深度挖掘,共探中國智能制造行業未來發展
“智能制造裝備”的概念自2010年《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》首次作為發展重點被明確提出,而近兩年尤其在制造業內外都得到了廣泛的關注。作為高端裝備制造業的重點發展方向和信息化與工業化深度融合的重要體現,大力培育和發展智能制造裝備產業對于加快制造業的轉型升級,提升生產效率、技術水平和產品質量,降低能源資源消耗,實現制造過程的智能化和綠色化發展具有重要意義。
細分產業鏈
工業自動化涉及面廣、產業鏈長,國內市場近萬億,而“互聯網+”帶來加速增長。根據市場細分,可以將工業自動化產業鏈分為以下的七個子版塊:
(1)運動控制及機器人:伺服和CNC是最為熟知的產品;
(2)工業軟件:包括MES、PLM等生產線管理系統及仿真、先進控制等優化軟件;
(3)監控系統:主要是DCS和PLC,某些情況下也會用單片機或IPC實現;
(4)傳感與檢測:包括各種傳感器、變送器和檢測儀器,是工業系統的眼睛和神經末梢;
(5)變頻傳動:變頻器是驅動電機實現速度和功率變換的設備,在低于伺服的精度和力矩需求下,可調節設備的轉速及轉向達到節能;
(6)互聯網+:包括工業云、工業大數據、工控網絡安全等和下一代工控系統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、管理、服務等制造活動各個環節,是先進制造過程、系統與模式的總稱。其中智能制造過程是指通過自動化裝備及通信技術來實現生產自動化,并能夠通過各類數據采集技術,以及應用通信互聯手段,將數據連接至智能控制系統,并將數據應用于企業統一管理控制平臺,從而提供最優化的生產方案、協同制造和設計、個性化定制,最終實現智能化生產。
智能制造發展需經歷自動化、信息化、互聯化、智能化四個階段,而每一階段都對應著智能制造體系中某一核心環節的不斷成熟,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(產品、服務由物理到信息網絡,智能化元件參與提高產品信息處理能力)、互聯化(建設工廠物聯網、服務網、數據網、工廠間互聯網,裝備實現集成)、智能化(通過傳感器和機器視覺等技術實現智能監控、決策)。
自動化裝備行業發展動態
行業發展主要是受制于重要的核心零部件、工控系統依賴于進口。工業機器人的核心零部件主要包括減速器、伺服系統、控制系統三部分,對應著執行系統、驅動系統、控制系統,多軸工業機器人的成本中占比分別為36%、24%、12%。其中減速器成本占比最大且對精度要求高,而全球減速器行業集中度較高,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基本能夠實現自給。
工業信息化建設至關重要
工業信息化以工業軟件為主,工業軟件是指在工業領域進行設計、生產、管理等環節應用的軟件,可以被劃分為系統軟件、應用軟件和中間件(介于這兩者之間),其中系統軟件為計算機使用提供最基本的功能,并不針對某一特定應用領域。應用軟件則能夠根據用戶需求提供針對性功能,在智能制造流程中,工業軟件主要負責從事生產控制、運營管理、研發設計等方面進行優化、仿真、呈現、決策等職能。
全球各類工業軟件發展呈較大差異。由于制造企業的不同發展階段、對工業軟件的功能和技術需求也會出現差異,從而導致每一類工業軟件在產業發展中呈現較大差異。近年來,生產管理類軟件市場空間進一步打開,MES軟件成為智能包裝工廠多個環節數據交換的核心。
工業互聯/物聯網之融合
相較于歐美發達國家,我國在RFID、機器視覺、傳感器等物聯技術和設備產業上的發展還較為落后,如我國RFID企業總數雖然超過百家,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產業鏈。
雖然中低、高頻標簽封裝技術在國內已經基本成熟,但只有極少數企業已經具備了超高頻讀寫器設計制造能力;機器視覺方面,國內機器視覺廠商多是引進國外的產品,在此基礎上做系統集成方面的工作,實際從事生產機器視覺產品的企業非常少。
目前在全球范圍內有2萬多種傳感器,我國能完全國產的種類大約只有6000多種,且種類遠遠不能滿足國內生產生活的需要,傳感器在重大技術裝備中所占價值量不足5%,技術攻關及產業化難度大,較重大技術裝備主機與國外先進水平差距更大。傳感技術及產品已成為制約智能制造工業物聯網等產業發展的瓶頸。
智能制造是全球新一輪科技和產業競爭的核心,系統解決方案提供能力則是競爭核心的核心。智能制造系統解決方案是圍繞制造業信息化、網絡化、智能化的發展需求,以打造行業智能制造系統(CPS)為核心,以實現人、設備、產品、服務等制造業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、產品形態和供給模式可持續演進為特性,依托于軟硬件產品及系統提供的一體化、柔性化、定制化服務。
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