2018年智能制造行业发展分析报告

２０１８年智能制造行业发展分析报告摘　要：㊀中国制造业的规模和总量已居世界第一，但仍大而不强㊂‘中国制造２０２５“是中国从制造大国迈向制造强国的十年行动纲领，确定了用三个十年 三步走 的战略，制定目标㊁原则㊁指导方针㊁战略任务和措施㊂第一个十年以智能制造为主攻方向㊂中国推进智能制造实施 工业２ ０补课㊁工业３ ０普及㊁工业４ ０示范 的并行战略，做好顶层设计㊁标准先行，贯彻市场牵引㊁重点突破㊁试点示范㊁开放合作的原则，重视基础工作和人员培训㊂实施智能制造重大工程几年来，取得了明显效果㊂在人工智能快速发展的情形下，中国推进智能制造进入了一个新的阶段㊂一　迈向制造强国的十年行动纲领中国制造业就规模和总量而言，自２０１０年起已居世界第一，但大而不强，中国是世界制造大国但还不是制造强国㊂科学技术迅猛发展，世界格局正在发生重大变化，全球制造业发展进入一个前所未有的剧变时期㊂中国制造业面临严峻形势和现实挑战，必须制定具有前瞻视野和贴合实际的中国制造业发展战略㊂为此，中国工程院于２０１３年开展 制造强国战略研究 重大战略咨询项目，组织１００多位院士㊁专家，历时两年，完成了战略研究项目㊂在此基础上，工业和信息化部组织编制了中国制造业迈向制造强国的十年行动纲领，并定名为 中国制造２０２５ （ ＣｈｉｎａＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ２０２５ ），作为实现制造强国的战略㊂（一）中国制造业大而不强中国制造业大而不强㊂大，体现在制造业的规模和总量上，体现在工业品中相当一部分产品的数量很长时期来一直居全世界第一，体现在制造业体系完整和门类的齐全上㊂不强，表现在什么地方？与世界制造强国相比，中国制造业的差距在什么地方？这是制定中国制造业发展战略的出发点㊂中国制造业突出的问题主要在：自主创新能力不强㊁产业结构不尽合理㊁经济效率增速过缓㊁质量基础相对薄弱㊁资源利用效率偏低㊁行业信息化水平不够高㊂中国由制造大国向制造强国转变，需从提高效率和质量入手，着力自主创新，优化产业结构，打造规模与效益皆优的制造业㊂（二）制造强国的评价体系为定量评价一国制造业的强弱，设计了一个包括规模发展㊁质量效益㊁结构优化㊁持续发展的４个一级指标和１８个二级指标的评价指标体系㊂对中国㊁美国㊁日本㊁德国㊁英国㊁法国㊁意大利㊁韩国㊁巴西㊁印度的制造业，采集１９４６ ２０１２年国际组织发布的相关数据，按照１８个指标计算制造业综合指数，由制造业综合指数数值的大小评价各国制造业的强弱㊂数值表明，美国制造业最强；日本㊁德国其次，即第二方阵；中国制造业位列第四，即第三方阵中的第一位置（见图１）㊂图１㊀１９４６ ２０１２年各国制造业综合指数趋势资料来源：中国工程院 制造强国战略研究 项目组：‘制造强国战略研究“，２０１５年２月㊂通过数据对比和定量分析，中国制造业与工业强国比较，差距主要在质量效益（包括创新能力）㊁结构优化和持续发展方面，而在制造业综合指数中贡献大的恰在于规模发展方面㊂由此可见中国制造业的短板和弱项，也由此可明确中国迈向制造强国的战略路径，并据此制定相应的战略重点和战略任务㊂（三）《中国制造2025》总体架构‘中国制造２０２５“是中国制造业２０１６ ２０２５年的行动纲领㊂中国制造业由大而不强转变为大而且强，进入世界制造强国行列的前列，需要经过三个十年的奋斗，即到２０２５年进入世界制造强国行列，到２０３５年进入世界制造强国行列的中间位置，到２０４５年进入世界制造强国行列的前列㊂为达到此战略目标，要遵循 创新驱动㊁质量为先㊁绿色发展㊁结构优化㊁人才为本 的指导方针，按照 