1 智能制造装备产业发展背景

1.1 全球智能制造兴起

我国已成为世界工厂，制造业是我国的支柱产业。但与发达国家的技术差异，意味着我国只能从事低效率、低利润的劳动密集型产业。因此，智能制造装备是制造业转型升级的关键。由于智能制造装备系统的主要特点体现了制造生产的智能化，本质上意味着生产效率的提高，因此我国也将大力发展。未来，智能制造装备产业也将向自动化方向发展，自动化工厂建设是大势所趋。

智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策和控制功能的制造装备的总称。它是先进制造技术、信息技术、智能技术在装备产品上的集成和融合，体现了制造业的智能化、数字化。以及网络发展的要求。智能制造装备水平已成为当今一个国家工业化水平的重要标志。

推动我国智能制造产业快速发展的主要原因是我国制造业与发达国家存在较大差距。由于自主创新不足、产业结构落后、能源消耗过多等弊端，我国劳动力成本低，只能从事低端制造业，效率较低，收入较少。制造业价值链的高端被发达国家控制，可以获得高额利润。因此，制造大国构筑“绿色贸易壁垒”和“技术壁垒”，通过严格的市场准入和限制，限制欠发达国家制造的产品的生产和销售。

特别是近年来，以美国为例，美国不断加大技术创新投入，开发新产品，以充分保证和发挥其技术优势。而美国目前正在努力重振制造业。 2017年底税改中，美国将企业税率从35%下调至21%，增加了企业将部分生产转移至美国的意愿，对我国制造业构成严重威胁行业。

中国制造业与发达国家的差距主要体现在以下三个方面。一是自主创新不足。我国装备制造业自主创新能力明显不足。具有完全自主知识产权的技术产品十分稀缺。原创技术和基础研究较少。关键技术和核心零部件依赖进口，对外依存度较高。二是产业结构有待改善。体现在中低端产业产能过剩，无法有效满足高端产业的支撑能力，特别是在先进装备和核心零部件、高性能材料、高技术制造工艺等方面，导致我国装备制造业中低端市场同质化。竞争很严重。三是能源消耗较大。由于长期粗放式发展，且由于环保技术开发、环保投入、企业社会责任体系建设等方面的不足，在制造业方面与发达国家有较大差距。

制造业转型升级有两个原因。首先是来自世界制造强国技术优势的压力：美国创新能力享誉全球，在第四次工业革命新兴技术重大发展中处于前沿。美国目前正在努力重振制造业。 2017年底税改中，美国将企业税率从35%下调至21%，增加了企业将部分生产转移到美国的意愿。二是来自产业转移和新国际贸易保护主义的压力：发达国家将低端制造业向发展中国家转移，通过控制制造业高端价值获取高额利润，而发展中国家只能收获较少利润。

虽然我国装备自给率已达到85%，但主要集中在中低端领域。我国高端装备制造业与国外技术差距至少10年。

虽然我国已成为制造业大国，但“大而不强”仍然是困扰我国制造业发展的主要矛盾。中国机械工业联合会数据显示，在高端装备领域，我国80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、70%的关键汽车制造装备和先进集约化农业装备仍然依赖进口。

装备制造业是国家的重要工具，是制造业的基石。美国、德国、英国、日本等发达国家实施了以振兴制造业为核心的“再工业化”战略，出台了一系列以智能制造为核心的国家战略。

1.2 国家鼓励智能制造业发展

政策支持持续加大，智能制造产业面临巨大发展机遇。国家无论是在顶层政策体系还是具体的政策指导上都出台了相应的规定，如下表所示。

2018年11月，国家统计局发布《战略性新兴产业分类（2018年）》，智能制造装备产业被纳入战略性新兴产业。智能制造装备产业主要包括以下几个方面。

1.2 人口红利递减

人口红利递减：人口老龄化和高工资削弱了劳动力优势，智能制造提高生产效率势在必行。近年来，中国劳动力人口逐年减少。 2013年，我国劳动力人口为73.9%，预计到2023年将下降至70%左右。同时，近年来，我国城镇私营企业员工平均年薪持续上升。 2018年，全国城镇私营单位职工平均年工资49574元，比上年增加3814元，名义增长8.3%。劳动力成本的上涨迫使企业主动选择智能设备来节省劳动力成本。随着技术的发展，工业机器人的生产成本不断降低，成本回收期逐年缩短。从2012年开始，成本回收期为5.2年，预计到2020年将降至0.77年。

2 智能制造装备市场发展现状

2.1 智能制造产业装备产业链

智能制造装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备。它是先进制造技术、信息技术、智能技术的融合和深度融合。智能制造装备已形成包括关键基础零部件、智能高端装备、智能测控装备和重大集成装备等在内的完整产业链。

2.2“四大区域”集聚格局初步显现

从智能装备产业区域竞争格局来看，目前，我国智能制造装备主要分布在工业基础较为发达的地区。在政策东风的推动下，我国正在形成珠三角、长三角、环渤海、中西部地区四大产业集群。产业集群将进一步提升各地区智能制造发展水平。

