人工智能與制造業融合：基本內涵、發展態勢與內在邏輯*
——兼論成都人工智能與制造業融合的探索與實踐

成都市發改委重大課題組

(成都市發展和改革委員會，四川 成都 610041)

人工智能是新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力量，人工智能與產業融合已成為促進產業智能化轉型升級，實現經濟高質量發展的新引擎。黨的十九大報告指出：“加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合”。成都制造業基礎深厚，人工智能發展迅速，科教人才資源豐富，搶抓新一輪人工智能發展機遇，把握建設國家新一代人工智能創新發展試驗區的契機，以產業功能區為載體，建設人工智能與制造業融合功能區，推動制造業智能化轉型升級，將制造優勢與智能化相疊加，創新制造業發展方式，加快培育新業態和新模式，對增強成都制造業核心競爭力，打造制造業新高地，推動經濟高質量發展具有重要意義。

一、人工智能與制造業融合的內涵及態勢

(一)人工智能與制造業融合的內涵

人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，主要包括機器學習、語言識別、計算機視覺、自然語言處理等領域。[1]相對于人工智能本身而言，人工智能與制造業融合的內涵更加豐富，人工智能與制造業融合是人工智能技術滲透到制造業的研發設計、生產制造、經營管理、營銷售后等各個環節，兩者在技術、管理等各個層面相互交融，實現制造業質量、效率和效益的全面提升，并催生出新業態和新模式。

從融合的層次來看，第一個層次是人工智能技術與企業研發、生產、管理過程的融合，實現生產和管理過程的智能化轉型升級，如數字化生產線、智能車間、智能工廠、智慧物流等；第二個層次是人工智能技術滲透到企業的產品和服務中，提升現有產品和服務的技術含量和價值或創造出新產品、新服務，如智能網聯汽車、智能機器人、智能家居產品等。

從融合的互動關系來看，一方面，人工智能與制造業融合能夠提高制造業數字化、智能化水平，推動制造業智能化轉型發展，提升制造業競爭力；另一方面，人工智能與制造業融合能夠為人工智能提供豐富的應用場景和發展空間，促進人工智能技術升級和產業發展，因此，人工智能與制造業融合并非兩者的簡單疊加，而是通過相互作用、相互促進，使兩者均得到量和質的提升，達到“1+1>2”的效果。

(二)人工智能與制造業融合的態勢

1.人工智能技術加快向制造業各環節滲透

隨著人工智能理論和技術的日益成熟，深度學習、機器視覺、語音識別、自然語言處理等人工智能技術加快向制造業生產和管理各環節滲透應用，其中，機器視覺技術廣泛應用于加工件的尺寸測量與定位、工序間自動化、質量檢測等生產制造環節；語音識別技術主要應用于制造過程檢控環節；深度學習主要應用在制造業的預測、經營和管理，如產量和銷售管理，多產品并進生產，預測性維護等；智能機器人技術用于焊接、搬運等。

2.人工智能與制造業融合成效日益顯現

隨著人工智能在制造業的融合應用，制造業生產和管理效率不斷提升，成本不斷降低，融合應用成效日益明顯，并催生出數字化生產線、黑燈工廠等新模式和新業態。國際咨詢機構埃森哲預計，到2035年,人工智能技術的應用將使制造業總增長值接近4萬億美元，年度增長率達4.4%，其增加值增速可提高約2個百分點，是所有產業部門中提高幅度最大的。[2]

3.產業園區成為產業融合的重要支撐

智能制造產業園區或功能區作為智能制造的重要載體，為人工智能與制造業深度融合提供了重要支撐，據《世界智能制造中心發展趨勢報告(2019)》數據顯示，目前，從數量規模來看，國內共有500余家智能制造類產業園區，涉及全國27個省市，智能制造類產業園區數量超過10家的城市有15個(如圖1)；從地域分布來看，我國智能制造產業園大部分集中于經濟發達的中東部地區，形成五大智能制造產業園聚集區。[3]