市场主导㊁政府引导；立足当前㊁着眼长远；整体推进㊁重点突破；自主发展㊁开放合作 的原则，开展并实施九项战略任务㊂通过十年的努力，制造业从生产型制造向服务型制造转变㊁粗放制造向绿色制造转变㊁传统制造向智能制造转变，制造业创新能力㊁工业基础能力㊁质量品牌建设得到提升，国际化发展水平进一步提高，一些重点领域率先实现由大变强，基本实现转型升级，制造业总体上从中低端制造迈向中高端发展，从而迈出实现制造强国的坚实一步㊂实现上述战略目标和任务，需要强有力的组织保障，并制定切实有力的政策措施，在机制体制和财政税收等方面取得突破㊂国务院成立制造强国领导小组，由国务院领导任组长，相关部门负责人为成员，并设立领导小组办公室负责具体推进工作㊂成立制造强国建设战略咨询委员会，为科学民主决策提供咨询㊂‘中国制造２０２５“的总体架构如图２所示㊂图２㊀‘中国制造２０２５“总体架构根据产业发展的基础及其在国民经济中的重要地位，以及有望在未来若干年取得突破的原则，在制造业的诸多领域中，选择１０个重点领域实现率先突破发展㊂这１０个重点领域多数属于装备制造，如新一代信息技术产业㊁高档数控机床和机器人㊁航空航天装备㊁海洋工程装备及高技术船舶㊁先进轨道交通装备㊁节能与新能源汽车㊁电力装备㊁农业装备等；生物医药及高性能医疗器械领域中也有装备，新材料则属于产业和技术发展的基础领域，新材料的研制和生产也需要装备㊂可见装备制造业对制造业发展的关键作用㊂（四）制造强国战略的实施制造强国战略的实施从两方面着力，一是构建 １＋Ｘ 规划体系，在总体上做出具体安排；二是省㊁直辖市㊁自治区制定实施方案㊁行动计划等，在各地区得以落地㊂1 “1+X”规划体系１＋Ｘ 规划体系是为了将‘中国制造２０２５“所确定的各项战略任务和重点落到实处，以重大工程㊁行动指南和专题规划的形式，细化目标和任务，提出具体项目，确定承担单位，如期达到各项既定㊂ １ 即是‘中国制造２０２５“， Ｘ 是指根据需要陆续制定若干工程实施方案㊁行动计划或专题规划等㊂在制定‘中国制造２０２５“的同时，即着手制定五大工程的实施方案㊂之后又制定了两项行动计划和三个产业的发展规划和人才发展规划，２０１５年㊁２０１６年陆续发布并实施㊂五大工程实施方案：国家制造业创新中心建设工程㊁智能制造工程㊁工业强基工程㊁绿色制造工程㊁高端装备创新工程㊂两项行动计划：服务型制造专项行动指南㊁质量提升专项行动指南㊂三个产业发展规划：信息产业发展规划㊁医药工业发展规划㊁新材料产业发展规划㊂一个人才发展规划：制造业人才发展规划㊂构建 １＋Ｘ 规划体系的同时，组织领域内的院士㊁专家制定１０个重点突破领域的技术路线图，以确保１０个重点突破领域采取正确的技术路线，如期实现率先突破发展㊂2 落地各地区‘中国制造２０２５“于２０１５年５月发布后，各省积极响应㊁认真贯彻㊁主动落地，制定实施方案㊁行动计划，突出重点㊁实施工程㊂全国各省，除西藏因制造业几乎近于空白外，都制定了实施方案或行动计划㊂有些制造业较集中的城市，还制定了本市的实施方案㊂为推进各地按照‘中国制造２０２５“的部署，加快本地制造业发展和转型升级，构建新型制造业体系㊁区域协同创新体系㊁人才培养体系㊁政策保障体系，形成一批典型经验，起到示范引领作用，工业和信息化部于２０１６年２月发出通知，开展 中国制造２０２５ 城市试点示范工作①㊂至２０１７年底，宁波㊁苏南城市群㊁成都㊁武汉㊁沈阳㊁长春㊁珠西产业带㊁长株潭衡㊁郑洛新㊁泉州㊁福州㊁广州㊁青岛㊁湖州㊁赣州㊁吴忠㊁保定㊁杭州㊁西安㊁哈尔滨㊁天津滨海新区等试点示范方案经专家评审，开展了试点示范城市工作㊂２０１７年为进一步调动各地区的积极性，着力推进各地区制造业的转型升级，开展中国制造２０２５国家级示范区的创建工作，② 