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智能制造行业分析

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智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,在制造过程中能进行智能活动,将制造自动化的概念扩展到柔性化、智能化和高度集成化。下面是小编整理的一些关于智能制造行业的文章,希望对你有所帮助。


中国智能制造产业链深度分析!(深度好文)

2017年5月17日国务院召开常务会议,指出下一步深入实施《中国制造2025》,把发展智能制造作为主攻方向。

扩大试点示范城市(群)覆盖面,选择20至30个基础条件好、示范带动作用强的城市(群),继续开展“中国制造2025”试点示范创建工作,以试点示范推进《中国制造2025》深入实施。

面对国际产业竞争形势、国内经济转型的改革需求,我们认为下一阶段最重要的风口在“智能制造”。2017年智能制造试点正在申报中,值得市场关注。

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下一阶段最重要的风口在“智能制造”

落子智能制造, 紧跟全球发展竞争形势。前三次工业革命都有明显的标志,如蒸汽、电力、可编程计算机,第四次工业革命已经到来,以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为代表,各个国家都尝试定义。

美、德先后于2012年2月、2013年4月推出工业4.0、工业互联网等先进制造业战略计划,其实质即是智能制造。我国为了适应全球经济发展新形势,也适时提出了中国制造2025、互联网+等一系列战略计划,因为智能制造可能成为我国在此次技术创新竞争中实现弯道超车的契机。

第四次工业革命带来的智能制造对我国影响巨大,一是7000-8000万产业就业人群;二是大量制造业产品出口;三是涉及我国军事安防,以上均需要未来的互联网和工业融合的智能制造来实现。如果错失紧跟这一轮工业革命的步伐,对整个国家的发展有较大的影响。

互联网进入工业化第二阶段,未来十年发展方向具有确定性。互联网来到中国,首先进入的是第三产业,迎来“消费互联网”的黄金15年,其间产生了阿里巴巴等重量级企业。现在工业4.0到来,实际上即宣布互联网开始进入工业,这是互联网产业化的第二个时期。

2013年全球的第四次工业革命迎来战略升级,目前中国有450万制造业企业,这些企业在未来10年或20年,至少有20%的企业要转型成自动化、智能化生产,一个数以十万亿计的市场正在缓缓展开。

供给侧改革初现成果,制造业升级正当时。自2016年中央经济工作会议明确提出深化供给侧结构性改革以来,推进“三去一降一补”任务已有实质性进展,产能过剩、库存过大、杠杆偏高、成本高企、短板约束等重大结构性失衡问题均有所破,解,为经济转型升级扫清障碍、蓄积动能。

中国经济注入新动力无外乎两种途径:一是将经济增长由投资导向型逐渐转向消费导向型,目前“消费互联网”已有所发力;二是提升制造业的水平,让制造业重新成为驱动中国经济的核心力量。

过去制造业由于加工贸易和中低端商品加工并不要求技术和创新,中国制造业水平并未随经济总量一同攀升,同时导致大量高附加值产品依赖进口,由于无法输出高附加值产品,我国高端制造业中只有少数领域有企业能够在世界立足。

当下时点,传统资源型工业领域进行供给侧改革已初现成果,此后的经济动能培养将逐步提上重要日程,2017年5月17日国务院召开常务会议,指出下一步深入实施《中国制造2025》,把发展智能制造作为主攻方向。

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产业链及细分行业重点梳理

智能制造体系是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,是先进制造过程、系统与模式的总称。

其中智能制造过程是指通过自动化装备及通信技术实现生产自动化,并能够通过各类数据采集技术,以及应用通信互联手段,将数据连接至智能控制系统,并将数据应用于企业统一管理控制平台,从而提供最优化的生产方案、协同制造和设计、个性化定制,最终实现智能化生产。

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。智能制造发展需经历不同的阶段,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,分为四个阶段。

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)。

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。

自动化生产线集成

国内系统集成商正在崛起。系统集成方案解决商处于相对于智能设备的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,负责工业机器人软件系统开发和集成。目前我国系统集成商多是从国外购买机器人整机,根据不同行业或客户的需求,制定符合生产需求的解决方案。

