世界智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體現(xiàn)狀和趨勢.doc

世界智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體現(xiàn)狀和趨勢智能制造裝備是國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定和中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要中明確的高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域中的重點方向。什么是智能制造裝備？智能制造裝備的范圍又包括哪些具體的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)？本文在大量調(diào)研國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)外有關(guān)智能制造及裝備的定義和產(chǎn)業(yè)范圍進行了梳理，并對當前智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢，以及我國發(fā)展智能制造裝備產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)進行了簡要的描述。一、智能制造裝備的定義和產(chǎn)業(yè)范圍界定（一）智能制造的提出及其背景制造業(yè)的發(fā)展先后經(jīng)歷了手工制作、流水線制造、自動化制造、柔性自動化和集成化制造、并行規(guī)劃設(shè)計及敏捷化制造等階段。就自動化制造（也稱工業(yè)自動化）階段而言，大致每十年上一個臺階：20世紀5060年代是單機數(shù)控；70年代以后則是數(shù)控（CNC）機床及由它們組成的自動化島；80年代出現(xiàn)了世界性的柔性自動化熱潮。與此同時，出現(xiàn)了計算機集成制造，但與實用化相距甚遠。表1自動化制造發(fā)展進程表時間內(nèi)容20世紀60年代單機數(shù)控20世紀70年代CNC機床及組成的自動化“孤島”20世紀80年代世界性的柔性自動化熱潮資料來源：韓權(quán)利，趙萬華，丁玉成. 未來的制造模式智能制造J. 機械工程師，2002.1.20世紀80年代以來，先進的制造技術(shù)和計算機技術(shù)廣泛應用于現(xiàn)代制造業(yè)，傳統(tǒng)的設(shè)計方法和管理手段不能有效、迅速地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)中出現(xiàn)的新問題。于是，人們開始借助現(xiàn)代的工具和方法，利用各學科最新研究成果，通過將傳統(tǒng)制造技術(shù)、人工智能科學、計算機技術(shù)與科學等有機集成，發(fā)展一種新型的制造技術(shù)與系統(tǒng)，這便是智能制造技術(shù)（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）與智能制造系統(tǒng)（Intelligent Manufacturing System，IMS），它們總稱智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）。（二）智能制造發(fā)展歷程及政策推進概述智能制造（IM）在國際上尚無公認的定義，目前通常認為它是智能制造技術(shù)（IMT）和智能制造系統(tǒng)（IMS）的總稱。智能制造的概念始于20世紀80年代末，首先由美國提出。1988年，美國New York大學的P.K.Wright教授和Carnegie-Mellon大學的D.A.Bourne教授出版了Manufacturing Intelligence（智能制造）一書，首次提出了智能制造的概念，并指出智能制造的目的是通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器控制對制造技工的技能和專家知識進行建模，以使智能機器人在沒有人工干預的情況下進行小批量生產(chǎn)。1989年，D.A.Bournne組織完成了首臺智能加工工作站（IMW）的樣機，被認為是智能制造機器發(fā)展史的一個重要里程碑。自美國提出智能制造（IM）的概念后，智能制造系統(tǒng)（IMS）一直受到眾多國家的重視和關(guān)注，紛紛將IMS列為國家級計劃并著力發(fā)展。如，美國先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology, AMT)發(fā)展戰(zhàn)略（1991年）、美國先進制造技術(shù)計劃（AMTP）（1993年）、美國敏捷制造使能技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展計劃（Technologies Enabling Agile Manufacturing Strategic plan, TEAM）（1995年）、韓國“高級先進技術(shù)國家計劃”（簡稱G-7計劃）（1991年）、德國“制造2000計劃”、歐共體的“ESPRIT”計劃和“BRITEEURAM”計劃、日本智能制造系統(tǒng)（IMS）國際合作計劃等。其中，最具影響力和代表性的當屬日本的IMS國際合作計劃，它是迄今為止已啟動的制造領(lǐng)域內(nèi)最大的一項國際合作計劃。1991年1月，日本、美國、加拿大、澳大利亞、瑞士、韓國和歐盟聯(lián)合開展了IMS國際合作計劃，總投資達40億美元，計劃的出臺是為了克服柔性制造系統(tǒng)（FMS）、集成制造系統(tǒng)（CIMS）的局限性，把日本工廠和車間的專業(yè)技術(shù)與歐盟的精密工程技術(shù)、美國的系統(tǒng)技術(shù)充分地結(jié)合起來，開發(fā)出能使人和智能設(shè)備都不受生產(chǎn)操作和國界限制、彼此合作的高技術(shù)生產(chǎn)系統(tǒng)，該計劃鼓勵工業(yè)界、學術(shù)界和政府在現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域進行廣泛地研究與合作。