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2014年我国智能制造装备行业发展现状分析

         来源:中商情报网             发布日期:2014-07-03                   浏览次数:5481

 1、行业技术特点

  智能制造装备是具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称。整个产业涵盖从关键智能共性基础技术(如:高档传感器、液压件等关键零部件、元器件)到测控装置和部件(如:智能仪表、高端自控系统、数控系统等),再到智能制造成套设备几个方面。

  在关键智能基础共性技术方面,行业的特点主要体现在高精细化、高准确性、高精密度、高可靠性、高耐受性等方面,不同的零部件可能会有不同的侧重要求。在生产上就体现出需要高精度的加工设备、采用符合高要求的原材料、采用新型工艺、掌握关键的基础技术原理等特点。

  在智能测控装置和部件方面,感知系统、自动控制系统、机器人、智能仪表等分别属于完成感知、决策、执行功能的核心部件。行业的特点是:大量采用新原理、新效应、新材料;技术上体现信息化、集成化,采用软硬件结合的方式完成系统控制;采用光机电一体化的技术完成检测工作;采用高速精密传动技术与部件、高端液压部件、伺服系统等保证系统的可靠性、灵敏性;采用不同类型的工业机器人准确、高效完成专业工作等,涉及的技术极为广泛。

  在复杂智能制造成套设备方面,行业最明显的特点是整体化的设计、多系统协同与高度集成化,全面应用关键智能基础共性技术、测控装置和部件,通过整体集成技术来完成感知、决策、执行一体化的工作,并根据在不同行业内的应用而体现巨大的差异化特性。概括如下:

  (1)智能化

  产品的智能化主要体现在全自动运行管理、复杂工况处理、系统自检、控制系统的适应能力等几个方面。通过采用 PLC、计算机、通讯网络和各种高效、准确、可靠、可视的检测、监控、控制装备,配合自主研制、开发的 PLC、HMI 和计算机软件,实现整套系统的智能化控制;通过采用机器视觉技术实现了对复杂工况的感知、判断与处理决策;具有故障自检测功能,出现故障时能够及时发出报警并保护设备处于安全状态;控制系统具有自适应功能,能适应上游生产线输送过来的多种规格产品。

  (2)模块化

  模块化是根据不同独立单元的功能,依据不同用户的需求可进行灵活多变的组合,满足不同的生产需求。从设计上把系统的各个功能单元进行规划,综合各种使用条件下的功能分布情况,按最优化性能指标进行功能划分、整合,创建各功能独立存在方式及接口方式,进行模块化设计。不但满足客户的不同需求同时在成本上进行合理的控制。

  (3)高协同性

  智能制造成套装备的高协同性主要体现在两个层面,一个层面是产品的协同性,每一套产品都是根据客户的特性、需求、客户产品特点、不同的上游生产设施以及相关环境资源的影响进行配置、设计、生产,达成客户整体生产系统的协同性运作;一方面是数据的协同性,通过产品的上位机软件能完美地集成到工厂的 ERP 系统中,实现工厂产品数据的统一管理,并通过对工厂产品数据的处理实现了数据的二次开发,能及时发现生产的异常情况。

  (4)立体维护模式

  通过系统自检测系统的报警、现场生产管理人员的监测、公司技术人员通过互联网对系统实施远程诊断、技术人员现场维护等多种方式保障设备的正常运转,配合系统本身的高稳定性、高可靠性共同实现对客户系统的运行稳定性保障。

  2、行业技术水平

  工业发达国家始终致力于以技术创新引领产业升级,美国、德国、日本等工业发达国家在数控机床、测控仪表和自动化设备、工业机器人等方面具有多年的技术积累,优势明显,特别是高端装备优势尤为突出。国际上智能制造装备技术优势主要体现在三个方面:一是拥有为制造装备和制造过程提供智能化技术支撑的一批共性、基础性关键智能技术的优势,包括新型传感原理和工艺、高精度运动控制、高可靠智能控制、工业通信网络安全、健康维护诊断等;二是拥有机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件的技术优势;三是具备重大智能制造成套装备的技术优势。

  我国智能制造装备产业较为薄弱,在关键的共性、基础智能技术方面,智能制造装备整机和成套设备配套的关键零部件、元器件仍大量依靠进口。为高档数控机床配套的高档功能部件 70%需要进口;高档传感器市场全部被国外产品垄断;大型工程机械所需 30Mpa 以上液压件全部进口,大型装载机进口部件占整机价值量的 50%~60%。在智能测控装置和部件方面,重大技术装备用仪器仪表基本被国外垄断,对外依存度达到 40%,其中高端产品对外依存度更是达到 70%。机器人和高端自动控制系统的 95%、高档数控机床的 90%、高档数控系统的 95%的市场份额被国外产品占领(数据来源:《智能制造装备产业发展现状、趋势及投资机会分析》中国证券监督管理委员会网站,2012 年 3 月 30 日)。

  在重大智能制造成套设备方面,国内整体技术水平、设计与集成能力等方面都逊于发达国家先进企业。近年来部分国内企业坚持自主创新,着力提高研发技术水平,并与国外先进企业积极合作,在采购国外核心基础部件、测控装置的基础上,成套设备开发生产水平提高较快,并在一些领域内的智能制造成套设备方面取得了重大突破。

  综合而言,我国的智能制造装备产业初步形成了以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的产业体系,整体产业还处于发展初期,未来发展空间巨大,同时面临国际竞争的巨大挑战。

能制造装备产业是典型的技术密集型行业。当前,进入行业的壁垒主要是以下几个方面:

