“智能制造裝備”概念自2010年《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》首次作為發(fā)展重點明確提出，近兩年在制造業(yè)內(nèi)外都得到了廣泛的關注。作為高端裝備制造業(yè)的重點發(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)對于加快制造業(yè)轉型升級，提升生產(chǎn)效率、技術水平和產(chǎn)品質量，降低能源資源消耗，實現(xiàn)制造過程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要意義。
產(chǎn)業(yè)鏈及細分行業(yè)重點梳理
工業(yè)自動化涉及面廣、產(chǎn)業(yè)鏈長，國內(nèi)市場近萬億，“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來加速增長。根據(jù)市場細分，可以將工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)鏈分為七個子版塊：
(1)運動控制及機器人：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，某些情況下也會用單片機或IPC實現(xiàn);
(4)傳感與檢測：包括各種傳感器、變送器和檢測儀器，是工業(yè)系統(tǒng)的眼睛和神經(jīng)末梢;
(5)變頻傳動：變頻器是驅動電機實現(xiàn)速度和功率變換的設備，在低于伺服的精度和力矩需求下，可調(diào)節(jié)設備的轉速及轉向達到節(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)絡安全等和下一代工控系統(tǒng)息息相關的新興技術;
(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，貫穿設計、生產(chǎn)、管理、服務等制造活動各個環(huán)節(jié)，是先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。其中智能制造過程是指通過自動化裝備及通信技術實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，并能夠通過各類數(shù)據(jù)采集技術，以及應用通信互聯(lián)手段，將數(shù)據(jù)連接至智能控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)應用于企業(yè)統(tǒng)一管理控制平臺，從而提供優(yōu)化的生產(chǎn)方案、協(xié)同制造和設計、個性化定制，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
智能制造發(fā)展需經(jīng)歷自動化、信息化、互聯(lián)化、智能化四個階段，每一階段都對應著智能制造體系中某一核心環(huán)節(jié)的不斷成熟，分為四個階段，分別為自動化(淘汰、改造低自動化水平的設備，制造高自動化水平的智能裝備)、信息化(產(chǎn)品、服務由物理到信息網(wǎng)絡，智能化元件參與提高產(chǎn)品信息處理能力)、互聯(lián)化(建設工廠物聯(lián)網(wǎng)、服務網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、工廠間互聯(lián)網(wǎng)，裝備實現(xiàn)集成)、智能化(通過傳感器和機器視覺等技術實現(xiàn)智能監(jiān)控、決策)。
自動化生產(chǎn)線集成興起
國內(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于智能設備的下游應用端，為終端客戶提供應用解決方案，負責工業(yè)機器人軟件系統(tǒng)開發(fā)和集成。目前我國系統(tǒng)集成商多是從國外購買機器人整機，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)務形式主要以大型項目(關鍵設備生產(chǎn)線的集成，如機器人工作島)和工廠的產(chǎn)線技術改造為載體，對現(xiàn)有設備進行升級和聯(lián)網(wǎng)，提供工業(yè)控制、傳動、通訊、生產(chǎn)與管理信息等方面的系統(tǒng)設計、系統(tǒng)成套、設備集成及EPC工程等服務。
在系統(tǒng)集成應用領域，外資系統(tǒng)集成商包括ABB、柯瑪、KUKA等，國內(nèi)領先的系統(tǒng)集成商包括新松機器人、大連奧托、成焊寶瑪、曉奧享榮等，應用市場主要集中于汽車工業(yè)，市場規(guī)模已超百億。目前國內(nèi)智能制造系統(tǒng)集成領域，大部分集中于汽車工業(yè)，2016年國內(nèi)機器人下游應用領域中，占比大的是汽車制造(48%)，其次是3C制造(24%)。
其他應用領域不斷擴圍。隨著國內(nèi)自主品牌整車企業(yè)的崛起，近年來國內(nèi)系統(tǒng)集成企業(yè)份額開始不斷提升，機器人產(chǎn)品認可度的不斷提高，系統(tǒng)集成應用領域也擴展至一般工業(yè);
根據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，2016年上半年國產(chǎn)工業(yè)機器人應用行業(yè)進一步拓寬至農(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、計算機和外部設備制造等為代表的電器機械和器材制造行業(yè)，在國產(chǎn)工業(yè)機器人銷售總量中的占比高，分別占31%和23%，汽車以外其它領域的系統(tǒng)集成正在迅速增加。
自動化裝備行業(yè)發(fā)展動態(tài)
