智能制造是一個廣義的大概念，涉及制造業的數字化網絡化智能化技術。近年來，新一代信息技術如工業互聯網、人工智能（AI）、大數據的興起，為制造業技術向智能制造升級帶來了重要機遇。智能制造貫穿制造業設計、生產、服務全價值鏈的每一個環節，以及相應系統的優化與集成。這種轉變將引發制造業的新一輪工業革命，這將顯著提高企業的產品質量、性能和服務水平，同時減少資源消耗，推動制造業創新、綠色、協調、開放、共享發展。
智能制造是新一輪工業革命的核心技術，美國、德國、日本、中國等主要工業國家都把智能制造作為推動制造業轉型升級的主攻方向。西方發達國家正積極參與新一輪的智能制造浪潮，美國啟動了“先進制造業伙伴關系”，德國制定了《工業4.0戰略倡議》，英國提出了《國家工業2050戰略》。許多其他國家也推出了類似的計劃，鼓勵智能制造發展。這些舉措有時會給制造業企業帶來困境——它們面臨著制度上的同構壓力。特別是，當龍頭企業致力于推動最先進的智能制造，并在試點項目中取得了成功時，龍頭企業推進智能制造的技術、管理優勢，使得后發企業難以跟上龍頭企業的升級步伐。同時，由于推進智能制造的成效具有高度不確定性，且投資大，廣大制造業企業對推進智能制造采取了謹慎的態度。在現實中，西方發達國家許多制造企業在過去幾十年里采用了“串聯式”的升級戰略，順序推進智能制造的三個基本范式——從數字制造到“互聯網+”制造，再到新一代智能制造。對于許多后來者來說，這種順序路徑已經成為常規或慣例，而且大多數人認為有必要串聯地采用這些技術。
然而， 中國企業面臨的情況卻大不相同。一方面，它們擁有不同的技術基礎，從機械化電氣化到先進的數字化網絡化技術，因此可能不會遵循相同的升級途徑；另一方面，新一輪科技革命和產業變革與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯，新一代智能制造正在引領和推動新一輪工業革命，引發制造業發展理念、制造模式發生重大而深刻的變革，重塑制造業的技術體系、生產模式、發展要素及價值鏈，推動中國制造業獲得競爭新優勢，推動全球制造業發展步入新階段，實現社會生產力的整體躍升，這為我國企業實現跨越式發展提供了巨大機遇。
本研究將通過多個案例研究，討論與西方發達國家采用的“串聯式”智能制造技術升級路徑相比，中國企業能否采用不同的方式推動智能制造發展。本研究的數據均來自中國工程院“面向2035推進制造強國建設戰略研究”咨詢項目，主要包括半結構化訪談和公開的檔案數據，運用主題分析法對訪談記錄等文獻進行分析，探索中國智能制造的升級路徑。
通過對比5家典型企業案例，我們發現中國制造企業在推進智能制造的過程中，根據自身能力和行業特點，充分考慮商業模式、制造基礎，技術專用性、技術經濟性、管理組織等多種因素，深度融合制造技術和新一代信息技術，制定適合自己的智能制造升級路徑。三個基本范式在中國制造企業轉型中存在多條升級路徑，并不都是“串聯式”的。中國作為后發國家，其企業推進智能制造的技術路徑，對其他正在追趕的經濟體具有重要借鑒意義。 本文為關注發展中經濟體轉型升級的制造企業、決策者和投資者提供了推進智能制造的技術升級路線，在指導企業實踐中取得了良好的效果，為智能制造技術升級理論做出貢獻，為未來政策制定提供理論依據，有力推動制造企業轉型升級。
二、智能制造的三個基本范式
智能制造——制造業的數字化、網絡化、智能化，是先進制造技術和先進信息技術深度融合的產物。
（一）數字化網絡化智能化技術是制造業的共性賦能技術
智能制造是一種通用的賦能技術，其數字化網絡化智能化技術是貫穿制造業這一復雜系統的三個主要賦能技術。數字化、網絡化、智能化技術不同于制造業中的制造技術（本體技術），其通過和制造技術結合實現賦能，能夠廣泛應用于產品設計、生產、物流、服務等價值鏈的各環節，形成新技術、新模式和新生態，進而形成制造業的新技術范式，顯著提高產品質量和生產效率。
智能制造對現有制造業的影響主要體現在3個方面。第一，數字化技術為產品添加了“大腦”，通過對產品信息、工藝信息和資源信息進行數字化描述、集成、分析和決策，進而快速生產出滿足用戶要求的產品；第二，網絡化技術允許設備和產品之間低成本且廣泛的連接；第三，智能化技術（AI和大數據）使產品具有“感知和學習”的能力，從而引發產品功能和性能的根本性變化。
