)信息管理技術(shù)，更多人機(jī)交互的指令管理模式，涵蓋上下游企業(yè)甚至整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)交互和管理溝通等。四是智能制造的產(chǎn)品服務(wù)可以做到涵蓋整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從制造到終結(jié)的全閉環(huán)管理，能夠極大提高產(chǎn)品適應(yīng)市場的能力，更充分滿足客戶的個(gè)性化需求。
我國智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強(qiáng)
我國智能制造發(fā)展迅速、發(fā)展戰(zhàn)略清晰。2016年12月8日，我國工業(yè)和信息化部、財(cái)政部聯(lián)合制定的《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016–2020年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）頒布。根據(jù)《規(guī)劃》，2025年前，我國推進(jìn)智能制造發(fā)展實(shí)施“兩步走”戰(zhàn)略。第一步，到2020年，智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強(qiáng)，傳統(tǒng)制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造，有條件、有基礎(chǔ)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進(jìn)展；第二步，到2025年，智能制造支撐體系基本建立，重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)初步實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。
《規(guī)劃》要求到2020年實(shí)現(xiàn)四個(gè)具體目標(biāo)：
目標(biāo)一：智能制造技術(shù)與裝備實(shí)現(xiàn)突破。研發(fā)一批智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備，具備較強(qiáng)的競爭力，國內(nèi)市場滿足率超過50%。突破一批智能制造關(guān)鍵共性技術(shù)。核心支撐軟件國內(nèi)市場滿足率超過30%。
目標(biāo)二：發(fā)展基礎(chǔ)明顯增強(qiáng)。智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系基本完善，制（修）訂智能制造標(biāo)準(zhǔn)200項(xiàng)以上，面向制造業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及信息安全保障系統(tǒng)初步建立。
目標(biāo)三：智能制造生態(tài)體系初步形成。培育40個(gè)以上主營業(yè)務(wù)收入超過10億元、具有較強(qiáng)競爭力的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，智能制造人才隊(duì)伍基本建立。
目標(biāo)四：重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展成效顯著。制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域企業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)工具普及率超過70%，關(guān)鍵工序數(shù)控化率超過50%，數(shù)字化車間／智能工廠普及率超過20%，運(yùn)營成本、產(chǎn)品研制周期和產(chǎn)品不良品率大幅度降低。
宏觀地看，制造業(yè)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的主戰(zhàn)場。近年來，制造企業(yè)數(shù)字化基礎(chǔ)能力穩(wěn)步提升，制造業(yè)企業(yè)設(shè)備數(shù)字化率和數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率持續(xù)提升。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《高質(zhì)量發(fā)展新動(dòng)能：2020年中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展報(bào)告》的數(shù)據(jù)，2019年，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化率、關(guān)鍵工序數(shù)控化率、數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率分別達(dá)到47.1%、49.5%、41.0%，工業(yè)企業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)工具普及率達(dá)到69.3%。數(shù)字化率指標(biāo)直接反映了我國智能制造轉(zhuǎn)型升級的進(jìn)展速度。