  1、技术能力

  智能制造成套装备技术集高端机电一体化开发设计、大型工程设计、智能自动化控制、计算机信息化管理和 IT 网络技术、工业机器人应用技术、高端设备加工、装配、调试、远程服务等一系列的技术于一身,而这些核心技术还需要不断地实践、积累、深化和传承,绝非一朝一夕就能够拥有,需要多年的技术、产品、项目集成等多方面的积累。另外,与技术先进企业相竞争,尤其是与国际上长期占据技术与管理领先优势的企业直接竞争,还需要配合以适宜的技术研发创新体制、先进的管理技术和理念。

  2、人才队伍

  智能制造成套装备涉及的学科和领域非常广,需要把工艺、机械、自控、计算机、机器人、企业管理等各个专业的高素质人才有效地集成起来,才能完成从产品开发、项目管理、系统设计,到系统设备制造、安装、调试、售后服务等系统性的复杂工程。专业人才队伍并非在短时间内可以造就,需要伴随着企业技术的积累与创新、产品的开发与升级、项目的设计与集成、设备的运行与改进等过程不断学习、成长与提升,并逐步形成企业自身的核心人才优势。拥有一支稳定的掌握先进技术、具有较强创新能力、拥有丰富实践经验的专业人才队伍,是智能制造装备企业立足于市场并不断发展壮大的重要保障。

  3、资金基础

  智能制造成套设备涵盖研发、设计、生产、安装、调试以及客户验收等多个阶段,项目实施周期一般较长,一般产品生产周期短则几个月,长则超过一年,而新开发产品的周期更长。在业务结算方面、智能制造装备企业标准零部件采购中,主要采取货到全额现款结清方式,而销售客户一般采取分期付款的方式,包括预付款、发货款、验收款、质保金等,货款回收周期较长。因此该行业企业一般均面临较大的资金压力,而且越是在业务快速发展阶段,企业面临的资金压力越大。资金规模与实力是该行业的重要壁垒之一。

  4、设计开发与集成能力

  智能制造装备系统集成一般为非标产品,客户的情况千差万别,不同客户的环境、工艺要求、需要配套的其他设备各有不同,这就要求企业能够配合客户不同的要求、协调连接不同类型、规格的设备对产品进行设计开发,从而最终达成一体化的整体生产程序。这要求企业在结合客户现场的设计、差异化的生产、现场的实施等方面具备很强的能力,概而言之,智能制造装备行业内企业需要具有较强的设计开发与集成能力。

  5、快速反应与保障能力

  智能成套设备通常应用于较大型的企业中,对设备运行的平顺性、安全性、可靠性要求很高。设备在运行中出现任何故障,均要求供应商能够迅速反应,通过远程指导、远程诊断与现场处理等多种手段来快速解决设备问题,同时要求供应商能够保证备品备件的供应,通过客户备件与厂商备件的双重保险来保证问题得以快速、彻底解决。该售后服务环节的快速反应与保障能力,是供应商在反应机制、技术水平、人员素质、备件储备与配送等多方面的综合实力反应,也是进入市场的一个壁垒。

影响智能制造装备行业发展的有利及不利因素分析如下:

  1、有利因素

  (1)国家政策的大力支持

  近几年,国家在振兴装备制造业,发展高端制造业,发展战略性新兴产业等方面密集出台了诸多政策和配套措施,在国民经济“十二五”发展规划中也清晰规划了重点发展的领域,智能制造装备产业作为高端制造业的一个重点领域,其发展得到了国家和地方层面的大力支持。具体政策说明见本节“发行人所处行业的基本情况”下之三“主要法律法规及政策”章节。

  (2)全球行业发展的大势所趋

  智能制造的概念于上世纪 90 年代首先由美国提出,其后各发达国家纷纷将智能制造装备产业列为国家级计划并着力发展,美国、德国、日本等国经过多年的发展积累了巨大的技术优势,全球多数国家也在努力促进国内智能制造装备产业的发展。我国相关产业起步较晚,但在国家政策的大力推动下,许多企业加大了在智能制造装备方面的研发、生产投资,并产生了一些国内的优势企业,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产业体系初步形成,2010 年工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入超过 3,000亿元(数据来源:《智能制造装备产业“十二五”发展规划》)。

  (3)各行业的应用需求快速上升

  智能制造装备是具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称,是信息化与工业化深度融合的重要体现,大力培育和发展智能制造装备产业对于加快制造业转型升级,提升生产效率、技术水平和产品质量,降低能源资源消耗,实现制造过程的智能化、精密化和绿色化发展具有重要意义。智能制造装备业贯穿于国民经济的多个行业,各行业的技术升级、精细化发展、落后产能的淘汰等均为智能制造装备创造了巨大的应用空间。

  2、不利因素

  (1)与发达国家相比还有较大差距

  作为一个正在培育和成长的新兴产业,我国智能制造装备产业技术创新能力薄弱,新型传感、先进控制等核心技术受制于人,在新技术与新产品的研发上,多数仍是跟随国外先进企业的技术发展,技术上仍存一定的差距。工业发达国家在智能装备产业发展方面起步较早,经过数十年的发展,积累了巨大的技术优势,国内企业在这种差距下发展,难度较大。

  (2)企业规模小,竞争力弱

  智能制造装备产业在我国起步晚,国内的优势企业数量少,产业组织结构小,竞争力弱,缺乏具有国际竞争力的骨干企业。少数企业发展到一定实力,在国内市场已能面对国际大企业的直接竞争,但跨入国际市场竞争的企业仍较为少见。国内智能制造装备产业的发展还需要时日。

  (3)产业基础薄弱,缺乏行业内的配套支持

  我国制造业已有多年位居全球制造业前茅,然而尚不能克服产业粗放型发展的格局,诸多核心技术仍落后于国际先进水平。智能制造装备产业同样如此,产业基础薄弱,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国内企业的配套支持,仍受制于国外企业。

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