基于這三個共性賦能技術，中國工程院將智能制造歸納總結提升為三個基本范式，包括數字化制造、“互聯網+”制造（或稱數字化網絡化制造）和新一代智能制造（見圖1）。數字化制造包含數字化技術，如數控技術、企業資源規劃（ERP）、制造執行系統（MES）、供應鏈管理（SCM）等，屬于第三次工業革命范疇。“互聯網+”制造在數字化制造基礎上，推動制造技術和網絡化技術融合，如電子商務、物聯網（IoT）、在線協作平臺等。新一代智能制造是制造技術和數字化網絡化智能化技術的深度融合，產品、生產和服務等具備認知學習能力，如處理復雜性、不確定性的系統模型，具備認知學習能力的預測性維護、遠程運維平臺，和諧的人機協同制造等。這種制造形式代表了未來智能制造發展的前景。
圖1. 四次工業革命和智能制造的三個基本范式
可以看到：第一次工業革命和第二次工業革命都是由動力革命而引起的工業革命；而第三次工業革命和第四次工業革命則是在數字化制造的基礎上，由信息技術革命引起的工業革命。數字化網絡化智能化技術如同蒸汽技術和電力技術一樣是典型的共性賦能技術，可以普遍應用于廣泛的產品、生產和服務創新，引起產品的更新換代，具有大規模推廣的可能性，推動制造業的根本性變革。
（二）三個基本范式和三個共性賦能技術之間的關系
三個基本范式各有自身階段的特點和需要重點解決的問題，體現了基本范式間的階段性。數字化制造通過計算、通信、控制（3C）和其他數字化技術，使制造方式從模擬模式轉為數字模式，準確可靠地提高制造質量、效率；“互聯網+”制造實現制造業產品、生產、服務各環節的低成本連通，實現了設備和設備，設備和系統，以致萬物互聯（IoE），催生了PdM、個性化定制等新模式，德國工業4.0、美國工業互聯網主要描述的是這個階段；新一代智能制造在制造技術和大數據、云計算和AI等眾多先進信息技術融合過程中，在感知、數據、計算、連接和IoT技術等很多方面相對于數字化制造和“互聯網+”制造都有突破性提高，但根本上 新一代智能制造使得制造系統具備“認知學習”的能力，制造業的知識的產生和傳承方式都將發生轉變，這一革命性的特征在這一基本范式最為突出。
同時， 在技術上，數字化、網絡化、智能化技術作為共性賦能技術，同時存在于三個基本范式中，體現著智能制造發展的融合性特征。例如在數字化制造階段，除了層出不窮的數字化技術，各種總線的連接、體現AI的專家系統，在不同的場合始終存在應用；在“互聯網+”制造階段，由于網絡便捷推動數據量幾何級數增加和獲取成本的降低，數字化技術的采集和交互更加普遍，初步的大數據分析等智能技術也在持續發展；而在未來的新一代智能制造范式中，作為一種新的制造范式，新一代智能制造具備“認知學習”和基于AI技術的優化決策能力，將數字化網絡化智能化技術和制造技術集成，顯著提高制造系統的建模能力，提高處理不確定性問題、復雜性問題的能力，顯著提升企業的效率和效益。新一代智能制造范式中，數字化網絡化智能化技術共同作用，缺一不可。
為分析企業推進智能制造的技術升級路線，我們在文獻和專家討論的基礎上，總結了智能制造三個基本范式中數字化技術、網絡化技術和智能化技術的特點，并對這三個共性賦能技術的不同水平進行簡要描述，如表1所示，并給出了在接下來的案例分析中用于描述各種智能制造技術水平的相應代碼。
圖2. 智能制造的三個共性賦能技術及特征
表1 智能制造中數字化網絡化智能化技術的編碼
PLC: programmable logic controller; DCS: distributed control system; SCADA: supervisory control and data acquisition; WMS: warehouse management system; CRM: customer relationship management; CAD/E/X: computer aided design/engineering/all.
