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智能制造裝備行業現狀及十四五發展趨勢(二)

2019-12-30 07:35:18

工業機器人

人力成本的上漲是推動電子行業機器換人的主要因素;同時,隨著工業機器人國產化進程的加速帶來了工業機器人價格的下降。據全球預測和定量分析公司牛津經濟研究院(Oxford  Economics)發布的報告顯示,預計未來10年,機器人將代替全球2000萬個制造業崗位,每一個新機器人進入勞動力市場,將平均有1.6名制造工人被替換。其中,中國已占據世界工業機器人的五分之一,每三個進入勞動力市場的新機器人中就有一個安裝在中國。到2030年,中國將有1400萬機器人被投入使用,較世界其它地區處于領先地位。

  中國工業機器人發展較快,約占全球市場份額三分之一,連續六年成為全球第一大應用市場。2018年,中國工業機器人產量達到14.8萬臺,占全球產量的38%以上。受制于下**業的需求放緩——汽車行業迎來28年首次銷量下滑,3C行業增長也大幅度回落,2019年上半年,整個行業訂單增長疲軟,產量持續下滑,僅為7.5萬臺,下降幅度為10.1%。但根據中國電子學會數據顯示,2019年上半年全球機器人市場規模達144億美元,其中中國機器人市場規模達42.5億美元,占比達到29.5%,在全球仍扮演者重要角色。



 2012-2019年中國工業機器人產量及增長速度

 2013-2019年中國工業機器人市場規模

  工業互聯網

  據羿戓信息所了解,智能制造可實現整個制造業價值鏈的智能化,而工業互聯網是實現智能制造的關鍵基礎設施。2018年6月12日,工信部公示了《2018年工業互聯網創新發展工程擬支持項目》,表明工業互聯網進入了實質發展階段。2018年中國工業互聯網市場規模達到5313億元,根據中國工業互聯網產業聯盟的測算,預計到2020年市場規模將達到萬億量級。



2014-2020年中國工業互聯網市場規模及預測

  各類企業加緊布局,搶占發展制高點。作為推動制造業與互聯網融合發展的重要抓手,工業互聯網平臺的理念和重要性逐漸被產業界所認識,全球各類產業主體積極布局工業互聯網平臺,以搶占發展制高點。在政策、技術等因素的推動下,中國已經出現一批工業互聯網平臺,產業體系已初步完善,具體見下圖。



工業互聯網平臺

  人工智能

  人工智能+制造業——創造“智造”新業態。中國人工智能邁向了2.0階段,以通過互聯網聯系在一起的一套巨大的智能系統為標志。從智能制造業角度出發,人工智能技術正在深入改造制造行業。新一代人工智能技術與制造業實體經濟的深度融合,成為應用市場一大亮點,催生了智能裝備、智能工廠、智能服務等應用場景,創造出自動化的一些新需求、新產業、新業態。



人工智能+智能制造

  中國人工智能產業規模超400億。近年來,中國人工智能產業發展迅速,跟據中國信通院數據,2015年到2018年中國人工智能產業規模復合平均增長率為54.6%,高于全球平均水平(約36%)。2018年,中國人工智能產業市場規模已達到415.5億元。其中,企業技術集成與方案提供、關鍵技術研發和應用平臺兩個應用領域據發展火熱。據中國新一代人工智能發展戰略研究院2019年5月發布的《中國新一代人工智能科技產業發展報告(2019)》數據,截至2019年2月,人工智能企業廣泛分布在18個應用領域,上述兩個領域企業數占比最高,分別達到15.7%和10.5%。



 2015-2018年中國人工智能產業規模

 中國人工智能企業應用領域分布

  3D打印

  3D打印——崛起中的智能制造方式。3D打印不僅僅是炫酷的前沿科技,更是有望革新制造業的“潛力股”。其集合了大規模生產的高效和手工生產的靈活等優點,制造業的全流程都可以引入3D打印,能實現制造過程的高效率和低成本,代表了智能制造的未來發展方向。近年來,我國3D打印行業發展迅速,從2013年3.2億美元的市場規模發展到2018年的23.6億美元,5年的復合增長率達到49.1%。



 2013-2018年中國3D打印產業規模及復合增長率

  3D打印核心零部件依賴進口國內企業有較大提升空間。近年來隨著航空航天、汽車工業等的技術進步,其零部件的結構越來越復雜,對構件的性能要求也更高,傳統的金屬切削加工方法受到嚴峻的挑戰。相比于傳統的減材制造方式,3D打印能夠實現復雜零部件的一次成型,是制造業領域有代表性的顛覆性技術。然而,國內3D打印起步較晚,企業數量與規模均偏小,打印專用新材料與核心零部件嚴重依賴進口,關鍵技術受制于人。2018年國內3D打印行業收入排名第一的先臨三維營收為3.63億元,僅為國際巨頭Stratasys的7%,進口替代還有較大提升空間。

