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智能制造市场规模 2020年智能制造行业发展前景趋势及现状分析

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日本在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家如美国、欧洲共同体、加拿大、澳大利亚等参加了该项计划。该计划共计划投资10亿美元,对100个项目实施前期科研计划。智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方,生产调度等,实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。但同样显然的是,要在企业制造的全过程中全部实现智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遥远的将来。

智能制造市场规模

20世纪尤其是2008年金融危机以后,发达国家认识到以往去工业化发展的弊端,制定“重返制造业”的发展战略,同时大数据、云计算等一批信息技术发展的前端科技引发制造业加速向智能化转型,把数字化制造作为未来制造业的主攻方向,给予一系列的政策支持,以抢占国际制造业科技竞争的制高点。2018年,全球数字化制造行业市场规模约为12282.4亿美元,较2017年上涨了13.56%。

制造信息化技术在近二十年来,发生了翻天覆地的变化。随着三维造型技术的发展,一系列基于三维模型的信息化应用迅速发展起来,包括快速成型、基于三维的交互式文档发布系统,以及支撑企业进行工艺设计、工艺验证和工艺管理的数字化制造系统。调查研究表明:90%以上的生产故障可以通过工艺设计解决,因此数字化制造技术的应用,成为中国制造业提升制造能力的关键途径之一。

图表:2016-2018年工业机器人销售规模

数据来源:中研普华

图表:中国智能制造行业发展历程

数据来源:中研普华研究院

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。我国目前仍处于“工业2.0”(自动化)的后期阶段,“工业3.0”(信息化)还待普及,“工业4.0”正在尝试尽可能做一些示范,制造的自动化和信息化正在逐步布局。

据中研研究院《2020-2025年中国智能制造行业深度发展研究与“十四五”企业投资战略规划报告》显示

2020年智能制造行业发展前景趋势及现状分析

1.关键装备、核心零部件受制于人,短期内难以实现国产替代

我国近90%的芯片、70%的工业机器人、80%的高档数控机床和80%以上的核心工业软件依赖进口。这造成国内制造业企业智能化改造成本居高不下,严重制约我国智能制造的整体进展。以工业机器人为例,中国已经连续六年成为工业机器人第一消费大国,2017年中国工业机器人销量达到了13.8万台,全球占比达到36%。而其中仅有3.5万台是由国内工业机器人制造商生产,国产率仅为25.2%,比2016年的31%还下降了近6个百分点。由此可见,中国制造业企业在提升自动化水平时优先选取的是选购国外品牌的工业机器人,国产机器人尽管发展较快,但短时间内难以满足智能制造的需求。

2.小微企业难以融入智能化发展浪潮

在全国规模以上工业企业中,84.2%的企业属于小型企业,规模以下(年主营业务收入2000万元以下)尚有200余万家小微企业。广大小微企业是制造业的根基,其智能化水平很大程度上影响着中国智能制造工程的实施效果。然而从《中国制造2025》战略提出以来,由于自有资金不足、信息化基础薄弱、缺乏相关人才等多方面因素的影响,大部分中国制造业小微企业只能羡慕大企业申请智能制造试点示范项目、围观大企业开展轰轰烈烈的智能化改造,自己却难以融入智能制造的发展浪潮。相比于大中型企业,小微企业的智能化之路面临更大的试错成本和不可控风险,稍有不慎就会危及生存。

3.流程领域有望率先实现智能化

智能制造系统是一个覆盖设计、物流、仓储、生产、检测等生产全过程的极其复杂的巨系统,企业要搭建一个完整的智能制造系统,最困难也是最核心的部分就是生产过程数字化。尤其是对于生产工艺复杂、原材料及原器件种类繁多的离散制造领域,产品往往由多个零部件经过一系列不连续的工序装配而成,其过程包含很多变化和不确定因素,在一定程度上增加了离散型制造生产组织的难度和配套复杂性,要做到生产全程数字化、可视化、透明化殊为不易。

与离散领域显著不同的是,流程领域的生产流程本质上是连续的,被加工处理的工质不论是产生物理变化还是化学变化,其过程不会中断,而且往往是处于密闭的管道或容器中,生产工艺相对简单,生产流程清晰连贯,生产全过程数字化难度相对较低。流程领域企业接下来要做的是在全面贯通整合各阶段数据的基础上,运用人工智能的深度学习、强化学习(主要是动态规划方法)进行实时数据分析和实时决策,并进一步将智能系统延伸至供应链、生产后服务等各个环节,最终实现全面智能化。

4.供应链协同倒逼产业链上游企业“上马”智能制造

制造业企业智能化的动力本源是响应市场需求,这点在消费品制造领域尤为明显,乘用车、家电、3C、服装、医药、食品等直接面向消费者的制造业企业搭建智能制造系统的主要目的即是实现高度柔性生产,快速、准确地实现消费者对产品的个性化、定制化需求。如果我们把视角向上推,对于原材料工业和装备工业的企业而言,智能化浪潮前沿的消费品制造厂商即是他们的市场所在,要跟上客户多品种、小批量的生产节奏,就必然要大幅提升自身的产品创新能力、快速交货能力以及连续补货能力。快速变化的市场需求从消费端沿着产业链不断向上传导,下游企业生产方式的颠覆与创新迫使上游供应商融入智能化浪潮,智能制造倒逼机制就此形成。在这种倒逼机制的作用下,产业链上游企业要主动适应变化,实现柔性生产,基于供应商先期介入思维,通过网络协同制造确立竞争优势,否则将面临被市场淘汰的风险。

随着智能制造行业竞争的不断加剧,国内优秀的行业企业愈来愈重视对市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的行业企业迅速崛起,逐渐成为智能制造行业中的翘楚!更多详细分析,请关注中研研究院研究出版的《2020-2025年中国智能制造行业深度发展研究与“十四五”企业投资战略规划报告》。

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