IMS的目標是要全面展望21世紀制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，先行開發(fā)下一代的制造技術(shù)，同時致力于全球制造信息、制造技術(shù)的體系化、標準化。進入21世紀以來，日、美、歐都將智能制造視為21世紀的制造技術(shù)和尖端科學，并認為是國際制造業(yè)科技競爭的制高點，且有著巨大的利益，所以他們在該領(lǐng)域的科技協(xié)作頻繁，參與研究計劃的各國制造業(yè)力量龐大，主宰未來智能制造的發(fā)展趨勢。例如，美國2011年提出“先進制造業(yè)伙伴計劃（Advanced Manufacturing Partnership, AMP）”；2012年發(fā)布“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃（A National Strategic Plan for Advanced Manufacturing）”。我國于上世紀80年代末也將“智能模擬”列入國家科技發(fā)展規(guī)劃的主要課題，已在專家系統(tǒng)、模式識別、機器人、漢語機器理解方面取得了一批成果。1993年起，國家自然科學基金委員會每年適度資助智能制造方面的有關(guān)研究項目；國家制定的“九五”計劃也將先進制造技術(shù)（包括IMT和IMS）作為重點發(fā)展領(lǐng)域之一。在強調(diào)先進制造振興戰(zhàn)略的今天，我國非常重視智能制造的發(fā)展，特別是自2009年5月裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃出臺以來，國家政策支持力度不斷加大。2012年3月27日，我國科技部組織編制了智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃，規(guī)劃認為：智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期，實現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造；智能制造技術(shù)是世界制造業(yè)未來發(fā)展的重要方向之一，是推動我國傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的重要途徑，全面開展智能制造技術(shù)研究將是發(fā)展高端裝備制造業(yè)的核心內(nèi)容和促進我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的必然。專項規(guī)劃將結(jié)合世界發(fā)展的趨勢和未來前沿制高點，研究智能制造基礎(chǔ)理論，攻克一批前沿核心技術(shù)和共性關(guān)鍵技術(shù)，研制一批智能化高端裝備，并進行示范應用和產(chǎn)業(yè)化，為實現(xiàn)我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變奠定技術(shù)基礎(chǔ)。（三）智能制造裝備的定義和產(chǎn)業(yè)范圍界定目前，世界其他國家包括國際組織并沒有提出“智能制造裝備”這個概念，“智能制造裝備”的概念可以說是我國所獨有。雖然歐美日等發(fā)達國家政府沒有智能制造裝備這一提法，但有相對應的產(chǎn)業(yè)歸屬范疇，其基本歸屬于2007版北美產(chǎn)業(yè)分類標準（NAICS）中的“金屬加工機械制造（3335）”、“導航、測量、醫(yī)學和控制儀器制造（3345）”、“電氣設(shè)備及組成制造（335）”等，相當于歐盟2007版產(chǎn)業(yè)分類體系中的“測量、測試、導航儀器和設(shè)備制造（26.51）”、“光學儀器及攝影器材制造（26.70）”、“電氣設(shè)備制造（27）”、“金屬成型機械和機床制造（28.4）”、“醫(yī)療和牙科儀器及用品制造（32.50）”等，和日本2007版產(chǎn)業(yè)分類體系中的“金屬加工機械及設(shè)備制造（266）”、“各種生產(chǎn)機器及機械零部件制造（269）（其中，機器人（2694）”、“測量儀器、分析儀器、檢測機械、測量儀器、物理和化學儀器制造（273）”、“醫(yī)學儀器及零部件制造（274）”、“光學儀器（275）”、“電氣機械設(shè)備及用品制造（29）”等。表2國外有關(guān)“智能制造裝備”相對應的產(chǎn)業(yè)范疇北美2007版產(chǎn)業(yè)分類標準（NAICS）歐盟2007版產(chǎn)業(yè)分類體系日本2007版產(chǎn)業(yè)分類體系金屬加工機械制造（3335）導航、測量、醫(yī)學和控制儀器制造（3345）電氣設(shè)備及組成制造（335）等 。測量、測試、導航儀器和設(shè)備制造（26.51）光學儀器及攝影器材制造（26.70）電氣設(shè)備制造（27）金屬成型機械和機床制造（28.4）醫(yī)療和牙科儀器及用品制造（32.50）等。金屬加工機械及設(shè)備制造（266）各種生產(chǎn)機器及機械零部件制造（269）（機器人（2694）測量儀器、分析儀器、檢測機械、測量儀器、物理和化學儀器制造（273）醫(yī)學儀器及零部件制造（274）光學儀器（275）電氣機械設(shè)備及用品制造（29）等資料來源：上海科學技術(shù)情報研究所（ISTIS）分析整理在我國，智能制造裝備的定義是：具有感知、決策、執(zhí)行功能的各類制造裝備的統(tǒng)稱。它是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。智能制造裝備是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、智能化、精密化、綠色化的基本工具，是培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的支撐，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品使用過程節(jié)能減排的重要手段。智能制造裝備的水平已成為當今衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志。