环渤海地区：依托区域资源和人力资源优势，形成“核心区”和“两翼”交错发展的产业格局。其中，北京在工业互联网、智能制造服务等软件领域优势突出。

长三角地区：培育一批优势突出、特色鲜明的智能制造装备产业集群，智能制造发展水平相对均衡。

珠三角地区：加快机器更新换代，逐步发展成为“中国制造”的主阵地。其中，广州重点建设机器人及智能装备产业核心区，深圳重点建设机器人及可穿戴设备制造基地、国际合作基地和创新服务基地。

中西部地区：落后于东部地区，仍处于自动化阶段。依托高校、科研院所优势，把先进激光产业作为智能制造发展的“新亮点”，发展了技术领先、特色突出的先进激光产业。

2.3 智能化高端装备市场份额高

智能高端装备是我国经济结构转型升级的核心。是国民经济和国防建设的重要支撑，是推动产业转型升级的关键引擎。近年来，我国智能高碳装备仍占据最高份额，关键基础零部件份额有所提升。

2.4 智能制造装备存在的3大问题

一是与发达国家相比存在差距。我国智能制造装备产业技术创新能力薄弱，新型传感、先进控制等核心技术受制于人。在新技术、新产品的研发方面，大多数仍落后于国外先进企业的技术发展，还存在一定的技术差距。二是企业规模小，竞争力弱。我国智能制造装备产业起步较晚，国内优势企业数量少，产业组织结构小，竞争力弱，缺乏具有国际竞争力的骨干企业。只有少数企业发展到一定的实力。三是产业基础薄弱，缺乏行业内支撑。智能制造装备产业基础薄弱，行业配套企业整体实力薄弱。一些优势企业在系统整体技术和集成能力方面取得了突破，但一些核心零部件的制造仍缺乏国内企业的配套支持，仍受制于国外企业。

3 智能制造装备细分行业

德勤调查显示，中国工业企业智能制造的五大部署重点分别为：数字化工厂（63%）、设备与用户价值深度挖掘（62%）、工业物联网（48%）、生态和商业模式重构（36%）和人工智能（21%）。从相关技术来看，受访企业关注的相关技术包括工业软件、传感器技术、通信技术、人工智能、物联网、大数据分析等。

3.1 工业机器人

劳动力成本上升是推动电子行业机器更新换代的主要因素；同时，工业机器人国产化进程的加速带来了工业机器人价格的下降。全球预测和定量分析公司牛津经济研究院发布的报告显示，未来10年，机器人预计将取代全球2000万个制造业岗位。每有一个新机器人进入劳动力市场，平均就会产生1.6 个制造业工作岗位。工人被替换。其中，中国已占全球工业机器人的五分之一，每三个进入劳动力市场的新机器人就安装在中国。到2030年，中国机器人保有量将达到1400万台，领先世界其他国家。

中国工业机器人发展迅速，约占全球市场份额三分之一，连续六年成为全球第一大应用市场。 2018年，中国工业机器人产量达到14.8万台，占全球产量的38%以上。由于下游行业需求放缓，——汽车行业出现28年来首次销量下滑，3C行业增速也大幅回落。 2019年上半年，全行业订单增长乏力，产量持续下滑，仅7.5万台，降幅为10.1%。但中国电子学会数据显示，2019年上半年全球机器人市场规模达144亿美元，其中中国机器人市场规模达42.5亿美元，占比29.5%，仍发挥着重要作用。世界。

3.2 工业互联网

智能制造可以实现制造全价值链的智能化，工业互联网是实现智能制造的关键基础设施。 2018年6月12日，工业和信息化部公布了《2018年工业互联网创新发展工程拟支持项目》，表明工业互联网已进入实质性发展阶段。 2018年，中国工业互联网市场规模达5313亿元。据中国工业互联网产业联盟测算，预计到2020年市场规模将达到万亿级别。

各企业加紧布局，抢占发展制高点。作为推动制造业与互联网融合发展的重要抓手，工业互联网平台的概念和重要性逐渐被业界认可。全球各工业主体都在积极布局工业互联网平台，抢占发展制高点。在政策、技术等因素推动下，我国涌现一批工业互联网平台，工业体系初步完善。详情请参见下图。

3.3 人工智能

人工智能+制造——打造“智能制造”新业态。中国人工智能已进入2.0阶段，其标志是通过互联网连接的庞大智能系统。从智能制造的角度来看，人工智能技术正在深刻变革制造业。新一代人工智能技术与制造业实体经济的深度融合成为应用市场的一大亮点，催生了智能装备、智能工厂、智能服务等应用场景，创造了一些新的需求、自动化新产业、新业态。

中国人工智能产业规模超400亿。近年来，我国人工智能产业发展迅速。中国信息通信研究院数据显示，2015年至2018年中国人工智能产业复合平均增长率为54.6%，高于全球平均水平（约36%）。

2018年，中国人工智能产业市场规模达415.5亿元。其中，企业技术集成与解决方案提供、关键技术研发、应用平台两个应用领域发展迅速。据中国新一代人工智能发展战略研究院2019年5月发布的《中国新一代人工智能技术产业发展报告（2019）》显示，截至2019年2月，人工智能企业广泛分布在18个应用领域。这两个领域的企业数量占比最高，分别达到15.7%和10.5%。

