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我国智能制造装备行业的现状及未来发展趋势

发布时间:2024/01/02 浏览次数:3032

​“智能制造装备”概念自2010年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴行业的决定》首次作为发展重点明确提出后,在制造业内外都得到了广泛的关注。2012年颁布的《智能制造装备行业“十二五”发展规划》将智能制造装备明确定义为“具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称”。智能制造装备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,是制造过程实现智能化所必需的物质条件,也是智能制造的核心载体。随着世界上各工业发达国家越来越重视技术创新,智能制造装备的发展已经成为全球竞争的焦点。


随着制造业智能化的升级改造,我国智能制造装备行业呈现较快的增长,2022年我国智能制造装备新增相关企业8.39万家。根据工信部数据显示,当前我国智能制造装备行业规模已经超过3.2万亿元,市场满足率超过50%。建成2500多个数字化车间和智能工厂,工业软件产品收入突破2400亿元,主营业务收入达10亿元的系统解决方案供应商超过了140余家。
本文将从行业主要政策、行业布局、行业存在的问题三个方面简述智能制造装备行业的现状,并浅析其未来发展趋势。
一、智能制造装备行业的政策支持
国家高度重视智能制造装备行业,出台了等一系列政策积极推进先进装备制造行业发展。
智能制造是《中国制造2025》的主攻方向,是落实制造强国战略的重要举措,是我国制造业紧跟世界发展趋势、实现转型升级的关键所在。其中提出了新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械、农业机械装备智能制造的十大领域等。为智能制造装备的研究设计与生产制造提供了有力的支持和良好的环境。
而随着信息技术与先进制造技术的高速发展,我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升,以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备行业体系初步形成,一批具有自主知识产权的重大智能制造装备实现突破,但制造环节互联互通等制约智能制造发展的关键问题仍然没有解决,对跨行业、跨领域的智能制造标准化需求日益迫切。
为指导当前和未来一段时间内智能制造标准化工作,工业和信息化部、国家标准化管理委员会根据《中国制造2025》的战略部署,联合发布了《国家智能制造标准体系建设指南》,明确了建设智能制造标准体系的总体要求、建设思路、建设内容和组织实施方式,从生命周期、系统层级、智能功能3个维度建立了智能制造标准体系参考模型,并由此提出了智能制造标准体系框架,框架包括“基础”、“安全”、“管理”、“检测评价”、“可靠性”5类基础共性标准和“智能装备”、“智能工厂”、“智能服务”、“工业软件和大数据”、“工业互联网”5类关键技术标准以及包括《中国制造2025》中10大应用领域在内的不同行业的应用标准。
2021年12月28日,工业和信息化部等八部门联合印发了《“十四五”智能制造发展规划》,提出:2025年要实现供给能力明显增强,智能制造装备和工业软件技术水平和市场竞争力显著提升,市场满足率分别超过70%和50%,培育150家以上专业水平高、服务能力强的智能制造系统解决方案供应商。2022年1月13日,工信部、科技部和生态环境部联合印发《关于印发环保装备制造业高质量发展行动计划(2022-2025年)的通知》,提出:到2025年,环保装备制造行业技术水平明显提升,一批制约行业发展的关键短板技术装备取得突破,高效低碳环保技术装备产品供给能力显著提升,充分满足重大环境治理需求。行业综合实力持续增强,核心竞争力稳步提高,打造若干专精特新“小巨人”企业,培育一批具有国际竞争优势的细分领域的制造业单项冠军企业。环保装备制造业产值力争达到1.3万亿元。2023年2月21日,工信部等七部委印发《智能检测装备行业发展行动计划(2023-2025年)》提出:到2025年,智能检测技术基本满足用户领域制造工艺需求,核心零部件、专用软件和整机装备供给能力显著提升,重点领域智能检测装备示范带动和规模应用成效明显,行业生态初步形成,基本满足智能制造发展需求。
二、智能制造装备行业布局
从智能装备行业的区域竞争格局来看,目前,我国的智能制造装备主要分布在工业基础较为发达的地区。我国正在形成珠三角、长三角、环渤海和中西部四大行业集聚区,行业集群将进一步提升各地智能制造的发展水平。


其中,环渤海地区和长三角地区是装备制造的核心区。以数控机床为核心的智能制造装备行业的研发和生产企业主要分布在环渤海地区、长三角地区及西北地区,其中以辽、鲁、京、沪、苏、浙和陕等地区最为集中。此外,关键基础零部件及通用部件、智能专用装备行业在豫、鄂、粤等地区也都呈现较快的发展态势,其中以洛阳、襄樊、深圳最为突出。同时,工业机器人将是未来智能装备发展的一个新热点,京、沪、粤、苏将是国内工业机器人应用的主要市场。
环渤海地区:依托地区资源与人力资源优势,形成“核心区域”与“两翼”错位发展的行业格局。其中,北京在工业互联网及智能制造服务等软件领域优势突出。
长三角地区:培育一批优势突出、特色鲜明智能制造装备行业集群,智能制造发展水平相对平衡。
珠三角地区:加快机器换人,逐步发展成为“中国制造”主阵地。其中,广州围绕机器人及智能装备行业核心区建设,深圳重点打造机器人、可穿戴设备行业制造基地、国际合作基地及创新服务基地。
中西部地区:落后于东部地区,尚处于自动化阶段,依托高校及科研院所优势,以先进激光行业为智能制造发展的“新亮点”,发展出了技术领先、特色突出的先进激光行业。
三、智能制造装备行业主要存在的问题
(一)与发达国家相比存在差距。
智能制造装备行业是目前全球制造业发展的重点领域,其发展对提升制造业的竞争力和生产效率有着重要作用。在国际上,智能制造装备行业发展十分迅速,主要集中在欧美和亚洲地区。其中,德国、美国和日本等国家的智能加工装备行业处于较为领先的地位。


