2018年智能制造装备行业现状及趋势

MARKET PERSPECTIVE‖市场透视／市场透视2019.08.DQGY 2018年智能制造装备行业现状及趋势促进我国智能制造行业快速发39虽然目前我国已经成为制造业大国，但“大而不强”依然是我国制造业发展的主要矛盾。在高端装备领域，我国80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、70%的汽车制造关键设备及先进集约化农业装备仍然依靠进口。展的原因主要为国家制造业与发达国家存在较大的差异，因为自主创新不足，产业结构较落后及能源消耗过大等劣势，使我国人力成本较低，只能从事低端制造业，效率较低，收入较少。而制造业价值链高端被发达国家控制，能获取高额利润。所以，制造一、2018年中国智能制造装备行业市场现状与发展趋势分析我国已经成为世界工厂，制造业是我国的支柱产业，但与发达国家的技术差异使我国只能从事劳动密集型产业，效率低、利润少。所以智能制造装备是制造业转型升级的关键。因为智能制造装备系统的主要特征体现了制造业生产的智能化，意味着从本质上提高生产效率，我国也将大力发展。未来，智能制造装备行业也将向自动化发展，自动化工厂建设是趋势。（一）制造业落后被迫转型 智能制造是关键智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策和控制功能的制造装备的统称，它是先进制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合，体现了制造业的智能化、数字化和网络化的发展要求。智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志。强国构筑“绿色贸易壁垒”、“技术壁垒”，通过严格的市场准入和限制条件，钳制欠发达国家制造产品的生产和销售。特别是近几年，以美国为例，美国为了充分保证和利用技术优势，不断加大技术创新投入，不断研发新产品。而且美国目前正在努力重振制造业。2017年底的税制改革中，美国将企业税率从35%下调至21%，令企业将部分生产转移到美国的意愿有所增强，对我国制造业造成严重威胁。虽然目前我国已经成为制造业CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 512019.8.1 2:01:08 PM ‖市场透视行业展望／INDUSTRY OBSERVATIONMARKET PERSPECTIVE 402019.08.DQGY 大国，但“大而不强”依然是我国制造业发展的主要矛盾，据中国机械工业联合会的数据显示，在高端装备领域，我国80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、70%的汽车制造关键设备及先进集约化农业装备仍然依靠进口。中国装备自给率虽然达到了85%，但主要集中在中低端领域。中国高端装备制造产业与国外的技术差距至少在10年以上。落后的技术迫使我国制造业转型升级，同时，也只有掌握技术，才可以改变劳动密集型产业现状。制造业转型的主要方向为智能制造，主要有五点特征：第一，智能机器在一定程度上表现出独立性、自主性和个性，甚至相互间还能协调运作与竞争；第二，人机一体化一方面突出人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥出人的潜能；其余分别为结合虚拟现实技术，自组织与超柔性以及学习能力与自我维护能力。智能制造不仅能提高生产效率，同时在一定程度上能真正解放生产力。我国也将智能制造装备系统作为目前制造业发展的主要方向。（二）各领域求智能化 自动化工厂是趋势智能装备制造将体现在五大方向，每一发展方向都差距表1 中国与发达国家制造业差距及制造业转型升级原因具体内容我国装备制造业在自主创新方面明显不足，完全自主知识产权的技术产品稀缺，原创技术及基础研究较少，关键技术及核心部件依赖进囗，对外依存度较高。体现在中低端产业产能过剩，高端产业的保障能力不能得到有效满足，尤其是先进装备及核心部件、高性能材料以及高技术制造工艺等方面，导致我国装备制造业中低端市场同质化竞争严重。由于长期的粗放式发展，而且受制于在环保技术开发、环境保护投入、企业社会责任制度建设缺失等方面与制造业发达国家相差较大。制造业转型升级原因源自世界制造强国的技术优势压力：美国的创新能力全球闻名，在第四次工业革命新兴技术重大发展的前沿领域有一席之地。美国目前正在努力重振制造业。2017年底的税制改革中，美国将企业税率从35%下调至21%，令企业将部分生产转移到美国的意愿有所增强。