浅析国有制造企业拥有自主知识产权重要性

东 北 大 学

研 究 生 考 试 试 卷

考试科目： 知识产权

课程编号： y09674004

阅 卷 人： 姚天冲

考试日期：

姓 名： 董林

学 号： 1580170

注 意 事 项

1．考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚

2．字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁

3．交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交

东北大学研究生院

浅析国有制造企业拥有自主知识产权重要性

董林①

（东北大学 信息科学与工程学院，辽宁 沈阳 110004）

摘 要：从2008年世界金融海啸以来，传统装备制造业受到很大冲击。为走出困境，转危为机，很多国有装备制造企业纷纷选择开发拥有自主知识产权的新产品，打造新品牌，为企

②业从传统装备制造业向新型的工业4.0模式进行升级，从而提高企业核心竞争力。本文浅

析自主知识产权对国有装备制造企业转型升级的重要性，以沈阳机床股份有限公司i5数控③系统为例，具体分析国有传统制造业在自主知识产权产品基础上由传统制造业向新型的工业4.0时代转型。

关键词：国有制造企业；自主知识产权；工业4.0；i5数控系统

Analysis Importance State-controlled Manufacturing Enterprises with Independent Intellectual Property Rights

Abstract: From 2008 since the financial tsunami, the traditional equipment manufacturing industry is very big impact. For out of the woods, turn the crisis into an opportunity for a lot of state-controlled equipment manufacturing enterprises choose to develop new products with independent intellectual property rights, create a new brand, for the enterprise from the traditional equipment manufacturing industry to the new type of industrial Industry 4.0 mode, so as to improve enterprise core competitiveness. This article analyses the independent intellectual property rights of state-controlled equipment manufacturing enterprises the importance of the transformation and upgrading, to SMTCL. I5 Numerical Control System as an example, the concrete analysis of state-controlled traditional manufacturing industry on the basis of independent intellectual property products from traditional manufacturing to new type of industrial transformation of Industry 4.0.

Key words：State-controlled Manufacturing Enterprises; Independent Intellectual Property Rights; Industry 4.0; I5 Numerical Control System

引言

国有企业一直是我国经济的重要组成部分之一，从建国初期的计划经济时代到改革开放后的市场经济，国有企业一直在经济市场中扮演着不可或缺的角色。特别是装备制造业，是体现一个国家综合竞争力和产业竞争力的战略性基础产业。自20世纪80年代改革开放以来，中国依靠人力资源成本的低廉优势，土地资源成本低价的优势和政策优惠的福利等优势，在全球一体化经济的背景下，吸引了大量外资制造企业进入我国市场，从而迅速的带动了我国工业体系的整体发展，我国装备制造业在吸取外部优势技术力量的基础上大力发展拥有自主知识产权的新技术，使得我国装备制造业的高速发展创造了惊人的经济成绩。但是随着传统低廉成本优势的逐渐丧失，制造能力和新技术研发能力发展的不对称性等原因，已经成为严重制约着国有装备制造企业发展提升的瓶颈，为此《国家中长期科技发展规划纲要①董林（1988-），男，辽宁沈阳人，东北大学信息科学与工程学院硕士研究生，电话[1**********]，邮箱 [email protected]。

②德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。

③ 沈阳机床股份有限公司独立开发的机床数控操作系统。

(2006-2020)》中提出要以提升装备研发、制造和集成能力，把装备制造业如何取得拥有自主知识产权的核心技术作为中国装备制造业的核心竞争力的提高的突破口，从而促进装备制造业的整体升级转型。

1.i5让智能制造触手可及

近年来随着我国航空航天事业的不断发展进步，对技术水平要求不断的提升，作为制造业的“源机械”——数控机床，伴随着机械加工难度的提高而逐渐走上高端化路线。在未来数年中，我国的机床产业将以高端化，智能化路线为主，企业要把工作重心放在提升自主研发能力，提高产业化水平上来，最终达到加快机床整体行业升级的产业目标。

1.1 i5数控系统

1.1.1何为i5数控系统

什么是i5智能数控系统? 从字面上解释，它是“Industry”、“Information”、“Internet”、“Integrate”、“Intelligent”五个单词的首字母缩写，即工业化、信息化、网络化、智能化、集成化。

