智能制造产业链涵盖智能装备(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。智能制造装备是智能制造的主要载体。智能制造装备涉及的工业机器人、3D打印设备、数控机床、智能控制系统、传感器等主要行业,产业规模实现快速增长。

据统计,中国智能制造业产值规模占全球的比重约为20%。据此测算,2016年,全球智能制造产值规模在8687亿美元左右。2018年,全球智能制造持续高速增长的态势,全年产值规模突破1万亿美元。智能制造跨国企业主要集中在美国、德国及日本工业化发达国家中,且产业集中度高企。在智能制造企业数量方面,我国的苏州以高达6653个智造企业数量稳居全球第一;悉尼与墨尔本以6544个和6500个企业数量分列其后。
结合当前全球智能制造的发展现状和发展趋势,保守估计未来几年全球智能制造行业将保持10%左右的年均复合增速,保守估计到2024年全球智能制造的产值将接近1.7万亿美元。
中国工业和信息化部对智能制造的定义:“智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。”该定义代表了中国政府对智能制造的权威认知。
日本工业界在1989年提出智能制造系统时,首次提出了“智能制造”的概念;美国1992年实施旨在促进传统工业升级和培育新兴产业的新技术政策(Critical Technology),其中涉及信息技术和新制造工艺、智能制造技术等。综合已有文献看,美日是智能制造的先行者。到2013年德国在汉诺威工业博览会上正式推出旨在提高德国工业竞争力的“工业4.0”,智能制造作为国家战略已经开始受到全球各国的关注。
从德国工业4.0的相关文献看,其战略的核心是智能制造技术和智能生产模式,旨在通过“物联网”和“物(服务)联网”两类网络,把产品、机器、资源、人有机联系在一起,构建信息物理融合系统(CPS),实现产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的端对端集成,从而形成一个高度灵活(柔性、可重构),个性化、数字化、网络化的产品与服务的生产模式。
一、中国(全球制造业增加值连续排名世界第一)

据世界银行数据,中国早在2010年制造业增加值首次超过美国,之后连续多年稳居世界第一;2020年我国制造业增加值占世界份额达28.5%,尤其是近十年来,中国的制造业综合实力和国际影响力大幅提升。值得一提的是,在全球500种主要工业产品中,中国有四成以上产品的产量位居世界第一。中国已经培育出1700余家引领行业发展的数字化车间/智能工厂和5500余家区域领军企业。
值得点赞的是,中国在智能制造领域的七大产品领先全球,它们分别是:5G通讯,龙门吊,无人机,火箭振动台,月球探测器,深海采矿船和中国高铁,在这七大领域内,中国的实力可以说独步世界。
中国在高端龙门吊智能制造领域内占据着绝对的垄断性的地位,中国的龙门吊拥有全球70%以上的市场份额,即使欧美发达国家海军也要采购而制造本国战舰,比如英国建造的两艘伊丽莎白级航母,就采用了中国的龙门吊建成的。
值得一提的是,美国为限制中国航天发展,曾经下令禁止对中国出售9吨级以上的震动台,没有想到的是,中国奋发图强突破了这项关键技术,中国已能够生产最大吨位达60吨的重型振动台,现如今美国反而要花高价从中国引进这一级别的产品了。
中国在深海采矿船领域取得了巨大的成就,连续建造了海洋石油981,蓝鲸一号和蓝鲸二号三款性能强大的资源开采船,它们的性能也各有不同,比如海洋石油981侧重于石油天然气开采,已经成功在海上在南海打下了好几口高产油井;比如蓝鲸一号和蓝鲸二号侧重于可燃冰等新能源开采,蓝鲸2号已经在南海成功验证了可燃冰开采技术。
我国已经形成系列先进制造业产业集群。据赛迪研究院对我国先进制造业集群空间分布的研究成果,中国已形成以“一带三核两支撑”为特征的先进制造业集群空间分布总体格局。环渤海核心地区主要包括北京、天津、河北、辽宁和山东等省市,是国内重要的先进制造业研发、设计和制造基地。其中,北京以先进制造业高科技研发为主,天津以航天航空业为主,山东以智能制造装备和海洋工程装备为主,辽宁则以智能制造和轨道交通为主。
长三角核心地区以上海为中心,江苏、浙江为两翼,主要在航空制造、海洋工程、智能制造装备领域较突出,形成较完整的研发、设计和制造产业链。珠三角核心地区的先进制造业主要集中在广州、深圳、珠海和江门等地,集群以特种船、轨道交通、航空制造、数控系统技术及机器人为主。
中部支撑地区主要由湖南、山西、江西和湖北组成,其航空装备与轨道交通装备产业实力较为突出。西部支撑地区以川陕为中心,主要由陕西、四川和重庆组成,轨道交通和航空航天产业形成了一定规模的产业集群。
中国在机器人领域人发展十分迅速,2011年至2020年,国内机器人技术相关的专利数量快速增加,年平均申请量为17009.2件,年平均增长率为39.53%,最高年增长率为79.67%(2016年),2018年的年度申请量最高,申请数量为37853件。中国机器人专利数量的快速增长,但中国工业机器人关键零部件技术国产化率依然较低,制约着中国工业机器人产业的发展。据头豹研究院的数据,中国工业机器人机械本体国产化率为30%、减速器国产化率为10%、控制器国产化率为13%、伺服系统国产化率为15%;而在我国工业机器人生产成本结构中,伺服系统、控制器与减速器这三大核心零部件的成本占比超过了70%。核心零部件因为技术壁垒高,国产化程度低,主要依赖进口,因而成本占比较高。
中国工业机器人市场保持非常的发展趋势,约占全球市场份额三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。另外,根据国际机器人联盟(IFR)统计,我国工业机器人密度在2017年达到97台/万人,超过全球平均水平,并将在2021年突破130台/万人,达到发达国家平均水平。
值得一提的是,中国在高端数控机床发展同样非常快速,但承认与发达国家相比依然存在差距,是制约我国智能制造业发展的重要短板。数据显示,2019年全球排名前10的数控机床企业中,来自日本的山崎马扎克公司以52.8亿美元的营收排名第一,德国通快公司以42.4亿美元排名第二,德日合资公司德玛吉森精机以38.2亿美元排名第三,其后分别为马格、天田、大隈、牧野、格劳博、哈斯、埃玛克,这10家高端机床企业几乎是发达国家的。
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