“智能制造裝備”概念自2010年《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》首次作為發(fā)展重點(diǎn)明確提出，近兩年在制造業(yè)內(nèi)外都得到了廣泛的關(guān)注。作為高端裝備制造業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向和信息化與工業(yè)化深度融合的重要體現(xiàn)，大力培育和發(fā)展智能制造裝備產(chǎn)業(yè)對(duì)于加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升生產(chǎn)效率、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源資源消耗，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要意義。
產(chǎn)業(yè)鏈及細(xì)分行業(yè)重點(diǎn)梳理
工業(yè)自動(dòng)化涉及面廣、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)近萬(wàn)億，“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來(lái)加速增長(zhǎng)。根據(jù)市場(chǎng)細(xì)分，可以將工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈分為七個(gè)子版塊：
(1)運(yùn)動(dòng)控制及機(jī)器人：伺服和CNC是熟知的產(chǎn)品;
(2)工業(yè)軟件：包括MES、PLM等生產(chǎn)線管理系統(tǒng)及仿真、先進(jìn)控制等優(yōu)化軟件;
(3)監(jiān)控系統(tǒng)：主要是DCS和PLC，某些情況下也會(huì)用單片機(jī)或IPC實(shí)現(xiàn);
(4)傳感與檢測(cè)：包括各種傳感器、變送器和檢測(cè)儀器，是工業(yè)系統(tǒng)的眼睛和神經(jīng)末梢;
(5)變頻傳動(dòng)：變頻器是驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度和功率變換的設(shè)備，在低于伺服的精度和力矩需求下，可調(diào)節(jié)設(shè)備的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向達(dá)到節(jié)能;
(6)互聯(lián)網(wǎng)+：包括工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工控網(wǎng)絡(luò)安全等和下一代工控系統(tǒng)息息相關(guān)的新興技術(shù);
(7)其他：包含控制閥、接觸器等較為零散的產(chǎn)品。
智能制造體系圖
智能制造體系是基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，是先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)與模式的總稱。其中智能制造過(guò)程是指通過(guò)自動(dòng)化裝備及通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，并能夠通過(guò)各類數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以及應(yīng)用通信互聯(lián)手段，將數(shù)據(jù)連接至智能控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)應(yīng)用于企業(yè)統(tǒng)一管理控制平臺(tái)，從而提供優(yōu)化的生產(chǎn)方案、協(xié)同制造和設(shè)計(jì)、個(gè)性化定制，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
智能制造發(fā)展需經(jīng)歷自動(dòng)化、信息化、互聯(lián)化、智能化四個(gè)階段，每一階段都對(duì)應(yīng)著智能制造體系中某一核心環(huán)節(jié)的不斷成熟，分為四個(gè)階段，分別為自動(dòng)化(淘汰、改造低自動(dòng)化水平的設(shè)備，制造高自動(dòng)化水平的智能裝備)、信息化(產(chǎn)品、服務(wù)由物理到信息網(wǎng)絡(luò)，智能化元件參與提高產(chǎn)品信息處理能力)、互聯(lián)化(建設(shè)工廠物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、工廠間互聯(lián)網(wǎng)，裝備實(shí)現(xiàn)集成)、智能化(通過(guò)傳感器和機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控、決策)。
自動(dòng)化生產(chǎn)線集成興起
國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成商正在崛起。系統(tǒng)集成方案解決商處于相對(duì)于智能設(shè)備的下游應(yīng)用端，為終端客戶提供應(yīng)用解決方案，負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和集成。目前我國(guó)系統(tǒng)集成商多是從國(guó)外購(gòu)買機(jī)器人整機(jī)，根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求，制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。業(yè)務(wù)形式主要以大型項(xiàng)目(關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)線的集成，如機(jī)器人工作島)和工廠的產(chǎn)線技術(shù)改造為載體，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和聯(lián)網(wǎng)，提供工業(yè)控制、傳動(dòng)、通訊、生產(chǎn)與管理信息等方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套、設(shè)備集成及EPC工程等服務(wù)。