业务形式主要以大型项目(关键设备生产线的集成,如机器人工作岛)和工厂的产线技术改造为载体,对现有设备进行升级和联网,提供工业控制、传动、通讯、生产与管理信息等方面的系统设计、系统成套、设备集成及EPC工程等服务。

在系统集成应用领域,外资系统集成商包括ABB、柯玛、KUKA等,国内领先的系统集成商包括新松机器人、大连奥托、成焊宝玛、晓奥享荣等。

应用市场主要集中于汽车工业,市场规模已超百亿。目前国内智能制造系统集成领域,大部分集中于汽车工业,2016年国内机器人下游应用领域中,占比最大的是汽车制造(48%),其次是3C制造(24%)。

根据中汽协数据,2015年汽车整车、零部件制造业固定资产投资额分别为2724.16 亿、8685.49亿,若按整车及零部件行业机器人占固定资产投资额比值分别为1%、0.2%来估计机器人本体市场规模,并在此基础上估计系统集成市场规模,则2016年系统集成市场空间就已达134-178亿。

中投顾问产业研究中心预测显示,至2020年系统集成规模有望接近830亿,2016-2020年期间复合增速可达20%。

其他应用领域不断扩围。随着国内自主品牌整车企业的崛起,近年来国内系统集成企业份额开始不断提升,机器人产品认可度的不断提高,系统集成应用领域也扩展至一般工业;

根据中国机器人产业联盟的数据,2016年上半年国产工业机器人应用行业进一步拓宽至农副食品加工业,酒、饮料和精制茶制造业,医药制造业,餐饮业等,较2014年增加6个行业中类、21个行业小类;

其中金属制造业行业和以家用电器制造、电子元器件、计算机和外部设备制造等为代表的电器机械和器材制造行业,在国产工业机器人销售总量中的占比最高,分别占31%和23%,汽车以外其它领域的系统集成正在迅速增加。

自动化装备

▶工业机器人

工业机器人销量得到快速提升。由于人工成本的增加和产业转型升级的需求,我国的工业机器人自2010年始,表现了大幅增长,此后销量增速保持在20%-50%的较高水平。

根据IFR初步统计数据,2016年我国工业机器人销量已高达9万台,较2015年增长31.28%,显著高于全球工业机器人14%的销量增速,其中中国工业机器人销量占全球销量比重以达31%,我国工业机器人的需求有了显著增长,成为全球的重要市场。

目前工业机械人需求仍高度依赖进口,每年的进口量往往高于当年销量,但2015年数据已显示进口量4.67万台低于当年销量的6.85万台,可见我国自主生产的工业机器人也逐步得到市场的认可。

我国工业机器人密度仍偏低。从工业机器人的普及使用情况看,截止2015年我国每万人拥有工业机器人的数量已升至49台,虽然仍显著低于全球每万人69台,但较2011年我国每万人10台已有显著提升,目前水平已接近2010年时全球的每万人50台。

2013年工信部曾下发《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》,提出到2020年机器人密度达到100。由此预计,截止2020年,我国工业机器人有50万台的需求空间,按照年均10万台及均价10万/台来估算,在不考虑出口的情况下,国内工业机器人本体的市场空间未来5年每年保守估计均有100亿。

行业发展主要受制于重要核心零部件 、工控系统依赖于进口。工业机器人的核心零部件主要包括减速器、伺服系统、控制系统三部分,对应着执行系统、驱动系统、控制系统,多轴工业机器人的成本中分别占比分别为36%、24%、12%。

其中减速器成本占比较最大且对精度要求高,而全球减速器行业集中度较高,目前基本被日本的纳博特斯克(Nabtesco)和哈默纳科(Harmonic Drive)所垄断,全球市场份额超75%;控制器方面,复杂高端工业机器人的控制器对进口依赖较高,中低端机器人的控制器国内基本能够实现自给;而伺服电机的技术门槛相对较低,与国际差距相对较小,目前国内部分企业已能实现自给,如埃斯顿、新时达的部分机器人已开始使用自行研制的控制器和伺服系统,但高端市场仍被日本、欧美名企占据,占据近80%的市场份额。

