天津市人工智能与传统制造业融合发展面临的问题及对策研究
齐旭高 ，杨 烨 ，吕 波
（1.天津职业技术师范大学 天津 300222；
2.天津师范大学 天津 300386）
人工智能与实体经济深度融合是促进经济高质量发展的重要途径，是产业优化升级、供给侧结构性改革及新旧动能转换的重要引擎［1］。天津市在“十四五”规划中明确提出大力发展智能科技产业，以人工智能产业为核心，全力打造人工智能先锋城市。借力人工智能技术推动传统制造企业智能化改造成为了当前天津市提高传统制造业发展质量的重要途径。近年来，天津制造业着力调结构、促转型，不断推进数字化、智能化、高端化发展，并取得了积极成效。然而，人工智能与传统制造业融合发展会受到多种因素综合影响［2］，尽管传统制造企业智能化潜在需求强烈，但是许多企业并不了解如何将人工智能等先进技术与企业生产经营过程融合，导致企业智能化改造找不到切入点。把握人工智能与传统制造业融合发展存在的主要问题，推动人工智能与传统制造企业深度融合，对加快传统制造企业转型升级具有重要意义。基于此，本文对天津市人工智能与传统制造业融合发展现状进行了梳理和总结，探讨了人工智能与传统制造企业融合发展面临的主要问题并提出了对策建议，以促进人工智能与传统制造业深度融合，从而更好地支撑天津市制造业高质量发展。
人工智能与传统制造业融合发展是伴随着人工智能技术快速发展和产业优化升级、供给侧结构性改革提出的。人工智能是科技革命和产业升级的战略性技术，正引领新一轮信息技术发展浪潮。凭借强融合性和赋能性，人工智能带来的新技术、新产品、新产业、新模式为产业变革注入新动力，成为助推经济实现由高速增长向高质量发展跃迁的重要引擎［3］。近年来，传统制造业发展受到多重掣肘，甚至被价值链低附加值环节“锁定”，劳动力和原材料成本优势衰减，传统制造业亟需转型升级和战略调整。智能化是制造业战略调整发展方向，是传统制造业转型升级的重要载体。人工智能与传统制造业深度融合是促进制造业智能化的重要环节，其将全面提升传统制造业整体效率、效益和发展质量，进而加快制造业生产组织方式和企业形态的根本性变革［4］。
2015年5月，《中国制造2025》提出以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，加快新一代信息技术与制造业深度融合。2016年，国务院、工信部、科技部等多部门出台了多个人工智能相关规划及工作方案，以推动人工智能的发展。2017年10月，十九大报告提出推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。2019年，科技部在《关于促进人工智能和实体经济深度融合的指导意见》中指出探索人工智能创新成果应用转化路径和方法，构建智能经济。2020年7月，中央网信办等五部门在《国家新一代人工智能标准体系建设指南》中指出建立人工智能标准体系，率先在制造、交通、金融等重点行业和领域进行推进。国家系列政策的出台为人工智能与实体经济融合指明了方向。在制造业领域，人工智能可以多维度提升传统制造业效能：在市场营销环节，可更精准地掌握客户需求和市场变化，提供更符合市场需求的产品，从而获取更大的市场价值；
在生产制造环节，不但能更好地在生产制造过程中节能降耗、提升生产效率，也能通过生产流程的改进提升生产线的柔性和适应能力；
在产品研发环节，可优化和加速研发流程，实施创成式设计；
在物流环节，智能化流通路线，加快产品流通速度，缩短产品交付周期；
在生产服务环节，能更好地实现生产服务智能化，促进生产服务体系升级［5］。伴随着人工智能技术迭代，人工智能在传统制造业应用领域不断拓展，由生产单元自主、部门间协同向上下游供应链、客户群相互联结协同发展，以最终构建起智能经济形态［6］。
如图1所示，人工智能与传统制造业融合发展，就是在把握新一代人工智能发展特点和传统制造业转型升级需求基础上，推动人工智能技术与企业生产经营全过程融合，涵盖设计研发、生产制造、运营管理、市场营销、物流管理、生产服务等各环节，贯穿上下游产业链，构建数据驱动、人机协同、跨界融合、共创共享的智能经济形态。
图1 人工智能与传统制造业融合发展Fig.1 Integrative development of artificial intelligence and traditional manufacturing industry
