制造業(yè)升級正當(dāng)時 智能制造產(chǎn)業(yè)鏈及細(xì)分產(chǎn)業(yè)重點梳理
智能制造本質(zhì)是新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合。新一代信息技術(shù)貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)、回收利用等制造活動的各個環(huán)節(jié)，通過組織研發(fā)具有信息深度感知、智慧優(yōu)化決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行的智能裝備及智能化生產(chǎn)線，以達(dá)到縮短產(chǎn)品研制周期、降低資源能源消耗、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。
智能制造的核心構(gòu)成
智能制造集軟件、電子、控制、機(jī)械于一體，以智能生產(chǎn)終端為核心，主要由“云”、“網(wǎng)”、“端”三方面構(gòu)成。
云，是指工業(yè)大數(shù)據(jù)及云計算。自動化設(shè)備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)通過傳感系統(tǒng)等路徑，實現(xiàn)采集、反應(yīng)和預(yù)測，形成可行為的大數(shù)據(jù)，幫助制造形成從生產(chǎn)到銷售的整個閉環(huán)。
網(wǎng)，是指工廠內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)及覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈整體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。目前，國內(nèi)制造業(yè)信息化升級，可采用傳感器、RFID、機(jī)器視覺、人臉識別等20余種方式來實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的采集和匯總。
端，是指智能機(jī)床、機(jī)器人、傳感器、機(jī)器視覺等智能生產(chǎn)設(shè)備，AGV、服務(wù)機(jī)器人等智能物流設(shè)備以及智能制造在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。中長期角度來看，智能生產(chǎn)設(shè)備后續(xù)的競爭力取決于其對硬件與軟件結(jié)合的能力。
當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革不斷深入，制造業(yè)呈現(xiàn)出數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展趨勢，智能制造作為重要的一個發(fā)展方向，正在不斷地突破新技術(shù)、催生新業(yè)態(tài)，推動制造業(yè)升級。智能制造的智能化、數(shù)據(jù)化、少人化優(yōu)勢在疫情期間充分凸顯，讓國人看到其改善生產(chǎn)、生活的巨大潛力。
智能制造產(chǎn)業(yè)鏈
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，智能制造可劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、執(zhí)行層、應(yīng)用層。
智能制造上游是制造行業(yè)的零部件以及感知層次的相關(guān)產(chǎn)品。中游是網(wǎng)絡(luò)層的相關(guān)信息技術(shù)、管理軟件等。下游是執(zhí)行層和應(yīng)用層，以機(jī)器視覺、3D打印為產(chǎn)品構(gòu)成的自動化生產(chǎn)線和智慧工廠。
智能制造細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈可分為：系統(tǒng)集成商、智能裝備、工業(yè)數(shù)據(jù)庫和云計算、工業(yè)成產(chǎn)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能生產(chǎn)。
細(xì)分產(chǎn)業(yè)1：系統(tǒng)集成
智能制造系統(tǒng)集成指以自動化、網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，以數(shù)字化為手段，以智能制造為目標(biāo)，借助新一代信息通信技術(shù)，通過工業(yè)軟件、生產(chǎn)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、智能技術(shù)和裝備的集成，幫助企業(yè)實現(xiàn)縱向集成、橫向集成的各類智能化解決方案的總稱。其中縱向集成是指在智能工廠內(nèi)部，把現(xiàn)場層、控制層、車間管理層有機(jī)整合在一起，同時確保這些信息能夠傳輸?shù)缴a(chǎn)資源計劃（ERP）；橫向集成是指將各種不同制造階段的智能系統(tǒng)集成在一起，既包括一個公司內(nèi)部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司之間的價值網(wǎng)絡(luò)的配置。
中國智能制造系統(tǒng)集成市場受益于國家大力推動智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商聯(lián)盟加速細(xì)分行業(yè)滲透、制造業(yè)核心工藝技術(shù)加速突破等利好，在2018年整體規(guī)模持續(xù)保持較高增速，2018年整體規(guī)模達(dá)到1548億元，到2021年將達(dá)2837億元，并將有效帶動我國制造業(yè)整體水平發(fā)展，加速向新一代智能制造轉(zhuǎn)型升級的步伐。
未來中國智能制造系統(tǒng)集成將呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢：①智能制造系統(tǒng)集成引領(lǐng)設(shè)備供應(yīng)商及軟件集成商融合發(fā)展新方向，有望成為智能制造龍頭企業(yè)發(fā)展核心模式。②京津冀、長三角及珠三角地區(qū)依舊是智能制造系統(tǒng)集成發(fā)展領(lǐng)先區(qū)域，其中尤以京津冀地區(qū)企業(yè)集中程度最高。③局部解決方案仍舊是市場主流，但是國內(nèi)企業(yè)需要積極向整體解決方案領(lǐng)域發(fā)力，力爭突破國際龍頭企業(yè)在該領(lǐng)域的行業(yè)壟斷地位。④邊緣智能技術(shù)加速應(yīng)用將打破傳統(tǒng)設(shè)備集中式軟件集成發(fā)展思路，使邊緣端設(shè)備成為集成新端口。
細(xì)分產(chǎn)業(yè)2：智能制造裝備
智能制造裝備是指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能制造裝備已經(jīng)形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈，包括關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、智能化高端裝備、智能測控裝備和重大集成裝備四大環(huán)節(jié)。
在國家政策推動，制造業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級等背景下，中國智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展和分工格局帶來深刻影響。2016年我國智能制造裝備產(chǎn)值規(guī)模突破1萬億，2018年突破15000億，預(yù)計2020產(chǎn)值規(guī)模將突破2萬億。
