我国智能装备制造业概况研究.docx

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我国智能装备制造业概况研究

我国智能装备制造业概况研究

（一）行业概况

自2008年金融危机以来，各国纷纷倡导将互联网技术与传统制造业结合起

来，进而提高制造业的自动化、智能化水平，从而进一步夯实制造业对经济发展

的贡献或主导力量。

在2011年汉诺威工业博览会上，德国提出了“工业4.0”

概念，推进传统制造业与现代化信息科技技术进行整合，实现智能化生产；2012

年，美国启动了“先进制造业国家战略计划”，通过信息技术来重塑制造业。

在

此背景下，中国也提出了智能制造装备产业的发展规划和《中国制造2025》，明确了未来中国制造业的发展方向，以智能制造为主线，推动中国制造业在生产效率和产品质量的提升，从而降低生产成本，增强产品竞争力。

智能装备制造业是将人工智能、自动化等先进制造技术应用于整个制造业生

产加工过程，从而实现生产的精密化、自动化、信息化、柔性化、图形化、智能

化、可视化、多媒体化、集成化和网络化。

根据中国机械工业联合会发布的《智

能装备制造业概念及发展图文解析》，智能装备制造业包括了智能仪器仪表与控

制系统、智能专用装备、关键基础零部件及通用部件、高档数控机床与基础制造

装备等四个方面。

智能装备制造业主要服务于下游行业的生产、加工、检测、物料流转等环节，

行业发展与下游行业的发展息息相关。

同时，智能装备制造业存在设计难度高、

学科交叉多、研发周期长等技术特点，属于技术密集型、资金密集型行业。

此外，

智能装备制造业有助于下游应用企业节约人力成本，提高生产效率和产品品质，

对国家推进技术创新、调整经济发展方式有很好的促进作用，对优化产业结构有

重要意义。

1、全球智能装备制造业市场发展概况

在国外，随着发达国家推进制造业转型，智能装备制造业作为实现产品制造

智能化、绿色化的关键载体，已经广泛应用于光伏、电子半导体、汽车、石化、

冶金、军工等领域和各类加工制造生产线。

同时，美国、日本、德国等发达国家

已经建立了智能装备制造产业领域相关的技术、工艺和服务的标准，形成了门类

齐全、具有一定规模的产业体系。

未来，随着智能制造技术逐步成熟以及环保节能理念的深入人心，智能装备

产业在生产、制造、检测、物料流转等环节的应用将更加普及，市场前景良好。

一方面，现代传感技术、网络技术、自动化技术和人工智能等先进制造技术逐步

成熟，应用成本降低，而原材料价格和人工成本持续上升，下游制造业客户通过

上述先进制造技术，实现替代人工、提高生产效率的意愿不断加强。

另一方面，

资源节约和环境友好等可持续发展理念深入人心，下游制造业客户为实现资源能

源的高效清洁利用和环境影响最小化，需要将生产设备进行自动化、智能化改造

升级，提高生产效率，降低生产成本，提高生产柔性。

目前，在全球智能装备制造业领域，通用电气（GeneralElectric）、西门

子（Siemens）、日立（Hitachi）、博世（RobertBosch）、松下（Panasonic）、

霍尼韦尔国际公司（HoneywellInternational）、三菱电机股份有限公司

（MitsubishiElectric）、瑞士ABB集团（ABB）、施耐德电气（Schneider

Electric）等跨国公司占据了大部分市场。

这些跨国企业具有资金、技术、研发、

营销等方面的优势，对市场需求变化和技术更新的反应较为迅速，具有较强竞争

力。

2、中国智能装备制造业市场发展概况

我国智能装备制造业行业起步较晚，近年来，随着我国对智能装备制造业行

业扶持力度的加大，特别是在2012年《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和2015年《中国制造2025》等政策相继实施以后，我国的智能装备制造业发展速度增长较快。