圖1 國內智能制造產業園區數量超過10家的城市

二、人工智能與制造業融合功能區的內在邏輯及分類

(一)人工智能與制造業融合功能區的內在邏輯關系

建設人工智能與制造業融合功能區，涉及人工智能技術供給、智能制造需求拉動、產業功能區載體、新型基礎設施支撐和融合生態體系保障五個方面的內容，其內在邏輯關系是：提高制造業競爭力是建設人工智能與制造業融合功能區的目的；人工智能技術推動與制造業智能化應用需求拉動共同形成融合的驅動力；制造業產業功能區是融合的載體；新型基礎設施(算力、網絡、數據中心、創新平臺等)和融合生態體系(政策、人才、數據等要素)為產業融合提供基礎支撐和要素保障(如圖2)。

圖2 人工智能與制造業融合功能區的邏輯框架

(二)人工智能與制造業融合功能區的分類

依托制造業產業功能區，根據制造業各領域智能化應用水平的高低和應用需求的強弱，人工智能與制造業融合功能區可分為三種類型：引領示范型產業融合功能區，是指該類產業功能區中人工智能與主導產業融合的水平較高、融合應用需求明顯的制造業產業功能區；加快推進型產業融合功能區，是指該類產業功能區中人工智能與主導產業融合的水平一般、融合應用需求較明顯的制造業產業功能區；培育發展型產業融合功能區，是指該類功能區中人工智能與主導產業融合的水平低、融合應用需求一般的制造業產業功能區。對于不同類型功能區，將采取不同的策略進行建設。

三、成都人工智能與制造業融合功能區建設基礎及問題

(一)人工智能與制造業融合功能區的建設基礎

1.人工智能技術優勢及產業基礎

(1)人工智能技術領域具有比較優勢。成都人工智能在多個細分領域達到國內領先水平，其中部分領域達到國際領先水平。四川大學、電子科技大學、中科院成都分院在腦神經科學、腦機接口、深度學習等基礎研究領域獲得突破，在智能信息處理方法、深度神經網絡基礎理論等研究領域處于國內領先水平。商湯未來創新中心、科大訊飛成都研究院、西門子全球仿真及測試技術(成都)研發中心等頂尖創新平臺引領成都在智能視覺、語音識別、智能制造等方向上逐步形成比較優勢。成都本土骨干企業在智能感知、自動推理、基礎操作系統等領域初步實現人工智能技術應用落地化、產品化的創新突破。成都人工智能已覆蓋智能網聯汽車、機器人、無人機、計算機視覺、智慧醫療、智能家居等多個領域，無人機和衛星等產品及應用相對領先。

(2)人工智能產業規模穩步擴大。成都將發展人工智能作為重點產業方向，人工智能產業規模穩步擴大、創新型企業不斷涌現。2019年，成都市人工智能相關企業營業收入超過120億元，關聯產業規模超過1000億元；[4]已引育人工智能相關企業300余家，企業數量位居全國第七，40余家人工智能相關企業納入2019年成都市新經濟企業梯度培育暨“雙百工程”，基本形成了以百度、商湯科技、科大訊飛等行業龍頭企業和以川大智勝、四方偉業等本土骨干企業為代表的多層次人工智能企業集群。

(3)相關產業功能區形成載體支撐。成都人工智能產業主要分布在全市4個產業生態圈的14個產業功能區，其中，電子信息產業生態圈中5個產業功能區的主導產業及細分領域涉及智能終端、智能無人系統、數字化車間、人工智能系統解決方案等；綠色智能網聯汽車產業生態圈中3個產業功能區的主導產業及細分領域涉及智能網聯、車聯網設備；航空航天產業生態圈中1個產業功能區的主導產業及細分領域涉及人工智能軟硬件；智能制造產業生態圈中5個產業功能區的主導產業及細分領域涉及工業機器人、智能穿戴設備、智能家電、數字化產品等智能硬件。