▶数控机床

目前我国数控机床已有较高产量水平。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床,该控制系统能够处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,通过信息载体输入到数控装置,经运算处理由数控装置发出控制信号,控制机床动作,从而自动进行零件加工。

数控机床主要用于金属切削和金属成形,从结构上来看,2015年1-10月年中国数控金属切削机床、数控金属成形机床(数控锻压设备)产量分别为19.7万台、2.0万台,同比下降7.1%、4.6%,但仍保持较高产量水平。

根据中国产业信息网预测,预计我国2017年数控金属切削机床、数控金属成形机床(数控锻压设备)产量将分别达到25.3万台、2.76万台,未来五年(2017-2021)年均复合增长率约分别为3.47%、6.33%。

高端数控仍处于起步阶段。我国目前处于数控机床的智能化技术起步阶段,现阶段大部分的数控机床还不具备智能化功能,自主生产的数控机床主要以中低端产品为主,高端数控机床(数控系统)主要依靠进口,2016年我国数控机床进口额约26亿美元。

国内机床行业市场集中度并不高,主要的市场参与者包括沈阳、大连、济南、秦川等机床厂,进口数控机床主要来自西门子、发那科、三菱等外企;数控系统方面,国产数控系统厂家主要为华中数控、广州数控、大连光洋、沈阳高精和航天数控等。

目前这5家数控企业均对数控系统软硬件平台等一批高端数控系统关键技术有所突破,高端数控机床被列入“中国制造2025”目标,到2020年,国内市场占有率超过70% 。

目前该行业的示范效用已取得了一定成果, 由云南CY集团承担的工信部《高档数控车床制造数字化车间的研制与示范应用》于2016年8月通过验收,该项目的关键设备数控化率100%。

工业信息化

工业信息化以工业软件为主,工业软件是指在工业领域进行设计、生产、管理等环节应用的软件,可以被划分为系统软件、应用软件和中间件(介于这两者之间),其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能,并不针对某一特定应用领域;

应用软件则能够根据用户需求提供针对性功能,在智能制造流程中,工业软件主要负责从事生产控制、运营管理、研发设计等方面进行优化、仿真、呈现、决策等职能。

全球各类工业软件发展呈较大差异。由于制造企业的不同发展阶段,对工业软件的功能和技术需求也会出现差异,从而导致每一类工业软件在产业发展中呈现较大差异。

根据Gartner统计,2011年以来,全球工业软件市场规模每年保持约6%的速度增长。其中研发设计类软件的重要性有所提升,制造企业在产品生命周期各阶段对仿真软件的应用增多,CAE软件在制造业各领域的应用日益广泛,保持8%左右的增速;

传统管理软件稳步增长,管理软件市场进入成熟期,规模保持平稳上升,增速有所放缓;ERP等相对成熟的市场加快转向按需付费的软件服务模式,在一定程度上影响了行业收入的增长速度。近年来,生产管理类软件市场空间进一步打开,MES软件成为智能工厂多个环节数据交换的核心。

截止2015年全球MES软件的规模达到78亿美元,维持17%左右的高增长率。客户管理和供应链管理软件的高速增长也反映出制造企业顺应“网络化协同制造”的要求,更加重视与消费者和产业链的信息交流。

目前产业格局仍是欧美企业主导。从产业格局看,目前全球工业软件产业主要由欧美企业主导,呈“两极多强”态势,SAP、Siemens在多个领域均崭露头角,而IBM、达索系统和Salesforce.com在各自专业领域形成了一定优势。

其中ERP软件产业格局相对稳定,SAP和Oracle两家企业占据主导,属于一线ERP软件,Infro、Sage、Microsoft隶属二线;在CRM领域中,Salesforce 占据全球CRM市场第一位,且发展迅速,其成功来自基于SaaS的云服务模式;

CAD产业的主导者是Autodesk和达索系统,且随着仿真、设计技术与先进技术的结合,逐渐出现新的参与者;MES软件具有较强的行业应用特性,与特定的行业关系紧密,需要大量行业领域知识的积累,因此形成不同MES厂家占据不同行业的局面。