智能制造裝備是國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定（2010年10月）和中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要（2011年3月）中明確的高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域中的重點方向，關(guān)系到國家的經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿臀磥戆l(fā)展空間?？紤]到智能制造裝備的戰(zhàn)略地位，以及在推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級中的重要作用，“十二五”期間國家將持續(xù)加大對智能制造裝備研發(fā)的財政支持力度。2012年5月，我國工業(yè)和信息化部印發(fā)了高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，作為子規(guī)劃的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃也同時發(fā)布，該子規(guī)劃重點圍繞關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)、核心智能測控裝置與部件、重大智能制造成套裝備等智能制造裝備產(chǎn)業(yè)核心環(huán)節(jié)提出了重點發(fā)展方向。根據(jù)我國工業(yè)和信息化部發(fā)布的相關(guān)規(guī)劃，可以明確智能制造裝備產(chǎn)業(yè)主要包括：高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備；智能控制系統(tǒng)；智能專用裝備；自動化成套生產(chǎn)線；精密和智能儀器儀表與試驗設(shè)備；關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件等內(nèi)容，詳見表3。表3我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)范疇智能制造裝備高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備重點發(fā)展：高速、精密、復合數(shù)控金切機床；重型數(shù)控金切機床；數(shù)控特種加工機床；大型數(shù)控成形沖壓設(shè)備；重型鍛壓設(shè)備；清潔高效鑄造設(shè)備；新型焊接設(shè)備；大型清潔熱處理與表面處理設(shè)備；非金屬成型設(shè)備；新材料制備裝備；高檔數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控機床功能部件；數(shù)字化工具系統(tǒng)及量儀。智能控制系統(tǒng)重點發(fā)展：集散控制系統(tǒng)（DCS）；現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）；可編程控制系統(tǒng)（PLC）；先進高效發(fā)動機及其智能控制系統(tǒng)；新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)所需要的專用控制系統(tǒng)。智能專用裝備重點發(fā)展：機器人產(chǎn)業(yè)；礦山用智能自卸電鏟、智能化全斷面掘進機、快速集成柔性施工裝備為代表的智能化大型施工機械；數(shù)字化、智能化、高速多功能印刷機械；大型先進高效智能化農(nóng)業(yè)機械。自動化成套生產(chǎn)線重點發(fā)展：大型煤化工自動化關(guān)鍵裝備；大型液化天然氣生產(chǎn)儲能自動化關(guān)鍵裝備、大型天然氣長距離輸送系統(tǒng)；高效棉紡、短流程染整自動化生產(chǎn)線；大型煤炭井下自動化綜合采掘成套設(shè)備及大型露天礦自動化成套設(shè)備。精密和智能儀器儀表與試驗設(shè)備重點發(fā)展：高精度、高穩(wěn)定性、智能化壓力、流量、物位、成份儀表與高可靠執(zhí)行器，智能電網(wǎng)先進量測儀器儀表（AMI），材料分析精密測試儀器與力學性能測試設(shè)備，新型無損檢測及環(huán)境、安全檢測儀器，國防特種測試儀器等各類試驗設(shè)備。關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、元器件及通用部件重點發(fā)展：高可靠性力敏、磁敏等傳感器，新型復合、光纖、MEMS、生物傳感器，儀表專用芯片，色譜、光譜、質(zhì)譜檢測器件;高參數(shù)、高精密和高可靠性軸承、液壓/氣動/密封元件、齒輪傳動裝置及大型、精密、復雜、長壽命模具；電力電子器件及變頻調(diào)速裝置。資料來源：上?？茖W技術(shù)情報研究所（ISTIS）分析整理由于國際上沒有“智能制造裝備產(chǎn)業(yè)”這一提法，無法獲取該產(chǎn)業(yè)的直接數(shù)據(jù)，所以難以描繪該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全貌。在此，我們通過對與之概念相關(guān)的核心行業(yè)如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、智能控制系統(tǒng)、自動化儀器儀表和3D打印設(shè)備等行業(yè)進行觀察分析世界智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的總體發(fā)展態(tài)勢。（一）發(fā)達國家智能制造裝備產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯目前，美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家雖然沒有“智能制造裝備產(chǎn)業(yè)”這個大產(chǎn)業(yè)的提法，但其在我國“智能制造裝備產(chǎn)業(yè)”所包含的數(shù)控機床、工業(yè)機器人、智能控制系統(tǒng)、自動化儀器儀表和3D打印設(shè)備等子領(lǐng)域具有多年的技術(shù)積累，優(yōu)勢明顯。例如，在數(shù)控機床領(lǐng)域，美國、德國、日本三國是當前世界數(shù)控機床生產(chǎn)、使用實力最強的國家，是世界數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展、開拓的先驅(qū)。