智能制造发展需经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段,分别为自动化(淘汰、改造低自动化水平的设备,制造高自动化水平的智能装备)、信息化(产品、服务由物理到信息网络,智能化元件参与提高产品信息处理能力)、互联化(建设工厂物联网、服务网、数据网、工厂间互联网,装备实现集成)、智能化(通过传感器和机器视觉等技术实现智能监控、决策)。
一、中国智能制造行业发展历程
智能制造发展需经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段,每一阶段都对应着智能制造体系中某一核心环节的不断成熟,分别为自动化(淘汰、改造低自动化水平的设备,制造高自动化水平的智能装备)、信息化(产品、服务由物理到信息网络,智能化元件参与提高产品信息处理能力)、互联化(建设工厂物联网、服务网、数据网、工厂间互联网,装备实现集成)、智能化(通过传感器和机器视觉等技术实现智能监控、决策)。我国目前仍处于“工业2.0”(电气化)的后期阶段,“工业3.0”(信息化)还待普及,“工业4.0”正在尝试尽可能做一些示范,制造的自动化和信息化正在逐步布局。
目前,两化融合进展多年,中国制造业仍然面临着信息化应用水平不高、工业化基础薄弱的问题,工业4.0勾勒的智能工厂蓝图对于中国企业而言,并非更换一批车间设备、投入一笔资金那么简单,面对工业4.0热潮,中国制造尚处在2.0补课、3.0普及、以4.0为目标的阶段,追赶4.0的路程相较发达国家更为遥远与艰辛;在两化融合的大环境下,企业最需要的是先补好在信息化、数字化、联网化上的课,从智能工厂顶层设计入手,方能为实现智能制造打下坚实基础。已走过了仅仅注重信息化软件单一模块或单一功能产品应用阶段的制造企业,也更为重视功能模块间及系统间的整合应用,从而达到企业内外部资源的优化重组与整合。
制造业历次发展特点
工业革命 | 时间 | 发展特点 | 意义 |
工业1.0 | 1976-1850 | 机器以蒸汽或者水力作为动力驱动,效率不高。 | 首次用机器代替人工,此阶段的机器制造粗糙,只能用蒸汽或水力驱动来完成有限工作,以机器代替人类工作的工业思想成为工业发展的主流。 |
工业2.0 | 1870-1900 | 内燃机和发电机的发明使电器得到广泛使用,机器的功能也变得更加多样化。 | 得益于电话机的发展,人类之间的通讯变得简单快捷,信息在人类之间的传播为第三次工业革命奠定了基础。 |
工业3.0 | 1950年至今 | 工业3.0相对于2.0发生了更加巨大的变化,第三次工业革命不再局限于简单机械、原子能、航天技术、电子计算机、人工材料、遗传工程等具有高度科技含量的产品和技术得到日益精进的发展。 | 在工业3.0中,以互联网为信息技术的发展和应用得到飞速发展。在此阶段,以MRP为代表的管理软件开始兴起,分别经历了时段式、封闭式MRP系统、MRPⅡ系统、以及90年代兴起的ERP系统,管理信息系统在制造业得到广泛应用。 |
工业4.0 | 未来 | 制造业最大程度地实现自动化,物联网技术和大数据在工业4.0中承担核心技术,越来越多的机器人会代替人工,实现“无人工厂”。 | 工业4.0旨在将一切的人、事、物都连接起来,形成万物互联,具有学习能力的机器人和人工智能可以自动完成更多工作。工业4.0对人工的解放也达到极致。制造业也将成为软件定义的制造业。 |
资料来源:华经产业研究院整理
二、中国智能制造行业发展现状
智能制造发展迅猛,2017年我国智能制造系统解决方案市场规模为1328亿元,预计到2024年将达到4940亿元。
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按应用环节细分的系统解决方案市场中,排名前五位的包括:柔性装配系统、加工环节数字化系统、智能输送系统、智能仓储系统和企业资源计划(ERP)。