我國已經(jīng)形成系列先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群。根據(jù)賽迪研究院對我國先進(jìn)制造業(yè)集群空間分布的研究成果，我國已形成以“一帶三核兩支撐”為特征的先進(jìn)制造業(yè)集群空間分布總體格局。環(huán)渤海核心地區(qū)主要包括北京、天津、河北、遼寧和山東等省市，是國內(nèi)重要的先進(jìn)制造業(yè)研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造基地。其中，北京以先進(jìn)制造業(yè)高科技研發(fā)為主，天津以航天航空業(yè)為主，山東以智能制造裝備和海洋工程裝備為主，遼寧則以智能制造和軌道交通為主。長三角核心地區(qū)以上海為中心，江蘇、浙江為兩翼，主要在航空制造、海洋工程、智能制造裝備領(lǐng)域較突出，形成較完整的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈。珠三角核心地區(qū)的先進(jìn)制造業(yè)主要集中在廣州、深圳、珠海和江門等地，集群以特種船、軌道交通、航空制造、數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)及機(jī)器人為主。中部支撐地區(qū)主要由湖南、山西、江西和湖北組成，其航空裝備與軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)實(shí)力較為突出。西部支撐地區(qū)以川陜?yōu)橹行模饕申兾鳌⑺拇ê椭貞c組成，軌道交通和航空航天產(chǎn)業(yè)形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群。
中國制造業(yè)主要領(lǐng)域發(fā)展情況：
以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為例
（1）新一代信息技術(shù)與智能制造的結(jié)合：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速。新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合發(fā)展，是推動(dòng)制造業(yè)升級的重要引擎。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)又是這個(gè)融合過程中的核心。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與我國智能制造發(fā)展正相關(guān)。2018年、2019年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值規(guī)模分別為1.42萬億元、2.13萬億元，同比實(shí)際增長分別為55.7%、47.3%，占GDP比重分別為1.5%、2.2%，對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)分別為6.7%、9.9%。2018年、2019年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)全社會新增就業(yè)崗位分別為135萬個(gè)、206萬個(gè)。從這個(gè)數(shù)據(jù)來看，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)形成全新的動(dòng)能。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在三大痛點(diǎn)。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)仍處于發(fā)展初期，標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)還在探索之中，商業(yè)模式尚不成熟，技術(shù)、人才、安全等方面存在瓶頸和短板，推廣應(yīng)用的艱巨性和復(fù)雜性并存，需要保持耐心、穩(wěn)中求進(jìn)。具體而言，存在三大問題：
一是數(shù)據(jù)流動(dòng)與融合問題。主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。首先，是設(shè)備互聯(lián)互通信息孤島問題。例如，一條生產(chǎn)線涉及大量不同的設(shè)備底層通信和數(shù)據(jù)交互協(xié)議等，要實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間有效的數(shù)據(jù)流動(dòng)和融合，難度較大。其次，在目前的人工智能發(fā)展階段，對依托工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化自動(dòng)決策依然是有難度的。最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的專用軟件難以通用也是當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)較大瓶頸。
二是對成本和安全問題考慮不足。一方面，存在成本問題。例如，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全涉及專業(yè)人員、數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等方面的成本。另一方面，存在安全挑戰(zhàn)。例如，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險(xiǎn)等。
三是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的盈利模式依然需要摸索。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多，涉及各個(gè)制造業(yè)的垂直領(lǐng)域，專業(yè)化程度高，難以找到通用的盈利和發(fā)展模式。
