智能制造装备产业发展研究.docx

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智能制造装备产业发展研究

智能制造装备产业发展研究

智能制造装备产业发展研究

智能制造装备是《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》及《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确的高端装备制造业领域中的重点发展方向之一。

作为高端装备制造业的重点发展方向和信息化与工业化深度融合的重要体现，大力培育和发展智能制造装备产业对于加快制造业转型升级，提升生产效率、技术水平和产品质量，降低能源资源消耗，实现制造过程的智能化和绿色化发展具有重要意义。

一、智能制造装备定义及范围

智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策、执行功能的各类制造装备的统称，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。

智能制造装备产业主要包括:

高档数控机床、智能测控装置、关键基础零部件、重大集成智能装备。

例如，数控桥式龙门五轴联动车铣复合加工机床，大型快速高效数控全自动冲压生产线，超重型数控卧式镗车床;高精度、高稳定性、智能化压力、流量、物位、成份仪表与高可靠执行器，智能电网先进量测仪器仪表（AMI），材料分析精密测试仪器与力学性能测试设备，综合性分散型控制系统（DCS），具有与现场总线设备实现动态数据交换功能的现场总线控制系统（FCS），逻辑控制、运动控制、模拟控制等功能有机集成的可编程控制

/密系统（PLC）;高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动

封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具;基于机器人的自动焊接生产线，智能化的复合材料制备装备，数字化车间，乙烯造粒机等。

智能制造装备是传统工业升级改造、实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化的基本工具，是培育和发展战略性新兴产业的支撑，是实现生产过程和产品使用过程节能减排的重要手段。

智能制造装备产业的水平已经成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志。

二、我国智能制造装备产业发展现状

（一）产业发展取得的成就

1、产业规模发展迅速

近年来，智能制造装备产业增长势头迅猛，初步形成一定的规模。

2011年，智能制造装备产业产值约3600亿元，其中机床工具产业销售收入3922亿元，其中高档数控机床约占30%;仪器仪表产业销售收入3945亿元，其中智能控制系统、精密和智能仪器仪表与试验设备等约18%;机器人产业销售收入150亿元;通用基础件行业销售收入4600亿元，高端部分约占5%;施工机械3100亿元，高端部分占约20%;纺织机械600亿元，高端部分约占20%;印刷机械160亿元，高端部分占约20%;石化装备1896亿元，高端部分占约30%;国防工业专用制造装备超过120亿元。

2、重点产品有所突破

依托国家重点工程和重大科技专项的实施，一批国家急需、长期依赖进口、受制于国外的智能制造装备实现突破，如精密、高速加工中心，重型数控镗铣床，3.6万吨黑色金属垂直挤压机;用于百万千

瓦超超临界火电机组、年产45万吨合成氨、轨道交通等重大工程项目的国产控制系统，高精度压力/差压变送器、原子荧光光谱仪、油井多相流检测设备;直径为6.34米的土压平衡盾构机、直径为11.22米的泥水平衡盾构机;1600吨级加氢裂化反应器、百万吨级乙烯工程三大离心压缩机组、百万吨级乙烯冷箱。

3、形成一批具有国际竞争力的龙头企业

现有沈阳机床、大连机床两个集团的年销售收入均超过百亿，进入世界机床产业前10强。

涌现出重庆川仪、京仪集团、浙江中控、和利时、新松机器人、三一重工、中联重科、瓦轴集团、沈鼓集团等一批具有国际竞争力的龙头企业，以及聚光科技、天瑞仪器、威尔泰等各具特色的智能制造装备企业。

4、产业资本体系多元化

智能制造装备产业是一个完全开放和竞争的行业，中外资进入最早的行业，近年来民营经济发展迅速。

机床工具行业销售收入中，国有、民营、三资所占比例分别为18.3%、67%和14.7%;仪器仪表行业销售收入中，国营、民营、三资所占比例分别为:

18.9,、45.2,和35.9,，初步形成国有企业、民营企业、三资企业多元化发展，民营企业比例较高的格局。

（二）产业发展存在的主要问题

1、对外依存度高

重大技术装备用仪器仪表基本被国外垄断，对外依存度达到40%，其中高端产品对外依存度更是达到70%。

机器人和高端自动控制系统的95%、高档数控机床的90%、高档数控系统的95%的市场份额被国外产品占领。

2、创新能力不足

行业整体技术水平与世界先进水平有较大的差距。

创新投入不足，仪器仪表行业R&D投入占销售收入的比重仅为2.5%;国内仪器仪表行业创新人才队伍占从业人员的比重仅有5%，与工业发达国家的20%相比有较大差距。

重大装备核心技术不掌握，自主品牌缺乏。

3、产业基础薄弱

智能制造装备整机和成套设备配套的关键零部件、元器件大量进口。

为高档数控机床配套的高档功能部件70%需要进口;高档传感器市场全部被国外产品垄断;大型工程机械所需30Mpa以上液压件全部进口，大型装载机进口部件占整机价值量的50,60%。

