高端装备和智能制造装备发展现状与趋势sdw.pptx

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1、高端装备和智能制造装备发展现状与趋势中国机械工程学会机械科学研究总院屈贤明2012年3月28日（武汉）报告框架三、智能制造装备发展展望二、我国高端装备制造业发展态势和展望一、我国制造业面临的挑战和机遇 挑战：2008年世界金融危机后，曾视制造业为“夕阳产业”的工业发达国家，重新回归实体经济、重塑制造业、振兴制造业。美国总统奥巴马在2012年国情咨文中五次提到了中国，认为：“现在，中国等地从事经营的成本越来越高，而美国的生产效率也越来越高，因此我们面临把制造业迁回来的大好机会。”一、我国制造业面临的挑战和机遇 美国政府提出要从中国夺回制造业的领导地位，并采取了一系列举措：一是新组建白宫制造业政策

2、办公室，加强政策扶持，实施“美国工作内包”计划，通过降低企业所得税税率鼓励外迁企业回归本土，鼓励企业加大本土投资。二是完善法律框架，制定重振美国制造业框架，通过了制造业促进法案，并正式启动“先进制造伙伴计划”。一、我国制造业面临的挑战和机遇 三是加强高科技研发，提高效率，降低成本，打败中国在人工劳动力上的传统优势。四是强化经济外交，提出五年内出口翻番的目标，建立横跨23个部委的“选择美国办公室”，首次将招商引资提到“总统令”的高度。一、我国制造业面临的挑战和机遇 五是建立贸易执法机构，负责调查中国等国家的不公平贸易做法。六是支持先进制造业所需高技能人才的培训。英国、法国等国家也采取了类似举措。

3、一、我国制造业面临的挑战和机遇 挑战：工业发达国家制造业回归战略使得跨国公司在我国制造业的布局呈“逆转移”态势；发达国家凭借其在高技术的巨大优势及对核心技术和关键环节的掌控，拉大与我国的技术差距，并在竞争规则和国际贸易规则上大做文章，使得贸易摩擦更为加剧。一、我国制造业面临的挑战和机遇 挑战：随着国内人工、材料、能源、土地等生产要素成本的不断上升，印度、越南及东南亚发展中国家以比我国更低的成本优势，成为接纳国际产业转移的新阵地，2008年以来我国对这些地区的产业转移也呈快速增长的势头。在轻工、纺织等劳动密集型产品正在由“中国制造”转向“越南制造”。一、我国制造业面临的挑战和机遇 挑战：工业发达

4、国家重振制造业计划的实施，以及发展中国家的崛起，使我国制造业面临工业发达国家高技术创新优势和发展中国家低端产品更低成本优势的双向挤压。一、我国制造业面临的挑战和机遇 机遇：我国制造业经过近十年的快速发展，生产规模已超过美国位居世界第一，2010年我国制造业产值达到1.955万亿美元。我国已形成了可进行规模化大生产的制造业产业体系和良好的现代工业协作条件。一、我国制造业面临的挑战和机遇 机遇：工业化和城镇化进程加快及人民生活质量的提高，为制造业提供了巨大的市场空间。以企业为主体的技术创新体系基本形成，并取得了一批具有自主知识产权、国际先进的创新成果。一、我国制造业面临的挑战和机遇 机遇：信息化与

5、工业化深度融合战略方针的实施，为在更高起点上发展制造业提供了重要机遇。一、我国制造业面临的挑战和机遇 总体来说，我国是制造大国，还不是制造强国，随着国际环境和内部条件的变化，如何继续保持我国制造业传统优势的同时，着力转变主要依靠资金和资源的高投入、劳动力等综合要素的低成本、大量出口廉价的低端制造这种传统的发展思路和惯性思维，树立新的发展观刻不容缓。新时期中国制造业的发展战略应体现四个转变：由低成本优势向创新优势转变；由环境失衡向环境友好转变；由出口主导向内生增长转变；由低端制造向高端制造转变。突出三个原则：高端发展、创新驱动、模式引领。通过对我国制造业面临环境分析，我们认为新时期我国制造业应实