2.制造業基礎及產業融合功能區分類

(1)制造業基礎雄厚，制造業數字化轉型持續推進。成都堅持以構建產業生態圈創新生態鏈為牽引，以產業功能區為載體，大力培育產業競爭優勢。2019年五大先進制造業營業收入突破2萬億元，在全國城市排名第三。成都14個產業生態圈中，制造業類產業生態圈占8個，涉及相關產業功能區38個，覆蓋電子信息、醫藥健康、綠色智能網聯汽車、航空航天、軌道交通、智能制造、先進材料、綠色食品等領域。同時，成都大力推進制造強國和網絡強國建設，把握人工智能、大數據等信息技術與制造業加速融合趨勢，落實兩化深度融合、新一代信息技術與制造業融合發展等國家和省市重大決策部署，加快建設工業互聯網平臺，開展數字化車間、智能工廠應用試點，大力推動制造業數字化、智能化轉型升級。

(2)人工智能與制造業融合功能區分類。制造業各領域的發展階段和行業特點不同，制造業智能化應用的水平和需求也不同。從總體上看，目前，成都多數中小型制造企業仍處于自動化、數字化階段，部分行業領先企業加快數字化建設，部分龍頭企業和智能制造試點示范企業逐步開展智能化應用，人工智能與制造業融合還處于起步期，整體融合發展水平不高?；趯嶋H調研數據，依據成都制造業各領域智能化應用的水平和需求不同，將成都電子信息、醫藥健康、綠色智能網聯汽車、航空航天、軌道交通、智能制造、先進材料、綠色食品等制造業相關產業功能區劃歸為三類：引領示范型產業融合功能區、加快推進型產業融合功能區、培育發展型產業融合功能區。

(3)引領示范型產業融合功能區。人工智能技術在綠色智能網聯汽車領域的應用相對深入，數字化生產線、智能工廠應用較廣泛，人工智能與汽車產業融合應用需求明顯，因此，綠色智能網聯汽車產業生態圈所對應的各產業功能區屬于引領示范型產業融合功能區(如表1)。

表1 引領示范型產業融合功能區

(4)加快推進型產業融合功能區。智能制造、電子信息等領域多數企業處于數字化向智能化過渡階段，人工智能與智能制造、電子信息產業融合應用需求比較明顯，智能制造、電子信息產業生態圈對應的產業功能區屬于加快推進型產業融合功能區(如表2)。

表2 加快推進型產業融合功能區

(5)培育發展型產業融合功能區。醫藥健康、航空航天、軌道交通、先進材料、綠色食品等領域多數企業處于的數字化、智能化起步階段，企業對人工智能技術應用相對較少，現階段人工智能與產業融合應用需求一般，醫藥健康、航空航天、軌道交通、先進材料、綠色食品產業生態圈對應的產業功能區屬于培育發展型產業融合功能區(如表3)。

表3 培育發展型產業融合功能區

引領示范型產業融合功能區、加快推進型產業融合功能區、培育發展型產業融合功能區等三種類型功能區數量分別為4、16、18個(如圖3)。

圖3 三種類型人工智能與制造業融合功能區數量

3.人工智能與制造業融合發展生態

(1)相關政策不斷完善。成都市委市政府高度重視人工智能與實體經濟融合發展，先后出臺了《關于推動新一代人工智能發展的實施意見》《成都市加快人工智能產業發展推進方案(2019-2022年)》《成都市加快人工智能產業發展專項政策》等專項支持政策和10余項綜合支撐政策，成立了市人工智能產業推進工作領導小組，并統籌財政力量對人工智能技術創新、應用創新、企業培育等提供專門資金支持。成都依托“5+5+1”產業引導基金和社會市場化資金，初期設立15億元規模的人工智能產業基金，支持人工智能企業做大做強。

(2)算力和數據支撐逐步增強。一是算力支撐能力持續增強。成都超算中心加快建設，一期完成后峰值性能達到170P，預計可獲得同期國際TOP500排名第8左右，屆時將強力促進成都乃至中西部地區人工智能等新興產業發展。二是數據資源不斷豐富。成都建成全市人口、法人基礎數據庫和數字成都地理信息公共平臺；建成全市統一的政務數據資源共享交換平臺和公共數據開放平臺，共享數據131億多條，向社會開放數據1億多條。建設城市大腦，接入集成部門業務系統，開展數據大會戰，匯聚政府、企業和社會35億余條數據資源。