同时，根据国家《“十二五”智能制造装备产业发展规划》，到2015年，

智能装备制造产业销售收入预计将超过1万亿元。

到2020年，智能装备制造业将成为具有国际竞争力的先导产业，产业销售收入超过3万亿元，在未来5至

10年，中国智能制造装备行业将达到25%的年均增长率。

虽然，目前我国智能装备制造业在研发水平、制造工艺、产业体系等方面仍

落后于发达国家，但随着我国制造业升级转型的深入以及行业内核心企业在智能

装备关键技术上不断的研发投入，将大幅推动智能装备国产化水平的提升，行业

内部分产品已经在技术标准、稳定性、可靠性上已能与国外品牌展开竞争，并且

在进口替代方面取得了一定的成果。

（二）行业市场需求

1、智能装备制造业市场需求将保持快速增长

（1）全球智能装备制造业市场需求及预测情况

近年来，随着全球制造业转型升级的发展趋势，全球智能装备制造业持续高

速增长，从下游应用领域来看，智能装备已经被广泛应用于汽车制造、消费电子

产品制造、工程机械制造、医疗器械制造、仓储物流等多个领域。

例如，从汽车

制造来看，随着汽车型号更新周期越来越短，消费者对于汽车的定制化需求增加，

汽车制造需满足小批量、定制化生产的要求，对智能装备制造的柔性化、精细化

提出了更高的要求；从消费电子产品制造来看，伴随手机、平板电脑等产品结构

复杂化、体积小型化的趋势，同时电子消费类产品周期越来越短，从而使得消费

电子产品制造越来越依赖智能装备的精密加工能力、快速响应能力，进而推动用

于消费电子产品制造的智能装备市场规模保持增长态势。

综上，得益于下游应用

领域的快速发展，以及传统制造业转型升级带来对智能装备需求的日益增加，未

来智能装备制造业的市场规模仍将保持快速稳定的增长。

以适用于智能装备制造业的工业机器人为例，根据IFR国际机器人联合会于2016年发布的全球工业机器人统计报告显示，2001年至2014年，全球工业机器人年销售量由78,055台/年上升到229,261台/年，年均复合增长率为17%，具体情况如下：

随着全球制造业转型升级的发展趋势，汽车制造、消费电子产品制造、工程

机械制造、医疗器械制造、仓储物流等行业智能化升级，未来全球智能装备制造

业依然将呈现出快速增长的态势。

（2）国内智能装备制造业市场需求及预测情况

随着信息技术和互联网技术的飞速发展，以及新型感知技术和自动化技术的

应用，我国智能装备制造产业规模日益增长；伴随我国消费类电子、新能源汽车、

仓储物流、航空航天、军工、医疗设备等行业快速发展，对智能装备制造的需求

亦将保持快速增长；同时，随着物联网技术的逐步推进，未来智能装备还将应用

于更多行业的生产制造，其应用范围和市场空间将随着下游领域的发展得到进一

步拓宽。

同时，随着国家进一步加大对智能装备制造业的政策支持和产业扶植力度，

智能装备制造业市场容量的增长速度明显上升，行业的发展形势良好。

根据国家

《“十二五”智能制造装备产业发展规划》，到2015年，智能制造装备产业销

售收入预计将超过1万亿元。

到2020年，智能制造装备业将成为具有国际竞争力的先导产业，建立完善的智能装备产业体系，产业销售收入超过3万亿元，国内市场占有率超过60%，实现装备的智能化及制造过程的自动化。