自主创新不足产业结构待改善能源消耗较大源自产业转移和新国际贸易保护主义的压力：发达国家将低端制造业向发展中国家转移并通过对制造业价值准高端的控制，获取高额利洞，而发展中国家只能收获较少利润。图1 我国高端装备领域依赖进口占比情况（单位：%）涉及两个相应的具体领域，真正的智能化，是从生产到服务过程的装备智能化。首先，生产方式的智能化，在生产方式上，智能工厂及智能设备的普及和配备才能真正实现智能生产。其次，产品的智能化体现在芯片、传感器、机器视觉等新型人工智能产业。另外，定制化生产和产品追溯将成为智能制造的新业态新模式；管理实现智能化需要在生产管理及物流管理等领域结合人工智能等实现机器CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 522019.8.1 2:01:10 PMMARKET PERSPECTIVE‖市场透视／赋能，让管理效率同时有更大程度提升。最后，服务将同步实现智能化，具体体现在在线监测、远程诊断及云服务方面。总体来看，实现彻底智能化制造装备主要历经三个阶段，智能工厂到数字化工厂最后实现自动化工厂。未来，我国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。自动化体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；集成化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及纳米、新能源等跨学科高技术的集成，从而使设备不断升级；信息化体现在将传感技术、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”；最后绿色化主要体现在从设计、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，使企业经济效益和社会效益协调优化。学习能力与自我维护能力自组织与超柔性虚拟现实技术人机一体化（IMS）自律能力特征表2 智能制造装备系统主要特征描述“智能机器”在一定程度上表现出独立性、自主性和个性，甚至相互间还能协调运作与竞争。强有力的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。人机一体化一方面突出人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥出人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作的关系，使二者在不同的层次上各显其能，相辅相成。虚拟现实技术因而也能拟实制造过程和未来的产品，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，其柔性不仅表现在运行方式上，而且表现在结构形式上，所以称这种柔性为超柔性。智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能。同时，在运行过程中自行故障诊断，并具备对故障自行排除、自行维护的能力。412019.08.DQGY 二、2018年智能制造装备行业市场区域现状与发展趋势分析近年来，智能制造装备快速发展，在国际上形成以美国、欧洲、日本及俄罗斯等国家为主导的现状。在国内，已形成以环渤海、长三角地区为核心，东北和珠三角为两翼的区域格局。虽然我国这些地区智能制造装备行业发展较快，但国产化高端产品发展仍需进一步加强。在国家的大力支持下，我国在智能制造装备行业也取得了较多的发展成果，未来，制造业设备仍将向更智能方向发展，推动工业4.0发展。（一）行业区域分布较明显 高端产品国产化任重道远智能制造装备，即具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，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。智能制造装备主要包括新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线。在细分领域中，受到关注较多的有工业传感器、机器视觉以及工业软件等。首先在工业机器人方面，核心零部件国产化获得突破，例如减速机图2 中国智能制造装备行业发展发向及阶段CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 532019.8.1 2:01:12 PM ‖市场透视行业展望／INDUSTRY OBSERVATIONMARKET PERSPECTIVE及伺服电机&控制器等部件。但国产工业机器人仍存在附加值偏低的现象，主要集中在搬运、码垛、上下料等中低端市场，高端市场的产品设备仍需进一步加大研发。