德国智能制造装备行业发展历史悠久,技术水平领先。随着德国工业4.0的提出和推广进一步促进了智能制造装备行业的发展,无论 先进的技术,还是高品质的产品和服务,在市场竞争中具备强劲的竞争优势。
美国的智能制造装备行业也是发展较快的领域。近年来,由于政府的支持和资金投入的增加,美国的智能加工装备行业逐步壮大,并在智能制造、物联网等领域积极探索创新,尤其是在3D打印、人工智能、机器学习等技术方面的研究取得了重要进展。
在亚洲地区,日本的智能制造装备行业也是领先的行业之一。在机器人应用、自动化控制、高速化等方面具备优势。
近年来,中国的智能制造装备行业也开始快速发展,在机器人、智能制造、自动化产品等领域取得了重要成果。中国的智能制造装备制造商在提高产品创新能力、技术水平和服务水平方面也在不断加强,走向国际化的步伐正在加快。
(二)智能制造装备行业基础薄弱,缺乏行业内的支持。
我国智能制造装备行业基础薄弱,行业内的配套企业整体实力较弱。一些优势企业在系统的整体技术与集成能力上有所突破,但一些核心部件的制造仍缺乏配套支持,发展受到限制。智能装备上下游核心部件、核心技术与国际先进水平差距很大,自主配套供给率较低,对产品的依赖度较高。
智能装备的核心配件如工业芯片、传感器、高性能伺服电机和驱动器、可编程控制器(PLC)、机器人的精密减速器等大多数还是依赖进口。同时,被誉为工业之母的机床是智能装备制造业必不可少的设备之一,但是绝大部分高端精密机床及刀具被国外企业垄断,引进成本高,后续使用维护费用较高。区域内行业之间技术革新与交流相对较少,行业之间没有形成良性互动配套,从而造成我国智能制造装备行业抗风险能力较弱,一旦国际形势发生变化将会受到很大影响。
(三)我国智能制造装备企业规模小、竞争力较低。
智能制造装备行业在我国起步晚,其产品技术水平长期落后于工业发达国家,市场主要被知名国际厂商主导,市场份额大部分也被国际品牌占有,行业发展对外依存度仍然较高。


近年来,随着国家战略对本行业发展的大力支持,国内涌现出了一批优秀智能装备制造厂商,凭借其较强的学习能力和技术研发能力,通过集成创新、引进消化吸收再创新乃至于原始创新等方式,获得了技术上的突破,抢占了部分市场份额。
但企业技术研发实力的积累、设计研发人员的引进或培养、具有战略效益的研发项目的推进等,都需要大量时间的积累和资金支持,所以目前国内优势企业数量仍然较少、行业组织结构小、品牌知名度低、竞争力弱、抗风险能力相对薄弱,国内产品的技术积累和市场开拓仍需要经历必要过程,国产品牌的建立也需经历逐步被客户认可的过程,短期内仍难以改变智能制造装备市场由国外知名厂商主导的现状。
综上所述,智能制造装备行业是国际竞争的焦点行业,虽然我国智能装备制造行业与发达国家仍存在一定差距,但在国家、各地政府政策营造的良好经营发展环境下,我国智能装备制造行业已经初步形成了各有侧重的四大行业聚集区,行业生态初步形成,为进一步提升各地智能制造的发展水平营造良好氛围。
四、智能制造装备行业未来发展趋势
我国智能制造装备行业未来的发展趋势可能会体现在以下几个方面:
(一)高端装备国产化需求增加,技术实力将成未来竞争关键
随着政府、企业和社会各方面的共同努力,四大行业集聚区的形成与持续发力,一些国内企业已经在智能制造装备领域取得了重要突破,在工业机器人、机器视觉等关键零部件,及智能专用装备等方面,成功地推出了一系列具有自主知识产权的智能制造装备,其性能和质量已经达到了国际先进水平。再加上,随着国内制造业的转型升级,对高品质、高性能的智能制造装备的需求也在不断增加,这为国产化替代提供了广阔的市场机遇,进一步推动国产化替代的进程,促进我国制造业的转型升级。
虽然国产化装备自给率一直在提高,但总体而言仍面临着核心技术储备较弱,产品主要集中在中低端领域,高端装备领域国产化水平仍待提高的境况。