6、施创新升级战略，即以数字化和智能化制造为引领，以自主创新为驱动力，逐步形成新的竞争优势自主创新优势，实现产业升级为高端制造。2008年我国已成为世界第一装备制造大国，但大而不强，主要问题有三点：（1）自主创新能力薄弱，高端装备制造呈现失守困局 拥有自主知识产权和自主品牌的技术和产品少，在许多高端装备领域未能掌握核心关键技术，对外依存度高。目前还不能生产大型民用飞机、深水海洋石油装备。90%的高档数控机床、95%的高档数控系统、机器人和工厂自动控制系统依赖进口。科学仪器和精密测量仪器对外依存度达70%。二、我国高端装备制造业发展态势和展望（2）关键零部件发展滞后，主机面临“空壳化”危险 高端主机

7、和成套设备所需的关键零部件、元器件和配套设备大量进口。海洋工程装备的大多数配套设备依赖进口。航空工业所需发动机、机载设备、原材料和配套件的配套能力差。为高档数控机床配套的高档功能部件70%需要进口。大型工程机械所需30Mpa以上液压件全部进口。占核电机组设备投资1/4的泵阀主要依赖进口。（3）现代制造服务业发展不良，价值链的高端缺位 我国装备制造业的发展过度依赖单机、实物量的增长，而为用户提供系统设计、系统成套和工程承包、维修改造、回收再制造等服务业未能得到培育，绝大多数企业的服务收入所占比重低于10%，处于价值链低端的加工装配环节。国务院关于加快培育和发展战略性新型产业的决定起草小组，在初期

8、选择重点发展领域时，未考虑高端装备制造业。2010年初，起草小组分华东、中南、东北三条线组织了对我国战略性新兴产业的调研。通过调研感受到我国新能源、新材料、生物医药、信息产业的发展十分令人鼓舞。同时也看到了这些产业所使用的装备却绝大部分依赖进口。调研所发现的情况引起起草组的高度重视，使大家清醒地认识到高端装备在发展我国战略性新兴产业中的重要作用，因此，决定将高端装备制造列为战略性新兴产业的重点领域。1.国家为什么要将高端装备制造业列为战略性新兴产业 是转变经济发展方式的根本手段 装备制造业承担着为国民经济各行业和国家安全提供装备的重任，带动性强，波及面广，其技术水平不仅决定了各产业当前竞争力的

9、强弱，而且决定了今后运行的质量和效益。高端装备制造业是转变经济发展方式的根本手段。是战略性新兴产业的重要保障 新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络等战略性新兴产业具有技术密集度高的特点，需要有高技术水平的装备为其发展提供支撑，发展高端装备制造业则是“十二五”期间战略性新兴产业能实现健康、持续、快速发展的重要保障。是做强装备制造业的重要抓手 高端装备制造业具有掌握核心技术、市场需求前景广阔、资源能耗低、带动系数大、综合效益好等多种特征，这就决定了高端装备制造业的发展壮大，将对整个装备制造业的规模、技术水平的提升，产业结构的调整具有重要的推动作用。高端装备制造业航空装备 航空装备海洋工程装

10、 海洋工程装备 备智能制造 智能制造装备 装备轨道交通装 轨道交通装备 备卫星及其 卫星及其应用 应用国务院明确的高端装备制造业重点方向2、高端装备制造业发展重点（1）航空装备 大型客机 150座的C919单通道干线飞机，2014年实现首飞。支线飞机 加快ARJ21-700型涡扇飞机研制，适时启动加长型、公务型、货运型飞机研制，加快50座新舟60系列的改型。（1）航空装备 通用飞机 加快研制生产大型灭火和水上应急救援飞机，支持大中型特种飞机、中/重型直升机和高端公务机的发展，支持发展6座（含）以下轻小通用飞机、水上飞机、无人飞机、特种飞行器和2吨（含）以下直升机。（1）航空装备 航空设备 加快