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在我国制造行业逐渐呈现出稳定发展趋势的同时,智能制造行业成为了驱动我国制造行业的主要动力之一。因此,《中国智能制造“十三五”规划》体现出,在今后,我国智能制造在制造业中所起到的地位将会越来越重要,对于智能制造行业在我国制造业增加值中的比例将会占据更大的份额。2010-2017年,我国智能制造行业保持着较为快速的增长速度,到2017年,我国智能制造行业的产值规模为15800亿元。
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中国智能制造系统解决方案市场中,离散制造业所占比例更高,重点体现在电子制造、机床、航空航天、船舶、汽车等行业。流程制造业中,制药、石化、食品饮料(含烟草)、化工和冶金等行业的智能制造升级需求较大,成为代表行业。
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2017年,中国智能制造系统解决方案市场中,局部方案与整体方案市场份额比为9:1。其中,局部方案是指满足用户部分环节需求的系统解决方案,例如研发环节数字化、制造环节数字化、物流环节智能化、企业管理信息化、工业互联服务等解决方案,整体方案是指能够同时满足用户多领域需求的智能工厂和数字化车间解决方案。
资料来源:华经产业研究院整理
三、中国智能制造企业发展分析
随着新一轮科技革命与产业变革兴起,世界制造业竞争格局正在发生重大调整,智能制造已成为全球制造业竞争的战略制高点。生长于信息化时代的企业,正迎来最好的机会,也面临着这最大的挑战,如何在强者林立的环境中实现自我的更高价值,是需要企业在发展的过程中一直思考的。
2018年智能制造试点示范项目名单
序号 | 项目名称 | 企业 | 区域 |
1 | 家具大规模个性化定制试点示范 | 曲美家居集团股份有限公司 | 北京市 |
2 | 无菌注射剂数字化车间试点示范 | 悦康药业集团有限公司 | 北京市 |
3 | 汽车多车型智能化柔性制造试点示范 | 北京宝沃汽车有限公司 | 北京市 |
4 | 顶驱装置智能制造试点示范 | 北京石油机械有限公司 | 北京市 |
5 | 动力电池智能工厂试点示范 | 天津市力神电池股份有限公司 | 天津市 |
6 | 高效太阳能光伏组件数字化车间试点示范* | 晶澳太阳能有限公司 | 河北省 |
7 | 无菌粉针及口服制剂智能制造试点示范 | 华北制药股份有限公司 | 河北省 |
8 | 植物提取物智能制造试点示范 | 晨光生物科技集团股份有限公司 | 河北省 |
9 | 高速动车组车体智能制造试点示范 | 中车唐山机车车辆有限公司 | 河北省 |
10 | 轻量化铝车轮智能制造试点示范* | 中信戴卡股份有限公司 | 河北省 |
11 | 高铁轮轴智能制造试点示范 | 智奇铁路设备有限公司 | 山西省 |
12 | 矿山装备远程运维服务试点示范 | 山西科达自控股份有限公司 | 山西省 |
13 | 煤化工智能工厂试点示范* | 内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司 | 内蒙古自治区 |
14 | 钢铁厚板智能制造试点示范* | 鞍钢股份有限公司 | 辽宁省 |
15 | 汽车发电机及起动机智能制造试点示范 | 锦州汉拿电机有限公司 | 辽宁省 |
16 | 船舶智能制造试点示范* | 大连中远海运川崎船舶工程有限公司 | 辽宁省 |
17 | 乳制品智能制造试点示范 | 光明乳业股份有限公司 | 上海市 |
18 | 石化智能工厂试点示范 | 中国石化上海石油化工股份有限公司 | 上海市 |
19 | 商用航空发动机智能装配试点示范 | 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 | 上海市 |
20 | 钢铁板材智能制造试点示范 | 南京钢铁股份有限公司 | 江苏省 |
21 | 8.5代IGZOTFT显示面板智能制造试点示范 | 南京中电熊猫平板显示科技有限公司 | 江苏省 |