1.1.2 i5智能数控系统的诞生

探究i5智能数控系统的发展历史则可以追溯至2007年。在那一年，沈阳机床股份有限公司在经历了模仿、以市场换技术，兼并国外先进企业，合作开发等发展阶段之后，最终意识到了自主创新的重要性，开始对核心技术进行深入研发。连续5年累计投资超11亿元，

①终于攻克了CNC 运动控制技术、数字伺服驱动技术、实时数字总线技术等运动控制领域的

底层核心技术，彻底掌握了运动控制底层关键技术，于2012年成功研发出了具有网络智能功能的i5智能数控系统。

1.2 i5数控系统的利用

1.2.1 新型数控机床的研发

沈阳机床股份有限公司以i5智能数控系统为技术依托，于2014年初迅速推出了i5系列智能机床。i5智能机床主要分为四类，且特点鲜明。i5T3.1智能卧式车床可将加工辅助时间减少30%，主要用于小五金行业的加工，大大提高加工生产速率；i5T3.3智能卧式车床的定位是通用行业，i5T3.3智能车床全程定位精度可以3μm 内，可以有效的控制加工误差，

②通过cp 值实验测试，使样件成品的不合格率降低到最低，达到国内同行业顶尖水平；i5T6智能立式车床比同规格其他品牌产品省电10%，在无形中降低了客户的生产成本；i5m2智能立式钻攻中心最高转速达10000r/min；i5m8智能5轴立式加工中心的空间误差补偿可以达

3到26μm/m。

1.2.2 i5智能数控系统自主知识产权技术

i5智能数控系统采用了很多国际先进的智能控制理念，比如误差补偿技术，在不用光栅尺等元件反馈的情况下其精度可通过补偿优化达到3μm 等等。以上技术i5智能数控系统都达到国际领先水平并且拥有独立技术专利权。在i5智能数控机床上用户可以很容易找到很多类似工艺支持、特征编程、图形诊断等极具特色的新型创新的智能化功能。i5数控智能机床作为基于互联网的智能终端，已经实现了操作智能化、编程智能化、维护智能化和管理智能化等新型功能。

1.2.3 i5数控系统持续性发展

2015年伊始，i5数控智能机床有了进一步的新发展。机床行业内有一个人所共知的问题，在非法断电时数控操作系统数据的丢失是基于PC 开发数控系统的天然缺陷，这种结果会严重影响客户的使用体验。而沈阳机床股份有限公司在2014年底升级研发出的新款i5①

②数控机床，计算机数字控制机床(Computer numerical control)的简称 过程能力指数, 用于反映过程处于正常状态时，即人员、机器、原材料、工艺方法、测量和环境充分标准化并处于稳定状态时，所表现出的保证产品质量的能力。

智能数控系统，通过将电源管理技术和存储管理技术相结合的综合应用，从根本上彻底解决了基于PC 开发的数控系统这一天然缺陷，从而能够保证在突发情况下客户数据的完整性，从根本上杜绝了数据丢失的风险。而且全新升级版的i5智能数控系统在工业设计发面做出重大改进，全新的外壳结构采用全铝合金材质的可回收绿色环保材料，无风扇全密封设计可以在最大程度上保证i5数控系统在恶劣的生产环境条件下的正常运转。

此外，在经过了一年多的紧张测试后，i5智能数控系统的5轴控制技术已经走向成熟。在2015年沈阳机床股份有限公司准备对完全拥有自主知识产权的5轴智能数控机床进行商业化批量生产。至此，沈阳机床股份有限公司已经完全掌握了数控机床整机运动控制的所有关键性底层技术。到目前为止，沈阳机床股份有限公司i5技术研发团队在五轴数控机床控制领域申请和拥有了控制算法，补偿技术等多项发明专利。采用i5智能数控系统配套的5轴数控机床，在加工精度上完全可以比肩配套国外数控系统的同类5轴数控机床，能够轻松达到同样标准的机械加工要求。

2. 德国工业4.0和《中国制造2025》 “工业4.0”的概念最初是在2011年德国举办的 “汉诺威工业博览会2011” 工业设备展览会上被提出的，在两年后的 “汉诺威工业博览会2013”上发布了最终报告。为应对新型工业革命的到来，由工信部牵头制定的工业化战略性规划纲要——《中国制造2025》规划是我国装备制造业强国进程的三个阶段中的首个规划纲要。