當前，世界四大國際機床展上數(shù)控機床技術(shù)方面的創(chuàng)新，主要來自美國、德國、日本；美、德、日等國的廠商在四大國際機床展上競相展出高精、高速、復合化、直線電機、并聯(lián)機床、五軸聯(lián)動、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保化機床。美國政府高度重視數(shù)控機床的發(fā)展。美國國防部等部門不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務(wù)并提供充足的經(jīng)費，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研，因而在數(shù)控機床技術(shù)上不斷有創(chuàng)新成果。美國以宇航尖端、汽車生產(chǎn)為重點，因此需求較多高性能、高檔數(shù)控機床，幾家著名機床公司如辛辛那提（Cincinnati，現(xiàn)為MAG下屬企業(yè)）、Giddings & Lewis（MAG下屬企業(yè)）、哈挺（Hardinge）、格里森（Gleason）、哈斯（Haas）等長期以來均生產(chǎn)高精、高效、高自動化數(shù)控機床供應美國市場需求。德國政府一貫重視機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，認為機床工業(yè)是整個機器制造業(yè)中最重要、最活躍、最具創(chuàng)造力的部門，特別講究“實際”與“實效”。德國的數(shù)控機床質(zhì)量及性能良好，先進實用，出口遍及世界，尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床；此外，德國還重視數(shù)控機床主機配套件的先進實用性，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)等各種功能部件在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，被競相采用。日本十分重視數(shù)控機床技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過長達數(shù)十年的努力，日本已經(jīng)成為世界上最大的數(shù)控機床生產(chǎn)和供應國。日本生產(chǎn)的數(shù)控機床部分滿足本國汽車工業(yè)和機械工業(yè)各部門市場需求，絕大多數(shù)用于出口，占領(lǐng)廣大世界市場，獲取最大利潤。目前日本的數(shù)控機床幾乎已遍及世界各個國家和地區(qū)，成為不可缺少的機械加工工具。在工業(yè)機器人領(lǐng)域，日本、美國、德國和韓國是工業(yè)機器人強國。日本號稱“機器人王國”，在工業(yè)機器人的生產(chǎn)、出口和使用方面都居世界榜首；日本工業(yè)機器人的裝備量約占世界工業(yè)機器人裝備量的60%。美國是機器人的發(fā)源地，早在1962年就研制出世界上第一臺工業(yè)機器人，盡管美國在機器人發(fā)展史上走過一條重視理論研究、忽視應用開發(fā)研究的曲折道路，但是美國的機器人技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位，其技術(shù)全面、先進，適應性也很強。德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國；德國工業(yè)機器人的研究和應用在世界上處于領(lǐng)先地位。韓國是工業(yè)機器人的后起之秀，于20世紀80年代末開始大力發(fā)展工業(yè)機器人技術(shù)，在政府的資助和引導下，韓國近幾年來已躋身機器人強國之列。與此同時，工業(yè)機器人領(lǐng)域的全球知名生產(chǎn)廠商也主要集中在以日、美、德等為代表的發(fā)達國家，如，瑞典ABB，日本的發(fā)那科（FANUC）、安川電機（YASKAWA），德國的庫卡（KUKA）、美國American Robot和意大利柯馬（COMAU）等，這些廠商生產(chǎn)的工業(yè)機器人已成為一種工業(yè)標準在全球得到廣泛應用。在智能控制系統(tǒng)領(lǐng)域，歐美日等發(fā)達國家技術(shù)領(lǐng)先，廠商云集。以集散控制系統(tǒng)（DCS）為例，全球主要生產(chǎn)廠家有：瑞典ABB公司，美國艾默生（Emerson）、霍尼韋爾（Honeywell）、?？怂共_（Foxboro）、西屋（Westinghouse），日本橫河電機（Yokogawa）、日立（Hitachi）；德國西門子（Siemens）等；ABB公司持續(xù)多年保持全球DCS市場規(guī)模第一的位置。再看可編程控制系統(tǒng)（PLC）領(lǐng)域，PLC產(chǎn)品按地域分成三大流派：一是美國產(chǎn)品，二是歐洲產(chǎn)品，三是日本產(chǎn)品。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上，以小型PLC著稱。全球著名的廠商主要有：美國的A-B公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（Modicon）公司（現(xiàn)為法國施耐德電氣下屬子公司）、德州儀器（Texas Instruments，TI）公司，其中A-B公司是美國最大的PLC制造商，其產(chǎn)品約占美國PLC市場的一半；德國的西門子（SIEMENS）公司、AEG公司，法國的TE公司；日本的三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70%的份額。在自動化儀器儀表領(lǐng)域，生產(chǎn)廠家主要集中在歐美日等發(fā)達國家。例如，美國、歐洲和亞洲（包括日本）的傳感器市場約占全世界傳感器市場的90%左右。全球變送器和執(zhí)行器市場被以美國為代表的北美經(jīng)濟體，以德國、英國、法國為代表的歐盟地區(qū)，以及以日本為代表的亞太地區(qū)三個經(jīng)濟體瓜分。