中国制造２０２５ 试点示范城市的工作转而为创建 中国制造２０２５ 国家级示范区的工作㊂3 融入新一代信息技术处于当今时代的制造业，必须积极主动地融入发展迅猛异常的新一代信息技术㊁互联网㊁大数据㊁工业互联网㊁人工智能等技术，才能不断为自身的发展注入不竭的动力㊁旺盛的活力㊂在制定制造强国战略的同时，国务院还先后发布了‘关于积极推进 互联网＋ 行动的指导意见“‘关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见“‘关于深化 互联网＋先进制造业 发展工业互联网的指导意见“，以促进互联网㊁工业互联网与制造业融合发展㊂针对人工智能的快速发展，国务院又适时发布了‘新一代人工智能发展规划“，加速我国人工智能的发展，并加快人工智能在制造业的融合发展步伐㊂二　智能制造——制造强国战略的主攻方向制造强国战略总体部署的各个方面并非平铺直叙，而是各有角色㊁形成整体㊂这一总体部署可以简要概括为：以两化深度融合为主线，以智能制造为主攻方向，以绿色制造和服务型制造为着力点，以强化工业 四基 和品质革命为基础，以创新为产业发展动力，以高端装备为抓手㊂以智能制造为主攻方向，主要基于两方面的考虑：一是世界制造业正处于第四次工业革命，二是中国制造业亟待提升㊂（一）工业4 0时期的全球制造业世界已经过前三次工业革命，现正处于第四次工业革命时期（见图３）㊂为顺应即将到来的剧变，各工业发达国家积极应对，采取有力措施，以确保本国制造业在未来的重大变革中仍能保持竞争优势㊂图３　工业革命的四个阶段资料来源：‘保障德国制造业的未来 关于实施工业４ ０战略的建议“，工信部国际经济技术合作中心编译，２０１３年１０月㊂德国是世界制造业强国，在第四次工业革命到来时期，德国意识到本国制造业要想继续保持其竞争优势，必须加快制造业的数字化和智能化步伐㊂德国政府提出的‘德国２０２０高技术战略“中将 工业４ ０ 作为十大未来项目之一㊂欧盟在‘地平线２０２０规划“内设立了 未来工厂 的项目㊂法国则起草了‘未来产业“规划㊂英国制定 英国工业２０５０战略 ，并推出了 高价值制造业弹射器 项目㊂日本继提出物联网和机器人战略后，于２０１６年提出工业价值链参考架构㊂美国则早在２０１１年，奥巴马总统颁布了先进制造伙伴计划（ＡＭＰ），以 确保美国在先进制造业中的领导地位 ，随后，又提出了再工业化和制造业回归的口号㊂可见，智能工厂㊁智能制造正成为各工业发达国家应对第四次工业革命的重要举措，也是全球制造业的发展方向㊂（二）中国制造业亟待提升中国制造业突出的问题已如前述，而提高效率和效益㊁提高产品质量㊁快速响应市场㊁满足日益增强的个性化需求㊁降低资源消耗和制造成本，成为中国制造业提升的当务之急㊂劳动力成本的迅速提高，正不断削弱中国制造业的竞争力㊂推进智能制造，有望较快解决中国制造业的这些痛点㊂未来的制造模式，其基本特征包含：满足个性需求㊁快速响应市场，品质高㊁成本低，知识密集㊁服务至上，柔性化制造㊁友好型生产㊂推进智能制造将有助于创造适应未来的制造模式㊂中国制造业的产业结构，总体上偏于中低端，制造智能化的推进，作为实现制造智能化的基本物质手段 智能制造装备，必将形成巨大市场需求和发展机遇，进而带动智能装备和智能产品产业的发展，从而成为中国经济新常态下新的增长点，促进中国制造业产业结构向中高端发展㊂需要特别提及的是，‘中国制造２０２５“并不是 德国工业４ ０ 的中国版㊂德国制造企业多数处于工业３ ０阶段，而中国制造企业多数处于工业２ ０和３ ０阶段㊂尽管两国制造业的发展方向均是智能制造，都将着力于制造系统的智能化，但是智能制造推进的产业基础和实施路径不同，制造系统演进的进程不尽相同㊂三　