(3)“智能+制造”相關創新平臺形成支撐。成都是西部首家國家新一代人工智能創新發展試驗區，按照“人產城”融合的理念，構建人工智能產業生態圈，天府新經濟產業園、天府數智谷已建成投入使用，獨角獸島、海創園正加快建設。成都已建成工業大數據應用技術國家工程實驗室、四川省智能制造創新中心、西門子工業軟件全球研發(成都)中心、西門子智能制造(成都)創新中心、成都川哈工機器人及智能裝備產業技術研究院等一批協同創新平臺和博世力士樂4.0創新技術中心、GF智能制造技術應用創新基地和?？怂箍导夹g協同創新中心等應用服務平臺。

(二)人工智能與制造業融合的問題與挑戰

1.人工智能技術供給與制造業需求匹配程度不高

國內高端芯片、核心工業軟件、觸覺傳感器等核心技術和產品仍依靠進口、受制于人，是制約成都制造業智能化轉型的共性問題；成都人工智能算法發展相對薄弱；缺乏可復制的系統和整體解決方案；部分人工智能相關供應商的研發能力、服務水平相對滯后，難以充分滿足制造業企業的智能化應用需求。

2.制造業智能化轉型的基礎條件和應用需求有限

數據是人工智能與制造業深度融合的基礎，現階段成都中小制造業企業數字化程度有限，生產制造數據缺乏，可獲得性較差，導致制造業智能化落地難度較大；企業智能化改造前期投入與技術學習的成本高；部分企業對制造業智能化認識不充分、智能化應用需求有限，制約了制造業的智能化轉型發展。

3.“人工智能+制造”發展生態體系有待完善

制造業行業既有的標準和法規滯后于快速發展的人工智能技術和行業融合應用場景，如智能網聯車、智能無人系統、AI醫療等；本地工業互聯網平臺支撐有限；由于缺乏人工智能和制造業融合應用的復合型人才,導致企業數字化、智能化轉型實施成效不及預期。

四、國內先發城市人工智能與制造業融合發展的經驗借鑒

(一)注重前沿基礎研究和關鍵技術攻關

北京重視人工智能基礎理論研究和前沿核心技術，強調增強原始創新和源頭供給能力，大力開展“智源行動計劃”，力爭成為全球人工智能基礎理論、頂尖人才的源頭。上海注重人工智能產學研用深度合作，瞄準關鍵領域技術制高點，加強前沿基礎研究和關鍵共性技術攻關。深圳以打造技術創新策源地為引領，大力推動人工智能前沿基礎研究、核心技術攻關，實施重大基礎科研專項，為建設人工智能產業高地提供理論與技術支撐。

(二)加大人工智能與制造業融合創新力度

北京加快推動人工智能與制造業融合發展，在傳統優勢產業領域開展融合創新應用，推進制造業數字化、智能化改造。上海以汽車、電子信息、高端裝備等行業為重點，推進深度學習、計算機視覺等技術在企業研發、設計、生產等方面的融合創新應用，探索智能制造新模式、新機制。杭州加快制造業智能化改造，推進數字車間、數字工廠等建設，推動生產過程數字化、智能化，創造新型生產方式。

(三)以試點示范推動產業融合應用場景落地

先發城市以試點示范帶動人工智能與產業融合應用，加快推動應用場景落地。北京大力推進智能網聯汽車示范，率先在全國開展自動駕駛車輛開放道路測試，建設了首條5G自動駕駛測試道路。上海實施智能制造“十百千”工程，開展智能工廠、企業智能化轉型等應用示范，截至2019年，已建成超過70個智能工廠，推動500余家規上企業智能化轉型，推動人工智能與制造業融合應用場景落地，實現生產效率提升、成本降低。

