【智能装备】人工智能对装备制造业的影响分析

2018 年 6 月 9 日 产业智能官

2017年，柯洁与阿尔法狗的那场经典人机大战让全世界都领略到了人工智能AI（Artificial Intelligence）的巨大威力，相信未来人工智能就如同水和空气一样，成为人类社会的基本要素和不可逆的发展趋势。

当前，人工智能的总体发展还处于爆发前的混沌阶段，虽然诸多行业都有所触及，但只在汽车、零售、金融、医疗等数据基础较好的领域应用相对成熟。那么对于以“傻大笨粗”为特征的装备制造业而言，人工智能又能和它碰闯出什么火花？会给它带来什么意想不到的影响呢？

新一代人工智能的最大特征是具备了从数据中学习的能力（即大数据基础上的人工智能），这就使得信息的产生、获取、应用和传播的效率发生了革命性变化。展望未来3-5年，人工智能必将对传统装备制造业带来全面、深刻乃至颠覆性的影响和冲击。

一、主要影响领域

（一）研发设计环节

在装备制造的研发和设计环节，人工智能可应用于市场需求挖掘、行业深度洞察、用户个性画像等多个方面。

比如，在装备设计软件中集成人工智能模块后，软件不仅会自动理解设计师的个性化需求，还可以与宏观趋势、区域经济、客户需求、原材料价格等多元化数据进行对接，形成相关分析模型，甚至会自动推荐设计方案。

再如，在海尔公司的COSMO平台上就有如何利用群体智能的功能，其实质就是把碎片化的大家的主意、想法收集起来，然后进行创新设计，进而实现了用体验经济取代产品经济、从大规模制造向大规模定制转变，并建立起以用户为中心的社群生态经济。

此外，新型装备的研发设计过程往往是一个不断反馈微调、迭代完善的过程，人工智能的应用将会显著缩短这一过程，明显提升装备研发设计的效率。

（二）生产制造环节

在装备制造的生产和制造环节，人工智能可应用于产品检验、自动生产、网络化制造、大批量定制、智能工厂建设等多个方面，对生产流程、生产模式和供应链管理体系等产生巨大影响。

首先，AI能够提升产品质量。装备制造企业可以利用人工智能的机器学习技术挖掘产品缺陷与物联网历史数据之间的关系，形成控制规则，同时集成专家经验，改进学习结果，改善产品质量。

其次，AI能够优化生产过程。生产过程中，机器需要进行诸多参数进行实时动态调整。如在注塑过程中，需要控制塑料的温度、冷却时间表、速度等指标，人工智能可以通过学习来自动设置和调整机器的参数。

再次，AI能够转变生产模式。人工智能程序不仅可以自动完成任务，还可以根据客户的个性化需求自定义装备配置，做到个性化装备生产。未来，市场上将没有两台挖掘机是完全一模一样的。

（三）流通销售环节

在装备制造的流通和销售环节，人工智能可以应用于智能物流配送、智能仓储、营销决策、店铺分析、客流分析、互联网金融服务等多个方面。

比如，装备制造企业可利用机器学习模型分析潜在客户构成，预测哪些客户比较容易流失，以及哪些潜在客户更加容易转化，以提升销售效率。

（四）服务维护环节

在装备制造的后期服务和维护环节，企业可以利用安装在装备上传感器对设备状态进行在线监测，通过机器学习建立设备故障的分析模型，在故障发生前，将可能发生故障的工件替换，从而保障设备的持续无故障运行。

比如在数控机床行业，企业应用人工智能机器学习算法模型和智能传感器等手段监测加工过程中的刀具、主轴和电机的功率、电流、电压等信息，辩识刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数和加工指令，预判何时需要换刀，以提高加工精度、缩短产线停工时间并提高设备运行的安全性。

二、对国内装备企业的建议

当前，人工智能与物联网、大数据、云计算、机器人、3D打印等先进技术深入融合，共同改变着传统制造业，制造智能化已成为不可回避的发展趋势。知名咨询公司埃森哲近期的一项研究表明，善用人工智能技术的工业设备制造商，能将其市值提升多达25%。