（三）西方工業發達國家的智能制造技術升級路徑
從20世紀50年代數字化技術誕生，計算機、數控（CNC）機床等典型數字化裝備應用在制造業。到21世紀初，在數字化制造持續發展的基礎上，隨著新一代信息技術（ICT）的應用，以互聯網大規模普及應用為主要特征的數字化網絡化制造范式興起。在推進數字化網絡化制造時，美國、德國等工業發達國家的數字化制造經過近半個世紀的充分發展，在已經基本完成了數字化技術和制造技術融合的基礎上，開展網絡化技術升級。圖3為發達國家智能制造升級路徑，其中“D”為數字化技術，“N”為網絡化技術，“I”為智能化技術。
圖3. 西方工業發達國家智能制造的技術升級路徑
德國發布《工業4.0》《制造業2030計劃》引導企業轉型升級，采用的智能制造的技術升級路線是“制造業+互聯網”，本質上屬于數字化網絡化制造，充分應用德國強大的制造技術能力和制造業基礎，在數字化制造的基礎上增加了網絡化技術。
美國提出工業互聯網則體現的是“互聯網+制造業”的技術升級路線，本質上也屬于數字化網絡化制造。美國依托其強大的互聯網技術水平和信息產業基礎，實現以互聯網技術為主，通過網絡化平臺等提升改進制造業模式。
中國企業面臨的情況則大不相同，中國企業希望以智能制造為主攻方向，推動企業智能升級跨越發展，盡快實現對領先者的追趕。因此，中國企業采用何種技術升級路線推動智能制造的發展，就成為迫切需要深入研究的重要問題。
三、案例研究 —— 中國智能制造升級路徑
經過新中國70年特別是改革開放40年的飛速發展，我國少數制造企業已經達到世界先進企業水平，同時，絕大多數企業還處于從第二次工業革命向數字化制造轉型階段，數字化制造水平差距很大。
智能制造的升級路徑實際是三個基本范式的轉變路徑。數字化制造始于20世紀50年代，而新一代智能制造才剛剛起步，從數字化制造到新一代智能制造經歷了長達幾十年的技術演進，中國企業要在更短的周期內迎頭趕上行業領先企業，在一些制造業領域逐漸從“跟跑”向“并跑”甚至“領跑”轉變，必須盡快跨越這些范式。因此，中國企業不太可能按照發達經濟體企業已經采用的技術升級路線推動升級智能制造——像歷史上一樣一個技術范式完成，再推動下一個技術范式升級，就會錯過和西方發達國家縮小差距的機會，無法實現跨越發展。
新世紀以來，我國工業界緊緊抓住互聯網發展的機遇，大力推進“互聯網+制造”，制造業、互聯網龍頭企業紛紛布局，將工業互聯網、云計算等新技術應用于制造領域。部分企業快速把握住了“互聯網+制造”這一技術變革的機遇，充分應用網絡化技術賦能制造業，利用網絡化技術和制造業的融合給企業的產品、生產、服務各環節解決了很多過去解決不了的質量、效率、響應和模式問題，顯著提高了企業的制造水平，部分企業甚至從機械化水平（幾乎無數字化）跨越到了先進制造企業的行列。需求是我國企業技術改造的原動力， 中國企業在“互聯網+制造”的實踐里形成了推進智能制造的幾種技術升級路線。
（一）少數先進企業實現串聯式升級過程
一批數字化制造基礎較好的企業成功實現數字化、網絡化轉型，成為了“互聯網+制造”的示范，三一重工股份有限公司（以下簡稱三一重工）就是其中之一。
案例1：三一重工創建于1994年，產品包括混凝土機械、挖掘機械、起重機械等工程機械，其泵車產量居世界首位。三一重工是我國工程機械領域最早進行數字化轉型的企業，當前，其自主部署基于設備全球互聯的IoT、大數據平臺，為用戶提供包括PdM、IoT金融等新業務，顯著提高了三一重工產品的質量、效益，推動三一重工發展成位居世界前列的工程機械制造企業。
從建立伊始，三一重工就始終把數字化的建設作為公司行動戰略和經營主線，堅持“總體規劃、分步實施、重點突破、全面推進”的方針。1994—2004年，三一重工初步實現關鍵設計、管理業務數字化，將數據化管理逐步貫徹到公司的日常經營中。
有了較好的數字化基礎，三一重工不再滿足于單個模塊單個系統的建設，在數字化網絡化提升過程中，堅持問題導向、價值導向，解決多個系統造成的數字孤島問題，打通企業各項業務，并不斷修正、完善。2004—2014年，三一重工在設計、管理上實現數據共享與業務協同，有效促進通用化與標準化；建成全球統一架構的運營管理系統，實現各項系統優化和效益指標，開始了車聯網（IoV）的應用，將數據化管理進一步向客戶端延伸，建立起亞洲最大的數字化工廠，開啟“制造物聯”的全面應用探索，實現了生產人員的網絡化。
2015年制造強國目標實施以來，智能制造作為主攻方向在企業獲得了更大的重視。三一重工實現了價值網絡的橫向集成，在一個平臺上管理集團國內、國際的業務單元、營銷、后市場服務，通過營銷、服務和客戶平臺的對接，建立市場洞察體系；實現了從客戶訂單到智能設備、工藝、制造過程的縱向打通。三一重工利用互聯網的特性融合虛擬現實（VR）、仿真等技術，實現全球協同開發、驗證，打通了設計、虛擬驗證和生產。隨著新一代人工智能技術的突破， 2018年，三一重工開始了智能化的探索，無人挖掘機、無人起重機等智能產品可以實現遠程精準操控；基于IoV技術，通過自主研發的智能終端，實時進行遠程監控與故障診斷，并利用大數據開展PdM和IoT金融服務，開啟產品交付從以產品為中心向以客戶為中心轉變。
表2 三一重工應用智能制造技術的時間表
Source: adapted based on public documents. SAP: system applications and products; PDM: product data management; PLM: product lifecycle management; ECC: ERP central component; eHR: e-human resource.