不管是壓力變送器，還是溫度變送器，占全球生產(chǎn)和銷售市場份額最多的都是在自動化儀器儀表行業(yè)中處于領(lǐng)先地位的歐美日跨國巨頭，如美國艾默生（Emerson）、霍尼韋爾（Honeywell）；瑞士ABB、恩德斯豪斯（E+H）；德國西門子（Siemens）；日本橫河電機（Yokogawa）等。變頻器行業(yè)市場集中度較高，技術(shù)門檻也比較高,市場占有率較高的和國外企業(yè)主要有：日本的三菱、富士、三墾力達、安川；美國的羅克韋爾、愛默生；歐洲的西門子、ABB、斯耐德、丹佛斯。再看控制閥，美國是全球最大的閥門供應商，有超過110家企業(yè)；德國的閥門生產(chǎn)企業(yè)有170多家，多數(shù)屬于專業(yè)性很強的公司；日本的閥門企業(yè)共有706家，其中15家的產(chǎn)值占到了整個市場的70%。在3D打印設(shè)備領(lǐng)域，歐美等西方發(fā)達國家在3D打印技術(shù)應用方面總體居于領(lǐng)先地位。3D打印產(chǎn)業(yè)排名前4位的企業(yè)分別是美國3D Systems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德國EOS公司，它們占據(jù)全世界近70%的市場份額，形成了寡頭壟斷的市場競爭格局。（二）智能制造裝備產(chǎn)業(yè)集中度高，跨國公司戰(zhàn)略布局凸顯全球化格局智能制造裝備的發(fā)展，從市場驅(qū)動力看，高度依賴于高端、精密、技術(shù)密集、集成制造發(fā)展需求，這種需求根本上源自有效縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、大大提高產(chǎn)量的需求，國際規(guī)模勞動分工讓消費品利潤減小而要使用智能自動化技術(shù)來彌補的需求，以及消費者在使用材料微型化、觸感和多功能性等方面的持續(xù)增加的要求，和更加嚴格的生產(chǎn)安全與可追溯性要求；從內(nèi)在支撐力看，高度依賴于工程制造科學、技術(shù)基礎(chǔ)與發(fā)展經(jīng)驗的積累，由此導致行業(yè)壟斷性普通很強，壟斷力量主要來自發(fā)達國家領(lǐng)先跨國企業(yè)。智能制造裝備跨國企業(yè)主要集中在美國、德國及日本工業(yè)化發(fā)達國家中，且產(chǎn)業(yè)集中度高企。以智能控制系統(tǒng)為例，全球前50家企業(yè)排行榜中74%為美德日企業(yè)，入榜企業(yè)最多的是美國和德國，各有13家，其次是日本有11家企業(yè)，其后相對居多的國家是英國和瑞士，其中，排名前10位企業(yè)中有半數(shù)是美國企業(yè)，其企業(yè)競爭力可見一斑；在50家企業(yè)收入總額中，44%為前5家企業(yè)據(jù)有，第1位企業(yè)的收入是第10位的4倍、第50位的51倍，50位企業(yè)的收入中位是第14位企業(yè)，可見行業(yè)巨頭企業(yè)壟斷之勢。從企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展來看，基于智能制造裝備領(lǐng)域成熟性與壟斷性，差異化、系統(tǒng)化、垂直并購是該領(lǐng)域企業(yè)追求技術(shù)優(yōu)勢增長及市場規(guī)模擴張最為常見的模式。領(lǐng)先的制造商著眼于全球市場網(wǎng)絡(luò)，基本形成了全球化的創(chuàng)新研發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售服務(wù)布局。在技術(shù)戰(zhàn)略方面，企業(yè)更加重視依托其核心技術(shù)產(chǎn)品的針對于特定應用領(lǐng)域的解決方案，以適應于用戶更為個性化、高效能、低耗能等需求。（三）亞太地區(qū)為市場爭奪焦點，歐美將是未來市場關(guān)注點從目前智能制造裝備的銷量數(shù)據(jù)看，亞太地區(qū)已成為智能制造裝備制造商爭奪市場的主戰(zhàn)場，這是因為亞太等新興市場地區(qū)工業(yè)化進程加快，資本投入和大型基礎(chǔ)建設(shè)項目大幅增加，對智能制造裝備需求量相應增加。日本、中國、韓國、東南亞等地近年來在數(shù)控機床、工業(yè)機器人、智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的銷量顯著上升。2011年，亞太地區(qū)工業(yè)機器人的銷量是歐洲的2倍、美洲的3.4倍。在數(shù)控機床領(lǐng)域，2011年亞洲地區(qū)機床總產(chǎn)值為573.5億美元，大大超過西歐地區(qū)（歐洲機床工業(yè)合作委員會（CECIMO）下屬的15個成員國）的285.9億美元和美洲地區(qū)的58.3億美元，居世界第一位；2012年亞太地區(qū)繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢。Marketline公司數(shù)據(jù)顯示亞太地區(qū)是智能控制系統(tǒng)增長最快的市場，預測2011年-2016年，亞太地區(qū)市場年復合增長率為6.4%，比歐、美市場高2個百分點，即是歐美市場增速的1.45倍。雖然未來幾年亞太地區(qū)依然是機器人、數(shù)控機床和智能控制系統(tǒng)等行業(yè)的主要出口市場，但同時歐美市場也要關(guān)注，原因一方面是包括德國在內(nèi)的發(fā)達國家的自動化程度并沒有想象中的高，依然有待加強；另一方面是來自現(xiàn)有控制系統(tǒng)的更新改造。（四）智能制造裝備產(chǎn)業(yè)備受各國政府關(guān)注，發(fā)展前景廣闊當今，工業(yè)發(fā)達國家始終致力于以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級，更加注重資源節(jié)約、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展，智能化、綠色化已成為制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，智能制造裝備的發(fā)展將成為世界各國競爭的焦點。后金融危機時代，美國、英國等發(fā)達國家的“再工業(yè)化”，重新重視發(fā)展高技術(shù)的制造業(yè)；德國、日本竭力保持在智能制造裝備領(lǐng)域的優(yōu)勢和壟斷地位；韓國也力求躋身世界制造強國之列。