制造系统的演进与制造智能化（一）制造系统的演进㊀㊀制造是一种经济活动，是指经物理变化或化学变化后成为新的产品的经济活动㊂人类制造活动的变革和提升，促进了人类文明的进步㊂人类赖以生存的各种各样的物质产品㊁体现文明进步的各种各样的物品物件，几乎都是通过制造而产生出来的㊂制造系统则是制造活动赖以进行的物化载体，是由人和劳动资料构成的㊂制造系统的不断演进，是人类文明进步的标志，制造系统凝结了科学技术的成果㊁思想理论的精华㊁社会人文的认知㊂制造系统的演进，也是不同时代的重要表征㊂ 各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产㊂劳动资料不仅是人类劳动力发展的测量器，而且是劳动借以进行的社会关系的指示器 ㊂在某一时期按一定的技术和逻辑以某种相对定形的方式来组织制造活动，从而形成一定的制造模式㊂制造模式的不同基于制造系统的不同，制造系统的不断演进促进制造模式不断创新㊂一部制造业的发展史，实际上可以说是制造系统的演进史㊂（二）制造的智能化进程千百年来，制造业的进步和变革㊁制造系统的演进和提升都是为了生产效率更高㊁资源消耗更少㊁产品品质更好㊁单件成本更低㊁市场响应更快㊁环境影响更小，这六个 更 是制造系统不断演进所追求的目标，也是制造业永恒的主题㊂从石器时代人和简单的工具组成的制造系统到流水线上人成为生产线上必不可少的组成部分，再到大量工人操作于劳动密集的组装生产线上，一直到生产车间中机器人在不停地工作（见图４中从左至右）㊂图４㊀制造系统的演进制造系统中人力的减少㊁自动化程度的提高，以至制造系统能根据外界条件的变化而自行组织生产，达到智能化生产，人类的努力始终没有停止过㊂制造的智能化是制造业的发展方向，制造走向智能化这是一个发展过程㊂在这一过程中，人力在制造系统中所占比重逐渐减少，直到制造系统中无须人力参与；同时，人的知识和经验越来越多地固化在制造系统中，以致制造系统能在此基础上不断自学习㊁改进提高㊂在这一演进过程中，人曾经以 机器 的角色出现在生产线上， 人是机器 ；而机器的自动化程度随着技术的进步而不断提高，又能像人一样工作， 机器是人 ㊂当制造实现了智能化，人力从制造系统中退出，人则赋予了制造系统自行组织生产的能力，制造系统真正成为一个自学习的系统㊂图５表示了制造系统演进中这两个标志的变化㊂图５㊀制造系统演进的标志（三）智能制造近十几年来，制造迈向智能化的步伐加快㊂２０世纪８０年代，制造业信息化工程㊁计算机集成制造（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）和计算机集成制造系统（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）㊁柔性制造（ｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）和柔性制造系统 ｆｌｅｘｉｂｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ，以及近年来常见到的数字制造（ｄｉｇｉｔａｌｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）㊁网络制造（ｎｅｔｗｏｒｋｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）㊁智能制造（ｓｍａｒｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ），可以视作为制造迈向智能化过程中的不同阶段㊂真正实现制造的智能化，则要到人工智能与制造的融合，即智