2020年6月30日召開的中央全面深化改革委員會第十四次會議就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提出了明確要求。會議強(qiáng)調(diào)，加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)和制造業(yè)融合發(fā)展，要順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革趨勢，以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，以智能制造為主攻方向，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展，加快制造業(yè)生產(chǎn)方式和企業(yè)形態(tài)根本性變革，夯實(shí)融合發(fā)展的基礎(chǔ)支撐，健全法律法規(guī)，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展水平。由此看來，從2020年開始，在未來一段時(shí)期內(nèi)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會是智能制造最為關(guān)鍵的國家戰(zhàn)略。
（2）我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展迅速
政策方面，我國對工業(yè)機(jī)器人的支持具有長期性和持續(xù)性。1959年，美國人喬治·德沃爾與約翰·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人，標(biāo)志著機(jī)器人技術(shù)進(jìn)入制造業(yè)。我國在1972年開始工業(yè)機(jī)器人研究，與美國相差僅約10年。1982年，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所研制出我國第一臺工業(yè)機(jī)器人。20世紀(jì)80年代，我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展主要涉及噴涂、焊接等工業(yè)流水線上機(jī)械手的研發(fā)。“863計(jì)劃”啟動(dòng)后，我國開始大力支持工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展。“十五”規(guī)劃（2001～2005年）期間，我國開始發(fā)展危險(xiǎn)任務(wù)機(jī)器人、反恐軍械處理機(jī)器人、類人機(jī)器人和仿生機(jī)器人等。“十一五”規(guī)劃（2006～2010年）期間，開始重點(diǎn)關(guān)注智能控制和人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)。到“十二五”規(guī)劃（2011～2015年），“智能制造”開始正式全面提上國家戰(zhàn)略。2016年，《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》發(fā)布，開始進(jìn)一步完善機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力，提升核心零部件生產(chǎn)能力，提升應(yīng)用集成能力。
技術(shù)方面，我國機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅速，但工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化率依然有很大的上升空間。2011年至2020年，國內(nèi)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的專利數(shù)量快速增加，年平均申請量為17009.2件，年平均增長率為39.53%，最高年增長率為79.67%（2016年），2018年的年度申請量最高，申請數(shù)量為37853件。我國機(jī)器人專利數(shù)量的快速增長，說明了2011年以來我國機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展。但我國工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件技術(shù)國產(chǎn)化率依然較低，制約著我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)頭豹研究院的數(shù)據(jù)，我國工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體國產(chǎn)化率為30%、減速器國產(chǎn)化率為10%、控制器國產(chǎn)化率為13%、伺服系統(tǒng)國產(chǎn)化率為15%；而在我國工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)中，伺服系統(tǒng)、控制器與減速器這三大核心零部件的成本占比超過了70%。核心零部件因?yàn)榧夹g(shù)壁壘高，國產(chǎn)化程度低，主要依賴進(jìn)口，因而成本占比較高。例如，中國工業(yè)機(jī)器人制造企業(yè)在采購減速器時(shí)，由于采購數(shù)量較少，難以產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)，面臨國際供應(yīng)商議價(jià)權(quán)過高問題，相同型號的減速器，中國企業(yè)采購價(jià)格是國際知名企業(yè)的兩倍。