目前，歐美發(fā)達國家已出臺了若干推進智能制造裝備發(fā)展的政策和計劃。例如，為了應對金融危機對機床工業(yè)發(fā)展的沖擊，促進機床工業(yè)復蘇，歐洲機床工業(yè)合作委員會提出了歐盟機床新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策；美國于2011年和2012年分別提出了“先進制造業(yè)伙伴計劃”和“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”，這兩大計劃中均有涉及智能制造裝備產(chǎn)業(yè)方面的內(nèi)容。當前，3D打印技術(shù)作為智能制造產(chǎn)業(yè)的主要支撐，備受世界各國的關(guān)注。為搶占制高點，歐美等發(fā)達國家紛紛加大了3D打印技術(shù)的研發(fā)步伐。我國也高度重視智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智能制造裝備是國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定（2010年10月）和中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要（2011年3月）中明確的高端裝備制造業(yè)領(lǐng)域中的重點方向，關(guān)系到國家的經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿臀磥戆l(fā)展空間?？紤]到智能制造裝備的戰(zhàn)略地位，以及在推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級中的重要作用，“十二五”期間國家將持續(xù)加大對智能制造裝備研發(fā)的財政支持力度。2012年5月，我國工業(yè)和信息化部印發(fā)了高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，作為子規(guī)劃的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃也同時發(fā)布。智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃已明確我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)2015年和2020年的發(fā)展目標，即，到2015年，我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)銷售收入將超過10000億元，年均增長率超過25%，工業(yè)增加值率達到35%，智能制造裝備滿足國民經(jīng)濟重點領(lǐng)域需求；到2020年，我國將建立完善的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)銷售收入超過30000億元，實現(xiàn)裝備的智能化及制造過程的自動化?！笆濉逼陂g，我國國民經(jīng)濟重點產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、重大工程建設(shè)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育壯大和能源資源環(huán)境的約束，對智能制造裝備產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求，并提供了巨大的市場空間。未來5-10年，我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期。當前，世界智能制造裝備技術(shù)總體呈現(xiàn)出高性能化、智能化、集成化、綠色化的發(fā)展趨勢。（一）高性能化智能制造裝備性能將不斷提高，即表現(xiàn)為高速度、高精度、高功能性，并便于操作和維修。以數(shù)控機床為例，隨著國民經(jīng)濟飛速發(fā)展和工業(yè)自動化水平的不斷提高，制造業(yè)向著高、精、尖方向發(fā)展，特別是汽車、船舶、紡織、電子技術(shù)、航空航天的迅猛發(fā)展，對加工中心的速度和生產(chǎn)效率要求也越來越高，高效、高精、高速化加工中心已經(jīng)是數(shù)控機床行業(yè)流行的趨勢。例如，2013年4月22日27日在北京舉行的第十三屆中國國際機床展(CIMT 2013)上，瑞士阿奇夏米爾公司的HSM4 00ULP五軸五聯(lián)動高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速高達42000r/min；日本牧野（MAKINO）的F8大型精密立式加工中心，定位精度0.15m，重復定位精度1.0m；美國哈挺公司的T42超精密車削中心，主軸跳動小于0.5m，重復定位精度小于2m，工件圓度0.25m，輪廓精度5m和連續(xù)加工精度5m；瑞士Rollomatic公司的GrindSmart Nano6數(shù)控微型刀具磨床，磨削直徑0.03mm 2mm，磨削工件的同軸度、表面粗糙度以及尺寸精度都進入了納米級。再看工業(yè)機器人，全球領(lǐng)先的工業(yè)機器人供應商之一德國庫卡公司（KUKA）于2012年11月6-10日在上海新國際博覽中心舉辦的“第十四屆中國國際工業(yè)博覽會”上，展示了其一款全能型高負荷機器人KR 210 R2700 extra，這款高負荷六軸機器人可謂 “KR QUANTEC extra”家族中的全能型機器人，擁有210公斤的負載能力和50公斤的附加負載，最大作用范圍達2700毫米，較長的作用范圍和高度的靈活性使其成為不可或缺的好幫手，尤其在點焊、搬運和裝卸領(lǐng)域頗受市場歡迎。與其它型號相比，KR 210 R2700 extra在 210 公斤/2700 毫米的應用級別里，更精致、更緊湊、更穩(wěn)定。其通過降低運動部件的重量，在精度、性能、能耗以及可用性方面樹立了全新標桿，能以最小投資成本實現(xiàn)多樣性和靈活性的最大化。在2012年6月4日至7日在北京中國國際博覽中心（新館）舉辦的第十七屆北京埃森焊接與切割展覽會上，日本FANUC公司向全球首次展出了其2012新品機器人FANUC R-0iA，F(xiàn)ANUC R-0iA是一款具有智能化功能的六軸機器人，其機身設(shè)計緊湊、細巧，整體結(jié)構(gòu)超輕量，占地面積小，特別適用于在狹小空間內(nèi)的弧焊作業(yè)。