11、发展航电、通讯导航、液压、燃油、环控、电源、起落架、二次动力、生活设施、防火、照明、健康监控系统。航空发动机 航空工业服务业（2）卫星及应用 航天运输系统 开展重型运载火箭及发动机、先进上面级、多星上面级工程研制和关键技术攻关。应用卫星系统 发展固定通信、移动通信卫星、宽带多媒体卫星。完成第二代北斗卫星导航系统一期工程建设。（2）卫星及应用 卫星地面系统 组建国家陆地卫星数据中心；建设和完善卫星导航基准站、卫星地球站/地面关口站；建设和完善卫星导航基准站、卫星运行管理、数据处理地面配套设施。（2）卫星及应用 卫星应用系统 大力推进卫星通信在远程教育、远程医疗、应急通信等公共服务中的应用，支持直

12、播卫星、宽带多媒体卫星的应用服务。推进卫星导航在金融、电力、通信、交通、农业、渔业行业的应用。（3）轨道交通装备 动车组及客运列车 开发适应高寒、高热、高风沙、高湿、广域等不同系列的谱系化动车组。开发摆式列车、200km/h客运机车及客车产品。重载及快捷货运列车 突破30t及以上轴重重载机车、160-200km/h快捷货运机车和货车技术，研制大功率交流传动机车、大轴重重载货车、快捷货运列车。（3）轨道交通装备 城轨交通多样性装备 开展储能式轻轨车辆、100%低地板车辆、中低速磁浮车辆研发。大型养路机械装备 研制捣固稳定车、高效清筛机、带道砟分配功能的配砟整形车、道床综合处理车、钢轨铣床磨车、高

13、精度测量车、高速轨检车、钢轨探伤车、物料运输车、接触网综合作业车、轨道吸污车、轨道除雪车。（3）轨道交通装备 通信信号系统 开发适合城际铁路特点的列控系统产品。开发基于无线的列控系统(CBTC)。综合监控与运营管理信息化（4）海洋工程装备 海洋矿产资源开发装备 大力发展半潜式钻井/生产平台、钻井船、自升式钻井平台、浮式生产储卸装置、物探船、起重铺管船、水下生产系统及水下立管等装备，逐步实现自主设计建造；积极开展天然气水合物、海底金属矿产资源开发装备的前期研究和技术储备，为培育相关产业奠定基础。海洋可再生能源和化学资源开发装备 大力发展海上及潮间带风机安装平台(船)、海上风机运营维护船、海上及潮

14、间带风力发电装备等，全面推进海洋可再生能源的产业化；以海水淡化和综合利用装备为重点，促进海洋化学资源开发装备的产业化；积极开展海洋波浪能、潮汐能、海流能、温差能、海水提锂、海水提铀等开发装备的前期研究和技术储备。其他海洋资源开发装备 以海上浮式石油储备基地、海上后勤补给基地等装备为重点，加快关键设计、建造技术的研究和攻关；积极开展海上机场、海上卫星发射场等装备的前期研究。（5）智能制造装备（本项内容将在后面详细介绍）新能源产业新一代核电设备 太阳能光伏电池及其制造设备风电整机、关键零部件和控制 系统 生物质能发电机组3、其它战略性新兴产业中需要的高端装备 高端装备除上述5个重要发展方向之外，在

15、其它6个领域也必须以高端装备为支撑。节能环保产业高效节能锅炉窝炉电机及拖动设备余热压利用设备高效、低成本的污水、固体废物、烟气处理设备环境监测设备1.智能化是装备制造业重要发展趋势三、智能制造装备发展展望 中国机械工程学会在路甬祥理事长倡议和亲自指导下，开展了中国机械工程技术路线图的编制，提出了未来20年，在市场和创新的双轮驱动下，机械工程技术将朝着绿色、智能、超常、融合、服务方向发展。其中“智能”是鲜明的特点之一。绿色制造强调通过资源综合利用和循环使用、短缺资源的代用以及节能降耗等措施实现资源的持续利用；同时减少废料和污染物的生成及排放，提高生产和消费过程与环境的相容程度，最终实现经济效益和