在系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域，外資系統(tǒng)集成商包括ABB、柯瑪、KUKA等，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的系統(tǒng)集成商包括新松機(jī)器人、大連奧托、成焊寶瑪、曉?shī)W享榮等，應(yīng)用市場(chǎng)主要集中于汽車工業(yè)，市場(chǎng)規(guī)模已超百億。目前國(guó)內(nèi)智能制造系統(tǒng)集成領(lǐng)域，大部分集中于汽車工業(yè)，2016年國(guó)內(nèi)機(jī)器人下游應(yīng)用領(lǐng)域中，占比大的是汽車制造(48%)，其次是3C制造(24%)。
其他應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)圍。隨著國(guó)內(nèi)自主品牌整車企業(yè)的崛起，近年來(lái)國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)份額開(kāi)始不斷提升，機(jī)器人產(chǎn)品認(rèn)可度的不斷提高，系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展至一般工業(yè);
根據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，2016年上半年國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)進(jìn)一步拓寬至農(nóng)副食品加工業(yè)，酒、飲料和精制茶制造業(yè)，醫(yī)藥制造業(yè)，餐飲業(yè)等，其中金屬制造業(yè)行業(yè)和以家用電器制造、電子元器件、計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備制造等為代表的電器機(jī)械和器材制造行業(yè)，在國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人銷售總量中的占比高，分別占31%和23%，汽車以外其它領(lǐng)域的系統(tǒng)集成正在迅速增加。
自動(dòng)化裝備行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)
由于人工成本的增加和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人自2010年始，表現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)，此后銷量增速保持在20%-50%的較高水平。根據(jù)IFR初步統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量已高達(dá)9萬(wàn)臺(tái)，較2015年增長(zhǎng)31.28%，顯著高于全球工業(yè)機(jī)器人14%的銷量增速，其中中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量占全球銷量比重以達(dá)31%，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的需求有了顯著增長(zhǎng)，成為全球的重要市場(chǎng)。
行業(yè)發(fā)展主要受制于重要核心零部件、工控系統(tǒng)依賴于進(jìn)口。工業(yè)機(jī)器人的核心零部件主要包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三部分，對(duì)應(yīng)著執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，多軸工業(yè)機(jī)器人的成本中占比分別為36%、24%、12%。
其中減速器成本占比大且對(duì)精度要求高，而全球減速器行業(yè)集中度較高，目前基本被日本的納博特斯克和哈默納科所壟斷，全球市場(chǎng)份額超75%;控制器方面，復(fù)雜高端工業(yè)機(jī)器人的控制器對(duì)進(jìn)口依賴較高，中低端機(jī)器人的控制器國(guó)內(nèi)基本能夠?qū)崿F(xiàn)自給。
而伺服電機(jī)的技術(shù)門檻相對(duì)較低，與國(guó)際差距相對(duì)較小，目前國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已能實(shí)現(xiàn)自給，如埃斯頓、新時(shí)達(dá)的部分機(jī)器人已開(kāi)始使用自行研制的控制器和伺服系統(tǒng)，但高端市場(chǎng)仍被日本、歐美名企占據(jù)，占據(jù)近80%的市場(chǎng)份額。
數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量仍在高位
目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床已有較高產(chǎn)量水平。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，該控制系統(tǒng)能夠處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，通過(guò)信息載體輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出控制信號(hào)，控制機(jī)床動(dòng)作，從而自動(dòng)進(jìn)行零件加工。
根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)我國(guó)2017年數(shù)控金屬切削機(jī)床、數(shù)控金屬成形機(jī)床(數(shù)控鍛壓設(shè)備)產(chǎn)量將分別達(dá)到25.3萬(wàn)臺(tái)、2.76萬(wàn)臺(tái)，未來(lái)五年(2017-2021)年均復(fù)合增長(zhǎng)率約分別為3.47%、6.33%。國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)市場(chǎng)集中度并不高，主要的市場(chǎng)參與者包括沈陽(yáng)、大連、濟(jì)南、秦川等機(jī)床廠，進(jìn)口數(shù)控機(jī)床主要來(lái)自西門子、發(fā)那科、三菱等外企;數(shù)控系統(tǒng)方面，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要為華中數(shù)控、廣州數(shù)控、大連光洋、沈陽(yáng)高精和航天數(shù)控等。
工業(yè)信息化建設(shè)至關(guān)重要