在工业传感器领域，应用领域不断扩大。国内目前传感器应用最多的是工业和汽车领域，发展最快的是汽车电子和通信电子应用市场。另外在电子制造行业，传感器满足高精度检测的需要；在食品加工与包装行业，可以提升自动化程度。2019.08.DQGY 表3 中国智能制造装备行业细分领域发展现状细分领域工业机器人发展现状国产机器人应用主要集中在搬运、码垛、上下料等中低端市场，附加值偏低。部分机器人企业处于亏损或者微利状态。工业机器人核心部件获得阶段性突破，例如减速机及伺服电机&控制器等部件。我国传感器设计技术、材料控制技术、生产技术、可靠性技术和测试技术不断发展成熟，量产能力逐步提高。力学量传感器、气体传感器、温度传感器、光学传感器、电压敏传感器等传统传感器，不仅在国内市场份额逐步增长，同时还有部分出口。目前我国在高射频RFID产品领域和气体传感领域占据了较高的市场份额，达到市场份额的60%~90%。石油化工等流程工业来需要用到的新型高端工业传感器较少。但在高端制造领域，传感器的国产化率还很低。高端电机、视觉、力觉等高附加值的传感器我国还不能大规模生产，只能依赖进口。国内机器视觉系统主要应用在半导体及电子制造领域（2015年占比高达46.4%），其中较为突出的是在SMT贴片、A0l/AXl设备以及连接器检测上。此外，主要应用领域还包括汽车、制药等。国内计算机视觉企业在工控领域的应用主要集中在系统集成应用，而消费领域的应用多与人脸识别、图像处理相关。如旷视科技主攻人脸识别，为阿里巴巴旗下支付宝等金融平台提供面部扫描系统。正业科技MES系统，结合自有的自动化设备，软硬件同时起跑，强强联手一举解决了客户难点，帮助客户优化生产现场管理，提高效率，实现工厂智能化。高端软件发展滞后，以装备制造业为代表的高端工业软件研制中，90%以上都采用了国外大型软件。当前我国工业软件产品多集中于OA、CRM等门槛较低的软件类型，而国外产品在MES、ERP、PLM等主流工业软件市场上占据主导。国产工业软件多为标准化通用型产品，对产品定制和二次开发积累不足，导致难以满足特定场景的需求。产业链缺少高技术附加值的增值服务供应商。工业传感器工业传感器方面，高端产品国产化更加迫在眉睫，我国在高端制造领域传感器国产化率较低，就应用的传感器而言，主要还是进口产品。从国际智能制造装备区域格局来看，目前美国、欧洲、日本、俄罗斯等发达国家的高端装备制造业处于世界领先地位，韩国、新加坡等国正齐头赶上，除中国、巴西、印度等少数国家之外，大多数发展中国家装备制造业都比较落后。其中，美国在航空产业、卫星及应用装备、轨道交通装备、海洋工程和智能装备制造业长期处于全球领先地位；俄罗斯的高端装备制造产业在航空和卫星及应用上很突出，拥有多家知名飞机制造商如米格、苏霍伊等；日本在精密数控机床、工业机器人、智能仪表等众多领域都保持着国际领先地工业软件机器视觉42位；韩国、新加坡等具备海洋工程总承包的能力，在国际上占据着大部分市场份额，如韩国的大宇造船、三星重工、现代重工STX造船，新加坡的吉宝和胜科等。从国内智能制造装备区域格局来看，目前国内高端装备制造业已形成以环渤海、长三角地区为核心，东北和珠三角为两翼，以四川和陕西为代表的西部地区为支撑，中部地区快速发展的产业格局。其中，环渤海地区，北京凭借其丰富的人才、科研与教育资源，成为全国高端装备制造业的研发中心和科研成果转化基地，天津的航空部件制造、轨道交通、海洋工程装备发展快速；长三角地区，上海、江苏和浙江等省市是国内重要的高端装备制造业开发和生产基地，在国内高端装备制造产业中占有重要地位；珠三角地CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 542019.8.1 2:01:12 PMMARKET PERSPECTIVE‖市场透视／区，高端装备制造业主要分布在广州、深圳、珠海和江门等地；中西部地区形成以四川、陕西、湖南和山西为中心的重点发展航空航天、轨道交通装备和智能制造装备的区域格局。（二）行业发展成果显著 推动工业4.0发展目前智能制造装备受到政策极大地扶持，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已经实现突破，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等的成功研发；智能制造装备的领头企业竞争力大幅提升。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。综合来看，我国智能制造装备行业发展取得了显著的发展成果。