3.4 3D打印

3D打印—— 新兴的智能制造方法。 3D打印不仅是炫酷的前沿技术，更是有望彻底改变制造业的“潜力股”。它结合了批量生产的高效率和手工生产的灵活性的优点。 3D打印可以引入整个制造过程，实现制造过程的高效率和低成本，代表了智能制造的未来发展方向。近年来，我国3D打印产业发展迅速，市场规模从2013年的3.2亿美元增长到2018年的23.6亿美元，五年复合增长率达49.1%。

国内3D打印核心部件依赖进口的企业还有很大的提升空间。近年来，随着航空航天和汽车行业的技术进步，其零件的结构越来越复杂，对零部件的性能要求也更高。传统的金属切削方法受到了严峻的挑战。与传统的减材制造方法相比，3D打印可以实现复杂零件的一次性成型，是制造领域具有代表性的颠覆性技术。但国内3D打印起步较晚，企业数量和规模较小，打印专用新材料和核心零部件严重依赖进口，关键技术受制于人。 2018年，国内3D打印行业营收排名第一的士林3D营收为3.63亿元，仅为国际巨头Stratasys的7%，进口替代仍有很大提升空间。

3.5激光切削

金属切削机床是目前主流机床产品。全球销量占所有机床的52.48%。金属切削机床不仅可应用于电力、造船、航空航天等领域，还可应用于电子、汽车、新能源、纺织等行业的自动化装备制造。经历2011年至2017年的震荡波动后，受汽车、3C等主要下游行业景气度下滑以及固定资产投资增速持续疲软影响，我国机床增量市场持续萎缩。 2018年，我国金属切削机床产销量同比分别下降。 24%和25%，2019年上半年同比均下降约10%。

激光加工作为一种高精度、高效率的材料加工方法，随着激光装备技术的提高，其应用也越来越广泛。传统刀具型金属切削机床的替代率预计将继续提高。假设激光切割效率比传统金属切削机床高出三倍，则现有总台数约为325万台。假设渗透率分别达到15%、25%、50%，则单台激光器的平均价格为26万元/13万元/6.5万元。预计用于金属切割的激光器市场总容量可达4000亿元。

3.6 智能制造系统解决方案

智能制造系统解决方案提供商在智能制造的推进中发挥着至关重要的作用。智能制造工程实施三年来，我国顶层规划、试点示范、标准体系建设有效推进，全社会智能制造氛围逐步形成。 2017年，中国智能制造系统解决方案市场规模达1280亿元，同比增长20.8%； 2018年市场规模约为1560亿元，同比增长21.9%。

受益于用户数字化的不断推进，研发、物流、服务等环节的智能制造系统解决方案也在不断加强，相关环节智能制造系统解决方案的应用比例不断提升。排名前五位的智能制造系统解决方案分别是：柔性装配系统、数字化加工系统、智能运输系统、智能仓储系统和企业资源规划（ERP），占比分别为18%、13%、10%、9%、8%。

4 智能制造发展趋势

落后技术倒逼我国制造业转型升级。同时，只有掌握技术，才能改变劳动密集型产业的现状。制造业转型的主要方向是智能制造，它有五个主要特点。首先，智能机器在一定程度上表现出独立性、自主性和个性，甚至可以相互协调和竞争；第二，人机融合一方面凸显了人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，人的潜力得到更好的释放；剩下的就是虚拟现实技术、自组织和超灵活性、学习能力和自我维护能力的结合。能力。智能制造不仅可以提高生产效率，还能在一定程度上真正解放生产力。我国也将智能制造装备系统作为当前制造业发展的主要方向。

智能装备制造将体现在五个主要方向。每个发展方向都涉及两个相应的具体领域。真正的智能化是设备从生产到服务过程的智能化。首先，生产方式的智能化。从生产方式来看，只有智能工厂、智能装备的普及和装备，才能真正实现智能生产。其次，产品的智能化体现在芯片、传感器、机器视觉等人工智能新产业。

此外，定制化生产、产品追溯将成为智能制造新业态、新模式；要实现智能化管理，需要将人工智能与生产管理、物流管理等领域结合起来，实现机器赋能，使管理效率同时得到大幅提升。最后，服务将同时智能化，具体体现为在线监控、远程诊断和云服务。一般来说，完全智能制造装备的实现主要经历三个阶段，从智能工厂到数字工厂，最后到自动化工厂。

未来，我国智能制造装备将呈现自动化、集成化、信息化、绿色化的发展趋势。自动化体现在设备能根据用户要求完成制造过程的自动化，对制造对象和制造环境适应性强，实现制造过程的优化；一体化体现在生产工艺技术、硬件、软件和应用技术与装备的一体化，纳米、新能源等成套、跨学科高新技术的一体化，使装备不断升级换代；信息化体现在将传感技术、计算机技术、软件技术“嵌入”装备中，实现装备性能提升和“智能化”；最后，绿色化主要体现在从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期，对环境的负面影响最小，使公司的经济效益和社会效益协调优化。

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