工業(yè)信息化以工業(yè)軟件為主，工業(yè)軟件是指在工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)應(yīng)用的軟件，可以被劃分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和中間件(介于這兩者之間)，其中系統(tǒng)軟件為計(jì)算機(jī)使用提供基本的功能，并不針對(duì)某一特定應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用軟件則能夠根據(jù)用戶需求提供針對(duì)性功能，在智能制造流程中，工業(yè)軟件主要負(fù)責(zé)從事生產(chǎn)控制、運(yùn)營(yíng)管理、研發(fā)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化、仿真、呈現(xiàn)、決策等職能。
全球各類工業(yè)軟件發(fā)展呈較大差異。由于制造企業(yè)的不同發(fā)展階段、對(duì)工業(yè)軟件的功能和技術(shù)需求也會(huì)出現(xiàn)差異，從而導(dǎo)致每一類工業(yè)軟件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中呈現(xiàn)較大差異。
近年來(lái)，生產(chǎn)管理類軟件市場(chǎng)空間進(jìn)一步打開(kāi)，MES軟件成為智能工廠多個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)交換的核心。目前產(chǎn)業(yè)格局仍是歐美企業(yè)主導(dǎo)。從產(chǎn)業(yè)格局看，目前全球工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)主要由歐美企業(yè)主導(dǎo)，呈“兩極多強(qiáng)”態(tài)勢(shì)，SAP、Siemens在多個(gè)領(lǐng)域均嶄露頭角，而IBM、達(dá)索系統(tǒng)和Salesforce.com在各自專業(yè)領(lǐng)域形成了一定優(yōu)勢(shì)。
其中，ERP軟件產(chǎn)業(yè)格局相對(duì)穩(wěn)定，SAP和Oracle兩家企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)，屬于一線ERP軟件，Infro、Sage、Microsoft隸屬二線;在CRM領(lǐng)域中，Salesforce占據(jù)全球CRM市場(chǎng)第一位，且發(fā)展迅速，其成功來(lái)自基于SaaS的云服務(wù)模式;CAD產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)者是Autodesk和達(dá)索系統(tǒng)，且隨著仿真、設(shè)計(jì)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，逐漸出現(xiàn)新的參與者;MES軟件具有較強(qiáng)的行業(yè)應(yīng)用特性，與特定的行業(yè)關(guān)系緊密，需要大量行業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的積累，因此形成不同MES廠家占據(jù)不同行業(yè)的局面。
工業(yè)軟件分類
工業(yè)互聯(lián)/物聯(lián)網(wǎng)之融合
相較于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在RFID、機(jī)器視覺(jué)、傳感器等物聯(lián)技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展還較為落后，如我國(guó)RFID企業(yè)總數(shù)雖然超過(guò)百家，但是缺乏關(guān)鍵核心技術(shù)，尤其是芯片、中間件等方面，目前還未形成成熟的RFID產(chǎn)業(yè)鏈。
雖然中低、高頻標(biāo)簽封裝技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)基本成熟，但只有極少數(shù)企業(yè)已經(jīng)具備了超高頻讀寫器設(shè)計(jì)制造能力;機(jī)器視覺(jué)方面，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)廠商多是引進(jìn)國(guó)外的產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上做系統(tǒng)集成方面的工作，實(shí)際從事生產(chǎn)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的企業(yè)非常少。
傳感器行業(yè)發(fā)展相對(duì)成熟。相較于RFID、機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)發(fā)展相對(duì)成熟。傳感器應(yīng)用四大領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品專用設(shè)備。傳感器作為一種信息檢測(cè)裝置，能將監(jiān)測(cè)到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，與RFID、機(jī)器視覺(jué)等物聯(lián)設(shè)備一起運(yùn)用于產(chǎn)品制造以及全生命周期，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品制造與服務(wù)過(guò)程及全生命周期中制造資源與信息資源的動(dòng)態(tài)感知、智能處理與優(yōu)化控制、工藝和產(chǎn)品的創(chuàng)新等。
目前在全球范圍內(nèi)有2萬(wàn)多種傳感器，我國(guó)能完全國(guó)產(chǎn)的種類大約只有6000多種，且種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)生活的需要，傳感器在重大技術(shù)裝備中所占價(jià)值量不足5%，技術(shù)攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化難度大，較重大技術(shù)裝備主機(jī)與國(guó)外先進(jìn)水平差距更大。傳感技術(shù)及產(chǎn)品已成為制約智能制造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
開(kāi)發(fā)系統(tǒng)解決方案是智能制造的核心