  激光切削

  金屬切削機床是目前主流的機床產品,全球銷量占全部機床的比例達到52.48%,金屬切削機床不僅可以應用于電力、船舶、航天航空等領域,還可用于電子、汽車、新能源、紡織等行業的自動化設備制造中。在經歷了2011-2017的震蕩波動后,受汽車、3C等主要下**業景氣度下滑及固定資產投資增速持續疲軟影響,我國機床增量市場持續萎縮,2018年我國金屬切削機床產銷同比分別下降24%和25%,2019年上半年均同比下降了10%左右。



  2011-2019年中國金屬切削機床產銷量

  激光加工作為一種高精度、高效率的材料加工方式,隨著激光設備技術提升,應用越來越廣泛,對于傳統刀具式金屬切削機床的替代率有望不斷提升。假定激光切削比傳統金屬切削機床效率提升3倍,則保有量上限合計約325萬臺,假定滲透率分別達到15%、25%、50%,單臺激光器均價為26/13/6.5萬元,測算得用于金屬切削的激光器市場空間總容量最高可達4000億元。



  激光器切削機床市場容量測算

  智能制造系統解決方案

  智能制造系統解決方案供應商在智能制造的推進過程中起到至關重要的作用。智能制造工程實施三年以來,我國頂層規劃、試點示范、標準體系建設有效推進,全社會智能制造的氛圍逐步形成。2017年,中國智能制造系統解決方案市場規模達1280億元,同比增長20.8%;2018年市場規模約為1560億元,同比增長21.9%。



2015-2020年中國智能制造系統解決方案市場規模、增長速度及預測

  受益于用戶數字化建設的持續推進,用于研發、物流、服務等環節的智能制造系統解決方案也在加強,相關環節智能制造系統解決方案的應用比例有所提升。排名前五位的智能制造系統解決方案的是:柔性裝配系統、加工環節數字化系統、智能輸送系統、智能倉儲系統以及企業資源計劃(ERP),占比分別為18%、13%、10%、9%、8%。



  中國智能制造系統解決方案細分市場

  智能制造發展趨勢

  落后的技術迫使我國制造業轉型升級,同時,也只有掌握技術和技術咨詢,才可以改變勞動密集型產業現狀。制造業轉型的主要方向為智能制造,主要有五點特征,第一,智能機器在一定程度上表現出獨立性、自主性和個性,甚至相互間還能協調運作與競爭;第二,人機一體化一方面突出人在制造系統中的核心地位,同時在智能機器的配合下,更好地發揮出人的潛能;其余分別為結合虛擬現實技術,自組織與超柔性以及學習能力與自我維護能力。智能制造不僅能提高生產效率,同時在一定程度上能真正解放生產力。我國也將智能制造裝備系統作為目前制造業發展的主要方向。



 智能制造裝備系統主要特征

  智能裝備制造將體現在五大方向,每一發展方向都涉及兩個相應的具體領域,真正的智能化,是從生產到服務過程的裝備智能化。首先,生產方式的智能化,在生產方式上,智能工廠及智能設備的普及和配備才能真正實現智能生產。其次,產品的智能化體現在芯片、傳感器、機器視覺等新型人工智能產業。另外,定制化生產和產品追溯將成為智能制造的新業態新模式;管理實現智能化需要在生產管理及物流管理等領域結合人工智能等實現機器賦能,讓管理效率同時有更大程度提升。最后,服務將同步實現智能化,具體體現在在線監測、遠程診斷及云服務方面?傮w來看,實現徹底智能化制造裝備主要歷經三個階段,智能工廠到數字化工廠最后實現自動化工廠。



  中國智能制造裝備行業發展方向及階段

  未來,我國智能制造裝備呈現出自動化、集成化、信息化、綠色化的發展趨勢。自動化體現在裝備能根據用戶要求完成制造過程的自動化,并對制造對象和制造環境具有高度適應性,實現制造過程的優化;集成化體現在生產工藝技術、硬件、軟件與應用技術的集成及設備的成套及納米、新能源等跨學科高技術的集成,從而使設備不斷升級;信息化體現在將傳感技術、計算機技術、軟件技術“嵌入”裝備中,實現裝備的性能提升和“智能”;最后綠色化主要體現在從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期中,對環境負面影響極小,使企業經濟效益和社會效益協調優化。


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