国内企业市占比偏低,水平与领先企业有较大差距。在国内市场方面,国产软件企业在研发设计、业务管理和生产调度、过程控制三类软件中均有一定市场份额,但在某些细分领域仍与国外领先软件企业差距较大,属于行业末端跟随者的角色。


中商产业研究院:《2020年中国智能制造行业投资前景研究报告》发布

智能制造是指基于大数据、物联网等新一代信息技术与制造技术的集成,能够自主动态地适应制造环境变化,实现产品从设计制造到回收再利用全生命周期的高效化、优质化、绿色化、网络化、个性化的制造系统或者模式。智能制造是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,更是传统制造业企业转型升级的必由之路。

目前,智能制造产业是我国制造业发展的重要领域之一。随着制造业智能化的升级改造,我国智能制造产业呈现较快的增长。2017年,中国智能制造产业产值规模近15000亿元,预计2020年产值规模将超27000亿元,产业前景十分广阔。

为了更好地了解我国智能制造产业的发展,中商产业研究院特推出《2020年中国智能制造行业投资前景研究报告》。《报告》从智能制造产业相关概述、智能制造产业发展环境、全球智能制造产业现状、中国智能制造产业现状、智能制造产业主要企业和智能制造产业发展存在问题及前景分析六大方面剖析了我国智能制造产业。

以下是报告详情:

PART1:智能制造产业相关概述

智能制造(IntelligentManufacturing,IM)在中国的概念可以参考工业和信息化部公布的“2015年智能制造试点示范专项行动”中的描述——智能制造定义为基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。

国际上,智能制造通常是指一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,其技术包括自动化、信息化、互联网和智能化四个层次。智能制造产业链涵盖感知层、网络层、执行层和应用层,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。

PART2:智能制造产业发展环境

智能制造作为制造业发展的重要方向,是我国培育经济增长新动能、建设制造强国的重要依托。近年来,智能制造行业利好政策频出,国家不断出台法律法规和政策支持制造行业健康、良性发展。

PART3:全球智能制造产业现状

近年来,发达国家技术工人短缺,新兴国家劳动力成本上涨,同时制造业又出现了制造地点分散、生产方式变更、制造技术日益复杂化等变革。为应对新的社会课题,美国、德国、英国、日本等世界发达国家纷纷实施了以重振制造业为核心的“再工业化”战略,颁布了一系列以“智能制造”为主题的国家战略。

PART4:中国智能制造产业现状

智能制造产业市场潜力大,各地争相抢占智能制造高地。目前,我国智能制造形成了4大聚集区:环渤海地区、长三角地区、珠三角地区、中西部地区。4大智能制造聚集区各具特色。

PART5:智能制造行业主要企业分析

科大智能是全国领先的工业智能化解决方案供应商之一,专注于工业机器人、服务机器人、电力和新能源领域的产品研发及应用。致力于为各领域客户提供便捷的产品和服务。

在智能制造领域,主要业务及产品包括移载、输送、装配、智能焊装、智能生产物流及仓储自动化系统。在现有业务稳步发展的同时,公司着力发展工业生产和电商领域的智能物流系统,并全面布局人工智能、工业大数据、服务机器人技术研发和产业化推广。

PART6:智能制造产业发展存在问题及前景分析

目前,智能制造在汽车行业、3C电子领域的应用已经逐步加深,当各企业开始认识到智能制造是实现中国制造2025的重要方向后,数字化、网络化、智能化能够对企业的产值和效率持续优化,智能制造会进一步渗透石化、纺织、机械等行业,未来其产业规模将进一步加速扩大。


国内外智能制造现状分析

我国以往关于智能制造的研究大多是基于国外经验和一般性总结研究。

目前,我国对智能制造的研究大多是参考性研究和对国外经验的一般性归纳和总结性研究,大多侧重于理论探讨,缺乏实证数据的支持。此外,对相关现象的分析基本上仍停留在问题描述和对策层面,但由于缺乏实证数据实践经验的支持,使得所提的对策建议较为宏观,现实针对性不强。