16、环境效益的最优化。机械产品全寿命周期的绿色化是未来机械工程技术发展的重要方向。绿色制造体现在：产品设计绿色化、材料绿色化、制造工艺绿色化、包装绿色化、处理回收绿色化。绿色 美国奇点大家教授瓦德瓦2012年1月11日在华盛顿邮报提出：“当我们将人工智能、机器人和数字制造技术相结合，将会发生一场制造业的革命。它使得美国企业家在本地建厂开工，生产出各种各样的产品。这样，中国还如何能与我们竞争？美国注定要重新获得制造业的领导权，而很快就该轮到中国去担忧了。”智能 美国学者提出的三大技术相结合产生的制造模式，我们可以称之为制造智能化，也可称之为智能制造。有不少人提出疑问，智能制造是不是制造业的发展方向，

17、它能不能给制造业带来革命性变化。智能 20世纪50年代诞生的数控技术以及随后出现的机器人技术和计算机辅助设计技术，开创了数字化技术用于制造活动的先河，也解决了制造产品多样化对柔性制造的要求；传感技术的发展和普及，为大量获取制造数据和信息提供了便捷的技术手段；人工智能技术的发展为生产数据与信息的分析和处理提供了有效的方法，给制造技术增添了智能的翅膀。信息技术和自动化技术使制造业的发展模式、运行效率等发生了深刻变化。制造智能化是制造自动化、制造数字化发展的必然结果和高级阶段。智能 制造智能化（或称智能制造）的内涵：是针对产品、装备与设施的设计制造过程，利用信息感知、决策判断、安全执行等先进智能技术

18、，实现制造产品、制造工具与制造环境以及制造工人等资源的最佳组织与优化配置，达到由人类专家与智能机器共同组成的人机系统去扩大、延伸和部分取代人类在制造过程中体力与脑力劳动的目的。智能 制造智能化不仅是单元技术的集成，也是一种以知识为核心、面向客户定制化、个性化需求、管理扁平化、生产组织更为柔性的制造模式创新。智能制造可以提高能源和材料的利用效率、降低污染排放、提升产品性能、文化知识含量及技术附加值，增强市场响应能力，提高生产质量、效率和安全性。智能 可以预见，21世纪将是智能制造获得大发展和广泛应用的时代，智能制造将引发制造业的重大变革，甚至是革命性变化。智能 未来科学技术的发展必将在各种高能量

19、密度环境、物质的深微尺度、各类复杂巨系统中不断有新发现、新发明，将产生全新的超常制造技术，在以往无法想象的超常环境下，或采用超乎常规的制造工艺，制造出更超常的尺度、更高精度、更高性能的产品。超常制造将体现在：巨系统制造、微纳制造、在超常环境下制造、超精密制造、超高性能产品制造、超常成形工艺。超常 在未来机械工业的发展中，将更多地融入各种高技术和新理念，使机械工程技术发生质的变化。通过不同学科、不同技术的融合和集成创新，将有力地推动新的、甚至是原创性的机械工程技术和产品的不断出现。现在人们可预见到的融合体现在：工艺融合、与信息技术融合、与新材料融合、与生物技术融合、与纳米技术融合、文化融合。融合

20、未来20年，将是我国的机械工业由生产型制造向服务型制造转变的时期，服务型制造将成为一种新的产业形态，制造服务技术将成为机械工程技术的重要组成部分，为产品“后半生”服务的机械工程技术将会引起人们更大的关注，一批新的与产品使用及维护有关的机械工程技术将应运而生。服务 预计今后20年，我国为服务型制造服务的机械工程技术将呈现出三大转变：服务由局域扩展到全球、由离线转向在线、由被动转向主动。预计为服务型制造服务的机械工程技术将具有三大特点：知识性、集成性、战略性。服务2.“十二五”智能制造装备发展规划解读（1）智能制造装备的内涵和特征 智能制造装备是具有感知、决策、执行功能的制造装备，它是先进制造技术