圖4. 案例1：三一重工智能制造技術升級路徑（P1）。SANY：三一重工
（二）我國大多數企業需要進行數字化補課
在這三種技術范式中，數字化技術是基礎。然而，一些公司認識到這三種技術可以并行使用，而數字化技術不一定是使用另外兩種技術的先決條件。盡管一些企業的數字化技術基礎有限，但在特定的環境下，它們可能能夠跨越式地進入智能制造范式。同時，廣大企業在推進“互聯網+”制造過程中數字化制造的課必須要補。
案例2：浙江春風動力股份有限公司（以下簡稱春風動力）始建于1989年，是以全地形車、摩托車大排量發動機研制、特種整車研制為核心技術的高端裝備制造企業。目前已躋身國際一流競爭行列，特種車市場占有率連續12年穩居歐洲市場第一位，是特種車細分領域的世界隱形冠軍企業。隨著業務規模的不斷擴大、品牌知名度的持續提升，消費者的需求對公司生產組織效率和品質控制能力提升提出迫切要求，春風動力從市場用戶個性化、多樣化、快速消費理念地迅速增強出發，主動推動公司向個性化定制、柔性化生產、網絡化銷售等先進生產方式和商業模式加快轉型。
2012年前，春風動力作為國家級高新技術企業僅有少量單系統數字化基礎，初步應用了ERP（D1）、OA （D1）和產品數據管理[PDM（D1）]，這也代表了大多數中國企業當時的狀況。
2012年，春風動力為降低企業運作的各種成本，滿足客戶訂單小批量、多品種，及對交貨期、價格、質量更高的要求，開始編制企業智能制造總體規劃， 在分析市場發展趨勢和企業自身管理狀況的基礎上，研究確定建成“支持個性化定制的特種車輛智能制造模式”，并提出“基礎建設—單項應用—系統集成—協同創新”的傳統產業轉型升級路徑。2013年，公司開展了組織架構調整、流程優化、硬件技術改造（D1）等系列基礎建設工程。春風動力堅持“以高打低”，應用先進適用的網絡化技術帶動企業數字化的完善。2014年，春風動力先后展開了IoT系統（D1N1）、SCM系統（N1）、PLM系統（D1N1）、ERP系統（D1N1）等多項單個信息系統的開發、升級和應用。其中，IoT系統的運用將企業信息化延伸到生產車間，直達底層的生產設備；通過計劃管理、設備監控、質量控制、節拍監控等模塊功能，打通從銷售計劃、生產計劃、車間任務、機臺任務的分解，實現整個生產過程中，各個車間的自動化生產管理。由于春風動力在總體規劃階段提前考慮了各個單項應用的標準、接口和數據格式，春風動力的系統集成得以快速實施。2015年，春風動力建設統一集成的管理信息平臺（D2N1），整合各系統數據接口（D2）、實現無縫對接完成從客戶端到供應端，從研發端到產品端的全信息鏈貫通。2016—2018年，春風動力推動建成“支持個性化定制的特種車輛智能制造模式”（D2N1），實現C2M（customer-to-manufactory）定制，并入選中華人民共和國工業和信息化部智能制造試點示范項目。
2018年至今，春風動力推動協同創新，將智能制造從工廠推向正在開展數據驅動的數字化設計平臺（D2N1）、C2M市場云平臺（D2N1）、精密智能制造平臺（D2N2）、IoV（D2N1）、大數據運營平臺（D2N2）等工業云平臺，打造新型信息經濟環境下公司可持續發展新型核心競爭力。
從春風動力實施智能制造技術的時間表（表3）可以看出，該公司在這三個技術范式下的升級并不是按順序進行的（圖5）。
表3 春風動力應用智能制造技術的時間表
Source: adapted based on public documents.