五、成都建設人工智能與制造業融合功能區的建議

(一)加快人工智能技術突破，增強智能化技術和產品供給

1.加強人工智能基礎理論研究和關鍵技術攻關

依托電子科大、四川大學、西南交大、中航成飛設計研究所、中科院成都科學研究中心、華為人工智能創新中心、商湯未來創新中心、科大訊飛成都研究院、川哈工機器人與智能裝備產業研究院等高校和科研院所，面向神經網絡、深度學習、類腦智能計算等前沿領域，加強人工智能基礎理論研究、關鍵技術攻關和前沿技術探索，加快突破“卡脖子”技術；圍繞語音識別、機器學習、智能搜索等關鍵技術，推進智能語音處理、智能決策控制以及新型人機交互等關鍵技術研發；探索量子計算與人工智能交叉融合創新，鼓勵探索下一代人工智能技術，為人工智能創新發展與產業融合應用提供強大技術支撐和科學儲備。

2.提高人工智能技術、產品和解決方案的供給能力

依托成都人工智能技術本底，以市場需求為牽引，面向汽車、電子信息、智能制造等重點行業的數字生產線、智能車間、工廠建設，發展工業機器人及工業軟件、增材制造等新技術新裝備；加快培育本土人工智能產品和解決方案提供商，推動人工智能企業主動對接制造業需求，大力推進人工智能技術產業化，創造人工智能新模式、新業態；支持人工智能龍頭企業向解決方案提供商、智能制造系統集成服務商轉型，提供工業軟件和解決方案，滿足制造業重點領域智能化建設需求，加強適應重點行業特點和需求的解決方案研發和推廣，為制造業數字化、智能化轉型升級提供基礎支撐。

(二)以制造業功能區為載體，分類推進制造業智能化轉型

圍繞制造業領域智能化應用需求，依托制造業功能區，分類建設人工智能與制造業融合功能區，推動成都制造業智能化轉型升級。

1.重點打造引領示范型產業融合功能區

依托綠色智能網聯汽車產業生態圈中龍泉驛汽車產業功能區、簡州新城、成都中法生態園、天府新區新能源新材料產業功能區4個產業功能區，圍繞智能網聯、新能源整車及關鍵零部件研發設計和生產制造等應用場景，持續推進人工智能在制造業企業融合應用，推動數字車間、智能工廠、整體解決方案數量增加和質量提升，并以整車智能制造為牽引，帶動動力電池、電控系統等核心零部件企業同步提升智能制造能級，推動制造業企業加快從人工智能單項應用階段向綜合集成階段、協同創新階段邁進，提高產業數字化、智能化程度，打造“人工智能+制造”行業標桿，發揮功能區引領示范作用。

2.著力建設加快推進型產業融合功能區

依托電子信息、智能制造、產業生態圈中成都電子信息產業功能區、成都新經濟活力區、成都科學城、成都芯谷、金牛高新技術產業園區(省級)、天府智能制造產業園、青白江歐洲產業城、成都龍潭新經濟產業功能區等16個產業功能區，圍繞電子信息產品、裝備制造的生產、管理場景，推動企業加快數字化改造，支持有條件的企業，從數字化階段向智能化階段邁進，從人工智能單項應用向綜合集成應用過渡，加快向引領示范型產業融合功能區轉化。

3.著力支持培育發展型產業融合功能區

依托醫藥健康產業生態圈、航空航天產業生態圈、軌道交通產業生態圈、先進材料產業生態圈、綠色食品產業生態圈中的成都天府國際生物城、成都醫學城、天府中藥城、華西大健康產業功能區、成都高新航空經濟區、雙流航空經濟區等19個產業功能區，圍繞制藥、航空整機及零部件、軌道交通產品、先進材料、食品研發、生產場景，推動企業夯實數字化基礎，支持有條件的企業，從單個環節、局部車間開展人工智能單項應用，著力向更高階的產業融合功能區轉化。

(三)加快新型基礎設施建設，夯實制造業智能化基礎支撐

1.夯實算力設施

加快推進成都超算中心、云計算建設，提升人工智能應用的基礎支撐能力。面向人工智能與制造業融合應用場景，規劃布局基于自主可控技術的人工智能算力共享中心，建設提供普惠共享的集人工智能算力服務、訓練資源庫與標準測試數據服務于一體的一站式人工智能開發平臺，為人工智能應用開發企業提供數據標注、算法庫等服務支撐。鼓勵研發和建設智能制造云服務平臺。