需求方面，國家政策的支持和智能制造加速升級，使工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模持續(xù)迅速增長。根據(jù)2019年8月中國電子學(xué)會發(fā)布的《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2019》，我國生產(chǎn)制造智能化改造升級的需求日益凸顯，工業(yè)機(jī)器人需求依然旺盛，我國工業(yè)機(jī)器人市場保持向好發(fā)展，約占全球市場份額三分之一，是全球第一大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場。另外，根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）統(tǒng)計(jì)，我國工業(yè)機(jī)器人密度在2017年達(dá)到97臺／萬人，超過全球平均水平，并將在2021年突破130臺／萬人，達(dá)到發(fā)達(dá)國家平均水平。如圖1所示，從長期來看，制造企業(yè)對工業(yè)機(jī)器人仍有巨大需求，機(jī)器人價(jià)格下行的態(tài)勢也將延續(xù)。在“量增價(jià)降”綜合因素作用下，工業(yè)機(jī)器人本體銷售額平穩(wěn)增長，預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)265.8億元。此外，隨著部分西方國家對華扼制戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國工業(yè)機(jī)器人在快速發(fā)展的同時(shí)，也在加快工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)、減速器、控制器等關(guān)鍵部件的國產(chǎn)替代。工業(yè)機(jī)器人核心部件國產(chǎn)化，也將成為未來發(fā)展的重要趨勢。
銷售方面，從我國工業(yè)機(jī)器人銷售情況看，我國工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)替代在加速，國際市場競爭力在加強(qiáng)。一是我國國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人銷量逐步增長，國產(chǎn)替代加速。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的研究報(bào)告，隨著我國機(jī)器人領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國自主品牌工業(yè)機(jī)器人市場份額也在逐步提升，與外資品牌機(jī)器人的差距在逐步縮小。例如，2019年，自主品牌工業(yè)機(jī)器人在市場總銷量中的比重為31.25%，比2018年提高3.37個(gè)百分點(diǎn)。另據(jù)民生證券研究的研究報(bào)告，“2011～2020年，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷量復(fù)合增速達(dá)25.1%；其中國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人銷量由約800臺增加至約5萬臺，復(fù)合年均增長率達(dá)58.3%，高于國內(nèi)整體銷量增速約33個(gè)百分點(diǎn)；同期國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人市場滲透率上升約26個(gè)百分點(diǎn)。”二是國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人出口增長迅速，國際市場份額在提升。2015～2020年，我國國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人出口量由2015年的1.2萬臺提升至2020年的8.1萬臺，復(fù)合年均增長率達(dá)46.5%；出口量在全球占比由4.6%提升至20.4%，增長約16個(gè)百分點(diǎn)。
（3）高端數(shù)控機(jī)床依然是我國的短板
高端數(shù)控機(jī)床與我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展密切相關(guān)，但目前我國高端數(shù)控機(jī)床發(fā)展依然相對落后，這也是制約我國智能制造業(yè)發(fā)展的重要短板。有數(shù)據(jù)顯示，2019年全球排名前10的數(shù)控機(jī)床企業(yè)中，來自日本的山崎馬扎克公司以52.8億美元的營收排名第一，德國通快公司以42.4億美元排名第二，德日合資公司德瑪吉森精機(jī)以38.2億美元排名第三，其后分別為馬格、天田、大隈、牧野、格勞博、哈斯、埃瑪克，這10家高端機(jī)床企業(yè)沒有一家是中國的。
我國對進(jìn)口機(jī)床有著較大的需求。根據(jù)海關(guān)總署披露的數(shù)據(jù)，2015年至2019年，我國進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床合計(jì)達(dá)29914臺，進(jìn)口總額達(dá)978億元。此外，我國高端機(jī)床及核心零部件仍依賴進(jìn)口，截至2021年，國產(chǎn)高端數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)市場占有率不足30%。國產(chǎn)精密機(jī)床加工精度目前僅能達(dá)到亞微米，與國際先進(jìn)水平相差1～2個(gè)數(shù)量級。因此，在供需矛盾之下，我國高端機(jī)床的自主化、國產(chǎn)替代任務(wù)依然艱巨。