與同系列機器人相比較，R-0iA機器人的本體重量進一步降低，僅110kg，運動半徑卻進一步擴大，達1437mm，并擁有高速動作和高定位精度等優(yōu)越的工作性能，在同系列中具有最高性能的動作能力。（二）智能化智能化是智能制造裝備的重要發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在裝備能根據(jù)用戶要求完成制造過程的自動化，并對制造對象和制造環(huán)境具有高度適應性，實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化。以工業(yè)機器人為例，隨著系統(tǒng)化生產(chǎn)的發(fā)展，模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進一步應用，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；人機界面更加友好，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。2011年11月15日在上海新國際博覽中心舉辦的中國國際工業(yè)博覽會上，日本FANUC公司首次亮相的“真空袋裝藥劑整列”的FANUC機器人系統(tǒng)，演示機器人在食品醫(yī)藥行業(yè)快速拾取，視覺定位，準確抓取，進而進行裝配整列的工序，該系統(tǒng)通過兩臺機器人吸盤裝置不停的吸取工件，為客戶演示在包裝、裝配、搬運、揀選等現(xiàn)代工廠生產(chǎn)中柔性化、高速、智能化的應用趨勢。另外，有4臺FANUC M-1iA小型高速拳頭型機器人展示了巧克力豆的揀選、高速搬運鋼珠、密封墊的插取，以及貼標簽等操作。在2012年“第十四屆中國國際工業(yè)博覽會”上，ABB公司重點展出了四個機器人解決方案，它們可滿足客戶在不同工作場合和環(huán)境下的需求。其中，“機器人車身擦凈及內(nèi)噴自動工作站”是ABB針對汽車制造業(yè)最新推出的工業(yè)機器人解決方案，它取代了傳統(tǒng)往復機龍門擦凈系統(tǒng)，在噴涂前有效去除車身表面灰塵顆粒，幫助客戶實現(xiàn)高效完美的車身潔凈和內(nèi)部噴涂，其全自動化生產(chǎn)流程還能確保生產(chǎn)連貫性，實現(xiàn)更高效的自動化生產(chǎn)；“冰淇淋自動裝箱工作站”廣泛應用于冰淇淋、餅干等袋裝或盒裝產(chǎn)品裝箱，能讓生產(chǎn)流程更加高效、快速；“鼠標裝配工作站”主要應用于電子消費產(chǎn)品生產(chǎn)流程中小工件的取放和裝配工序，可有效的提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量并降低工程設(shè)計難度；而應用于汽車零部件點焊工藝的“機器人點焊工作站”，其焊槍的同一槍體設(shè)計可大大減少備件的使用和更換，同時還有運行速度快和節(jié)省生產(chǎn)空間等特點。（三）集成化智能制造裝備正向技術(shù)集成、系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工藝技術(shù)、硬件、軟件與應用技術(shù)的集成及設(shè)備的成套，同時還體現(xiàn)在生物、納米、新能源、新材料等跨學科高技術(shù)的集成，從而使裝備得到不斷提高和升級，甚至發(fā)生深刻變化。以智能控制系統(tǒng)為例，集散控制系統(tǒng)（DCS）的集成化體現(xiàn)在兩個方面：功能的集成和產(chǎn)品的集成。過去的DCS廠商基本上是以自主開發(fā)為主，提供的系統(tǒng)也是自己的系統(tǒng)。受信息技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機硬件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、各種組態(tài)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等）發(fā)展的影響，以及用戶對先進的控制功能與管理功能需求的增加，各DCS廠商（以艾默生、霍尼韋爾、?？怂共_、橫河電機、ABB為代表）紛紛提升DCS系統(tǒng)的技術(shù)水平，并不斷地豐富其內(nèi)容，目前集散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)進入第四代。第四代DCS更強調(diào)系統(tǒng)集成性和方案能力，DCS中除保留傳統(tǒng)DCS所實現(xiàn)的過程控制功能之外，還集成了可編程控制器（PLC）、采集發(fā)送器（RTU）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）、各種多回路調(diào)節(jié)器、各種智能采集或控制單元等。此外，各DCS廠商不再把開發(fā)組態(tài)軟件或制造各種硬件單元視為核心技術(shù)，而是紛紛把DCS的各個組成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如，多數(shù)DCS廠商自己不再開發(fā)組態(tài)軟件平臺，而轉(zhuǎn)入采用兄弟公司（如Foxboro用Wonderware軟件為基礎(chǔ)）的通用組態(tài)軟件平臺，或其它公司提供的軟件平臺（Emerson用Intellution的軟件平臺做基礎(chǔ)）。此外，許多DCS廠家甚至I/O組件也采用OEM方式，如Foxboro采用Eurothem的I/O模塊，橫河的R3采用富士電機的Processio作為I/O單元基礎(chǔ)，Honeywell公司的PKS系統(tǒng)則采用Rockweell公司的PLC單元作為現(xiàn)場控制站。（四）綠色化資源、能源的壓力，使裝備必須考慮從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期中，對環(huán)境負面影響極小，資源利用率極高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造是提高智能制造裝備資源循環(huán)利用效率和降低環(huán)境排放的關(guān)鍵途徑。