2.建設完善數據中心

加快推進中國電信西部大數據中心、云錦天府IDC數據中心、萬國數據IDC云計算中心等項目建設，規劃布局下一代數據中心，提升數據感知、分析和實時處理能力。支持重點企業聚焦數字化、智能化改造升級需求，建設一批工業大數據中心。抓住成渝地區雙城經濟圈建設機遇，成渝兩地共同爭取全國一體化國家大數據中心西南中心在經濟圈落地；共建中國西部數據中心集群，布局一批區域性、行業性數據中心。

3.建設網絡基礎設施

加快建設完善5G網絡、寬帶光纖網絡，推動IPv6規?；渴鸷蚇B-IoT網絡全覆蓋，加快北斗導航、車聯網建設。發揮華為、阿里、航天科工、四川大學工業互聯網研究院等企業和機構研發優勢，建設工業互聯網平臺，實現來自工業設備、生產線、產品、供應商和客戶等各方數據的匯聚、流動。加快推動成渝地區工業互聯網一體化發展，打造跨區域工業互聯網生態。加快完善高精度地圖、智能云服務公共底座、新型城域物聯專網等設施和平臺。

4.建設完善創新平臺

圍繞智能制造產業鏈部署創新鏈，強化創新源頭供給，加強創新平臺建設。在類腦計算、計算機視覺、智能網聯汽車、智能芯片、智能終端、智能機器人等領域打造一批高端研發平臺，爭創一批國家級重點實驗室。積極爭取省部共建腦科學國家重點實驗室、工業大數據應用技術國家工程研究中心等在蓉落地。規劃建設“未來人工智能”交叉學科實驗室等跨學科重大科研平臺。建設人工智能領域國際聯合實驗室和聯合研究中心。整合企業、高等院校、科研機構等創新研發載體優質資源，鼓勵多方合作建設一批人工智能技術創新平臺。

(四)秉持產業生態圈理念，打造產業融合功能區生態體系

1.推動制造業數據匯聚與共享應用

支持制造業企業利用工業互聯網平臺創新制造業數據的采集、分析和應用方式，實現設備、業務和供應鏈等各層級數據的創新應用，加快形成數據驅動型制造業發展模式。建立健全制造業數據流通、共享制度，推動企業主動采集、開放數據；搭建數據交易平臺，構建安全有序的數據交易環境，釋放數據價值，推動制造業數字化、智能化轉型。

2.加強人才引進和培育體系

大力推動“人工智能+制造”領域復合型人才培養，適應制造業智能化轉型對人才的新需求。加強校企合作，鼓勵采取“產業功能區+龍頭企業+高校院所”方式，依托四川大學、電子科技大學、西南交通大學等，將高校院所研究生培養教學活動、科研設備、師生團隊、實訓基地等導入成都新經濟活力區等重點產業功能區，推動校地企聯合培養專業研究生。統籌利用我市現有人才計劃，加強人工智能、智能制造領域優秀人才引進工作。

3.建設制造業智能化應用公共服務平臺

支持建設面向人工智能與制造業融合的共性技術支撐平臺、協同研發平臺、安全檢測平臺等重點公共服務平臺，聚合產業鏈企業，匯集企業、科研院所、服務機構等各方資源，提供規劃指導、研發設計、生產制造、檢測認證等共性服務。支持企業在重點公共服務平臺上購買(或租賃)人工智能相關服務。[5]

4.完善相關政策法規和標準體系

健全人工智能與制造業融合發展政策，開展政策試驗。建立人工智能規范體系，開展人工智能管理標準和法規體系的研究，探索制定人工智能規范化管理地方性標準和法規。面向人工智能與制造業融合應用，鼓勵企業、研究機構、標準化組織、行業組織積極探索建立相關標準規范，促進人工智能與制造業融合發展。