智能制造──引領(lǐng)新一輪制造業(yè)革命（產(chǎn)業(yè)鏈篇）

發(fā)布時間：2021-04-22 17:25:53瀏覽次數(shù)：來源于：admin

導讀： 發(fā)展智能制造是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑，今后20年，正是“智能制造”這個新一輪工業(yè)革命核心技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期，中國制造業(yè)必須抓住這一歷史機遇，集中全國優(yōu)勢力量打一場戰(zhàn)略決戰(zhàn)，實現(xiàn)中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、跨越發(fā)展。

“發(fā)展智能制造是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑，今后20年，正是‘智能制造’這個新一輪工業(yè)革命核心技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期，中國制造業(yè)必須抓住這一歷史機遇，集中全國優(yōu)勢力量打一場戰(zhàn)略決戰(zhàn)，實現(xiàn)中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、跨越發(fā)展。”——周濟

發(fā)展智能制造對于中國制造業(yè)乃至中國經(jīng)濟的重要性不言而喻，先進制造業(yè)作為深耕制造業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)媒體，長期關(guān)注智能制造發(fā)展，助力中國制造轉(zhuǎn)型升級，努力做“中國制造2025”的推動者。先進制造業(yè)全媒體從本期開始，將陸續(xù)推出智能制造專題，試圖從智能制造產(chǎn)業(yè)鏈、智能工廠、智能裝備、智能產(chǎn)品、智能服務、產(chǎn)業(yè)變革模式、產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展等方面，全面深度的剖析智能制造的發(fā)展，以期勾勒智能制造的全貌。

智能制造專題第一期：智能制造──引領(lǐng)新一輪制造業(yè)革命，主要從國家政策以及智能制造產(chǎn)業(yè)鏈角度剖析智能制造的發(fā)展。

一、中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然性

1、中國制造面臨的主要問題

雖然我國制造業(yè)體量比較大，但我國制造業(yè)存在能耗比較高，產(chǎn)業(yè)附加值比較低等諸多問題。近年來，能源價格上升、勞動力和土地成本的提高等一系列問題正逐漸擠壓中國制造業(yè)的利潤空間，總體而言，我國制造業(yè)“大而不強”。

中國制造業(yè)微笑曲線

“微笑曲線”是一個產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學概念。產(chǎn)業(yè)鏈是從研發(fā)設(shè)計到生產(chǎn)制造，再到銷售服務的一條長鏈，從利潤空間看，鏈條兩端段的附加值較高，而中間段的附加值較低，由此形成了一條類似微笑臉型的曲線，故稱“微笑曲線”。所以，處于“微笑曲線”兩端段的研發(fā)設(shè)計和銷售服務是利潤豐厚的區(qū)域，而且盈利模式通常具有較好的持續(xù)性；而處于笑臉中間底部區(qū)域的生產(chǎn)制造只能獲得較薄的利潤，而且由于相對較低的進入門檻，這一部分競爭激烈，可替代性強，又進一步擠壓了利潤空間。

就全球產(chǎn)業(yè)鏈來看，中國是處于“微笑曲線”中間區(qū)域的生產(chǎn)制造部分，利潤率較低。國內(nèi)很多企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)突破和品牌建設(shè)，如果疊加制造業(yè)的智能化升級，提高產(chǎn)品質(zhì)量和定制化程度，就可以向微笑曲線更高端方向發(fā)起挑戰(zhàn)，實現(xiàn)彎道超車，獲取更高利潤率。

智能制造生態(tài)系統(tǒng)

當前，我國經(jīng)濟進入了新常態(tài)，面臨的一個主要挑戰(zhàn)是，如何通過產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級帶動經(jīng)濟保持中高速增長和從產(chǎn)業(yè)鏈中低端向中高端邁進。中國制造的傳統(tǒng)競爭不斷被削弱，原有的依靠廉價成本要素投入、產(chǎn)能規(guī)模優(yōu)勢的制造業(yè)擴張模式將落下帷幕，在這樣的趨勢下，生產(chǎn)方式會趨于扁平化。通過信息技術(shù)和制造業(yè)的深度融合，促進裝備和產(chǎn)品的智能化，通過信息技術(shù)改造和優(yōu)化制造業(yè)全流程，提高企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

二、智能制造產(chǎn)業(yè)鏈分析

1、智能制造產(chǎn)業(yè)鏈

廣義而論，智能制造是一個大概念，是先進制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品、制造、服務全生命周期各個環(huán)節(jié)及制造系統(tǒng)集成，實現(xiàn)制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡化，智能化，不斷提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、效益、服務水平，推動制造業(yè)創(chuàng)新綠色協(xié)調(diào)開放共享發(fā)展。其中智能制造過程是指通過自動化裝備及通信技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，并能夠通過各類數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以及應用通信互聯(lián)手段，將數(shù)據(jù)連接至智能控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)應用于企業(yè)統(tǒng)一管理控制平臺，從而提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案、協(xié)同制造和設(shè)計、個性化定制，最終實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