三、智能制造装备产业主要分布区域

智能制造装备产业主要分布在工业基础发达的东北和长三角地区。

以数控机床为核心的智能制造装备产业的研发和生产企业主要分布在北京、辽宁、江苏、山东、浙江、上海、云南和陕西等地区。

近年来，陕西和辽宁的发展令人瞩目。

同时，工业机器人将是未来智能制造装备发展的一个新热点，北京、上海、广州、江苏将是国内工业机器人应用的主要市场。

此外，关键基础零部件及通用部件、智能装备专用产业在河南、湖北、广东等地区也都呈现较快的发展态势。

四、智能制造装备产业面临的新形势

（一）工业发达国家优势明显，国际竞争更加激烈

智能制造的概念于上世纪90年代首先由美国提出，其后各发达国家紧紧跟随，纷纷将智能制造系统列为国家级计划并着力发展。

目

前美国、德国、日本等工业发达国家在数控机床、测控仪表和自动化设备、工业机器人等方面具有多年的技术积累，优势明显，特别是高端装备差距尤为突出。

如仪器仪表行业的功

能安全技术和安全仪表系统、无线传感器网络和无线仪表、生物集成微流路片等前瞻性技术和高端产品，国外公司已经有产品投入市场，而国内企业因缺少技术储备，技术水平与国外的差距很大。

一旦这些新技术和新产品在市场上推广应用，有可能出现新一轮国外产品垄断市场的潜在危险。

因此，我国进入智能制造装备领域将面临激烈的国际市场竞争。

同时，后金融危机时代，美国、英国等发达国家重新回归重视发展高技术的制造业，德国、日本竭力保持在智能制造装备领域的优势和垄断地位，韩国也力求跻身世界制造强国之列，这更加挤压了我国智能制造装备产业的发展空间。

（二）产业发展空间巨大，前景广阔

国民经济重点产业的发展、重大工程建设、传统产业的升级改造及降低碳排放的承诺，对智能制造装备提出了巨大的市场需求。

汽车工业将继续成为高档数控机床第一重要用户，航空、航天、IT等高新技术产业的发展需要大量高效、精密、智能、多坐标联动和专用数控机床，机械、纺织、冶金、石化、造船、轨道交通等传统产业的技术改造，加大了对高档数控机床、自动化控制系统及仪器仪表的需求。

此外，国家提出的大力培育和发展节能环保、新能源、新兴信息、生物、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业，对智能制造装备提出了自动化、智能化、信息化、精密化、绿色化等方面更高的要求，并提供了新的、巨大的市场空间。

五、智能制造装备产业发展趋势

智能制造装备呈现出自动化、集成化、信息化、绿色化的发展趋势。

（一）自动化

自动化和智能化是智能制造装备的重要发展趋势，主要表现在装备能根据用户要求完成制造过程的自动化，并对制造对象和制造环境具有高度适应性，实现制造过程的优化。

（二）集成化

智能制造装备正向技术集、系统集成的方向发展，主要体现在生产工艺技术、硬件、软件与应用技术的集成及设备的成套，同时还体现在生物、纳米、新能源、新材料等跨学科高技术的集成，从而使装备得到不断提高和升级，甚至发生深刻变化。

（三）信息化

信息技术与先进制造技术的融合，带来巨大的、甚至是革命性的变化。

将传感技术、计算机技术、软件技术“嵌入”装备中，实现装备的性能提升和”智能”。

设计及制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备，而且要努力实现大型复杂产品一次开发成功。

（四）绿色化

资源、能源的压力，使装备必须考虑从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全生命周期中，对环境负面影响极小，资源利用率极高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

绿色制造是提高智能制造装备资源循环利用效率和降低环境排放的关键途径。

六、智能制造装备产业的培育和发展

（一）重点发展方向

围绕国民经济重点产业发展及战略性新兴产业培育和发展的需要，根据我国智能制造装备产业现有基础，依据国家战略性新兴产业战略性、先导性、带动性、成长性好、可持续性的基本特征，重点推进精密和智能仪器仪表与试验设备、智能控制系统、关键基础零部件、元器件及通用部件、高档数控机床与基础制造装备、智能专用装备及自动化成套生产线等六大