能制造（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）㊂对于智能制造的内涵，有各种不同的理解和解释，使人莫衷一是㊂结合制造系统的演进和制造迈向智能化过程中经历的不同阶段，对智能制造（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）的如是理解，比较贴合其内涵和有利于在中国推进其发展㊂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㊁生产㊁管理㊁服务等制造活动的各个环节，具有自感知㊁自学习㊁自决策㊁自执行㊁自适应等功能的新型生产方式㊂制造业在迈向智能制造的过程中，必然要经历数字化制造和网络化制造的阶段，而精益生产㊁精益管理则是不可缺少的基础和基本功㊂智能制造作为制造业转变为先进制造业的主攻方向，同时还要着力于绿色制造和服务型制造，并以强化工业 四基 和品质革命为基础，以创新为驱动力，从而保证制造强国战略目标的实现㊂四　推进智能制造的战略、方针和着力点（一）推进智能制造发展的战略㊀㊀中国制造业总体上处于从工业２ ０到工业３ ０的阶段，德国的制造业总体上处于工业３ ０阶段㊂中国制造企业的生产力水平差异和时间跨度很大，有的已处于２１世纪水平，有的则相当于２０世纪６０年代水平；从制造业总体上看，还基本属于劳动密集型；从世界制造业价值链看，基本处于中低端㊂中国还是一个发展中国家，工业化的任务尚未全部完成㊂这是中国制造业的国情㊂据此，中国既要不失时机地努力推进制造的智能化，又要根据中国国情，确定正确的推进战略㊂实施并行战略，是必然的选择，即 工业２ ０补课，工业３ ０普及，工业４ ０示范 ㊂处于工业２ ０阶段的制造企业，需要补上工业文明和大规模经济时代的生产组织和管理；处于工业３ ０阶段的制造企业，需要普及自动化㊁信息化时代的自动控制技术和相应的管理技术；一部分先进的制造企业，则应瞄准世界制造业发展方向，积极实施符合企业自身实际的不同层次的智能制造㊂实施并行战略的同时，发挥引领㊁移植㊁带动的三重作用：实施智能制造的企业，引领处于工业２ ０和工业３ ０阶段的企业；实施中取得成效的数字化技术移植到工业３ ０的企业，自动化技术移植到工业２ ０的企业；并行推进中，带动智能制造装备产业的发展㊂（二）推进智能制造的总体思路推进智能制造的总体思路，可以概括为 顶层设计，标准先行，市场牵引，重点突破，试点示范，重视基础，人员培训，开放合作 ㊂1 顶层设计在已有部分实践的基础上，制定‘智能制造发展规划（２０１６ ２０２０年）“，为２０２０年前推进智能制造确定指导思想㊁原则㊁目标㊁重点任务和保障措施㊂制定好智能制造工程的实施方案，为五年的工程实施做好部署㊂图６为智能制造工程实施方案㊂2 标准先行首先制定标准框架，在框架确定后，展开成标准体系，对体系中的标准图６㊀智能制造工程实施方案（２０１６ ２０２０年）按照基础共性㊁关键技术㊁重点行业进行分类㊂在标准的试验验证和制定工作中，基础共性和关键技术的标准予以优先考虑㊂3 市场牵引以应用和市场为牵引，以制造企业为主体，系统集成商牵头联合高校㊁研究机构㊁智能制造装备供应商，实施制造智能化的项目㊂4 重点突破选择‘中国制造２０２５“率先突破发展的十大领域，开展数字化车间㊁智能工厂等项目，率先实现智能制造㊂5 试点示范对不同行业㊁不同层次的制造企业分类施策㊁试点示范，在模式创新㊁技术突破㊁解决方案等方面提供可复制㊁可推广的经验㊂6 重视基础智能装置（智能制造装备）是实现智能制造的基础，精益管理是实现智能制造的前提，要特别重视这些基础工作，以确保有效实施智能制造㊂7 