具體而言，我國高端數(shù)控機(jī)床主要存在四個(gè)方面的問題。一是高端機(jī)床的精密數(shù)控系統(tǒng)主要來源于日本、德國，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于中低端機(jī)床，國產(chǎn)高端機(jī)床精密數(shù)控系統(tǒng)自主供給依然缺乏；二是主軸主要來源于德國、瑞士、英國等國，國產(chǎn)企業(yè)已具備一定生產(chǎn)能力，但技術(shù)仍需迭代提升；三是絲杠主要來源于日本，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)較多，但技術(shù)水平有待提升；四是刀具主要來源于瑞典、美國、日本等國，國產(chǎn)刀具材料落后，壽命和穩(wěn)定性不高，平均壽命只有國際先進(jìn)水平的1／3～1／2。
（4）半導(dǎo)體發(fā)展進(jìn)展
半導(dǎo)體市場需求占全球第一，但國內(nèi)供給能力有限。我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展非常迅速，影響力也越來越大。根據(jù)Statista全球統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，截至2012年，我國半導(dǎo)體市場需求份額首次過半——占全球半導(dǎo)體總需求的52.5%。根據(jù)2021年6月1日公布的《2021全球半導(dǎo)體市場發(fā)展趨勢白皮書》的數(shù)據(jù)：“從區(qū)域結(jié)構(gòu)來看，中國已經(jīng)連續(xù)多年成為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場。2020年，中國市場占比最高達(dá)到34.4%。美國、歐洲、日本和其他市場的市場份額分別為21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。”
但是，同時(shí)我國半導(dǎo)體自給自足能力嚴(yán)重不足。2016年中國集成電路進(jìn)口額度達(dá)2271億美元，而同年我國石油進(jìn)口原油38101萬噸，金額為1164.69億美元，集成電路進(jìn)口額遠(yuǎn)超石油進(jìn)口額。中國半導(dǎo)體生產(chǎn)一直不能滿足國內(nèi)半導(dǎo)體消費(fèi)需求。根據(jù)法資知名市場調(diào)查公司博圣軒（Daxue Consulting）2020年10月的數(shù)據(jù)，“自2005年以來，中國一直是半導(dǎo)體的最大市場。然而，在2018年，中國的半導(dǎo)體消費(fèi)總量中，只有略多于15%是由中國的生產(chǎn)提供的”。根據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)，2020年中國芯片的進(jìn)口額攀升至近3800億美元，約占我國國內(nèi)進(jìn)口總額的18%。到2021年上半年，國內(nèi)半導(dǎo)體領(lǐng)域的供應(yīng)缺口依然未縮小。根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)，2021年1月至5月，我國進(jìn)口集成電路2603.5億個(gè)，同比增加30%。由此看來，截至2021年上半年，國內(nèi)半導(dǎo)體供給能力依然有限。
我國部分半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已具備國際競爭力，但缺乏高端芯片生產(chǎn)能力。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)制造過程可以分為三個(gè)部分：分布式設(shè)計(jì)、制造和封測。2021年3月1日，國新辦舉行工業(yè)和信息化發(fā)展情況新聞發(fā)布會。工業(yè)和信息化部黨組成員、總工程師、新聞發(fā)言人田玉龍?jiān)诨卮鹩浾咛釂枙r(shí)介紹：“‘十三五’中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體是非常驕人的，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長。據(jù)測算，2020年我國集成電路銷售收入達(dá)8848億元，平均增長率達(dá)20%，為同期全球集成電路產(chǎn)業(yè)增速的3倍。技術(shù)創(chuàng)新上也不斷取得突破，制造工藝、封裝技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備材料都有明顯大幅提升。”
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)制造領(lǐng)域，國產(chǎn)自主創(chuàng)新替代在全面加速。根據(jù)國盛證券2020年6月的報(bào)告，我國國內(nèi)半導(dǎo)體制造已基本完成從無到有的建設(shè)工作。例如，中微公司介質(zhì)刻蝕機(jī)已經(jīng)打入5nm制程；北方華創(chuàng)硅刻蝕進(jìn)入SMIC28nm生產(chǎn)線量產(chǎn)；屹唐半導(dǎo)體（Mattson）在去膠設(shè)備市場的占有率居全球第二；盛美半導(dǎo)體單片清洗機(jī)在海力士、長存、SMIC等產(chǎn)線量產(chǎn)；沈陽拓荊PECVD打入SMIC、華力微28nm生產(chǎn)線量產(chǎn)；2018年ALD通過客戶14nm工藝驗(yàn)證；精測電子、上海睿勵(lì)在測量領(lǐng)域突破國外壟斷等。但總體來看，目前我國缺乏7nm及以下的高端芯片的穩(wěn)定、規(guī)模化生產(chǎn)能力，華為當(dāng)前遇到的困境也很大程度上根源于此，我國距離實(shí)現(xiàn)高端芯片的量產(chǎn)還有很長的路要走。
我國晶圓生產(chǎn)能力發(fā)展迅速，已形成相對完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡。我國在半導(dǎo)體生產(chǎn)材料——晶圓制造方面取得長足進(jìn)步。截至2020年12月，中國大陸晶圓產(chǎn)能占全球晶圓產(chǎn)能15.3%的份額，已超越北美（北美占全球晶圓產(chǎn)能的12.6%），成為全球第四大晶圓制造地區(qū)（第一名為中國臺灣，占21.4%；第二名為韓國，占20.4%；第三名為日本，占15.8%）。