22 | 光纤光缆智能制造试点示范 | 江苏亨通光电股份有限公司 | 江苏省 |
23 | 家用电器高速电机智能制造试点示范 | 莱克电气股份有限公司 | 江苏省 |
24 | 便携式电子产品结构模组智能制造试点示范 | 苏州胜利精密制造科技股份有限公司 | 江苏省 |
25 | 多晶硅智能工厂试点示范 | 江苏中能硅业科技发展有限公司 | 江苏省 |
26 | 智能电网关键装备智能制造试点示范* | 大全集团有限公司 | 江苏省 |
27 | 视频监控终端智能制造试点示范* | 浙江大华智联有限公司 | 浙江省 |
28 | 有机硅材料智能制造试点示范 | 浙江新安化工集团股份有限公司 | 浙江省 |
29 | 特种车辆大规模个性化定制试点示范 | 浙江春风动力股份有限公司 | 浙江省 |
30 | 铅炭电池数字化车间试点示范 | 浙江天能动力能源有限公司 | 浙江省 |
31 | 锂离子动力电池数字化车间试点示范 | 微宏动力系统(湖州)有限公司 | 浙江省 |
32 | 聚酯智能制造试点示范 | 嘉兴石化有限公司 | 浙江省 |
33 | 农业用泵智能制造试点示范 | 利欧集团股份有限公司 | 浙江省 |
34 | 无极变速器智能制造试点示范 | 浙江万里扬股份有限公司 | 浙江省 |
35 | 笔记本电脑主板数字化车间试点示范* | 联宝(合肥)电子科技有限公司 | 安徽省 |
36 | 坚果智能制造试点示范 | 洽洽食品股份有限公司 | 安徽省 |
37 | 化肥智能工厂试点示范 | 中盐安徽红四方股份有限公司 | 安徽省 |
38 | 智能检测分选装备智能制造试点示范 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 安徽省 |
39 | 6代液晶玻璃基板智能制造试点示范 | 芜湖东旭光电科技有限公司 | 安徽省 |
40 | 精细化工智能工厂试点示范 | 安徽国星生物化学有限公司 | 安徽省 |
41 | 高性能断路器智能制造试点示范 | 安徽龙波电气有限公司 | 安徽省 |
42 | 涤纶短纤数字化车间试点示范 | 福建经纬新纤科技实业有限公司 | 福建省 |
43 | 经编智能工厂试点示范 | 福建省晋江市华宇织造有限公司 | 福建省 |
44 | LED外延片及芯片智能制造试点示范 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 福建省 |
45 | 双向拉伸尼龙薄膜智能制造试点示范 | 厦门长塑实业有限公司 | 福建省 |
46 | 家用电器高效变频压缩机智能制造试点示范 | 华意压缩机股份有限公司 | 江西省 |
47 | 乳化炸药智能制造试点示范 | 江西赣州国泰特种化工有限责任公司 | 江西省 |
48 | 新能源汽车智能制造试点示范 | 汉腾汽车有限公司 | 江西省 |
49 | 白酒大规模个性化定制试点示范 | 山东景芝酒业股份有限公司 | 山东省 |
50 | 连续印染数字化车间试点示范* | 华纺股份有限公司 | 山东省 |
51 | 汽车活塞智能制造试点示范 | 滨州渤海活塞有限公司 | 山东省 |
52 | 纺织智能工厂试点示范 | 山东如意科技集团有限公司 | 山东省 |
53 | 高性能铝合金智能制造试点示范 | 山东南山铝业股份有限公司 | 山东省 |
54 | 炼油智能工厂试点示范 | 山东海科化工集团有限公司 | 山东省 |
55 | 家用电器大规模个性化定制试点示范 | 青岛海尔(胶州)空调器有限公司 | 山东省 |
56 | 粗纱机系统远程运维服务试点示范 | 青岛环球集团股份有限公司 | 山东省 |
57 | 帽类产品智能制造试点示范 | 青岛前丰国际帽艺股份有限公司 | 山东省 |
58 | 车桥智能制造试点示范 | 青岛青特众力车桥有限公司 | 山东省 |
59 | 工业机器人智能制造试点示范 | 青岛宝佳自动化设备有限公司 | 山东省 |