智能化产业是产业智能化的基础，传统制造业与人工智能的融合发展离不开智能化产业的快速成长。人工智能产业是天津市政府大力发展的战略性新兴产业之一。近几年，天津抢抓人工智能产业发展机遇，从首届世界智能大会率先谋划人工智能产业发展布局到第五届世界智能大会增设信创产业新展区，天津一直全力打造人工智能先锋城市。天津市人工智能产业和创新生态体系逐步完善，从人工智能产业布局来看，已经涵盖了人工智能产业上中下游各个领域的企业。滨海新区是产业发展的核心地区，2021年2月，滨海新区获批复成为第二批次国家人工智能创新应用先导区。此外，武清区、西青区、津南区等人工智能产业链发展也较为完善。根据《天津市新一代人工智能发展行动计划（2019—2023年）》，到2024年，形成3～5个千亿规模的人工智能产业创新集群，培育10家百亿级以上的人工智能领军企业、50家以上细分领域处于领先地位的人工智能高新技术企业，天津在人工智能产业的规模将进一步增长。
天津一方面抢抓机遇促进人工智能产业发展，另一方面积极引导人工智能产业链下游的应用层，通过将人工智能技术与传统产业相结合开发出不同的应用场景，推动传统制造业向先进制造、智能制造方向发展。在推动传统产业智能化方面，逐步实现人工智能技术在传统制造业企业研发设计、生产制造、物流仓储、售后服务等环节的深度应用。天津建设了一批典型智能工厂和数字化车间，如天津力神动力电池智能工厂入选工业和信息化部2018年智能制造试点示范项目，天津汽车模具股份有限公司、长荣印刷设备股份有限公司等企业在汽车冲压模具、智能化印刷设备等方面均居行业首位。从传统产业改造升级投资看，石油化工产业、轻纺工业、冶金产业、机械装备产业均出现较快增长，高技术产业（制造业）增加值占规模以上工业比重达到15.5%。
3.1 人工智能产业规模偏小，产业链主要节点影响力弱
当前我市人工智能产业规模还比较小，在全国处于第二梯队。我国已在深圳、上海、广州、济南、北京、天津、杭州、成都8个城市建立了国家人工智能创新应用先导区，根据中国电子信息产业发展研究院（CCID）于2021年3月发布的数据，80.9%的人工智能产业规模来自国家人工智能创新应用先导区，其中占比较大的为北京和深圳，天津占比仅为0.7%。多数企业处于人工智能应用低层次发展阶段，缺乏具有国际视野和战略远见的人工智能企业领导人，在人工智能产业链主要节点缺少具有一定影响力的龙头企业，在应用细分领域缺少领军企业。
3.2 智能化能力成熟度水平不高，数据价值未充分发挥
调研显示，大量企业依然仅仅停留在自动化发展阶段，与人工智能还有一定距离。自动化系统下的“机器换人”在企业中的应用已非常普遍，但还有相当一部分企业没有进入从自动化到智能化、再到网联化的人工智能阶段，很多企业对数据的收集和整理工作还比较初级，分散在各部门的数据价值远远没有充分发挥出来。根据2022年3月发布的智能制造发展指数报告，天津在全国省级智能制造能力自评估成熟度达到二级及以上企业数量相对于深圳、北京、上海等城市偏少，这一方面可能由于天津制造企业参与成熟度评估的企业数量偏少，也在一定程度上反映了天津制造企业智能制造的实际水平。
3.3 传统制造企业管理基础工作不到位，企业数据基础薄弱
企业管理基础工作是为经营目标和管理职能提供资料依据必不可少的工作，如定额工作、标准化工作、计量工作等［7］。多地智能制造经验表明，只有先把现有工作简化、标准化，再做智能化，才能充分发挥人工智能技术的效益。天津市制造企业，尤其是传统制造企业，仍然存在基础管理工作不到位、企业组织和运营流程不规范等问题，企业基础数据准确性和及时性不够。人工智能对管理基础工作的要求与企业管理实际处于两个层次，管理累积水平不能适应实施智能化的要求，难以给智能化实施提供适合和有效的支持。
3.4 人工智能应用场景供需信息不对称，对接渠道不畅
人工智能与传统制造业融合潜在需求很大，企业智能化积极性高。但由于传统制造企业对人工智能技术供给不清楚、对人工智能应用场景认识不到位，导致企业智能化找不到抓手和切入点。目前全国多地正加快人工智能场景应用，天津也围绕重点领域打造了多个典型应用场景，但针对传统制造业智能化服务的供应能力仍不足，面向制造业全生命周期各环节的应用场景还不丰富。
3.5 人工智能产业链关键共性技术供给不足，智能制造系统集成产业有待加强
目前全国三大智能制造系统集群地北京、上海和广州依然是先行者。天津在自主可控信息系统产业链方面已经拥有芯片、操作系统、数据库、服务器、超算应用等关键节点要素，但上下游节点间的技术互动、带动效应和链式整合能力还没有充分发挥出来，具有带动和引领作用的智能制造系统集成产业相对偏弱。
3.6 传统制造企业对专职人工智能技术人才吸引力不够，智能制造复合型人才缺乏