2、制造業(yè)智能化進程

智能制造發(fā)展需經(jīng)歷自動化、信息化、互聯(lián)化、智能化四個階段。智能制造發(fā)展需經(jīng)歷不同的階段，每一階段都對應著智能制造體系中某一核心環(huán)節(jié)的不斷成熟，分為四個階段。

分別為自動化（淘汰、改造低自動化水平的設(shè)備，制造高自動化水平的智能裝備）、信息化（產(chǎn)品、服務由物理到信息網(wǎng)絡，智能化元件參與提高產(chǎn)品信息處理能力）、互聯(lián)化（建設(shè)工廠物聯(lián)網(wǎng)、服務網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、工廠間互聯(lián)網(wǎng)，裝備實現(xiàn)集成）、智能化（通過傳感器和機器視覺等技術(shù)實現(xiàn)智能監(jiān)控、決策）。

（1）. 自動化生產(chǎn)線集成

國內(nèi)系統(tǒng)集成商正在崛起。系統(tǒng)集成方案解決商處于相對于智能設(shè)備的下游應用端，為終端客戶提供應用解決方案，負責工業(yè)機器人軟件系統(tǒng)開發(fā)和集成。目前我國系統(tǒng)集成商多是從國外購買機器人整機，根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求，制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。

業(yè)務形式主要以大型項目（關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)線的集成，如機器人工作島）和工廠的產(chǎn)線技術(shù)改造為載體，對現(xiàn)有設(shè)備進行升級和聯(lián)網(wǎng)，提供工業(yè)控制、傳動、通訊、生產(chǎn)與管理信息等方面的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)成套、設(shè)備集成及EPC工程等服務。

在系統(tǒng)集成應用領(lǐng)域，外資系統(tǒng)集成商包括ABB、柯瑪、KUKA等，國內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)集成商包括新松機器人、大連奧托、成焊寶瑪、曉奧享榮等。

應用市場主要集中于汽車工業(yè)，市場規(guī)模已超百億。目前國內(nèi)智能制造系統(tǒng)集成領(lǐng)域，大部分集中于汽車工業(yè)，2016年國內(nèi)機器人下游應用領(lǐng)域中，占比最大的是汽車制造（48%），其次是3C制造（24%）。

中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預測顯示，至2020年系統(tǒng)集成規(guī)模有望接近830億，2016-2020年期間復合增速可達20%。

其他應用領(lǐng)域不斷擴圍。隨著國內(nèi)自主品牌整車企業(yè)的崛起，近年來國內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)份額開始不斷提升，機器人產(chǎn)品認可度的不斷提高，系統(tǒng)集成應用領(lǐng)域也擴展至一般工業(yè)；

根據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，2016年上半年國產(chǎn)工業(yè)機器人應用行業(yè)進一步拓寬至農(nóng)副食品加工業(yè)，酒、飲料和精制茶制造業(yè)，醫(yī)藥制造業(yè)，餐飲業(yè)等，較2014年增加6個行業(yè)中類、21個行業(yè)小類；

其中金屬制造業(yè)行業(yè)和以家用電器制造、電子元器件、計算機和外部設(shè)備制造等為代表的電器機械和器材制造行業(yè)，在國產(chǎn)工業(yè)機器人銷售總量中的占比最高，分別占31%和23%，汽車以外其它領(lǐng)域的系統(tǒng)集成正在迅速增加。

（2）. 自動化裝備

2017 年工業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備市場規(guī)模達到 4457 億元，高端數(shù)控機床市場規(guī)模 2120 億元，而作為智能制造核心的工業(yè)機器人市場規(guī)模達到 406 億元，三項合計占工業(yè)智能制造設(shè)備總產(chǎn)值近 80% 。

工業(yè)機器人

工業(yè)機器人銷量得到快速提升。由于人工成本的增加和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求，我國的工業(yè)機器人自2010年始，表現(xiàn)了大幅增長，此后銷量增速保持在20%-50%的較高水平。

根據(jù)IFR初步統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年我國工業(yè)機器人銷量已高達9萬臺，較2015年增長31.28%，顯著高于全球工業(yè)機器人14%的銷量增速，其中中國工業(yè)機器人銷量占全球銷量比重以達31%，我國工業(yè)機器人的需求有了顯著增長，成為全球的重要市場。

數(shù)控機床

目前我國數(shù)控機床已有較高產(chǎn)量水平。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，該控制系統(tǒng)能夠處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過信息載體輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出控制信號，控制機床動作，從而自動進行零件加工。