半導(dǎo)體材料制造的快速發(fā)展，對我國整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的提升有非常重要的作用。例如，海思半導(dǎo)體是我國IC設(shè)計(jì)企業(yè)龍頭，2016年銷售額達(dá)260億，是國內(nèi)最大的無晶圓廠芯片設(shè)計(jì)公司。海思半導(dǎo)體的業(yè)務(wù)包括消費(fèi)電子、通信、光器件等領(lǐng)域的芯片及解決方案，代表產(chǎn)品為麒麟系列處理器等。2020年10月22日，華為在HUAWEI Mate 40系列全球線上發(fā)布會上發(fā)布的麒麟9000芯片，采用了5nm工藝制程。據(jù)報(bào)道，麒麟9000在多個(gè)參數(shù)上超越驍龍865、蘋果A14等競爭對手。但是，麒麟的加工生產(chǎn)仍然需要海外公司代工，因此麒麟芯片的供應(yīng)會受到“美國的芯片禁令”等國際因素的影響。我國在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上還存在發(fā)展不均衡的問題，難以完全自給自足。
當(dāng)前，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分趨勢非常明顯。較諸之前設(shè)計(jì)、制造和封測在同一公司完成的IDM模式，這三個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)形成相對獨(dú)立的專業(yè)企業(yè)分工。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈走向分工的過程也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全球化的過程。以1996年為分水嶺。在此之前，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受制于國際和國內(nèi)政治因素，與全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“摩爾定律”速度完全脫節(jié)。但在1996年之后，通過“908”“909”工程等系列戰(zhàn)略推動(dòng)，加上進(jìn)入21世紀(jì)以來全產(chǎn)業(yè)鏈的系列配套發(fā)展，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)取得了長足進(jìn)步，當(dāng)前中國已躍升為晶圓代工產(chǎn)業(yè)全球第二大國。從中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程看，中國半導(dǎo)體制造工藝從落后3代以上，縮小為僅落后1～2代。
同時(shí)，我們也要看到，在芯片制造環(huán)節(jié)，雖然有“908”“909”工程以及最近十余年來國家的大力推動(dòng)，但中國集成電路產(chǎn)業(yè)的落后依然不容置疑。必須承認(rèn)，整體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，設(shè)計(jì)企業(yè)少而弱，制造方面雖有半導(dǎo)體巨頭紛紛設(shè)廠，但以封裝測試為主，而且由于國外政策的限制，制造工藝均落后于國外。至于制造設(shè)備，幾乎完全依賴進(jìn)口。這些問題我們依然要面對，而且還需要深入分析和挖掘原因。
04 我國智能制造發(fā)展面臨的問題及對策建議
智能制造業(yè)人才緊缺，需加快培養(yǎng)相關(guān)人才。我國智能制造面臨人才缺口大、培養(yǎng)機(jī)制跟不上、現(xiàn)有制造業(yè)人員適應(yīng)智能制造要求的轉(zhuǎn)型難度較大等問題。
一是整體人才缺口大。我國教育部、人力資源和社會保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》預(yù)測，到2025年，高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人有關(guān)領(lǐng)域人才缺口將達(dá)450萬，人才需求量也必定會在智能制造不斷深化中變得更大。
二是人員流動(dòng)性大，且劉易斯拐點(diǎn)后人口紅利在縮小。不僅是人才缺口大，制造業(yè)人員流動(dòng)性也很大。根據(jù)中金公司的調(diào)研，在跨過劉易斯拐點(diǎn)后，制造業(yè)勞動(dòng)力市場中需求方的議價(jià)能力下降。例如，有紡織企業(yè)反映2012年以來企業(yè)在國內(nèi)就面臨基層員工招不進(jìn)來、大專生留不下來的情況；另外，有些汽車配件企業(yè)希望可以留住熟練工人，但新冠肺炎疫情發(fā)生后，部分四川、重慶的工人可能選擇不再回來，過去幾年的產(chǎn)業(yè)內(nèi)遷也使很多中西部勞動(dòng)力選擇就近就業(yè)。