尽管“海河英才”计划吸引了大量人才到天津落户发展，但我市人工智能专业性人才仍然匮乏。调研显示，企业智能制造高端人力资源储备不足，缺乏具有前瞻能力的智能制造领军人才，智能制造专职工程技术人才招聘难，企业内部工程技术人员缺乏智能化制造知识，企业外部还未形成智能制造系统集成商队伍。
4.1 做好顶层设计，强化组织领导
建议考虑建立“1＋2”组织机构。“1”是一个由市级分管领导为组长、有关部门和单位参加的天津市制造业智能化改造和数字化转型领导小组，负责指导全市制造业智能化工作，以及审议重大政策措施及其他重大事项。“2”代表一个工作委员会和一个专家咨询委员会。工作委员会建议由主管部门负责同志担任主任，制定年度工作计划、提出重大项目立项建议、开展信息统计与分析、督办领导小组部署的任务、指导检查各区县工作；
专家咨询委员会由高校学者、智库专家和行业智能制造专家组成，负责指导制定传统制造业与人工智能融合发展总体路线和提供战略咨询。
4.2 建立长效评价机制，鼓励传统制造企业开展智能制造能力成熟度评价
引入第三方机构，积极推动智能制造能力成熟度模型标准的建设，加强我市智能化评价指标提升，鼓励传统制造企业与人工智能融合发展过程中广泛参与标准制定应用，开展自诊断和自评估。鼓励第三方机构开展智能制造能力成熟度评估，通过评估全面展现我市制造业在设计、生产、物流、销售、服务各环节关键指标变化情况，直观地反映智能化阶段性成果和不足，为传统制造企业提升智能制造能力、主管部门了解产业发展现状提供参考。
4.3 实施示范工程，丰富人工智能在传统制造企业全流程应用场景
作为北方最大的工业城市，我市在为企业开辟人工智能应用场景方面一直做得很好。未来可以在传统制造业升级领域形成一批应用解决方案，建立人工智能在重大应用场景中的落地模式。实施传统制造业与人工智能技术融合场景示范工程，围绕传统制造企业单个或多个制造环节，重点梳理凝练可复制、可推广的智能制造场景。聚焦我市重点制造企业，强化场景创新主体作用，围绕制造全流程，打造面向不同行业和场景的智能化应用示范，建立智能车间、智能工厂、智能产业链示范样本。面向传统制造企业征集智能化改革关键需求，采用揭榜挂帅方式，鼓励高等院校、科研院所、龙头企业参与场景创新。拓展人工智能场景应用合作渠道，分行业、分区域组织智能化示范场景深度行、系统解决方案供应商与企业对话等活动。积极推广流程智能制造、离散智能制造、网络化协同制造等新型制造模式，形成一批可复制推广的高水平人工智能应用解决方案。
4.4 培育壮大智能制造系统解决方案服务商队伍，增强人工智能技术服务供给能力
以传统制造企业转型升级需求为牵引、产业链为纽带，支持一批综合型和细分行业人工智能技术供应商发展，加快培育壮大智能制造系统解决方案服务商队伍。通过成立联盟、学会、协会等形式，积极搭建智能制造系统集成公共服务平台，为企业引入人工智能技术提供咨询诊断、资源对接、技术转移等服务，有效降低传统制造企业导入人工智能技术的门槛和成本。鼓励龙头制造企业“衍生”生产性服务，通过业务流程再造，面向传统制造企业提供社会化、专业化智能改造服务，为企业提供量身定制融合人工智能的技术方案。
4.5 强化传统制造企业数字化管理能力，为引入人工智能技术创造基础条件
引导龙头企业、科研院所开展企业数据管理能力模型标准的建设。通过数字管理能力评估，积极引导传统制造企业围绕管理系统提升水平，促进管理流程化、标准化、精细化，提高企业数据质量的可得性和通用性，畅通企业间、企业部门间数据互通机制。面向传统制造企业高级管理人员设立专项培训计划，培养具有智能制造前瞻能力的领军人才。出台专项人才引进计划，储备一批人工智能相关的工业互联网、工业软件、制造系统集成等 IT 技术人才，打造智能制造专职队伍。动员和组织企业制造工程技术人员融合数字化、网络化、人工智能技术，使其投入到智能化改造过程中，有效解决人工智能与传统制造业融合发展中的人才缺口问题。
作为北方最大的工业城市，推动传统制造业优化升级的重要契机是天津深化实施制造业立市战略的重要内容。本文在深入探讨人工智能与传统制造业融合发展内涵基础上，分析了当前天津在推进人工智能与传统制造业融合发展面临的问题，提出了强化组织领导、积极推动智能制造能力成熟度模型标准建设与评估、丰富人工智能在传统制造企业全流程应用场景、培育壮大智能制造系统解决方案服务商队伍、强化传统制造企业数字化管理能力等建议，以期为天津推动人工智能与传统制造业融合发展提供参考。
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