數(shù)控機床主要用于金屬切削和金屬成形，從結(jié)構(gòu)上來看，2015年1-10月年中國數(shù)控金屬切削機床、數(shù)控金屬成形機床（數(shù)控鍛壓設(shè)備）產(chǎn)量分別為19.7萬臺、2.0萬臺，同比下降7.1%、4.6%，但仍保持較高產(chǎn)量水平。

國內(nèi)機床行業(yè)市場集中度并不高，主要的市場參與者包括沈陽、大連、濟南、秦川等機床廠，進口數(shù)控機床主要來自西門子、發(fā)那科、三菱等外企；數(shù)控系統(tǒng)方面，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要為華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大連光洋、沈陽高精和航天數(shù)控等。

（3）. 工業(yè)信息化

工業(yè)信息化以工業(yè)軟件為主，工業(yè)軟件是指在工業(yè)領(lǐng)域進行設(shè)計、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)應用的軟件，可以被劃分為系統(tǒng)軟件、應用軟件和中間件（介于這兩者之間），其中系統(tǒng)軟件為計算機使用提供最基本的功能，并不針對某一特定應用領(lǐng)域；

應用軟件則能夠根據(jù)用戶需求提供針對性功能，在智能制造流程中，工業(yè)軟件主要負責從事生產(chǎn)控制、運營管理、研發(fā)設(shè)計等方面進行優(yōu)化、仿真、呈現(xiàn)、決策等職能。

傳統(tǒng)管理軟件穩(wěn)步增長，管理軟件市場進入成熟期，規(guī)模保持平穩(wěn)上升，增速有所放緩；ERP等相對成熟的市場加快轉(zhuǎn)向按需付費的軟件服務模式，在一定程度上影響了行業(yè)收入的增長速度。近年來，生產(chǎn)管理類軟件市場空間進一步打開，MES軟件成為智能工廠多個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)交換的核心。

截止2015年全球MES軟件的規(guī)模達到78億美元，維持17%左右的高增長率?？蛻艄芾砗凸湽芾碥浖母咚僭鲩L也反映出制造企業(yè)順應“網(wǎng)絡化協(xié)同制造”的要求，更加重視與消費者和產(chǎn)業(yè)鏈的信息交流。

目前產(chǎn)業(yè)格局仍是歐美企業(yè)主導。從產(chǎn)業(yè)格局看，目前全球工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)主要由歐美企業(yè)主導，呈“兩極多強”態(tài)勢，SAP、Siemens在多個領(lǐng)域均嶄露頭角，而IBM、達索系統(tǒng)和Salesforce.com在各自專業(yè)領(lǐng)域形成了一定優(yōu)勢。

其中ERP軟件產(chǎn)業(yè)格局相對穩(wěn)定，SAP和Oracle兩家企業(yè)占據(jù)主導，屬于一線ERP軟件，Infro、Sage、Microsoft隸屬二線；在CRM領(lǐng)域中，Salesforce 占據(jù)全球CRM市場第一位，且發(fā)展迅速，其成功來自基于SaaS的云服務模式；

CAD產(chǎn)業(yè)的主導者是Autodesk和達索系統(tǒng)，且隨著仿真、設(shè)計技術(shù)與先進技術(shù)的結(jié)合，逐漸出現(xiàn)新的參與者；MES軟件具有較強的行業(yè)應用特性，與特定的行業(yè)關(guān)系緊密，需要大量行業(yè)領(lǐng)域知識的積累，因此形成不同MES廠家占據(jù)不同行業(yè)的局面。

（4）.工業(yè)互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)強調(diào)的是車間、物與物之間的關(guān)聯(lián)，包括感知、運行，車間、工廠內(nèi)部決策等，同時，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也是有安全體系的。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，特別是加上“平臺”，“體架構(gòu)系”后，其概念就得到了延伸，往下到控制層、車間，往上覆蓋到了工業(yè)云，看似所有的概念都可以歸納與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（平臺）。而從企業(yè)的角度而言，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)怎樣定義各自的范圍是次要的，關(guān)鍵是如何在兩個“網(wǎng)”的基礎(chǔ)上，注重以研發(fā)、質(zhì)量、效益、服務、成本、人才、綠色制造等要素為核心，做好工廠自身的信息化、自動化乃至智能化的建設(shè)。

互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化、安全，其實都已在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)范疇內(nèi)，但工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是進一步往工業(yè)云上延伸，包括了云設(shè)計、云制造和云服務等。

（5）.智能生產(chǎn)

3D打印，也稱為增材制造，是智能生產(chǎn)的重要組成部分，具有縮短制造時間、降低生產(chǎn)成本、制造更為復雜零件、個性化需求制造等突出優(yōu)勢，被視為第三次工業(yè)革命重大標志。作為戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)正在快速改變傳統(tǒng)的制造方式。隨著《中國制造2025》、《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃》等政策的相繼頒布，我國也將發(fā)展3D打印上升到國家戰(zhàn)略的高度，促進我國從制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變。

