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深度挖掘,共探中国智能制造行业未来发展

MES    智能包装工厂    智能制造  
2020-12-29

“智能制造装备”的概念自2010年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》首次作为发展重点被明确提出,而近两年尤其在制造业内外都得到了广泛的关注。作为高端装备制造业的重点发展方向和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的转型升级,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和绿色化发展具有重要意义。

细分产业链

工业自动化涉及面广、产业链长,国内市场近万亿,而“互联网+”带来加速增长。根据市场细分,可以将工业自动化产业链分为以下的七个子版块:

(1)运动控制及机器人:伺服和CNC是最为熟知的产品;

(2)工业软件:包括MES、PLM等生产线管理系统及仿真、先进控制等优化软件;

(3)监控系统:主要是DCS和PLC,某些情况下也会用单片机或IPC实现;

(4)传感与检测:包括各种传感器、变送器和检测仪器,是工业系统的眼睛和神经末梢;

(5)变频传动:变频器是驱动电机实现速度和功率变换的设备,在低于伺服的精度和力矩需求下,可调节设备的转速及转向达到节能;

(6)互联网+:包括工业云、工业大数据、工控网络安全等和下一代工控系统息息相关的新兴技术;

(7)其他:包含控制阀、接触器等较为零散的产品。

智能制造体系图

智能制造体系是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,是先进制造过程、系统与模式的总称。其中智能制造过程是指通过自动化装备及通信技术来实现生产自动化,并能够通过各类数据采集技术,以及应用通信互联手段,将数据连接至智能控制系统,并将数据应用于企业统一管理控制平台,从而提供最优化的生产方案、协同制造和设计、个性化定制,最终实现智能化生产。

智能制造发展需经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段,而每一阶段都对应着智能制造体系中某一核心环节的不断成熟,分为四个阶段,分别为自动化(淘汰、改造低自动化水平的设备,制造高自动化水平的智能装备)、信息化(产品、服务由物理到信息网络,智能化元件参与提高产品信息处理能力)、互联化(建设工厂物联网、服务网、数据网、工厂间互联网,装备实现集成)、智能化(通过传感器和机器视觉等技术实现智能监控、决策)。

自动化装备行业发展动态

行业发展主要是受制于重要的核心零部件、工控系统依赖于进口。工业机器人的核心零部件主要包括减速器、伺服系统、控制系统三部分,对应着执行系统、驱动系统、控制系统,多轴工业机器人的成本中占比分别为36%、24%、12%。其中减速器成本占比最大且对精度要求高,而全球减速器行业集中度较高,目前基本被日本的纳博特斯克和哈默纳科所垄断,全球市场份额超75%;控制器方面,复杂高端工业机器人的控制器对进口依赖较高,中低端机器人的控制器国内基本能够实现自给。

工业信息化建设至关重要

工业信息化以工业软件为主,工业软件是指在工业领域进行设计、生产、管理等环节应用的软件,可以被划分为系统软件、应用软件和中间件(介于这两者之间),其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能,并不针对某一特定应用领域。应用软件则能够根据用户需求提供针对性功能,在智能制造流程中,工业软件主要负责从事生产控制、运营管理、研发设计等方面进行优化、仿真、呈现、决策等职能。

全球各类工业软件发展呈较大差异。由于制造企业的不同发展阶段、对工业软件的功能和技术需求也会出现差异,从而导致每一类工业软件在产业发展中呈现较大差异。近年来,生产管理类软件市场空间进一步打开,MES软件成为智能包装工厂多个环节数据交换的核心。

 工业互联/物联网之融合

相较于欧美发达国家,我国在RFID、机器视觉、传感器等物联技术和设备产业上的发展还较为落后,如我国RFID企业总数虽然超过百家,但是缺乏关键核心技术,尤其是芯片、中间件等方面,目前还未形成成熟的RFID产业链。

虽然中低、高频标签封装技术在国内已经基本成熟,但只有极少数企业已经具备了超高频读写器设计制造能力;机器视觉方面,国内机器视觉厂商多是引进国外的产品,在此基础上做系统集成方面的工作,实际从事生产机器视觉产品的企业非常少。

目前在全球范围内有2万多种传感器,我国能完全国产的种类大约只有6000多种,且种类远远不能满足国内生产生活的需要,传感器在重大技术装备中所占价值量不足5%,技术攻关及产业化难度大,较重大技术装备主机与国外先进水平差距更大。传感技术及产品已成为制约智能制造工业物联网等产业发展的瓶颈。

智能制造是全球新一轮科技和产业竞争的核心,系统解决方案提供能力则是竞争核心的核心。智能制造系统解决方案是围绕制造业信息化、网络化、智能化的发展需求,以打造行业智能制造系统(CPS)为核心,以实现人、设备、产品、服务等制造业要素和资源的相互识别、实时交互、信息集成为导向,以用户功能、产品形态和供给模式可持续演进为特性,依托于软硬件产品及系统提供的一体化、柔性化、定制化服务。

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