由于人工成本的增加和產(chǎn)業(yè)轉型升級的需求，我國的工業(yè)機器人自2010年始，表現(xiàn)了大幅增長，此后銷量增速保持在20%-50%的較高水平。根據(jù)IFR初步統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年我國工業(yè)機器人銷量已高達9萬臺，較2015年增長31.28%，顯著高于全球工業(yè)機器人14%的銷量增速，其中中國工業(yè)機器人銷量占全球銷量比重以達31%，我國工業(yè)機器人的需求有了顯著增長，成為全球的重要市場。
行業(yè)發(fā)展主要受制于重要核心零部件、工控系統(tǒng)依賴于進口。工業(yè)機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，對應著執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，多軸工業(yè)機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，全球市場份額超75%;控制器方面，復雜高端工業(yè)機器人的控制器對進口依賴較高，中低端機器人的控制器國內(nèi)基本能夠實現(xiàn)自給。
而伺服電機的技術門檻相對較低，與國際差距相對較小，目前國內(nèi)部分企業(yè)已能實現(xiàn)自給，如埃斯頓、新時達的部分機器人已開始使用自行研制的控制器和伺服系統(tǒng)，但高端市場仍被日本、歐美名企占據(jù)，占據(jù)近80%的市場份額。
數(shù)控機床產(chǎn)量仍在高位
目前我國數(shù)控機床已有較高產(chǎn)量水平。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，該控制系統(tǒng)能夠處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，通過信息載體輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出控制信號，控制機床動作，從而自動進行零件加工。
根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預測，預計我國2017年數(shù)控金屬切削機床、數(shù)控金屬成形機床(數(shù)控鍛壓設備)產(chǎn)量將分別達到25.3萬臺、2.76萬臺，未來五年(2017-2021)年均復合增長率約分別為3.47%、6.33%。國內(nèi)機床行業(yè)市場集中度并不高，主要的市場參與者包括沈陽、大連、濟南、秦川等機床廠，進口數(shù)控機床主要來自西門子、發(fā)那科、三菱等外企;數(shù)控系統(tǒng)方面，國產(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、沈陽高精和航天數(shù)控等。
工業(yè)信息化建設至關重要
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)領域進行設計、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)應用的軟件，可以被劃分為系統(tǒng)軟件、應用軟件和中間件(介于這兩者之間)，其中系統(tǒng)軟件為計算機使用提供基本的功能，并不針對某一特定應用領域。應用軟件則能夠根據(jù)用戶需求提供針對性功能，在智能制造流程中，工業(yè)軟件主要負責從事生產(chǎn)控制、運營管理、研發(fā)設計等方面進行優(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、對工業(yè)軟件的功能和技術需求也會出現(xiàn)差異，從而導致每一類工業(yè)軟件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中呈現(xiàn)較大差異。
近年來，生產(chǎn)管理類軟件市場空間進一步打開，MES軟件成為智能工廠多個環(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。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，呈“兩極多強”態(tài)勢，SAP、Siemens在多個領域均嶄露頭角，而IBM、達索系統(tǒng)和Salesforce.com在各自專業(yè)領域形成了一定優(yōu)勢。
其中，ERP軟件產(chǎn)業(yè)格局相對穩(wěn)定，SAP和Oracle兩家企業(yè)占據(jù)主導，屬于一線ERP軟件，Infro、Sage、Microsoft隸屬二線;在CRM領域中，Salesforce占據(jù)全球CRM市場第一位，且發(fā)展迅速，其成功來自基于SaaS的云服務模式;CAD產(chǎn)業(yè)的主導者是Autodesk和達索系統(tǒng)，且隨著仿真、設計技術與先進技術的結合，逐漸出現(xiàn)新的參與者;MES軟件具有較強的行業(yè)應用特性，與特定的行業(yè)關系緊密，需要大量行業(yè)領域知識的積累，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)達國家，我國在RFID、機器視覺、傳感器等物聯(lián)技術和設備產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展還較為落后，如我國RFID企業(yè)總數(shù)雖然超過百家，但是缺乏關鍵核心技術，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、高頻標簽封裝技術在國內(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計制造能力;機器視覺方面，國內(nèi)機器視覺廠商多是引進國外的產(chǎn)品，在此基礎上做系統(tǒng)集成方面的工作，實際從事生產(chǎn)機器視覺產(chǎn)品的企業(yè)非常少。