60 | 大规模集成电路硅基底智能制造试点示范 | 麦斯克电子材料有限公司 | 河南省 |
61 | 汽车转向系统智能制造试点示范* | 豫北转向系统(新乡)有限公司 | 河南省 |
62 | 散料输送装备智能制造试点示范 | 焦作科瑞森重装股份有限公司 | 河南省 |
63 | 光通信设备智能制造试点示范* | 烽火通信科技股份有限公司 | 湖北省 |
64 | 针织服装智能制造试点示范 | 武汉爱帝集团有限公司 | 湖北省 |
65 | 轨道交通装备智能制造试点示范* | 武汉征原电气有限公司 | 湖北省 |
66 | 重型机床智能制造试点示范 | 武汉重型机床集团有限公司 | 湖北省 |
67 | 医用敷料智能制造试点示范 | 奥美医疗用品股份有限公司 | 湖北省 |
68 | 自助终端远程运维服务试点示范* | 湖南长城信息金融设备有限责任公司 | 湖南省 |
69 | 装配式建筑PC构件智能工厂试点示范 | 长沙远大住宅工业集团股份有限公司 | 湖南省 |
70 | 工程机械智能制造试点示范* | 山河智能装备股份有限公司 | 湖南省 |
71 | 节能与新能源汽车动力电池智能工厂试点示范 | 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 | 湖南省 |
72 | 医药注射剂智能制造试点示范* | 湖南科伦制药有限公司 | 湖南省 |
73 | 无缝钢管智能工厂试点示范* | 衡阳华菱钢管有限公司 | 湖南省 |
74 | 高强度紧固件智能制造试点示范 | 湖南飞沃新能源科技股份有限公司 | 湖南省 |
75 | 智能驾驶辅助系统智能制造试点示范* | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 广东省 |
76 | 高档纸制品包装智能制造试点示范 | 中荣印刷集团股份有限公司 | 广东省 |
77 | 涂料智能工厂试点示范 | 嘉宝莉化工集团股份有限公司 | 广东省 |
78 | 特种计算机智能工厂试点示范 | 研祥智能科技股份有限公司 | 广东省 |
79 | 精密工具智能制造试点示范* | 基准精密工业(惠州)有限公司 | 广东省 |
80 | 工业仪表智能制造试点示范* | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 重庆市 |
81 | 6代柔性AMOLED智能制造试点示范 | 成都京东方光电科技有限公司 | 四川省 |
82 | 矿物功能材料智能制造试点示范 | 四川亿欣新材料有限公司 | 四川省 |
83 | 精密电子元器件智能制造试点示范 | 贵州航天电器股份有限公司 | 贵州省 |
84 | 工业雷管智能制造试点示范 | 贵州盘江民爆有限公司 | 贵州省 |
85 | 高性能混凝土智能工厂试点示范 | 贵州兴达兴建材股份有限公司 | 贵州省 |
86 | 航空锻件智能制造试点示范 | 贵州航宇科技发展股份有限公司 | 贵州省 |
87 | 柴油机缸体缸盖智能制造试点示范 | 昆明云内动力股份有限公司 | 云南省 |
88 | 黄金数字矿山试点示范 | 西藏华泰龙矿业开发有限公司 | 西藏自治区 |
89 | 大型天线产品智能制造试点示范 | 中国电子科技集团公司第三十九研究所 | 陕西省 |
90 | 炼化智能工厂试点示范* | 中国石油天然气股份有限公司长庆石化分公司 | 陕西省 |
91 | 汽车发动机智能制造试点示范 | 宝鸡吉利发动机有限公司 | 陕西省 |
92 | 中低压输配电装备智能制造试点示范 | 西电宝鸡电气有限公司 | 陕西省 |
93 | 石油装备智能制造试点示范 | 兰州兰石集团有限公司 | 甘肃省 |
94 | 中压空气绝缘开关设备智能制造试点示范 | 天水长城开关厂有限公司 | 甘肃省 |
95 | 中国标准动车组铝合金枕梁智能制造试点示范 | 宁夏维尔铸造有限责任公司 | 宁夏回族自治区 |