类产品，实现各种制造过程自动化、智能化、精密化、绿色化，带动整体智能制造装备水平的提升。

其中，以机器人、感知系统、智能仪表为代表的智能测控与制造装备将取得高速发展。

1、精密和智能仪器仪表与试验设备

重点发展高精度、高稳定性、智能化压力、流量、物位、成份仪表与高可靠执行器，智能电网先进量测仪器仪表AMI，材料分析精密测试仪器与力学性能测试设备，新型无损检测及环境、安全检测仪器，国防特种测试仪器等各类试验设备。

2、智能控制系统

重点发展综合性分散型控制系统DCS，具有与现场总线设备实现动态数据交换功能的现场总线控制系统FCS，逻辑控制、运动控制、模拟控制等功能有机集成的可编程控制系统PLC，先进高效发动机及其智能控制系统，新能源、新材料、节能环保等新兴产业所需要的专用控制系统。

3、关键基础零部件、元器件及通用部件

重点发展高可靠性力敏、磁敏等传感器，新型复合、光纤、MEMS、生物传感器，仪表专用芯片，色谱、光谱、质谱检测器件;高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动/密封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具，电力电子器件及变频调速装置。

4、高档数控机床与基础制造装备

加快实施《高档数控机床与基础制造装备》科技重大专项，加强专项研究成果的示范应用和产业化进程。

重点发展高速、精密、复合数控金切机床、重型数控金切机床、数控特种加工机床、大型数控成形冲压设备、重型锻压设备、清洁高效铸造设备、新型焊接设备、大型清洁热处理与表面处理设备、非金属成型设备、新材料制备装备、高档数控系统、数控机床功能部件、数字化工具系统及量仪。

5、智能专用装备

重点发展机器人产业;矿山用智能自卸电铲、智能化全断面掘进机、快速集成柔性施工装备为代表的智能化大型施工机械;数字化、智能化、高速多功能印刷机械;大型先进高效智能化农业机械。

6、自动化成套生产线

重点发展百万吨级及以上大型乙烯、大型PTA自动化生产线的系统集成，大型煤化工自动化关键装备，大型液化天然气生产储能自动化关键装备，大型天然气长距离输送系统，高效棉纺，短流程染整自动化生产线，大型煤炭井下自动化综合采掘成套设备及大型露天矿自动化成套设备。

（二）重点发展技术

智能制造装备未来仍将沿着精密化、自动化、信息化、柔性化、集成化及绿色化的道路发展，但目前智能制造装备所需的智能仪表和

控制系统、液压件、轴承、齿轮等基础配套能力薄弱，国内市场几乎被美国、德国、日本、瑞士等强国垄断。

我国需要在以下方面加强关键技术瓶颈的突破:

在关键零部件领域，应针对主机配套的液压件、轴承、齿轮、传感器等关键零部件性能水平低、可靠性差等问题，加强基础工艺研究，形成自主研发设计能力，使产品设计和制造技术、产品质量达到国际先进水平。

重点突破新型传感器、重载齿轮传动装置、高强度紧固件高速精密镦锻成型技术、高速、精密、重载轴承、高可靠性液压、液力、气动和密封元件及系统所涉及的关键核心技术。

在智能仪表和控制系统领域，重点突破智能精密仪表、控制系统等关键技术，需要自主创

新可编程控制器、智能模块、先进执行器等核心设备，摆脱对国外技术的依赖。

在数控机床与基础制造装备方面，未来要依托国家高档数控机床方面的重大专项，进行专项开发并使成果产业化。

在智能专用设备方面，掌握动态仿真和模块化设计技术，完成主要机种的整机集成研发技术，形成智能专用装备研发体系。

重点突破智能工程机械、工业机器人、智能环保装备、煤炭采掘装备涉及的核心关键技术。

（三）实施的重大工程

围绕先进制造、交通、农业、环保、能源与资源综合利用等国民经济重点领域发展需要，针对智能制造过程中的感知、分析、决策、控制、执行五个重要环节，突破新型传感技术、高精度运动控制技术、优化控制技术、故障诊断技术、网络通信技术、功能安全技术等关键技术。

重点解决自动控制系统、新型传感器、智能化仪表、精密测试

仪器、工业机器人、伺服驱动装置、大功率电力电子元件和变频装置、高性能液压件及系统、高速精密轴承、高速精密重载齿轮及传动系统等智能测控装置与基础零部件。

形成具有自主知识产权的千万顿级炼油成套设备或百万顿级乙烯自动化生产线、智能化纺织品印染生产线、智能农业作业系统、废弃物精选系统、海水淡化成套装置、汽车焊接生产线、数字网络化印刷设备、智能化新材料制备装置等典型智能制造装备。