在應用方面，我國工業(yè)級設(shè)備裝機量居全世界第四，但金屬打印的商業(yè)化設(shè)備還比較薄弱，主要還依靠進口。非金屬工業(yè)型打印機，我國60%以上立足國內(nèi)。小型FDM打印機，已批量出口，銷量躋身世界前列。但國產(chǎn)工業(yè)級裝備的關(guān)鍵器件，如激光器、光學振鏡、動態(tài)聚焦鏡、打印頭等還主要依靠進口。工業(yè)級3D打印材料的研究剛剛起步，除了個別研發(fā)能力強的公司研發(fā)了少量材料外，3D打印的材料基本依靠進口。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我們發(fā)展得還是太慢。美國有兩家最大的3D打印公司，2015年達到近10億美元的規(guī)模。而我們企業(yè)基本是校辦企業(yè)起家，最多1個多億人民幣產(chǎn)值。現(xiàn)在進口設(shè)備大舉“進攻”中國市場。金屬打印裝備，國外則實行材料、軟件、設(shè)備、工藝一體化捆綁銷售。我們必須研發(fā)核心技術(shù)與原創(chuàng)技術(shù)，打造自己的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈?，F(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有若干3D打印公司上市，科技開始與資金結(jié)合，這是一個良好的開端。

我國目前仍處于“工業(yè)2.0”（電氣化）的后期階段，“工業(yè)3.0”（信息化）還待普及，“工業(yè)4.0”正在嘗試盡可能做一些示范，制造的自動化和信息化正在逐步布局。

目前國內(nèi)汽車、家電等行業(yè)自動化和信息化程度已經(jīng)較高，其他3C，食品飲料，化工等行業(yè)正在加快自動化和信息化進程。但是，互聯(lián)化還是相對較為遙遠的事情，智能化可能要等待更長的時間。

智能制造落地節(jié)奏

智能制造的落地節(jié)奏：從硬件到軟件，從物理到網(wǎng)絡。

三、中國制造業(yè)2025主攻智能制造

1、智能制造是《中國制造2025》核心

國務院頒布的《中國制造2025》明確提出，“要加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向，著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務的智能化水平”。李克強總理在工業(yè)和信息化部調(diào)研時指出，“我們提出中國制造2025，實際上就是要轉(zhuǎn)型升級”，并強調(diào)“要抓住智能制造這個核心”。

中國工程院院長周濟表示，未來20年我國智能制造發(fā)展總體可以分成兩個階段實現(xiàn)，第一個階段從現(xiàn)在到2025年，這其中分成兩步走：到2020年，數(shù)字化網(wǎng)絡化制造在全國得到大規(guī)模推廣，在發(fā)達地區(qū)和重點領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面應用，同時新一代智能制造在部分領(lǐng)域獲得探索性成功。到2025年，數(shù)字化網(wǎng)絡化制造在全國普及并得到深度應用，同時，新一代智能制造在重點領(lǐng)域試點示范取得顯著成果，并開始在部分企業(yè)推廣應用。第二段階段從2025年到2035年，新一代智能制造在制造業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模推廣應用，實現(xiàn)中國制造業(yè)智能升級。

2、《中國制造2025》三步走戰(zhàn)略

《中國制造2025》統(tǒng)籌考慮我國制造業(yè)發(fā)展的國際國內(nèi)環(huán)境和基礎(chǔ)條件，根據(jù)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式和走新型工業(yè)化道路的總體要求，提出實施“三步走”戰(zhàn)略，力爭用三個十年的努力，實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標?！　〉谝浑A段，到2025年，綜合指數(shù)接近德國、日本實現(xiàn)工業(yè)化時的制造強國水平，基本實現(xiàn)工業(yè)化，中國制造業(yè)邁入制造強國行列，進入世界制造業(yè)強國第二方陣。第二階段，到2035年，綜合指數(shù)達到世界制造業(yè)強國第二方陣前列國家的水平，成為名副其實的制造強國。第三階段，到2045年，乃至建國一百周年時，綜合指數(shù)率略高于第二方陣國家的水平，進入世界制造業(yè)強國第一方陣，成為具有全球引領(lǐng)影響力的制造強國。

3、《中國制造2025》重點支持十大領(lǐng)域

同時，《中國制造2025》提出：加快機械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的智能化改造，提高精準制造、敏捷制造能力；統(tǒng)籌布局和推動智能交通工具、智能工程機械、服務機器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的個性化定制、眾包設(shè)計、云制造等新型制造模式，推動形成基于消費需求動態(tài)感知的研發(fā)、制造和產(chǎn)業(yè)組織方式等。

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