細(xì)分產(chǎn)業(yè)3：云計算
云計算作為新一代信息技術(shù)的基石，也是智能制造的核心平臺。云計算深入滲透到制造企業(yè)的所有業(yè)務(wù)流程，能夠根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，經(jīng)濟(jì)、快捷地進(jìn)行IT資源分配，實現(xiàn)實時、近實時IT交付和管理，快速響應(yīng)不斷變化的個性化服務(wù)需求。不僅有助于促進(jìn)創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)附加值和制造業(yè)生產(chǎn)效率的提升，同時提升了制造企業(yè)整體競爭力，靈活應(yīng)對復(fù)雜的國際環(huán)境變化，為經(jīng)濟(jì)全球化環(huán)境下制造企業(yè)實現(xiàn)智能制造打下堅實基礎(chǔ)。
目前，中國云計算市場處于快速發(fā)展階段。隨著云計算的應(yīng)用場景的不斷拓展，云計算的應(yīng)用已深入到政府、金融、工業(yè)、交通、物流等傳統(tǒng)領(lǐng)域。當(dāng)前，中國云計算市場規(guī)模整體規(guī)模較小，與全球市場規(guī)模仍存在一定的差距。預(yù)計到2021年，我國公有云服務(wù)市場規(guī)模將達(dá)到2119.5億元。
細(xì)分產(chǎn)業(yè)4：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是滿足工業(yè)智能化發(fā)展需求，具有低時延、高可靠、廣覆蓋特點的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，是新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)深度融合所形成的新興業(yè)態(tài)與應(yīng)用模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的重要基石，對未來工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生全方位、深層次、革命性影響。
據(jù)中國信通院政策與經(jīng)濟(jì)研究所所長辛勇飛介紹，測算表明，2018年、2019年我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值規(guī)模分別為1.42萬億元、2.13萬億元，占GDP比重分別為1.5%、2.2%。預(yù)計2020年，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模將達(dá)3.1萬億元，占GDP比重為2.9%，同時可帶動約255萬個新增就業(yè)崗位。
國內(nèi)RFID等物聯(lián)技術(shù)發(fā)展處于初期。相較于歐美發(fā)達(dá)國家，我國在RFID、傳感器等物聯(lián)技術(shù)和設(shè)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(guān)鍵核心技術(shù)，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。
傳感器行業(yè)發(fā)展相對成熟。目前國內(nèi)已有1700多家從事傳感器生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)，其中從事微系統(tǒng)研制、生產(chǎn)的有50多家，已建成三大傳感器生產(chǎn)基地。我國傳感器有賴進(jìn)口，技術(shù)差距仍明顯。目前全球約有40個國家從事傳感器研制、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)，其中美、日、德等國的市場總占有率較高。相比下，我國傳感器企業(yè)以小型企業(yè)為主，傳感器技術(shù)水平偏低、研發(fā)實力較弱、規(guī)模偏小、產(chǎn)業(yè)集中度低。
細(xì)分產(chǎn)業(yè)5：智能生產(chǎn)
智能生產(chǎn)主要包括機(jī)器視覺、3D打印。機(jī)器視覺是一種基礎(chǔ)功能性技術(shù)，是機(jī)器人自主行動的前提，能夠?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)對于外界環(huán)境的觀察、識別以及判斷等功能。目前，中國的機(jī)器視覺行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，是世界機(jī)器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一。
以智能手機(jī)為代表的，全面屏、指紋識別、虹膜識別、柔性屏等新產(chǎn)品乃至整個電子制造領(lǐng)域，對機(jī)器視覺也提出了史無前例的精度標(biāo)準(zhǔn)。為了應(yīng)付層出不窮的新應(yīng)用需求，工業(yè)相機(jī)的設(shè)計也出現(xiàn)了新的發(fā)展方向。由此看來，工業(yè)4.0離不開智能制造，智能制造離不開機(jī)器視覺。機(jī)器視覺是實現(xiàn)工業(yè)自動化和智能化的必要手段，也是人類視覺在機(jī)器上的延伸。
目前，中國的機(jī)器視覺行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，是世界機(jī)器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一。受益于配套基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善、制造業(yè)總體規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、智能化水平不斷提高、政策利好等因素，中國機(jī)器視覺市場需求不斷增長。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年中國機(jī)器視覺市場規(guī)模首次超過100億元。隨著行業(yè)技術(shù)提升、產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，未來機(jī)器視覺市場將進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計2021年市場規(guī)模將逼近180億元。
3D打印技術(shù)，也稱“增材制造”或“增量制造”，是基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過增加材料逐層制造，將直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型結(jié)合的一種制造方法。它涵蓋了產(chǎn)品生命周期前端的“快速原型”和全生產(chǎn)周期的“快速制造”相關(guān)的所有打印工藝、技術(shù)、設(shè)備類別和應(yīng)用。目前，3D打印技術(shù)日漸成熟。
目前，中國的3D打印應(yīng)用主要集中在家電及電子消費品、模具檢測、醫(yī)療及牙科正畸、航空航天等領(lǐng)域，未來將向醫(yī)療、建筑等更廣的應(yīng)用場景發(fā)展。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年中國3D打印市場規(guī)模約為33.6億元。伴隨著中國3D打印技術(shù)的相應(yīng)成熟，在航天航空，汽車等行業(yè)需求將持續(xù)增加，預(yù)計2020年中國3D打印市場規(guī)模將近50億元。
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