智能制造是全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心，系統(tǒng)解決方案提供能力則是競(jìng)爭(zhēng)核心的核心。智能制造系統(tǒng)解決方案是圍繞制造業(yè)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展需求，以打造行業(yè)智能制造系統(tǒng)(CPS)為核心，以實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備、產(chǎn)品、服務(wù)等制造業(yè)要素和資源的相互識(shí)別、實(shí)時(shí)交互、信息集成為導(dǎo)向，以用戶功能、產(chǎn)品形態(tài)和供給模式可持續(xù)演進(jìn)為特性，依托于軟硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)提供的一體化、柔性化、定制化服務(wù)。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)包括以下五種主要實(shí)現(xiàn)路徑：
一是行業(yè)配套廠商的業(yè)務(wù)延伸和水平提升。配套廠商依托較突出的研發(fā)及加工制造能力，向用戶企業(yè)的自動(dòng)化、信息化、智能化建設(shè)領(lǐng)域延伸業(yè)務(wù)，從零部件供應(yīng)商演進(jìn)為智能制造系統(tǒng)集成商。青島軟控從提供橡膠輪胎配料工序的控制軟件，逐步延伸至配料輔機(jī)、加工設(shè)備等硬件產(chǎn)品，再發(fā)展為全生命周期管理系統(tǒng)。無(wú)錫貝斯特從提供汽車關(guān)鍵零部件發(fā)展為提供汽車行業(yè)智能工廠建設(shè)的系統(tǒng)解決方案。
二是專業(yè)信息技術(shù)廠商聯(lián)合創(chuàng)新。若干家IT廠商協(xié)同創(chuàng)新服務(wù)模式與產(chǎn)品形態(tài)，聯(lián)合打造符合用戶企業(yè)需求的智能制造系統(tǒng)解決方案。北京數(shù)碼大方與北京市計(jì)算中心共建工業(yè)云平臺(tái)，提供覆蓋生產(chǎn)制造多環(huán)節(jié)的在線云服務(wù)。
三是大型制造企業(yè)的信息技術(shù)服務(wù)部門剝離重組。大型制造企業(yè)信息化部門獨(dú)立組建公司，從內(nèi)部機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為面向市場(chǎng)、盈虧自負(fù)的智能制造系統(tǒng)解決方案提供商。徐工信息前身是徐工集團(tuán)的信息化管理部，擁有76項(xiàng)軟件著作權(quán)和近200人的員工團(tuán)隊(duì)，目前客戶包括三星重工、濰柴動(dòng)力、陜鼓動(dòng)力等國(guó)內(nèi)外知名裝備制造企業(yè)。
四是裝備制造企業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備深度融合，加速推動(dòng)裝備制造企業(yè)向系統(tǒng)解決方案提供商戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)打造機(jī)床互聯(lián)網(wǎng)，將機(jī)床加工的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)、供應(yīng)鏈、用戶等環(huán)節(jié)集成到云端，通過(guò)對(duì)加工制造過(guò)程的監(jiān)測(cè)和追溯，實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)床的全生命周期管理。
五是制造企業(yè)鞏固競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的業(yè)務(wù)拓展。率先采用數(shù)控機(jī)床等智能化設(shè)備的制造企業(yè)開(kāi)始拓展系統(tǒng)解決方案業(yè)務(wù)，以鞏固先發(fā)優(yōu)勢(shì)。廣東長(zhǎng)盈精密設(shè)立專業(yè)的智能制造裝備及解決方案子公司，進(jìn)一步支撐自身的智能化轉(zhuǎn)型和無(wú)人工廠建設(shè)。
企業(yè)可以從下面幾個(gè)方向持續(xù)強(qiáng)化提供智能制造系統(tǒng)解決方案的能力：
一是組織開(kāi)展行業(yè)系統(tǒng)解決方案試點(diǎn)示范。以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、應(yīng)用為核心，聚焦制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在基礎(chǔ)條件好、需求迫切的重點(diǎn)地區(qū)和行業(yè)，遴選一批在智能裝備、智能工廠、智能服務(wù)、智能供應(yīng)鏈、制造新模式領(lǐng)域具有引領(lǐng)示范作用的行業(yè)系統(tǒng)解決方案試點(diǎn)企業(yè)，不斷提煉和總結(jié)有效的經(jīng)驗(yàn)和模式，開(kāi)展行業(yè)示范和應(yīng)用推廣。
二是鼓勵(lì)支持企業(yè)圍繞系統(tǒng)解決方案協(xié)同創(chuàng)新。依托工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、智能制造專項(xiàng)等既有財(cái)政資金，研究設(shè)立運(yùn)作機(jī)制更為市場(chǎng)化、參與主體更為多元化的智能制造系統(tǒng)解決方案投資基金，支持和引導(dǎo)制造企業(yè)、解決方案企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)之間建立協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。圍繞物理仿真、工業(yè)傳感、人機(jī)交互、系統(tǒng)架構(gòu)、敏捷網(wǎng)絡(luò)等核心環(huán)節(jié)，形成一批跨界融合的制造業(yè)創(chuàng)新中心，開(kāi)展智能制造系統(tǒng)解決方案關(guān)鍵共性重大技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
三是加強(qiáng)信息物理系統(tǒng)(CPS)測(cè)證平臺(tái)建設(shè)。依托科研院所、高校、大型企業(yè)，圍繞重點(diǎn)行業(yè)，建立行業(yè)CPS綜合驗(yàn)證能力的實(shí)驗(yàn)床，開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、應(yīng)用環(huán)境的兼容適配、互聯(lián)互通和互操作測(cè)試驗(yàn)證。支持第三方機(jī)構(gòu)建立CPS安全測(cè)試評(píng)估平臺(tái)，測(cè)試評(píng)估CPS關(guān)鍵軟件、傳感器、移動(dòng)終端設(shè)備、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等的安全性能。
來(lái)源：中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)