未来我国工业规划的方向是向“数字化、网络化、智能化”制造升级转变。

2.1工业4.0时代来临

2.1.1工业4.0的概念

“工业4.0”在德国被认为是继蒸汽时代、电气时代、信息时代三大工业革命之后的第四次工业革命，图1展现了现代工业化的发展进程。

图1 现代工业化发展进程

“工业4.0”的概念是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略的目的是在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。

“工业4.0”的概念包括了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变。它的目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将会消失，并会衍生出各种新的活动领域和合作形式，创造新价值的过程正在悄然的发生改变，产业链分工亦将被重组细化。

“工业4.0”项目是由两大部分主体所构成，一是“智能工厂”，其重点研究智能化生产系统及过程和网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D 技术在工业生产过程中的应用等。

2.1.2世界制造业的发展趋势

从生产手段方面来讲，数字化、智能化和装备集成化将贯穿产品的全生命周期。伴随着信息技术的飞速发展以及信息化普及率的提升，数字技术、网络技术和智能技术将会逐步的渗透融入到产品的研发、设计和制造的全过程，从而实现产品生产过程的重大变革。一方面，新研发技术的数字化、智能化日趋显著，大大缩短了制造环节间和设计环节的时间节拍，极大的加速了新产品进入市场的时间成本；另一方面，机器人，自动化生产线等人工智能装备

①在生产中得到广泛应用。同时，云计算等新技术不断涌现，全球的产业链、创新链的运转

更为高效，异地设计、就地生产的协同化生产模式已经为企业所广泛接受和采用。

2.2中国制造2025 2.2.1《中国制造2025》规划方案

由工信部牵头制订的战略性规划纲要——《中国制造2025》规划，是我国制造业强国进程三个阶段中的首个规划。我国在未来工业规划方向是：在2025年前“推行数字化、网络化和智能化制造”，优先发展集成电路、农产品加工等7大战略产业；工业2.0、3.0、4.0“并联式”同步发展；工业化、信息化、城镇化、农业现代化“四化”同步。规划内容具体分成两个阶段进行推进“在2020年前，广泛推行数字化制造，在优势行业以重点企业为主体开展智能制造应用示范；在2020年后，全面推广智能制造。高度重视发展数控系统、伺服电机、传感器、测量仪表等关键部件和高档数控机床、工业机器人、3D 制造装备等关键装备；突破一批“数控一代”机械产品和智能制造装备；推进数字化车间、数字化工厂、数字化企业的试点和应用。”

2.2.1《中国制造2025》打造中国制造升级版 《中国制造2025》的目标包括有：基本实现工业化；进入制造强国行列；打造中国制造升级版三个方面。

“规划的具体目标包括有：制造业增加值位居世界第一；主要行业产品质量水平达到或接近国际先进水平，形成一批具有自主知识产权的国际知名品牌；一批优势产业率先实现突破，实现又大又强；部分战略产业掌握核心技术，接近国际先进水平。”

作为应对国际竞争与发展工业的战略对策，大力发展战略性新兴产业和先进制造业，加快传统产业转型升级，提高高端制造业比重将成为重中之重。“2025年前，大力支持对国民经济、国防建设和人民生活休戚相关的集成电路及其专用生产装备、数控机床与基础制造装备、航空装备、海洋工程装备与船舶、汽车、节能环保、农产品加工7大战略必争产业优先发展；选择与国际先进水平已较为接近的航天装备、通信网络装备、发电与输变电装备、轨道交通装备、钢铁冶金、石油化工、家用电器7大优势产业，进行重点突破。”

3. 依托i5数控系统向工业4.0升级

① 基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。

沈阳机床股份有限公司将以i5智能数控系统为基础，以i5智能机床为平台载体，致力于打造一个全新的智能终端平台。未来，在沈阳机床股份有限公司打造的“i平台”上，设计、制造、服务、供应链、用户等信息都将集成到云端，让智能制造从单机个体扩展到无限群体，并延伸推出金融、租赁、再制造等创新服务模式，打破传统制造方法，创造出空间巨大的多种商业模式。“i5”战略推动的是制造和服务的双轨道升级，将供应商、合作伙伴、用户甚至更多的社会智慧凝聚在一起，这是沈阳机床正在思考并探索的道路。 3.1由产品到智能平台进化