圖5. 案例2：春風動力智能制造技術升級路徑（P2）。CFMOTO：春風動力
案例3：青島紅領集團有限公司（紅領集團，2008年后簡稱酷特智能）紅領集團成立于1995年，曾經是一家非常傳統的服裝企業。經過近十幾年的發展，紅領集團構建了較完善的服裝行業“互聯網+”制造理論體系，搭建了大規模個性化定制平臺，平臺根據客戶需要，采用“互聯網+”制造模式獲取訂單及相應產品參數，根據企業產品制造工藝需要，推動了設計、物流的數字化；酷特智能利用互聯網技術實現消費者和工廠的“聯接”，改變了傳統消費品分層級營銷的商業規則，真正建立起C （customer）端和M（manufactory）端直線交互的商業邏輯和商業模式，消除中間商的價格空間，使消費者得到最優性價比的產品和服務。
紅領集團 在推進智能制造過程中，充分考慮了技術經濟性和技術先進性的平衡，這是智能制造走向成功的關鍵。2003年，紅領集團前瞻性地判斷出消費需求由大規模同質化需求向個性化、小批量需求的變化，企業進行戰略調整，將個性化定制作為經營核心。為實現這一目標，提高服裝制造效率，紅領集團首先建設個性化定制工業流水線（自動化），打通個性化定制的基礎設施建設，具備個性化定制的硬件條件。2004年，企業在服裝行業內較早的引入電子商務系統（N1），具備了網絡化的基礎條件。之后十幾年，企業根據自身需求，分階段、分模塊開展了智能制造的建設和改造。2005—2010年期間，企業建設工廠網絡和各單模塊的信息系統，實現了自主設計系統、數據庫、訂單管理系統互聯互通，推動了企業運營的數字化、標準化，開展流程優化，初步形成C2M定制平臺模式。
為提高衣服質量和降低損耗，企業于2010—2012年開始進行裝備數字化建設和裁剪、縫制數字化車間（D1）建設，打通個性化定制基礎端前端的數字化建設；聯合研發成功首臺數控裁床，提升裁剪效率300%以上；聯合開發集成協同系統（D1N1），各個數據系統的集成應用，形成數據驅動的服裝大規模個性化定制模式。有趣的是，根據技術經濟性和行業特性，工人在縫紉等環節相對數字化裝備柔性更大、成本更低，因此企業并沒有替換制造環節的縫紉工人，而是以較高的工資穩定了生產隊伍，對工人的組織架構進行了數字化重構。為了降低企業庫存、物流、總銷、分銷等的所有不必要的成本，提升制造端的價值，2015年，酷特智能配合數據驅動，開展車間裝備改造（D1），與數據系統緊密交互；C2M生態建設（D1N2）。2017年，企業推動智能物流、立體倉庫建設（D1），精簡80%以上物流人員，極大降低生產成本。2018年，企業以數字工廠為基礎，開展IoT建設（N2），搭建智能工廠，實現對整個生產過程的時時監控，數據的實時采集，生產指標的自動生成，提升生產過程的可控性。
從酷特智能實施智能制造技術的時間表（表4）可以看出，該公司在這三個技術范式之間的升級是非線性的（圖6）。
表4 酷特智能應用智能制造技術的時間表
Source: adapted based on public documents. APS: advanced planning and scheduling; IMDS: international material data system; OMS: order management system; BPM/ESP: business process management.
圖6. 案例3：酷特智能智能制造技術升級路徑（P3）。Kute Smart：酷特智能
案例4：新疆金風科技股份有限公司（以下簡稱金風科技）成立于1998年，多次入選 “全球最具創新能力企業50強”，成立至今實現全球風電裝機容量超過50 GW，在24個國家穩定運行，已經成為世界領先的風電企業。金風科技作為中國最早從事風電機組研發與制造的企業之一，其發展歷程可以看作是中國風電事業發展的縮影。現在，金風科技已經成長為風電整體解決方案供應商，提供從風電裝備到風電場設計、制造、建設、運維、金融全方位的服務，從制造型企業向制造服務型企業轉型。
金風科技自建立伊始，就把數字化作為提高公司競爭力的重要工作，以創新引領發展。2001—2012年，為提升效率，金風科技實施了ERP（D1N1）、人力資源系統、PLM、CRM、各種辦公輔助系統等，并多次迭代升級。截至2012年，金風科技數字化、網絡化多策并舉，開展了以研發為主線的研發協同平臺（D1N1）、研發技術平臺、PDM（D1）；以生產物流為主線的ERP、供應鏈、電子商務的建設（D1N1）；以銷售服務為主線的CRM的建設；以人為本的人力資源系統（eHR）建設，有效地提升了流程的效率。它還建立了以知識管理為核心的知識管理信息系統，通過海量數據的挖掘、篩選，為公司決策層提供開展工作的依據。
2013年，金風科技充分應用企業數字化技術基礎，進行了“風光儲”一體的“智能微網示范項目”（D2N1）。金風科技利用大數據、互聯網、AI技術和自身風電裝備制造技術、多年的風場建設經驗相結合，主動向下游靠攏，通過技術、管理創新，向生產性服務業尋求利潤增長點。2016—2017年，金風科技在產品、設計數字化的基礎上，建立先進的數字化網絡化平臺（D2N2），包括自主研發的可定制化智能直驅風機、New Freemeso、GoldFarm、SOAM、EFarm、Powermest、Resmart等系統和技術，為風電場的宏觀選址、精細化測風、風資源評估、風電場規劃與設計、建設管理、資產管理與優化、融入集中功率預測、智能故障診斷、健康狀態預警、風機優化運行等提供一體化數字化網絡化工具。
截至2019年， 通過產品數字化和管理數字化協同發展（D2N2），金風科技現已構建了數字化風電場整體解決方案，并為12家發電企業、107個場站、16 000多臺發電設備提供集控、功率預測、設備健康管理、風電場發電能力提升等服務，切實提升風電場運營效率達10%~15%，提高風資源工作效率50%~200%，最終提升收益率1%~3%。
從金風科技實施智能制造技術的時間表（表5）可以看出，金風科技在智能制造三個基本范式的演進的技術升級路徑并不是連續的（圖7）。
表5 金風科技應用智能制造技術的時間表
Source: adapted based on public documents. MIS: management information system.