三是智能制造轉(zhuǎn)型升級創(chuàng)造的新職位需要新型技術(shù)人才，但傳統(tǒng)就業(yè)人員并不一定能在短期內(nèi)轉(zhuǎn)型并適應(yīng)新職位需求。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例，中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院的研究表明，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)職業(yè)在不斷涌現(xiàn)。2019年、2020年國家發(fā)布的29個(gè)新職業(yè)中，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的達(dá)到13個(gè)，如大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員、云計(jì)算工程技術(shù)人員，占新增職業(yè)的44.8%。要?jiǎng)偃芜@些新職位需要較高、較新的知識儲備，原有傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員要滿足這些新崗位的技能需求，需要時(shí)間培養(yǎng)。
以上都是智能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級過程中難以避免的問題。要解決這些問題，可從兩方面著手。一方面，建立更為健全的在職教育體系、提供在職教育的認(rèn)可度和含金量。制造業(yè)是就業(yè)的重要領(lǐng)域，相關(guān)人員的轉(zhuǎn)型升級是邁向智能制造的前提。在人才缺口較大的情況下，在職人員“干中學(xué)（Learning by doing）”是制造業(yè)智能化人才培養(yǎng)比較務(wù)實(shí)的路徑。同時(shí)，用人單位也要拋棄對在職學(xué)習(xí)的成見和歧視，避免“唯學(xué)歷論”，要根據(jù)制造業(yè)實(shí)際需求和個(gè)人能力來選用人才。
另一方面，制造業(yè)人才使用面臨“Ｚ世代”挑戰(zhàn)。“Ｚ世代”是美國及歐洲的流行用語，意指1995～2009年間出生的人，又稱網(wǎng)絡(luò)世代、互聯(lián)網(wǎng)世代，統(tǒng)指受互聯(lián)網(wǎng)、即時(shí)通信、短信、MP3、智能手機(jī)和平板電腦等科技產(chǎn)物影響很大的一代人。面對時(shí)代變化，制造業(yè)傳統(tǒng)的用人管人方式需要轉(zhuǎn)變，使年輕一代能夠留得下來、干得下去，能夠越干越有希望。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題需引起高度重視，進(jìn)一步細(xì)化明確責(zé)任體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造的“血脈”，其安全性直接關(guān)系到智能制造的安全。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和制造系統(tǒng)具有高度集成的特征，而這些集成使智能制造系統(tǒng)更容易受到網(wǎng)絡(luò)威脅的攻擊。2019年7月，工業(yè)和信息化部等十部門聯(lián)合印發(fā)了《加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全工作的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》），提出了兩大總體目標(biāo)：一是到2020年年底，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系初步建立；二是到2025年，制度機(jī)制健全完善，技術(shù)手段能力顯著提升，安全產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模，基本建立起較為完備可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障體系。
當(dāng)前，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的威脅較為嚴(yán)峻。2020年1月至6月，國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全態(tài)勢感知與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警平臺持續(xù)對136個(gè)主要互聯(lián)網(wǎng)平臺、10萬多家工業(yè)企業(yè)、900多萬臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安全監(jiān)測，累計(jì)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)惡意網(wǎng)絡(luò)行為1356.3萬次、涉及2039家企業(yè)。有數(shù)據(jù)顯示，截至2020年6月，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雖然總體安全態(tài)勢平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)重大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題，但對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)性設(shè)備和系統(tǒng)的攻擊正在增多，攻擊范圍、深度都在擴(kuò)張，未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨嚴(yán)峻安全挑戰(zhàn)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題難以避免地會隨著智能制造升級發(fā)展而不斷變化，因此相關(guān)的防范體制機(jī)制是關(guān)鍵所在。