96 | 清真食品智能制造试点示范 | 麦趣尔集团股份有限公司 | 新疆维吾尔自治区 |
97 | 高性能混凝土智能工厂试点示范* | 中建西部建设股份有限公司 | 新疆维吾尔自治区 |
98 | 铅锌数字矿山试点示范 | 新疆紫金锌业有限公司 | 新疆维吾尔自治区 |
99 | 多晶硅智能工厂试点示范 | 新疆大全新能源股份有限公司 | 新疆维吾尔自治区 |
注:标*的项目同时为人工智能应用试点示范项目。
资料来源:工信部,华经产业研究院整理
资料来源:国家统计局,华经产业研究院整理
资料来源:国家统计局,华经产业研究院整理
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四、中国智能制造行业发展趋势
我国规模以上制造业企业数量众多,涉及行业广泛,每年的产值规模和产值增速直接影响了国家的工业实力,随着信息化、智能化时代的到来,下游制造业对于工业4.0呈现出强烈的需求趋势。并且在汽车制造、家电制造以及电子产品制造领域初现成效,通过工业自动化生产以及信息管理系统极大程度了提升了制造厂商的生产效率,降低了企业生产成本。由此可以看出,工业4.0在下游市场的应用效果非常显著,其未来的渗透空间相会促使我国工业4.0行业得到进一步发展。
1、工业自动化
作为工业4.0基础的工业自动化,在工业4.0战略中有着不可取代的作用。随着社会的不断进步和发展,工业自动已成为现代先进工业科学的核心技术,不断的研究和探讨我国工业自动化的发展和战略方向,对我国工业化的发展有着极其深远的影响。工业控制自动化技术对于传统产业的改造、企业素质的提高和国家国力的提高是非常有效的途径。随着一系列工业自动化控制技术产业化专项的实施,基于信息化带来工业化的思想,将会使工业自动化技术得到更深入的发展,这对加快推动我国自动化产业结构优化升级有重大意义。2、工业互联网
工业互联网就是工业革命带来的机器、设施和系统网络与互联网革命带来的智能设备、智能网络和智能决策间的融合,其要素是智能设备、智能网络和智能决策,更强调传感器系统、大数据分析能力。以后制造环节互联网的实现将会给现有的生产方式带来颠覆性的变化。据国际权威机构测算,应用工业互联网后,企业的效率会提高大约20%,成本可以下降20%,节能减排可以下降10%左右。虽然目前工业互联网全面实现有困难,但是某些环节的突破是可以实现的,并且工业互联网将进一步带动智能装备、3D打印设备等发展。
3、工业机器人
随着工业4.0战略的提出,智能化生产中工业机器人也受到越来越多的关注。从政策落实看,在“十二五”规划中,国家已经把工业机器人作为智能制造装备的重要部分,各地也陆续出台相关政策。机器人产业的发展与国家从“制造业大国”向“制造业强国”的转型相契合。
4、3D打印
工业4.0四大主题之一的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。3D打印增材制造技术本身对设计-制造-应用环节将发生变革性影响。传统制造业中,过去数十年的技术重心侧重于加工精度与效率,而目前加工技术在精度上已接近极限,继续提高的必要性和性价比开始进入瓶颈,下一步升级重点必然是设计、成型环节,以最终达到工业4.0的智能化生产状态。
5、传感器
传感器是工业4.0时代的核心组件,传感器通过将物理信息转换为标准信号,反馈到CPS网络物理系统,是未来工业4.0时代的核心基础技术。工业用传感器能够测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节,在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。甚至可以说,没有众多质优价廉的工业传感器,就没有现代化工业的生产体系,更别谈工业4.0体系的构建。
6、智能机床
机床被称作“工业母机”,其发展程度决定着一个国家装备制造行业的整体水平,尤其在“中国制造”迈向“中国智造”和“中国创造”的当下,国内机床行业能否率先实现重大突破意义更加重大。
本文采编:CY306