在未来5至10年的时间里，中国智能制造装备行业增长率将达到年均25%。

2、下游应用领域的发展

公司所提供的工业生产智能化解决方案，主要应用于光伏、汽车精密零部件

等领域的生产、制造、检测、仓储等环节。

智能装备在这些领域范围内的应用不

断普及和进一步扩大，是智能装备制造业需求保持快速增长的重要引擎。

（1）太阳能光伏产业的发展将增加光伏领域智能装备制造业的市场需求

①太阳能光伏行业概况

晶体硅太阳能光伏制造业包括硅料生产设备、硅片生产设备、电池片工艺设

备及配套设备、组件生产设备、专用材料（铝浆、封装玻璃等）生产设备、光伏

系统支持部件生产设备等一系列设备的制造。

太阳能光伏产业及其设备支撑行业

的关系如下所示：

就具体晶体硅太阳能电池片来看，随着上游硅原料的材质变化以及硅片加工

工艺的变化，电池片的工艺流程也相应地发生了部分改变，主要分为以多晶硅为

材质的传统工艺电池片生产流程和以单晶硅为材质的PERC工艺电池片生产流

程。

传统工艺电池片核心工艺主要包括清洗制绒、扩散制结、刻蚀清洗、镀减反

射膜、印刷电极、烧结及自动分选等7道工序，公司光伏清洁能源生产过程智

能化设备主要应用于清洗制绒、扩散制结、刻蚀清洗及镀减反射膜等自动化、智

能化较为薄弱的上下料环节，具体所处位置如下图所示：

PERC工艺下主要以单晶硅为材质，加入了背钝化工艺和激光刻槽工艺，即

在电池片背表面生成一层氧化铝膜，通过氧化铝膜富含负电荷的特性对背表面实

现良好的钝化作用，同时通过激光开槽的方法对背表面生长的叠层膜进行定位开

孔，具有更好的弱光响应和更高的光电转换效率。

依靠长期在光伏清洁能源生产

过程智能化设备领域的技术积累和人才储备，公司技术中心成功研制了MAIA和SINA一体机专用于背钝化工艺段自动化上下料，进一步延伸了公司的光伏清洁能源生产过程智能化设备。

②全球太阳能光伏行业的发展概况

随着各国政府大力倡导清洁能源和绿色能源开发，光伏太阳能作为一种成熟

的绿色能源正逐步得到广泛地应用。

德国政府公布了《可再生能源法》，对光伏

产业进行财政补贴；美国则主要通过税收减免和优惠、贷款担保、加速折旧等举

措来促进光伏产业壮大，美国众议院通过《太阳能投资税收抵免》方案，联邦政

府提供30%财政补贴用于推广光伏发电；韩国政府提出了《购电补偿法》和《10

万屋顶计划》，以购电补偿和安装补贴的方式推广光伏发电。

全球太阳能光伏行业发展迅猛，装机量大幅上升，行业全面回暖。

据《全球

新能源发展报告2016》和德国太阳能协会统计，全球光伏累计装机量从2007年

的9.8GW增至2016年的317.8GW，年均复合增长率达到47%；全球光伏新增装机量从2007年的2.8GW增至2016年的70GW，年均复合增长率达到43%，市场需求从地域分布上来看，逐步从欧洲等发达国家转向中国、印度等新兴市场国家。

根据solarbuzz2015年3月报告显示，预计到2019年，全球光伏新增装机容量需求将达到75GW，超过2014年新增装机容量的1.5倍，全球累计装机容量将达到500GW；在2015年-2019年期间，将有11个国家或地区的年均光伏新增装机容量需求超过1GW。