3.1.1加速迈向工业4.0

i5智能数控系统是我国第一台由机床制造商自主开发的完全拥有自主知识产权的数控系统。“i5”智能数控系统的研发是以集智能化、网络化、信息化、工业化和集成化管理为一体的基础前提下，所以它从诞生起就包含了网络化和智能化的双重基因。

i5智能数控系统采用了基于PC 的开放式开发平台，高速数字化总线将伺服系统、I/O节点、传感器和执行器集成在一起。采用了基于特征的编程技术，图形化的界面和精简的操作流程具有“易操作、易上手”的特点。i5智能数控系统中的加工仿真技术，零件程序验证和加工任务管理可以有效的保障加工程序正确的执行；其高精度的插补，高效的速度优化和高精度误差补偿技术确保了零件的加工质量；图形化的故障辅助诊断模块，可以帮助维修人员快速定位故障源，在第一时间内排除机床故障，降低客户的损失。

更为突出的特点是i5智能数控系统和基于“云制造”概念研发的“i 平台”的全面对接，使数控系统不仅是一台机床的控制器，更是工厂信息化网络的一个节点。“i 平台”是沈阳机床股份有限公司为全面转型为服务型制造企业构建的信息化平台，而i5智能数控系统就是这个平台的最小智能化节点，依靠i5智能数控系统提供的多源接口，实现异地工厂车间和设备之间的双向数据交互，可为用户提供不同层次和规模的应用，如图2所示，

展现了在未来工业中现代装备制造业利用物联网形式的纵向发展。

图2 未来制造业利用物联网的发展方式

沈阳机床股份有限公司的“i5战略”深度契合了《中国制造2025》规划的方向，沈阳机床股份有限公司对未来智能网络化制造的探索实践，对我国制装备造业如何迈向工业4.0时代有所启迪，提供了如何借鉴德国经验为我所用的途径，向工业4.0描绘的数字化工厂和智能化制造加速迈进提供了发展方向。

结论

经济和社会中企业的创新已经成为其寻求新发展的必不可少的方向。当新技术从提出到大规模化应用的时候，变革与重组的力量将会被以让人惊讶的形式释放出来，当传统工业体系与智能技术整合到一起的时候，工业的变革周期将会再次发生。这不仅会作用于工业体系的外围，而且将要影响到新一代工业智能机械的设计和研发。在工业4.0时代，工业制造所处的实体世界与互联网的虚拟世界相关技术的融合是一次跨时代的变革，互联网不再只是企业生产的工具和手段，已成为支撑企业成长的关键要素和支撑平台。基于互联网思维下的企业转型升级，推动了众多制造业新业态的崛起，已经成为当前制造业发展新的亮点，更是当前经济形势下难得的发展机遇。拥有自主知识产权的创新一直以来都是增加企业竞争力的最强有力的推手。自主知识产权创新将会以更少的投入为代价，从而获取更多的收益，减轻装备制造业的发展约束，提高我国工业在世界工业版图上的综合竞争力。在向工业4.0时代迈进的时候，不断的创新会将思想和机器边界推向无界的远方，爆发出前所未有的巨大。

参考文献

[1]乌尔里希·森德勒. 工业4.0：即将来袭的第四次工业革命[M]. 邓敏，李现民，译. 北京：机械工业出版社，2014

[2]黄永春. 企业自主知识产权名牌成长的内涵解析——基于品牌竞争力理论[J].科技与经济,2011,03:35-39.

[3]刘思明, 侯鹏, 赵彦云. 知识产权保护与中国工业创新能力——来自省级大中型工业企业面板数据的实证研究[J].数量经济技术经济研究,2015,03:40-57.

[4]黄顺魁. 制造业转型升级:德国“工业4.0”的启示[J]. 学习与实践,2015,01:44-51.

[5]张曙. 工业4.0和智能制造[J]. 机械设计与制造工程,2014,08:1-5.

[6]中华人民共和国国务院. 国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020).[EB/OL].[2006-02-09]. http://wenku.baidu.com/link?url=a0xMt98zqPTvjpncKt8IrKZ3StKlN1JV6K5DvIveSGHS6NIDEwlraLfQATPzlAWEaznUmrSuw4cjUb4jN6Qr9rpbwsIQuYCPSmfc_3p0rAa

[7]柳百成. “中国制造2025”建设制造强国之路. [EB/OL].[2015.03.20]. http://gb.cri.cn/42071/2015/03/20/6611s4908187.htm