《指導(dǎo)意見》特別強(qiáng)調(diào)，到2020年年底，“制度機(jī)制方面，建立監(jiān)督檢查、信息共享和通報(bào)、應(yīng)急處置等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全管理制度，構(gòu)建企業(yè)安全主體責(zé)任制，制定設(shè)備、平臺、數(shù)據(jù)等至少20項(xiàng)亟需的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)，探索構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全評估體系”。由此可見，工業(yè)和信息化部等我國相關(guān)主管部門對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全問題的復(fù)雜性和多部門協(xié)同聯(lián)防聯(lián)控的重要性有充分認(rèn)識。而細(xì)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各領(lǐng)域、各環(huán)節(jié)的責(zé)任體系，是多部門合作防控的首要問題。因此，在加強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的同時(shí)，也要進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)安全體系的職責(zé)，需要將防范工作落實(shí)到具體的主管部門。
半導(dǎo)體、高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人核心零部件等的國產(chǎn)替代需要我國提高自主創(chuàng)新能力，建議進(jìn)一步深化科研體制改革、加強(qiáng)科研機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)動(dòng)，通過提高國家系統(tǒng)自主創(chuàng)新能力來推動(dòng)關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸突破。半導(dǎo)體、高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人核心零部件這些領(lǐng)域在技術(shù)路徑上是密切相關(guān)的。例如，這三個(gè)領(lǐng)域在傳感器、控制系統(tǒng)、各種智能芯片模塊方面均有相似或共同的技術(shù)棧。我國要提高這些領(lǐng)域的國產(chǎn)替代率，不是依靠個(gè)別技術(shù)突破能夠?qū)崿F(xiàn)的。半導(dǎo)體、高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人核心零部件的國產(chǎn)替代突破需要依托國家系統(tǒng)創(chuàng)新能力的提升，這將是一個(gè)長期的過程。在國家層面，目前這幾大領(lǐng)域主要依靠相關(guān)部委和地方產(chǎn)業(yè)政策支持，但缺乏中央的統(tǒng)一戰(zhàn)略。建議立足于國家整體系統(tǒng)創(chuàng)新能力的提高，從中央層面明確具體的責(zé)任人，統(tǒng)籌半導(dǎo)體、高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人核心零部件等領(lǐng)域自主創(chuàng)新問題。通過中央層次的統(tǒng)籌，在不斷改革中建立與解決當(dāng)前半導(dǎo)體、高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人核心零部件“卡脖子”問題相適應(yīng)的國家系統(tǒng)自主創(chuàng)新機(jī)制，建立制度化的創(chuàng)新突破能力，推動(dòng)我國智能制造邁上新的臺階。
加快智能制造升級發(fā)展，需進(jìn)一步激活民營企業(yè)活力，完善相關(guān)市場競爭和退出機(jī)制。一方面，未來我國企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型升級，在國企做大做強(qiáng)的同時(shí)，民營制造業(yè)發(fā)展的動(dòng)能不容忽視。2018年以來，我國對于行政性政策對民營企業(yè)的影響問題已有較深入的認(rèn)知，特別是政策剛性對民營企業(yè)生命力的影響問題，需要長期警醒。此外，我國智能制造同時(shí)也要為“小微民營企業(yè)”預(yù)留發(fā)展空間，引導(dǎo)和促進(jìn)小微企業(yè)形成或者融入產(chǎn)業(yè)鏈。
另一方面，我國大部分制造業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)不是幼稚產(chǎn)業(yè)，保護(hù)與競爭、政策支持和市場退出機(jī)制等需要并行推進(jìn)。以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為例，我國半導(dǎo)體芯片需求當(dāng)前已經(jīng)占據(jù)全球第一，除了芯片制造還與國際發(fā)展存在較大差距，我國在晶圓材料生產(chǎn)、封測和電子產(chǎn)品制造方面的全球競爭中已經(jīng)具備較強(qiáng)的競爭力。結(jié)合美國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在行業(yè)發(fā)展早期是需要產(chǎn)業(yè)政策扶持的，但是隨著產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展的不斷成熟，要逐步從產(chǎn)業(yè)政策推進(jìn)向產(chǎn)業(yè)政策與貿(mào)易政策相結(jié)合的方式過渡，適當(dāng)引進(jìn)競爭機(jī)制，淘汰落后產(chǎn)能，為有競爭力的企業(yè)提供更好的創(chuàng)新空間。因此，我國半導(dǎo)體行業(yè)最終仍需面對與美國等發(fā)達(dá)國家在全球的較量，長期的競爭與較量將是常態(tài)。