对国内装备制造企业而言，应提前做好以下两方面准备，以更好地应对未来两化融合的浪潮：

一是智能化改造应与本企业实际需求紧密结合。应该认识到人工智能不是万能灵药，归根到底它还是一种推动制造业发展的工具。在人工智能应用过程中，装备企业绝不能生搬硬套、急于求成，必须结合企业自身实际应用需求，结合现有软硬件基础设施、人员技术条件以及资金规划，深入分析人工智能技术在本企业如何用好，从企业最适宜的环节入手，在合适应用场景做出范例后，再逐步推广。

二是抓紧培养储备既懂装备又懂AI的复合型人才。对于传统装备企业而言，应用人工智能的主要障碍在于人工智能技术的复杂性，涉及到数据采集、组织结构设计、项目优先次序等，原有装备制造团队往往一窍不通，但同时AI技术公司又不了解装备行业和企业运作流程，因此，就需要培养自己的懂装备、懂AI、懂管理的“子弟兵”来参与企业的智能化改造。全球智能装备市场现状及前景分析

三、全球智能装备市场现状及前景分析

1、全球工业机器人市场现状及前景分析

（1）全球工业机器人行业发展概况

工业机器人是智能制造业最具代表性的装备。日本、美国、德国和韩国是工业机器人强国。日本号称“机器人王国”，在工业机器人的生产、出口和使用方面都居世界榜首；日本工业机器人的装备量约占世界工业机器人装备量的60%。

（2）全球工业机器人市场规模分析

据国际机器人协会统计，1998年以来全球新装工业机器人年均增速达9%。金融危机影响后，全球机器人行业市场规模不断扩大，2015年全球工业机器人销量超过25.4万台。

（3）全球工业机器人市场竞争分析

从全球工业机器人的年安装量变化情况来看，据IFR的统计，2016年中国安装量占比提升至31.0%，北美、日本、韩国和德国的安装量比重略有下滑。整体来看，2016年亚太地区依然是工业机器人安装量增量最大的市场。据IFR的预测，到2019年，中国安装量比重将进一步上升至38.6%。

（4）全球工业机器人应用领域分析

从下游应用结构领域来看，工业机器人传统应用领域是汽车行业，2015年汽车行业工业机器人需求量达到9.5万台，约占总需求量的38.8%，仍为下游最大的应用领域。但是从增速来看，非汽车领域（电子、金属、橡胶和塑料等）是主要增速较快的几个领域。国内市场而言，继汽车以后，3C、家电等领域有望接棒汽车行业需求。

（5）全球工业机器人发展趋势及前景分析

1）机器人与信息技术深入融合
2）机器人产品易用性与稳定性提升
3）机器人向模块化、智能化和系统化方向发展
4）新型智能机器人市场需求增加

2、全球数控机床市场现状及前景分析

（1）全球数控机床行业发展概况

美国、德国、日本三国是当前世界数控机床生产、使用实力最强的国家，是世界数控机床技术发展、开拓的先驱。

当前，世界四大国际机床展上数控机床技术方面的创新，主要来自美国、德国、日本；美、德、日等国的厂商在四大国际机床展上竞相展出高精、高速、复合化、直线电机、并联机床、五轴联动、智能化、网络化、环保化机床。

（2）全球数控机床市场规模分析

数控机床不断高端化、智能化，成为智能制造业的重要组成部分。2015年全球机床市场规模1172亿美元，同比增长11.2%。其中，机床电子市场规模313亿美元，日德美等发达国家占市场份额的90%以上。全球机床电子市场中，数控系统的市场规模为200亿美元，占机床电子市场总规模的63.9%。

（3）全球数控机床市场竞争分析

世界机床行业的发展与两次世界大战关系密切，当时欧洲机床最具代表性，之后向美国转移，二战之后，亚洲才得以迅速崛起。随着世界科技技术的发展，数控机床应运而生，目前，欧盟、亚洲和美洲三足鼎立的行业竞争格局已经形成。

（4）全球数控机床应用领域分析

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。

（5）全球数控机床发展趋势及前景分析

全球数控机床行业呈现出以下发展趋势：

1）高精度化
2）高速化
3）高可靠性
4）系统化
5）微型化
6）智能化
7）由传统的万能机床向机床功能专用化和产品多样化发展

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。

AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。

领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：

重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：

精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：

创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。

给决策制定者和商业领袖的建议：

超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。

如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！

新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。

产业智能官 AI-CPS

用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。