近年来，在我国制造行业逐渐呈现出稳定发展趋势的同时，智能制造行业也成为驱动我国制造行业的主要韩国、新加坡等日本俄罗斯欧洲美国国家或地区表4 世界主要国家或地区智能制造装备行业区域分布发展情况航空产业、卫星及应用装备、轨道交通装备、海洋工程和智能装备制造业长期处于全球领先地位，高端装备制造产业基地主要分布在东部各州以及西部的加利福尼亚州，拥有汽车制造商通用汽车公司、航天航空设备商落克希德公司、卫星制造商劳拉公司，导航设备商摩托罗拉公司、轨道交通设备商GE公司等众多世界著名高端装备制造企业。高端装备制造业主要分布在西欧的德国、法国、意大利、瑞士等发达国家。涉及高端装备制造业的公司和产品有德国西门子的数字化制造装备、德国大众和奔驰的汽车装备、法国阿尔斯通的轨道交通装备、法国阿里安商业卫星发射、瑞士u-blox的导航设备、法国空客的大型客机等。高端装备制造产业在航空和卫星及应用上很突出，航空及卫星基地基本分布在俄罗斯的西南部。拥有多家知名飞机制造商如米格、苏霍伊等。在卫星发射方面，俄罗斯控股的国际发射服务公司（ILS）在国际商业发射市场份额位居第二。俄罗斯的卫星导航系统目前已被俄罗斯90%以上的民用领域使用。智能制造装备如精密数控机床、工业机器人、智能仪表等众多领域都保持着国际领先地位。日本的轨道交通装备制造能力较强，著名的轨道交通装备企业川崎重工在综合性重型工程装备制造方面处于领先水平。在20世纪80年代把握海洋工程产业链全球转移的机遇，继承了海洋钻井平台、钻井船、浮式生产储油船等成套大型设备的生产制造，具备海洋工程总承包的能力，占据着大部分市场份额，如韩国的大宇造船、三星重工、现代重工STX造船，新加坡的吉宝和胜科。432019.08.DQGY CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 552019.8.1 2:01:15 PM ‖市场透视行业展望／INDUSTRY OBSERVATIONMARKET PERSPECTIVE动力之一。“十三五”期间智能设备会迎来黄金发展时期。我国智能制造设备在制造业中所起到的地位将会越来越重要，智能制造设备行业在我国制造业增加值中的比例将会变得更大。未来，中国智能制造装备将向人机交互、预测性维护、网络安全、弹性变化、自动化和边缘计算等方向发展。行业这些发展趋势也将改变制造业中机器与机器、人与机器、人与人、预测与操作、管理与运营之间的关系，2019.08.DQGY 表5 中国高端装备制造业重点区域情况分析地区环渤海地区发展情况北京凭借其丰富的人才、科研与教育资源，成为全国高端装备制造业的研发中心和科研成果转化基地，天津的航空部件制造、轨道交通。海洋工程装备发展快速，辽宁以数控机床、航空装备、轨道交通、海洋工程装备为主，河北重点发展了轨道交通和海洋工程装备。上海、江苏和浙江等省市是国内重要的高端装备制造业开发和生产基地，在国内高端装备制造产业中占有重要地位。上海为国内民用航空装备科研和制造重点基地，江苏的海洋工程装备、航空航天、轨道交通发达，浙江的轨道交通和数控机床产业发展迅速。目前，长江三角洲地区已初步形成了包括研究开发、设计、制造在内较完整的高端装备制造产业链。高端装备制造业主要分布在广州、深圳、珠海和江门等地。广州以大中型集装箱船和特种船为主。珠海依托珠海航空产业园，将大力发展通用航空制造、维修及运营服务产业。江门依靠南车集团、北车集团的投资，大力发展轨道交通装备制造业，将建成国内轨道交通装备领域的重要基地。深圳正着力建设华南地区数控系统技术研究开发中心，大力发展工业机器人和机械手的研发与生产。以四川、陕西、湖南和山西为中心重点发展航空航天、轨道交通装备和智能制造装备。湖南和山西分别以株洲和太原为中心成为我国轨道交通装备的重要制造基地。湖南和江西作为国家重点航空产业基地，重点发展航空装备制造。四川、重庆、陕西也逐渐形成了航空、卫星、轨道交通装备和机床等产业的集聚区。长三角地区珠三角地区推动工业4.0时代的到来。44三、2018年智能制造装备行业竞争格局与发展前景分析目前，我国在典型的智能制造模式上都有其龙头企业带动发展，这些企业已经是发展较为成熟的企业，竞争力优势明显。但在工业软件等领域中，核心技术都被国外企业垄断，我国的竞争地位较弱。为推动我国制造业转型升级，国家相继出台多项规划政策，大力扶持行业发展。另外，产业升级、制造业的重要地位也会进一步推动智能制造的发展，总体来说，行业发展动力十足，发展前景较为广阔。（一）工业软件以强国企业为主导 政策支持追赶智能制造系统的原理是从智能制造系统的本质特征出发，在分布式制造网络环中西部地区图3 中国智能制造装备行业发展趋势境中，根据分布式集成的基本思想，应用分布式人工智能中多Agent系统的理论与方法，实现制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。