一、高校是智能制造研究论文主力军

数量分布

与国外相比,国内智能制造研究起步较晚,最早开始于1992年。近年来,在“中国制造”转型升级背景下,智能制造受到社会各界越来越多的重视,并成为当前制造领域的热点课题,该领域的文献数量进入迅猛增长阶段,但总量依然偏少。2014年也还不到30篇。

研究机构

176篇文献共来自40家研究机构,其中发文数量大于5篇的有15家(如华中科技大学、浙江大学、西安交通大学、清华大学、南京航空航天大学等),共发表文献96篇,占总文献量的54.5%。由此可见,这些研究机构可看作智能制造研究的核心单位。

二、美英德是论文数量产出大国

国家和地区分布

在智能制造研究领域发文量居首位的国家是美国,发表论文412篇,占文献总量的26.3%,具有非常明显的学术优势。其次是英国、德国等欧洲地区,共发表论文346篇,占比为22.1%;再次是亚洲地区以日、韩为代表,在该领域的研究水平也较高,占比为17%。

数量分布

Web of Science核心合集数据库中检索到的智能制造各年份文献数量。总体上看,国外该研究领域论文年发表数量保持着稳定增长的趋势,特别是2008年金融危机后论文数量更是明显增长,这说明智能制造研究领域具有很大的活力,并且随着全球制造业的转型与发展,研究队伍也在不断壮大。

三、国内智能制造研究热点析分

概括出中国智能制造研究热点如下。

1、智能制造理论研究

该部分的研究热点,主要是讨论智能制造的概念、内涵、模式、发展路径及影响因素等方面。由于制造技术、信息技术、网络技术等不断发展,关于智能制造的概念和内涵,也处在不断变化、充实和完善之中。

杨叔子和丁洪从智能制造的研究背景和发展现状出发,指出智能制造研究领域主要包括智能制造技术(IMT)与智能制造系统(IMS),同时强调了智能制造从属于21世纪先进制造范畴,双I( Integration & Intelligence) 是其重要特征。虽然学界对智能制造理解的侧重点不同,但总体上可概括为两个层面,一是制造设备、产品的智能化,二是制造过程、管理的智能化。前者关注制造对象,后者关注制造主体,后者的研究正受到越来越多学者的重视。

四、国外智能制造研究热点分析

对国外节点文献做一步分析,概括出国外智能制造研究热点如下:

1、智能设计方面

Gillenwater等主要从信息科学的视角,研究了将计算机辅助制造/设计(CAM/CAD)、网络化协同设计、模型知识库等各种智能化的设计手段和方法,应用到企业的产品研发设计中,以支持设计过程的智能化提升和优化运行。

2、智能生产方面

Prickett等主要从制造科学的视角,研究了将分布式数控系统、柔性制造系统、无线传感器网络等智能装备、智能技术应用到生产过程中,支持企业生产过程的智能化。Ruiz等将多主体系统(Multi-agent Systems)引入到生产过程的仿真模拟中,以适应智能制造生产环境的新要求,最后通过实例验证了该仿真方法的优势。

3、智能制造服务方面

Tso和Hu从服务科学的视角,研究了智能制造服务。主要包括产品服务和生产性服务,其中产品服务主要针对产品的销售以及售后的安装、维护、回收、客户关系的服务,生产性服务主要包含与生产相关的技术服务、信息服务、金融保险服务及物流服务等。

4、智能管理方面

Choy和Su从管理科学的视角,研究了智能供应链管理、外部环境的智能感知、生产设备的性能预测及智能维护、智能企业管理(人力资源、财务、采购及知识管理等),最终目的是达到企业管理的全方位智能化。

目前国外智能制造研究已经较为成熟。研究内容上涵盖了智能制造研究领域的各方面,呈现出多视角、动态化的趋势,多学科交叉融合;研究方法上已从早期的概念阐述、理论论述等定性研究方法,逐步转向计算仿真、数据调查、案例研究等实验方法和定量分析方法;研究背景上已开始注重不同人文社会环境对智能制造的影响,顺应了智能制造跨学科、跨文化的发展趋势,增强了研究的现实针对性。


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