从长期来看，在节能环保理念普及的背景下，在技术水平提升等因素的驱动

下，光伏产业作为一种主要清洁能源发展前景良好。

A.节能环保理念普及

在全球气候变暖、环境破坏日趋严重的背景下，各国政府纷纷通过缔约的方

式，推进节能减排，并倡导清洁、绿色的能源理念。

《联合国气候变化框架公约》

近200个缔约方2015年12月在巴黎达成全球气候协议，控制温室气体排放，

抑制全球气候变暖；德国出台了《可再生能源法案》，鼓励使用风电、光伏等清

洁能源；法国颁布了《能源转型法》，规定2030年40%法国电力供应来源于可

再生能源。

随着节能环保理念深入人心，光伏作为一种可再生能源占整体能源消

耗比重将逐步上升，市场潜力巨大。

B.技术水平提升

随着光伏产业研发投入不断加大，光伏企业通过工艺技术革新提高光伏产品

发电效率，提高自动化、智能化水平从而削减光伏产品生产成本，进而推动光伏

发电普及。

在工艺技术革新方面，例如在电池片加工工艺中增加金属背部钝化技

术，能有效地提高电池片的光电转换效率，从而使得光伏发电成本下降；在自动

化生产方面，例如在扩散PECVD等电池片生产工艺段添置光伏清洁能源生产过

程智能化设备，减少人力开支，提高生产过程的柔性化，使得光伏电池片生产成

本下降。

因此，在技术革新和自动化、智能化水平提高的背景下，光伏发电成本

呈现大幅下降趋势。

发电成本的下降有利于降低光伏行业对于政府补贴的依赖程

度，使行业回归到正常商业盈利模式，并推动光伏发电的普及应用及健康发展。

目前，在欧洲、日本、澳大利亚等多个国家和地区的商业和居民用电领域已实现

平价上网。

预期国内也将逐步实现平价上网，行业将呈现稳定增长趋势。

③我国太阳能光伏行业发展情况

近年来，我国光伏产业积极调整产业结构，经历了波动，并进行了深入整合

和优化，光伏市场从依赖对外出口逐步转为依靠内需增长，产业发展速度较快。

一方面，自2008年全球金融危机以来，发达国家削减对光伏财政补贴导致欧

洲等传统光伏市场需求下降。

同时，发达国家对中国出口光伏产品进行反倾销、

反补贴关税的调查，并征收高额的惩罚性关税，进一步削弱中国光伏产品的市场

竞争力；另一方面，我国政府积极出台光伏产业的扶持政策，国务院办公厅于

2014年6月颁布了《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》，鼓励发展可再生能源，加快发展太阳能发电。

国家发展改革委等五部委于2016年3月联合下发了《关于实施光伏发电扶贫工作的意见》，支持村级光伏电站和集中式光伏电站发展。

国家能源局于2016年12月下发了《太阳能发展“十三五”规划》，提出到2020年底，太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上。

根据中国光伏行业协会统计，2015年底我国光伏累计装机量超40GW，成

为全球最大的光伏需求国。

2017年，在中央与地方政府政策的推动下，我国持

续作为全球最大光伏市场，我国新增光伏装机容量达53.06GW，同比增长

151.47%，仍保持高速增长。

同时，根据前瞻网数据统计，2007年至2017年期间，我国光伏新增装机容量从100MW上升到53.06GW，复合增长率达到87.27%,行业增长强劲。

我国光伏发电装机容量的持续增长，对我国的光伏行业产业链带来了直接拉

动作用。

2015年以来，我国太阳能光伏电池和太阳能光伏组件生产规模不断扩

大，并成为全球最大的太阳能光伏电池和太阳能光伏组件的生产制造基地。

根据

光伏协会数据统计，2015年，我国电池组件产量达到43GW，同比增长19.44%；

2016年，我国电池组件产量达到53GW，同比增长23.26%；2017年，我国电池组件产量达到76GW，同比增长31.7%。

综上，我国光伏电池制造技术已经达到国际领先水平，主要光伏生产设备及

配套设备基本实现国产化，并形成了从硅料、硅片、电池、组件和发电系统完整

的产业链，太阳能光伏产业已经成为我国具有竞争优势的战略新兴产业。

同时，

随着我国光伏终端市场的快速崛起，强劲的下游需求也带动我国光伏产业自产自

销，减少国际贸易摩擦，推动光伏产业的发展。

此外，光伏终端产品价格下降也促使光伏上游光伏生产企业通过提高生产过

程的自动化、智能化水平，降低生产成本，获取竞争优势。

根据国网能源研究院

发布的《2015中国新能源发电分析报告》显示，2009～2014年，全球光伏组件的价格平均下降了75%;根据PVinsights和同花顺IFind数据显示，全球太阳能电池片和组件产品的价格呈现下滑趋势，市场竞争逐渐激烈。

④光伏清洁能源生产过程智能化设备的发展情况

近年来，我国光伏装机量的大幅上升以及光伏组件产量的持续上涨，为我国

光伏清洁能源生产过程智能化设备市场奠定了良好的市场环境，光伏电池设备行

业发展迅速，国产化水平显著提高。

根据中国电子专用设备工业协会统计，2015

年我国晶硅太阳能电池设备制造商销售收入15.44亿元；预计2016年，我国销售收入能达到16亿元，同比增长10%。

根据太阳能“十三五”规划，到2020年，我国“十三五”期间平均每年的光伏设备需求增加量将达到12GW；按照晶硅太阳能电池设备7年折旧考虑，多数设备存在工艺水平相对落后、生产效率不足等问题，生产设备的更新换代还将带来每年约10GW的市场需求。