圖7. 案例4：金風科技智能制造技術升級路徑（P4）。GoldWind：金風科技
（三）因企制宜，系統集成商助推中小企業升級
智能制造推進過程中，由于資金和制造能力的限制，中小企業難于掌握共性賦能技術，完成企業在三個基本范式的轉換。因此， 由具備數字化、網絡化、智能化共性賦能技術基礎的第三方系統集成企業協同推進，將顯著提高中小企業轉型升級的成功概率。
案例5：浙江陀曼精密機械有限公司（以下簡稱陀曼科技）對新昌縣一批軸承生產企業的改造，形成了很好的經驗。陀曼科技成立于2006年，原本是浙江新昌縣軸承行業的一個裝備提供商。浙江新昌軸承行業軸承企業超過1500家，具備典型的塊狀經濟特性。近年來，隨著行業競爭加劇和各類資源成本大幅上升，產業淘汰整合，到2016年，仍有軸承行業企業600家左右，企業整體質量水平雖有較大幅度提升，但仍然主要處于機械化、自動化階段（D0N0）。
近些年，隨著競爭加劇和各類要素成本的上升，大部分企業利潤率僅為3%~5%，不少企業處在虧損邊緣，迫切需要從“低成本競爭”向“高品質、高效率、低能耗”發展轉型。陀曼科技抓住這個機會，從裝備制造商轉型成為系統集成商，為軸承行業提供數字化網絡化解決方案，帶動了當地軸承行業的整體升級（D1N1）。
2006年，陀曼科技（D0N0）是浙江省第一批機器換人服務公司，主要制造從事軸承、齒輪、汽車零部件機械加工行業的自動化單機、自動生產線等，基于對當地軸承企業轉型升級所面臨的痛點和需求的深刻了解，陀曼科技作為裝備制造商已服務超過1200家企業。
2013年，陀曼科技看準了智能制造“提質、增效、降本”的技術特征，進行企業產品、生產、服務的智能制造規劃。2014年，陀曼科技除提供軸承裝備外，定位于提供信息化、自動化技改工程承包服務，在軸承行業提供類似于工程承包的“交鑰匙”工程，至今已作為系統集成商服務超過160家企業，完成改造及上云設備（D1N1）數量達12 753臺。為提高新昌中小軸承企業轉型升級的意愿，新昌縣和陀曼科技共同設立引導基金，按不超過企業可升級設備臺數的5%提供免費升級機會。小規模免費體驗的方法打消了當地企業對智能升級效果的顧慮，破解了中小企業推行智能制造決策難的問題。
陀曼科技實施的數字化網絡化改造是一個系統工程，一般中小企業不具備“方案制訂、軟硬件集成改造、操控培訓及持續改善”等綜合能力。陀曼科技作為總承包商，對中小軸承企業量身定制提供自主研發的系統解決方案，提供包括基于工業互聯網平臺的TM-e微型生產管理系統（D1）、TM-SPC數字測量及質量過程管理系統（D1）、TM-ACS機床自適應管理系統（D1）等；通過“智能數據采集終端（具備邊緣計算和通訊模組）+云平臺+工業APP”的方式，向行業提供全面的面向設備改造、管理提升、員工培訓、工期安排、提質增效節本等整體解決方案，使得中小微軸承企業能夠在原有設備上低成本的進行數字化改造，按照不同企業的需要提供從數字化設備單元/數字化生產線（D1），到生產或管理的其中某一環節的數字化（D1/N1）（如質量管理數字化、管理數字化、設備維護數字化等），到車間或工廠數字化（D1N1）的各種解決方案。從初期55家改造企業（更多企業的統計數據沒有完成）情況看，平均每家改造成本約為23萬元，企業通過設備使用效率提升、節能降耗和人工成本節省等，大部分企業一年內就能回收投入。
2017年陀曼科技發展為向軸承、緊固件、齒輪等行業的數字化技改工程總承包商與工業互聯網平臺（N2）。在浙江新昌軸承行業中小企業批量推廣“數字化制造、平臺化服務”基礎上，實現向浙江慈溪、常山等軸承產業集聚區進行復制推廣，實現跨區域發展。同時開始與海鹽緊固件行業合作，實現跨行業的模式探索。
作為一個生產系統集成商，陀曼科技的案例 展示了一個不同于之前研究的其他4個案例的智能制造升級路徑——一個集成商促進中小企業跨越三個基本范式轉型的路徑。圖8為新昌球軸承中小企業的升級路徑，其中陀曼科技為P5升級路徑下的3個圓圈。
圖8. 案例5：陀曼科技助力中小微企業智能制造技術升級路徑（P5）。TOMAN：陀曼科技
四、多案例比較分析