傳感器行業(yè)發(fā)展相對成熟。相較于RFID、機器視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國內(nèi)傳感器行業(yè)發(fā)展相對成熟。傳感器應用四大領域為工業(yè)及汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品專用設備。傳感器作為一種信息檢測裝置，能將監(jiān)測到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，與RFID、機器視覺等物聯(lián)設備一起運用于產(chǎn)品制造以及全生命周期，從而實現(xiàn)對產(chǎn)品制造與服務過程及全生命周期中制造資源與信息資源的動態(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2萬多種傳感器，我國能完全國產(chǎn)的種類大約只有6000多種，且種類遠遠不能滿足國內(nèi)生產(chǎn)生活的需要，傳感器在重大技術裝備中所占價值量不足5%，技術攻關及產(chǎn)業(yè)化難度大，較重大技術裝備主機與國外先進水平差距更大。傳感技術及產(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)競爭的核心，系統(tǒng)解決方案提供能力則是競爭核心的核心。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，以實現(xiàn)人、設備、產(chǎn)品、服務等制造業(yè)要素和資源的相互識別、實時交互、信息集成為導向，以用戶功能、產(chǎn)品形態(tài)和供給模式可持續(xù)演進為特性，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。當前在國內(nèi)包括以下五種主要實現(xiàn)路徑：
一是行業(yè)配套廠商的業(yè)務延伸和水平提升。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)的自動化、信息化、智能化建設領域延伸業(yè)務，從零部件供應商演進為智能制造系統(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、加工設備等硬件產(chǎn)品，再發(fā)展為全生命周期管理系統(tǒng)。無錫貝斯特從提供汽車關鍵零部件發(fā)展為提供汽車行業(yè)智能工廠建設的系統(tǒng)解決方案。
二是專業(yè)信息技術廠商聯(lián)合創(chuàng)新。若干家IT廠商協(xié)同創(chuàng)新服務模式與產(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)碼大方與北京市計算中心共建工業(yè)云平臺，提供覆蓋生產(chǎn)制造多環(huán)節(jié)的在線云服務。
三是大型制造企業(yè)的信息技術服務部門剝離重組。大型制造企業(yè)信息化部門獨立組建公司，從內(nèi)部機構轉化為面向市場、盈虧自負的智能制造系統(tǒng)解決方案提供商。徐工信息前身是徐工集團的信息化管理部，擁有76項軟件著作權和近200人的員工團隊，目前客戶包括三星重工、濰柴動力、陜鼓動力等國內(nèi)外知名裝備制造企業(yè)。
四是裝備制造企業(yè)的戰(zhàn)略轉型。以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術與生產(chǎn)設備深度融合，加速推動裝備制造企業(yè)向系統(tǒng)解決方案提供商戰(zhàn)略轉型。沈陽機床集團打造機床互聯(lián)網(wǎng)，將機床加工的設計、制造、服務、供應鏈、用戶等環(huán)節(jié)集成到云端，通過對加工制造過程的監(jiān)測和追溯，實現(xiàn)了智能機床的全生命周期管理。
五是制造企業(yè)鞏固競爭優(yōu)勢的業(yè)務拓展。率先采用數(shù)控機床等智能化設備的制造企業(yè)開始拓展系統(tǒng)解決方案業(yè)務，以鞏固先發(fā)優(yōu)勢。廣東長盈精密設立專業(yè)的智能制造裝備及解決方案子公司，進一步支撐自身的智能化轉型和無人工廠建設。
企業(yè)可以從下面幾個方向持續(xù)強化提供智能制造系統(tǒng)解決方案的能力：
一是組織開展行業(yè)系統(tǒng)解決方案試點示范。以企業(yè)為主體、市場為導向、應用為核心，聚焦制造關鍵環(huán)節(jié)，在基礎條件好、需求迫切的重點地區(qū)和行業(yè)，遴選一批在智能裝備、智能工廠、智能服務、智能供應鏈、制造新模式領域具有引領示范作用的行業(yè)系統(tǒng)解決方案試點企業(yè)，不斷提煉和總結有效的經(jīng)驗和模式，開展行業(yè)示范和應用推廣。
二是鼓勵支持企業(yè)圍繞系統(tǒng)解決方案協(xié)同創(chuàng)新。依托工業(yè)轉型升級、智能制造專項等既有財政資金，研究設立運作機制更為市場化、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)新機制。圍繞物理仿真、工業(yè)傳感、人機交互、系統(tǒng)架構、敏捷網(wǎng)絡等核心環(huán)節(jié)，形成一批跨界融合的制造業(yè)創(chuàng)新中心，開展智能制造系統(tǒng)解決方案關鍵共性重大技術研究和產(chǎn)業(yè)化應用。
三是加強信息物理系統(tǒng)(CPS)測證平臺建設。依托科研院所、高校、大型企業(yè)，圍繞重點行業(yè)，建立行業(yè)CPS綜合驗證能力的實驗床，開展關鍵技術、網(wǎng)絡、平臺、應用環(huán)境的兼容適配、互聯(lián)互通和互操作測試驗證。支持第三方機構建立CPS安全測試評估平臺，測試評估CPS關鍵軟件、傳感器、移動終端設備、工業(yè)網(wǎng)絡等的安全性能。
來源：中國傳動網(wǎng)