同时，在政府产业政策的扶持下以及下游客户对光伏设备自动化、智能化需求不断上升的影响下，晶硅太阳能电池设备正呈现国产化、智能化的发展趋势，产业环境不断优化。

光伏电池生产及配套设备作为光伏产业链上的关键环节，对提高光电转换效

率和降低光伏发电成本具有显著的效用。

经过光伏行业的大幅波动，光伏行业逐

步从低谷走向成熟和理性，行业内拥有核心技术的企业取得竞争优势，占据更多

的市场份额。

因此，在相关工艺技术和自动化技术方面领先的光伏电池生产及配

套设备企业将会取得更大的市场空间。

就具体光伏清洁能源生产过程智能化设备来看，其核心作用就是不断适应光

伏生产设备的发展趋势，将光伏生产设备的工艺细节、参数设置、技术特征融入

到配套设备的研发、设计、制造，实现替代人工，使部分耗时、费力的工序实现

自动化，从而达到降低生产成本、提高整体生产效率、保证产品质量、充分利用

原材料以及降低综合能耗等多种效果。

因此，在劳动力成本上升、电池片工艺日

益复杂、以及产品质量要求不断提高的背景下，应用光伏清洁能源生产过程智能

化设备替代人工硅片上下料是行业发展趋势，在自动化、智能化方面有领先技术

的企业将会取得竞争优势。

从长期来看，光伏清洁能源生产过程智能化设备能有效节约成本、提高生产

的连续性，是降低光伏发电成本的关键，未来发展趋势良好。

A.节约成本

一方面，随着光伏行业的发展，光伏电池生产设备的精密程度和生产效率不

断提高，使用人工进行硅片的上下料已经无法满足生产设备的产能需求。

同时，

随着硅片切割工艺的进步，硅片的厚度大幅减少和面积大幅增加，使用人工进行

硅片上下料的操作难度越来越大，容易造成硅片碎片、崩边，且容易对操作人员

造成伤害。

另一方面，随着光伏自动化技术进步，自动化设备的批次装片量、单

机智能化水平大幅提升，产能能较好地匹配生产设备的高强度生产过程。

此外，

自动化设备应用了非接触式吸盘、精确定位等技术，能有效降低硅片的碎片率和

人工带来的污染风险。

因此，应用光伏清洁能源生产过程智能化设备能替代人工、

提高生产效率、提高产品质量，从而节约成本。

B．提高生产的连续性

随着光伏产品越来越趋于多元化，光伏电池生产工艺日趋复杂，生产设备的

定制化要求愈发显现，应用光伏清洁能源生产过程智能化设备能够贴合生产设备

的技术参数、工艺要求和生产效率，从而保证光伏电池生产过程的连续性、保障

产品质量。

综上，随着光伏行业的发展和技术进步，应用光伏清洁能源生产过程智能化

设备是未来行业发展的趋势，市场潜力巨大。

⑤光伏清洁能源生产过程智能化设备的市场规模

公司所生产的光伏清洁能源生产过程智能化设备将有助于提升光伏生产线

的自动化、智能化水平，提高生产效率、降低人力资源开支，从而保证下游客户

的利润空间，增强市场竞争力，市场应用前景广阔。

根据我国能源局颁布的《太阳能发展“十三五”规划》，到2020年底我国

光伏发电装机量将达到105GW。

基于上述政府规划，公司技术中心预计，2020年前会新增约70GW左右发电装机量，我国光伏生产企业未来会新增约420条光伏电池片生产线，需要在清洗制绒、扩散和退火、刻蚀清洗、背钝化、镀减反射膜等工艺环节配备近2,500套光伏清洁能源生产过程智能化设备。

同时，随着工艺设备的技术进步和发展，按照晶硅太阳能电池设备7年折旧考虑，相关的自动化设备存在工艺水平相对落后、生产效率不足等问题，晶硅太阳能电池设备的更新换代还将带来每年约10GW左右的自动化设备市场需求。

基于上述测算，公司技术中心预计，我国光伏生产企业未来每年会更换约60条光伏电池片生产线，需要在清洗制绒、扩散和退火、刻蚀清洗、背钝化、镀减反射膜等工艺环节配备近360套光伏清洁能源生产过程智能化设备，市场需求巨大。

因此，随着我国光伏行业的高速发展以及自动化、智能化改造的需求增加，

光伏清洁能源生产过程智能化设备产业规模逐步扩大，光伏清洁能源生产过程智

能化设备设备发展也呈现以下趋势:

第一，自动化设备的国产化需求大幅增加。

我国光伏生产厂商已经在全球占据最大的市场份额，基于光伏设备价格、运

输和售后服务便利程度等因素的考虑，在产品性能与国外先进设备接近的情况

下，多优先使用国产的光伏设备。

目前我国光伏设备已经实现70%的国产化率，

在单晶炉、硅棒切断机、硅片清洗机、扩散炉等主要生产设备已完全替代进口，

但是整体技术水平同国际一流厂商相比仍有差距，成套生产线自动化程度低，自

动化设备的国产化成为我国未来光伏产业趋势。

随着罗博特科等国内光伏设备厂商突破光伏自动化核心技术，在自动化、智

能化水平与国外设备接近的前提下，国内光伏生产企业逐步采用国产自动化设备

替代进口，自动化设备的国产化需求大幅增加。

第二，国内光伏生产厂商海外扩张，自动化设备出口需求上升。

随着我国光伏设备厂商在自动化、智能化技术水平的不断提高，国际光伏生

产厂商也逐步使用国内光伏设备厂商的产品，而受到国际贸易壁垒、国际市场需

求等因素的影响，国内光伏生产厂商开始在东南亚等海外国家建立生产基地，基

于在供应商准入、设备价格、设备性能、合作关系等多方面的考量，其海外生产

基地主要采用国产生产及自动化设备，从而拉动了自动化设备出口需求。

未来，随着国内光伏生产厂商海外扩张的进程加快，自动化设备出口需求将

会持续上升。

第三，光伏领域新技术、新工艺产生的自动化设备需求。

根据德国机械制造商协会2016年公布的第7版国际光伏技术路线图，2015年包括PERC、PERT和PERL在内的背接触异质结电池的市场份额仅占10%，而未来五年将逐步提高比例，同时，该路线指出当前市场的N型单晶产品仅占5%，预测到2018年增至12%，2020年达到21%，因此随着PERC、N型电池等光伏领域新技术、新工艺将逐步扩大上游设备领域的市场空间。

第四，光伏电池的生产将从部分自动化生产向全自动化、智能化生产快速转

型，最终实现大规模定制化制造。

随着技术的不断更迭，以及光伏行业集中度的提高，光伏企业往大型集团化

发展，为提高生产效率、降低生产成本，光伏电池的生产已从部分自动化向全自

动化和智能化方向转型，全自动化、智能化生产已成为光伏电池片行业发展趋势。

公司近年来紧跟光伏领域的技术、工艺发展路线，重点研究PERC相关的自

动化设备及光伏工厂智能化解决方案，预计未来会成为公司利润的重要增长点。

（2）汽车市场的稳步发展，为汽车精密零部件领域智能装备制造业的发展注入了活力

①汽车市场的发展情况

伴随着金融危机后美国和日本市场的逐步复苏以及中国、印度等新兴市场的

持续快速增长，全球汽车市场逐步摆脱金融危机所带来的影响，2010年汽车产

量恢复性增长至7,761万辆，达到并超过金融危机前的汽车市场产量。

尤其是随着亚洲等新兴国家生活水平的不断提高，该些地区的汽车市场呈现爆发性增长。

2010年以后全球汽车销售市场继续保持增长态势，至2016年，全球汽车产量达9,497.66万辆。

从我国来看，汽车工业是我国经济支柱产业之一，在国民经济中占有十分重

要的地位。

2009年，我国汽车产销量跃居全球第一，并持续保持全球最大的汽

车市场地位。

根据中国汽车工业协会发布的数据显示，2017年，中国汽车产销

量分别为2,902万辆和2,888万辆，同比分别增长3.20%和3.03%。

汽车产业的需求增长以及新能源汽车产业的逐步兴起，也推动上游汽车零部

件及配件生产企业进行自动化、智能化的技术改造，提高生产效率，保证产品质

量。

根据工控网报道，我国汽车业在“十一五”末到“十三五”初将投入1.5万

亿人民币用于技术改进。

根据wind统计数据显示，2016年我国汽车零部件及配件制造设备工器具购置额为34,323,069万元，同比增长1.24%，产业稳步增长。