加快实现智能制造技术和装备在重点行业中的广泛应用，全面提升石化、纺织、冶金、航空、船舶、煤炭开采等重点领域生产过程自动化、智能化水平，提升我国制造业核心竞争力。

实现装备制造业自动化、柔性化、智能化、绿色化，建立智能制造装备为代表的先进装备制造业体系，到2015年智能测控装置及关键基础零部件国内满足率达到50%，智能制造装备国内市场占有率达到50%，智能制造装备产业销售收入达到10000亿元。

七、智能制造装备未来重点应用领域

（一）电力领域

重点推进在百万千瓦级火电机组中实现燃烧优化、设备预测维护功能，在百万千瓦级核电站实现安全控制和特种测量功能，在重型燃气轮机中实现快速启停和复合控制功能，3MW以上风电机组的主控功能，变桨控制功能，太阳能热电站实现追日控制功能，在智能电网中实现用电管理、用户互动、电能质量改进、设备智能维护功能。

（二）节能环保领域

重点推进在固体废弃物智能化分选装备、智能化除尘装备、污水处理装备上推广应用，实现各种再生原料的高效智能化分选、除尘设

备和污水处理装备的自动调节与高效、稳定，在地热发电装备中实现地热高效发电建模与控制功能。

（三）农业装备领域

重点推进在大型拖拉机及联合整地、精密播种、精密施肥、精准植保等配套机具成套机组，谷物、棉花、油菜、甘蔗等联合收获机械，水稻高速插秧机等种植机械装备上的应用，实现故障及作业性能的实时诊断、检测和控制，实现作业过程的智能控制和管理。

（四）资源开采领域

重点推进在煤炭综采设备、矿山机械上应用，实现综采工作面设备信息与环境信息的集成监控、安全环境预警、精确人员定位等功能，在天然气长距离集输设备中实现全线数据采集和监控、运行参数优化、管道泄漏检测定位、站场无人操作或无人值守以及中心远程遥控功能，在油田设备中实现井口关键参数检测、数据处理及集中监测功能。

（五）国防军工领域

重点推进专用机器人、精密仪器仪表、新型传感器、智能工控机在航天、航空、舰船、兵器等国防军工领域的应用。

（六）基础设施建设领域

重点推进在挖掘机、盾构机、起重机、装载机、叉车、混凝土机械等施工装备上应用，实现远程定位、监测、诊断、管理等智能功能，在机场和码头建设领域推广应用，实现机场行李和货物的自动装卸、输送、分拣、存取全过程的智能控制和管理，集装箱装卸的无人操作与数字化管理。

八、智能制造装备产业发展的对策建议

（一）加强区域统筹，推进资源集中

——开展区域统筹规则。

加强区域、省域智能制造装备产业发展的宏观指导，由国家或省主管部门牵头，科学地编制智能制造装备产业规划，设立产业准入标准，协调产业布局与区域分工，避免低水平重复建设、恶性竞争。

——推进资源集聚，鼓励专业分工合作。

加强人才、技术、资本等资源向智能制造装备园区集中，推进科研院所、高校、企业研发中心等优势资源向重点区域集聚。

突出区域的优势和特色，因地制宜，发挥地方优势，明确地方智能制造装备产业发展方向和模式，建立特色鲜明、优势突出、竞争力强的智能制造装备产业集群。

（二）提升配套服务，推广产业集聚

——注重服务平台建设。

加强技术、研发、中试、转化等一系列公共平台的建设，建立完善的产学研合作体系、产业联盟，从专业服务和集群发展角度提高园区的竞争力。

围绕龙头企业和技术输出重点机构，组织企业提供配套和转化服务。

——重视科技金融与风险投资体系构建。

针对智能制造装备产业创新性强、资本需求量大、产业带动力突出的特点，建设完善的融资担保、研发保险、融资租赁等为核心的工业金融服务体系，降低风险投资和各类创业资本的行业准入门槛，优化区域创新机制，鼓励以资本、技术要素集聚推动产业集聚的发展。

（三）完善产业链条，形成产业集群

比较优势与产业关联关系式推动产业空间集聚的重要因素。

各区域地方政府应按规律办事，充分挖掘自身资源能力条件，形成与细分

产业领域发展需求的对接。

抓好地区产业定位，全面考虑产业和项目的协作关联度，鼓励依托产业链环节开展专业分工。

各地方发展智能制造装备产业还必须要和当地传统的装备制造产业的改造提升相结合，在不脱离现有装备工业基础的前提下，加快新兴科技如人工智能、物联网、云计算等与传统装备制造产业的融合，形成新兴装备制造产业集群。