通過對這5種情況的比較（圖9）， 我們發現企業在推動智能制造轉型升級過程中，有多種不同的轉型路徑。三一重工開始應用網絡化技術時，已經具備了良好的數字化技術基礎，因此，它從數字化制造串行推進到數字化、網絡化制造。之后，三一重工又在數字化、網絡化制造的良好基礎上，開始探索新一代智能制造，實現三個基本范式“串聯式”發展。
圖9. 5個案例的智能制造升級路徑
然而，春風動力、酷特智能、金風科技和陀曼科技在網絡化技術來臨時，數字化技術上并沒有如三一重工相同的優勢，處于沒有（春風動力、陀曼科技），或僅有少量數字化（金風科技）、網絡化（酷特智能）技術基礎的水平。因此，這些企業同時 開發了數字化和網絡化技術，利用網絡技術推動企業的數字化發展。
春風動力 采用“以高打低”的方式，用網絡化技術應用驅動數字化技術水平提高，用客戶個性化定制特種車、摩托車的數據，推動生產端、供應鏈的數字化升級。目前，該公司已進入智能制造范式的早期階段。
酷特智能 根據服裝行業特點，以多品種小批量的服裝定制需求為驅動， 關注網絡化模式創新，在數字化技術應用方面，根據經濟性原則充分發揮人在制造過程中的柔性，采用縫紉工人接受數字化信息，操作設備的方式，采用適度數字化，避免了技術冗余。
金風科技 堅持“創新引領”，用先進適用的數字化、網絡化技術持續改進優化迭代企業的全過程，推動企業從生產型企業向生產服務型企業轉型。隨著網絡化技術的應用，數字化技術基礎同步成長，金風科技得以從數字化制造轉向“互聯網+”制造。
陀曼科技的情況與其他4例有很大的不同。陀曼科技作為智能制造系統集成商，針對新昌縣軸承行業， 因企制宜，提供智能制造系統解決方案，推動中小企業邁向數字化、網絡化。其作用是幫助企業（主要是資源和能力有限的中小企業）采用適用的智能制造技術。中小型企業采用智能制造技術的方式在很大程度上取決于它們的戰略和部門具體情況，具體路徑既可以是串聯式也可三個基本范式融合發展，陀曼科技起到的是助推器、加速器的作用。
綜上所述，本文提出的5個案例描述了中國制造業中5條截然不同的智能制造升級路徑。 企業采用智能制造技術的方式在很大程度上取決于它們的戰略和行業具體情況。基于這5個案例的研究結果，我們有理由提出，中國制造業的智能制造技術升級路徑并不一定是按照西方工業發達國家“串聯式”的技術升級路徑。企業在數字化網絡化技術和制造技術融合過程中應該采用“并行推進融合發展”的技術升級路線。
五、討論和結論
本文比較了中國企業智能制造升級的5個典型案例。在這些案例研究的基礎上，總結了每個關鍵案例的升級路徑，并通過多案例比較歸納出升級路徑的模式。我們認為，在中國，制造企業的技術水平機械化、電氣化、數字化、網絡化、智能化并存。當前，新一代智能制造的發展剛剛起步，這給中國制造商制定升級路徑帶來了更多的復雜性。本文有以下主要發現。
（1） 適合中國的發展路線：并行推進融合發展。5個企業在我國推進“互聯網+”制造背景下，推動公司數字化網絡化技術的起點不同，但是在應用數字化網絡化技術追求提質量、降成本、增效率的過程中，5個企業都達到或接近了D2N2的水平，取得了良好的效果。當前技術迭代速度提升，大數據、云計算、IoT、AI集群突破，對比5個企業智能制造技術升級路徑發現，因循西方發達國家技術升級路徑串行發展不現實。在新技術方面，特別是新技術應用方面，中國和世界主要國家處于同一起跑線，我國雖然是后發國家，但我們不能等數字化補課完成再推動其他技術應用，這樣就又造成新的落后，企業在推進智能制造時應采用務實的“并聯式”升級。“并行推進融合發展”是適合中國國情的智能制造技術升級路徑。
（2） 企業在推動智能制造發展過程中要做到因企制宜。企業是實施智能制造的主體，推進智能制造發展要考慮自身的資源與產業特性、戰略定位，制定總體規劃，5個企業的一個共同點就是都制定了切實可行的總體規劃。智能制造是個系統工程，企業按照制定的技術升級路徑務實推進，分步實施，才有可能成功。因企制宜的推進智能制造還表現為，企業要重點突破，如酷特智能抓住C2M的個性化定制模式；春風動力早期建立設計、物流、管理等單個模塊后，再整合集成。企業要抓住需要解決的問題，有重點的突破，最終帶動企業的全面升級。總的來說，企業應堅持“總體規劃、分步實施、重點突破、全面推進”十六字方針。同時，我國企業必須堅持“創新引領”，有條件的企業，如三一重工、金風科技等各行業的龍頭企業，要積極擁抱互聯網、大數據、AI等最先進的技術，瞄準高端方向，加快研究、開發、推廣、應用新一代智能制造技術，推進先進信息技術和制造技術的深度融合，走出一條推進智能制造的新路。