從近幾年舉行的國際機床展看，數(shù)控機床除了向高速、高精度、多軸聯(lián)動、復合加工和智能化方向發(fā)展外，也更重視環(huán)?；?，綠色生態(tài)機床開始成為研究熱點并日益受到重視?！熬G色生態(tài)機床”是近年來機床行業(yè)的一種發(fā)展趨勢，其強調(diào)了機床、環(huán)境、人三者之間的關(guān)系，目地是大幅度提高機床生產(chǎn)效率的同時降低對環(huán)境的影響和對操作者健康的危害。干切削、準干切削、硬切削、微制造（Inter-Micro）技術(shù)等綠色制造工藝在歐洲發(fā)展很快，各機床制造商也均采取一切措施防止或避免冷卻液、潤滑液對周圍環(huán)境造成生態(tài)危害，設(shè)計開發(fā)環(huán)保產(chǎn)品。例如，瑞士米克朗公司在設(shè)計環(huán)保機床VCP/UCP1000/1350系列機床時，從環(huán)境保護的角度出發(fā)，考慮了機床各部分諸多方面的改進，例如：直線導軌采用了中央潤滑系統(tǒng)，在8小時工作制下，每年最多僅需要34L機油；對電主軸和電氣柜的制冷以及對其冷卻劑進行冷卻的附件裝置均采用無氟制冷裝置；不帶濾網(wǎng)的切屑處理，因而不存在處理有害廢液的費用；采用靜電過濾器有效地吸收機床內(nèi)部空間污濁的空氣，以保護機床操作者的健康水平，保持車間空氣的清新；噪聲低，UCP1350機床以主軸最高速運轉(zhuǎn)時，操作者聽到的噪聲比經(jīng)濟型轎車開到100km/h時司機聽到的噪聲要?。浑姶泡椛涞?，電磁兼容性經(jīng)過測試；節(jié)能，在主軸驅(qū)動系統(tǒng)中，電主軸制動時利用能量恢復模塊和有節(jié)電的待機電路；機床為緊湊型設(shè)計，在車船運輸時可降低運費等。日本馬扎克（Mazak）公司為了地球環(huán)保事業(yè)，則提出了環(huán)境基本方針，即：在機床生產(chǎn)的過程中，通過削減使用的能源和產(chǎn)業(yè)廢棄物來降低伴隨著生產(chǎn)活動而帶來的環(huán)境負荷；同時，在開發(fā)新產(chǎn)品時也盡可能考慮使用可以節(jié)省能源、可以進行廢物再利用的材料，以環(huán)境保護為目的開展研發(fā)工作。工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。同時，機器人對能源的消耗越來越小，更注重節(jié)能環(huán)保。例如，在“2010中國國際工業(yè)博覽會”上，ABB公司展示了一臺全新的工藝臂噴涂機器人IRB5500，它主要應用于汽車噴涂，IRB5500高達24ms2的加速度和1.52ms的噴涂速度，在一定條件下能幫客戶縮短20生產(chǎn)節(jié)拍和減少12的油漆消耗。配套安裝霧化器后，該款機器人的工作范圍擴大至6 m，其手臂可在車身表面自如地縱向和橫向移動，保證了高品質(zhì)的噴涂工藝。兩臺IRB5500機器人就可勝任通常需要4臺機器人承擔的噴涂任務(wù)，減少了噴房的面積、節(jié)省了投資成本，并極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。2012年4月18日至21日在上海新國際博覽中心舉辦的“第二十六屆中國國際塑料橡膠工業(yè)展覽會（CHINAPLAS 2012）”上，德國庫卡公司(KUKA)向觀眾展示了KR 90 R3700 prime K和KR 5 兩款機器人在橡塑行業(yè)的卓越性能和廣泛應用。KR 90 R3700 prime K機器人是一款六軸架裝式機器人，它集超凡的精致和輕巧與卓越的剛性和精度于一身，作業(yè)周期縮短25，同時具有最高的軌跡精度和最佳節(jié)能效果。KR 5機器人是庫卡機器人系列產(chǎn)品中最小的機器人,由于具備價格優(yōu)惠、尺寸緊湊等優(yōu)勢，它能夠很好地滿足客戶所需的應用,其最大的工作范圍可達1412毫米，因此無論是落地安裝還是安裝在天花板上，KR 5 都能可靠的完成工作任務(wù)。在2012年“第十四屆中國國際工業(yè)博覽會”上，ABB還展示了一款新型的IRB 1520ID中空臂機器人，專為弧焊工藝而設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)不間斷地生產(chǎn)，可節(jié)省高達50的維護成本，與同類產(chǎn)品相比，焊接單位成本大幅降低。近年來，我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)增長勢頭迅猛，初步形成一定的規(guī)模。本文主要闡述我國發(fā)展智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、機遇與挑戰(zhàn)。（一）發(fā)展現(xiàn)狀1、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速據(jù)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2010年我國工業(yè)自動化控制系統(tǒng)和儀器儀表、數(shù)控機床、工業(yè)機器人及其系統(tǒng)等部分智能制造裝備產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域銷售收入超過3000億元。以機床工業(yè)為例，自2002年以來，我國機床工業(yè)已連續(xù)十年實現(xiàn)高速增長，到2011年，我國已連續(xù)十年成為世界第一大機床消費國和第一大機床進口國。我國數(shù)控機床的發(fā)展經(jīng)歷了三十年跌宕起伏，已經(jīng)由成長期進入成熟期；目前，我國可供市場的1500多種數(shù)控機床已覆蓋超重型機床、高精度機床、特種加工機床、鍛壓設(shè)備、前沿高技術(shù)機床等領(lǐng)域。再看工業(yè)機器人領(lǐng)域，2011年，我國工業(yè)機器人銷量為22577臺，較2010年增長51%；除了2009年，我國機器人市場在近幾年處于急劇增長態(tài)勢。20062011年，我國工業(yè)機器人需求量增加了四倍。在工業(yè)機器人50多年的發(fā)展歷史中，只有中國一個國家在這么短的時間內(nèi)機器人需求出現(xiàn)這樣一個急劇增長的態(tài)勢。2、重點產(chǎn)品有所突破隨著信息技術(shù)與先進制造技術(shù)的高速發(fā)