高端装备领域是以高新技术为引领,处于价值链高端和产业链核心环节,决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业,是推动工业转型升级的引擎。大力培育和发展高端装备制造业,是提升我国产业核心竞争力的必然要求,是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,对于加快转变经济发展方式、实现由制造业大国向强国转变具有重要战略意义。为鼓励高端装备领域的发展,在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,将高端装备制造业列为七大战略新兴产业之一,助力高端装备制造业快速发展,尽快满足高端装备领域国产化需求。
在这样的背景下,掌握自动化核心技术,推进高端装备国产化成为我国自动化行业增强综合竞争力,力争做大做强的必由之路。因此在政策鼓励、市场需求迫切的情况下,未来业内企业的竞争将体现为技术积累的竞争,技术实力将成为未来竞争的关键要素。
(二)技术创新驱动发展
目前,通过多年的持续投入,我国在光学成像、机械系统、电气控制、人工智能算法和信息系统软件等领域已经取得了一定进展,促进了我国关键零部件的国产化进程。而随着工业机器人、自动化检测等智能制造技术在半导体、锂电池等重点行业的不断普及,半导体自动化设备、锂电池自动化设备等研发和进步成为广泛关注的焦点,吸引了大量创新资源的聚集,进而不断推动工业自动化和智能化不断深入,制造过程控制和制造执行系统也不将向全行业扩散、普及,从而进一步推动消费电子、新能源汽车、储能及光伏等行业生产技术变革和优化升级,进一步释放相关行业的产能。
另外,工业互联网创新发展也在不断聚焦智能制造。以场景为切入点,不断解决企业的难点和痛点,将成为打破工业数字化局面的关键。
从市场需求趋势来看,市场需求趋于多元化、个性化,工业自动化成为工厂提高生产效率的绝佳选择。而工厂需要对这些机器进行管理,最大限度地提高设备资源的效率。自动化升级为智能工厂,通过物联网将大量数据收集到云服务器,然后利用这些数据和分析模型,可以计算机器的效率,预测故障的发生,优化生产工艺和改进设计方案;管理人员可以实时掌握生产进度,进行合理调度;销售人员可以根据产线情况进行业务洽谈,最终实现整体效率的最大化,从而让工厂的整体运作将更加便于管控,也是大势所趋。
(三)智能制造装备行业定制化需求不断提升
面对市场不断变化的产品需求,工厂需要实现个性化产品的高效化、批量化生产,就产生了大量的智能制造装备方面的定制化需求。
而不同行业以及相同行业的不同用户之间,根据自身业务需求,对整体系统的建设和使用需求除了基本原理和通用设备存在共同性以外,在其具体使用和功能上都会存在一定的差异。为使客户建设的系统能够更加贴近使用需求,各智能制造装备企业需要在项目建设初期,就根据客户的行业特点、行业规范、货品类型、功能需求、相关配套工程、客户预算等众多因素进行方案设计,并对客户的需求进行定制化的软硬件产品研发和实施方案设计,以便更好地服务客户,建设出真正符合客户需求、高效率的智能化应用系统。
因此,智能制造装备行业未来的发展也将更加注重产品的定制化。企业将根据客户的需求,定制化开发智能制造装备,并提供相关配套技术服务。所以,丰富的实施经验以及定制化研发、设计、制造、实施能力是行业的客观需求和长期发展趋势。
(四)绿色环保成为发展重点
随着全球环保意识的不断提升,智能制造装备行业的发展也更加注重绿色环保。越来越多的企业及其供应链开始采取更加环保的技术和设备,减少生产过程中的环境污染,实现可持续发展。
以 Apple 为例,多年来 Apple 始终倡导绿色环保,其整个供应链体系也在其影响下开始在运营中采用清洁能源、更加环保的设备等方式来减少对环境的影响。
其设备供应商9001cc金沙,就在与 Apple 的合作过程中,在日常生产、运营中通过采用光伏发电、购买绿电等方式实现绿色生产,还为其研发、设计、制造更加绿色环保的生产制造设备。
比如在首届链博会中,9001cc金沙就展示了专为 Apple 定制开发的“高清紫外线喷墨打印机”,该设备支持超小字体打印,可实现高速高分辨率打印,无须纸质标签,可以在 iPhone 的包装盒上直接打印。据估计,去除这些标签能避免 300 多吨塑料和150 多吨纸张的使用,减少超过 3700 吨碳排放。
总的来说,中国的智能制造装备制造行业仍处在高速发展阶段,业内企业在提高产品创新能力、技术水平和服务水平方面在不断加强,智能装备制造行业已颇具规模,机器人、智能制造、自动化产品等领域均有相当成长。
未来智能制造装备行业的发展呈现出,更加注重技术创新,国产化进程加快;定制化生产模式盛行;智能化生产成为核心驱动力和绿色环保成为重要考量等趋势。同时,随着全球制造业的不断升级和转型,智能制造装备行业将在推动经济发展和提升社会生产效率方面发挥更大的作用。

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