人员培训三类人员特别需要加强培训，一是推行智能制造的技术骨干，二是操作智能制造装备的技能人才，三是从原有岗位上下来的换岗人员㊂8 开放合作对内开展协同创新，对外开展国际合作，充分利用推进制造智能化所需的创新资源和相关条件㊂（三）推进智能制造的方针智能制造是制造业发展的方向，实现智能制造是一个过程，沿着制造智能化的路径，一步一步逼近智能制造㊂在此过程中，正确的指导方针，将有利于顺利推进工作㊂几年来，按照以下方针推进智能制造㊂1 因地制宜推进智能制造应以促进制造业转型升级㊁发展先进制造业为目标；根据不同企业不同地区的实际，因地制宜㊁因企制宜，多层次多维度地推进㊂2 以用促业以制造企业的不同层次的智能化改造促进制造企业的提质增效㊁转型升级，制造企业与研究机构㊁高校等结成联合体，促进智能制造装备产业的快速发展㊂3 夯实基础智能制造装备和相关软件是实现智能化制造的基础，加强企业基础管理是推进智能化制造的前提，此二者与构建公共服务平台结合，夯实推进智能制造的基础㊂4 集成牵引由系统集成供应商牵头，将关键零部件㊁设备㊁软件等供应商与用户结成共同体，向用户提供各个层次的自动化生产线和智能工厂的整体解决方案㊂5 把握时序把握智能制造应用和智能装置产业发展两者间的时序，智能制造推进的力度与智能制造装备产业发展的速度相匹配，为国内品牌的产品赢得时间和市场㊂6 掌握核心掌握智能制造装备及智能化制造系统的关键核心技术，为保障国内智能制造装备产业发展和智能制造推进的自主可控，以及产业技术供给提供强有力的支撑㊂7 示范引领制造业实现智能化的过程中有不同的层次㊁类型，因此，必须通过各种不同类型㊁不同形式的示范引领，通过梯次推进，在行业中全面推开㊂8 建设集群智能制造涉及诸多领域㊁企业㊁学科和技术，有较复杂的配套关系和系统性，构建起有利于智能制造发展的产业生态，形成以智能制造为主题的产业集群㊂（四）推进智能制造的着力点1 着力点一构建不同层次的智能化制造系统㊂以 六个更 为出发点，根据企业实际，不拘泥于智能化程度的高低，从单机自动化㊁自动化生产线㊁自动化制造岛到数字化车间㊁智能工厂都是可行的，目的在于提高企业竞争力，促进制造业升级㊂2 着力点二加快发展智能制造装备㊂从传感器㊁执行系统㊁伺服系统㊁控制系统㊁机器视觉系统到数控机床㊁工业机器人㊁在线测量系统㊁激光加工系统，以及增材制造装备㊁智能工艺装备㊁物料运送仓储设备和远程监测监控系统等，均是实现智能化制造所必需的，又是中国制造业的薄弱环节㊂3 着力点三建设各类公共服务平台㊂建设智能制造演示中心，推进云计算㊁云制造平台，特别注重为中小企业提供服务，以解这些企业缺资金㊁缺技术㊁缺人才之苦㊂4 着力点四营造有利于推进智能制造的环境㊂通过制度设计和安排，制定普惠制政策，充分发挥市场在配置资源中的决定性作用，形成有利于创新创业和推进智能制造的环境㊂5 着力点五创新制造模式㊂在离散型制造㊁流程型制造领域探索大批量定制㊁远程运维㊁网络协同制造等实现智能制造的各种新模式㊂五　推进智能制造的实践与成效近几年来，通过智能制造设立专项㊁开展试点示范㊁标准体系建立和标准试验验证等工作，制造企业的竞争力有所提升㊁智能制造装备产业发展提速㊁系统解决方案供应商提级㊂（一）智能制造专项的实施和试点示范２０１５年工业和信息化部㊁财政部设立智能制造专项，开展新模式应用和综合标准试验验证工作㊂每年通过发布指南和专家评审，选取项目和承担单位，确定目标和任务，推进制造业的智能化㊂在此之前，２０１１ ２０１４年国家发改委在战略性新兴产业规划的智能制造装备发展专项中，已开展了一批数字化车间项目㊂表１列出了这几年各方面立项的情况㊂这些项目，以中央财政资金为引导，以企业自筹资金为主，吸引地方。