根据分布系统的同构特征，在智能制造系统的一种局域实现形式基础上，实际也反映了基于Internet的全球制造网络环境下智能制造系统的实现模式。近几年，工业和信息化部门持续组织实施智能制造试点示范专项行动，挑选出一批先行先试的试点示范项目，有效带动了我国智能制造的发展。目前应用较为广泛的有九大典型智能制造模式，分别是大规模个性化定制、产品全生命周期数字一体化、远程运维、社会化协同、产品全生命周期可追溯、全生产过程能源优化管CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 562019.8.1 2:01:17 PMMARKET PERSPECTIVE‖市场透视／理、网络协同制造及智能工厂模式。智能制造产业链涵盖智能装备（机器人、数控机床、服务机器人、其他自动化装备），工业互联网（机器视觉、传感器、RFID、工业以太网）、工业软件（ERP/MES/DCS等）、3D打印以及将上述环节有机结合的自动化系统集成及生产线集成等。其中，智能制造装备中最值得关注的便是工业软件领域，目前，跨国公司已经占据了主导地位。我国高端软件发展较为滞后，以装备制造业为代表的高端工业软件研制中，90%以上都采用了国外大型软件。当前，我国工业软件产品多集中于OA、CRM等门槛较低的软件类型，而国外产品在MES、ERP、PLM等主流工业软件市场上占据主导。在设计软件、实验验证软件、生产流程信息化管理系统等相对终端较高软件技术领域，西门子、博世、IBM、SAP、甲骨文、罗克韦尔等跨国公司已经占据市场主导地位；国产工业软件多为标准化通用型产品，对产品定制和二次开发积累不足，导致难以满足特定场景的需求。为改变国外企业在高级智能制造装备上独大的局势，为增强和推动本国智能制造产业，国家相继出台多条行业政策助力发展。例如，2018年8月，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同组织制定了《国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）的通知》，通知中明确指出到2019年，累计制修订300项以上智能制造标准，全面覆盖基础共性标准和关键技术标准，逐步建立起较为完善的智能制造标准体系。建设智能制造标准试验验证平台，提升公共服务能力，提高标准应用水平和国际化水平。另外，2017年10月，工业和信息化部研究制定了《高端智能再制造行动计划（2018-2020年）》，明确制定到2020年的发展目标，突破一批制约我国高端智能再制造发展的拆解、检测、成形加工等关键共性技术，智能检测、成型加工技术达到国际先进水平；发布50项高端智能再制造管理、技术、装备及评价标准；初步建立可复制推广的再制造应用产品市场化机制；推动建立100家高端智能再制造示范企业、技术研发中心、服务企业、信息服务平台、产业集聚区等，带动我国再制造产业规模达到2000亿元。（二）大力扶持龙头企业 行业发展动力十足除出台各项政策外，大力扶持龙头企业也是另一个明智选择，例如，在传统制造业中，大连光洋机床、雷柏科技等龙头企业应先示范改革；在ICT企业中，以华为、阿里、鼎捷软件为代表。先创造出一批技术成熟的领先企业，其余中小企业可以借助行业整体发展势头慢慢成熟。目前，智能制造系统解决方案市场需求广阔，智能制造也是“十三五”规划中提出的十大目标之一，所以培育智能制造生态体系，加快培育一批系统解决方案供应，大力发展龙头企业集团，做优做强一批“专精特”配套企业是首要任务。另外，工信部装备工业司组织已开展智能制造系统解决方案供应商申报工作。申报单位应为从事智能制造软、硬件装备和系统的设计、生产、安装、调试业务，并具备系统解决方案供应能力，主营收入在5000万元以上的产品供应商、服务提供商和系统集成商。智能制造的重要性不言而喻，在发展层面上，仍然有很多动力来推动行业发展。首先，在制造业转型的过程中，智能装备的发展不可忽视，制造业升级需要智能装备帮助一般制造业从繁重的人力劳动中解脱，降低生2019.08.DQGY 产成本，更多的投入到研发和服务中去，建立新的发展模式。所以在未来相对较长的一段时间里，智能装备将围绕产业升级得到进一步发展。较多行业，个体化和差异化消费的需求不断增长，例如汽车制造装备自动化生产线对自动化、柔性化、智能化和信息化水平提出了更高的要求，智能制造也是实现这些要求的重要途径，所以行业发展动力较大，发展前景较广。电 器（内容来自前瞻产业研究院发布的《中国智能制造装备行业发展前景与转型升级分析报告》）45CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY电器工业2019－08.indd 572019.8.1 2:01:17 PM