（3） 數字化技術為智能制造的升級奠定了基礎。企業推進智能制造，數字化制造是基礎，貫穿企業轉型升級的全過程，并在和網絡化技術、智能化技術融合的過程中，不斷提升。中國企業應該認識到數字化技術的重要性，盡管這些技術有時并不被認為是最先進的。在這5個案例中，盡管處于不同的階段，但被研究企業在整個升級過程中都建立了特定的數字化技術基礎，并將數字化技術與網絡化、智能化技術相結合。否則，企業將會遇到關鍵的技術障礙，阻礙它們進入下一個升級階段。從這個意義上說，中國企業可能不需要在最開始就建立完善的數字化技術基礎，而是需要在升級的過程中在需要的時候做好數字化技術“補課”，這樣才能最終實現智能制造的技術升級跨域發展。
本文從兩個方面對創新趕超和制造業升級的文獻進行了貢獻。首先，本研究將趕超路徑理論擴展到智能制造升級領域，涉及復雜的系統技術（包括三個基本范式）和大規模的技術采用，并通過5個關鍵的趕超案例研究，總結中國制造企業的智能制造升級路徑。我們認為， 中國的制造業企業可能不會遵循傳統的循序漸進的升級路徑，而是會采取更加多樣化的路徑，以非線性的方式跨越數字化制造、“互聯網+”制造和新一代智能制造，并根據企業的具體情況進行整合。其次，我們認為 有必要制定智能制造標準，特別是在升級路徑不規范的情況下。智能制造是一個復雜的系統技術概念，由三個基本范式組成，如果沒有統一的制造技術標準，企業在制定升級路徑時可能會感到困惑。例如，我們對三一重工、金風科技和酷特智能的案例研究中發現，各企業在部署ERP和PLM等單個的數字化模塊時都走了彎路，其中一個重要原因就是，當需要應用新技術升級時，出現接口、格式等不兼容問題，形成信息孤島。這些技術需要更多的資源和更長的時間，尤其是在早期階段，當時這些公司幾乎沒有經驗。這樣，由于缺乏智能制造標準，這些公司不得不進行升級的試點和試錯。當前，我國智能制造技術種類繁多，正在大量制造企業中擴散，制造標準的缺乏將可能嚴重影響到這些企業的升級效果，為資源和技術能力有限的中小企業制造巨大的技術壁壘。這是一個需要進一步注意的問題。
本文對智能制造升級的決策也有一定的借鑒意義。政策制定者習慣于自上而下地設計和實施產業政策，然而，我們認為 自下而上的方法更適合于智能制造升級計劃，因為自上而下的政策通常忽略了中國企業升級路徑的異質性。因此，決策者在為處理與公共產品和外部性相關的一般問題（如通用技術、技術標準、校企合作等）提供援助時，應通過考慮企業自身的技術能力、資源基礎和行業具體情況，讓企業在制定自己的升級路徑時具有更大的靈活性。從產業技術層面，對于政策的制定者來說，政府在制定鼓勵智能制造、鼓勵企業轉型升級的產業政策時，要堅持實事求是，按照企業需求推進。充分利用我國大力推進“互聯網+”制造的成功實踐給我們提供的重要啟示和寶貴經驗，鼓勵企業根據自身發展的實際需要，采取先進的數字化網絡化技術解決傳統制造問題，不斷加入AI、大數據等新技術，提高企業數字化網絡化制造水平，扎扎實實地完成數字化“補課”，同時，邁向更高的智能制造水平。
在新一代智能制造來臨的今天， “并行推進、融合發展”的技術升級路線適應于全球制造業。在世界范圍內的智能制造技術浪潮中，并行而非串聯的制造技術升級戰略可以推廣到其他發展中經濟體。傳統的研究是在發達經濟體的背景下討論智能制造的升級，這些國家的企業花費了幾十年的時間來升級他們的制造技術，這些企業大多采用了智能制造三個基本范式順序發展的路徑。當前，發展中國家和發達國家同時面臨著智能化技術的沖擊，這為發展中經濟體提供了一個快速追趕甚至超越發達經濟體的機會。當前，對于中國和世界來說，盡管起點不同，但不論是中國還是歐美工業強國的制造業都沒有完成數字化網絡化范式，隨著新一代AI突破和與制造業的融合，新一代智能制造范式已開始探索發展，中國和西方都面臨新一代智能制造范式和數字化網絡化范式并行的階段，對于全球制造業而言，不論是數字化、網絡化、智能化的何種新技術，作為共性賦能技術，探索其適合制造業應用的，把新技術應用到制造業中去，都將推動全球制造業的轉型升級。