21、、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能制造装备是实现智能、绿色制造的必要保障条件。根据国务院的决定工信部组织制定了“十二五”智能制造装备发展规划。智能制造装备具有如下特征：对制造过程状况（工况或环境）实时感知、处理和分析能力；实时辩识和预测制造过程状况变化的能力；根据制造过程状况变化的自适应规划、控制和动态补偿能力；对自身故障自诊断、自修复能力；对自身性能劣化的主动分析和维护能力；具有参与网络集成和网络协同的能力。9大关键智能基础共性技术 围绕感知、决策和执行等智能功能的实现，针对测控装置、部件和重大智能制造成套装备的开发和应用，重点突破九大共性、基础关键智能技术。（2）智能制造装备发展重

22、点包括以下四个方面：主要包括：（1）新型传感技术（2）模块化、嵌入式控制系统设计技术（3）先进控制与优化技术（4）系统协同技术（5）故障诊断与健康维护技术（6）高可靠实时通信网络技术（7）功能安全技术（8）特种工艺与精密制造技术（9）识别技术 8大核心智能测控装置与部件 围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用，开发机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件并实现产业化。1）新型传感器及其系统 新原理、新效应传感器，新材料传感器，微型化、智能化、低功耗传感器，集成化传感器（如单传感器阵列集成和多传感器集成）和无线传感器网络。2）智能控制系统 现场总线分散型控制系统（FC

23、S）、大规模联合网络控制系统、高端可编程控制系统（PLC）、面向装备的嵌入式控制系统、功能安全监控系统。3）智能仪表 智能化温度、压力、流量、物位、热量、工业在线分析仪表、智能变频电动执行机构、智能阀门定位器和高可靠执行器。4）精密仪器 在线质谱/激光气体/紫外光谱/紫外荧光/近红外光谱分析系统、板材加工智能板形仪、高速自动化超声无损探伤检测仪、特种环境下蠕变疲劳性能检测设备等产品。5）工业机器人与专用机器人 焊接、涂装、搬运、装配等工业机器人及安防、危险作业、救援等专用机器人。6）精密传动装置 高速精密重载轴承，高速精密齿轮传动装置，高精度高可靠性制动装置，大型电液动力换档变速器，高速、高刚

24、度、大功率电主轴，直线电机、丝杠、导轨。7）伺服控制机构 高性能变频调速装置、数位伺服控制系统、网络分布式伺服系统等产品，提升重点领域电气传动和执行的自动化水平，提高运行稳定性。8）液气密元件及系统 高压大流量液压元件和液压系统、高转速大功率液力偶合器调速装置、智能润滑系统、智能化阀岛、智能定位气动执行系统、高性能密封装置。集成开发8大成套装备：石油石化智能成套设备集成开发具有在线检测、优化控制、功能安全等功能的百万吨级大型乙烯和千万吨级大型炼油装置、多联产煤化工装备、合成橡胶及塑料生产装置。冶金智能成套设备集成开发具有特种参数在线检测、自适应控制、高精度运动控制等功能的金属冶炼、短流程连铸连

25、轧、精整等成套装备。8大重大智能制造成套装备 智能化成形和加工成套设备集成开发基于机器人的自动化成形、加工、装配生产线及具有加工工艺参数自动检测、控制、优化功能的大型复合材料构件成形加工生产线。自动化物流成套设备集成开发基于计算智能与生产物流分层递阶设计、具有网络智能监控、动态优化、高效敏捷的智能制造物流设备。建材制造成套设备集成开发具有物料自动配送、设备状态远程跟踪和能耗优化控制功能的水泥成套设备、高端特种玻璃成套设备。智能化食品制造生产线集成开发具有在线成分检测、质量溯源、机电光液一体化控制等功能的食品加工成套装备。智能化纺织成套装备集成开发具有卷绕张力控制、半制品的单位重量、染化料的浓度

26、、色差等物理、化学参数的检测与控制，可实现物料自动配送的纺纱、织造、染整、制成品加工成套装备。智能化印刷装备集成开发具有墨色预置遥控、自动套准、在线检测、闭环自动跟踪调节等功能的数字化高速多色单张和卷筒料平版、凹版、柔版印刷装备、数字喷墨印刷设备、计算机直接制版设备（CTP）及高速多功能智能化印后加工装备。推进智能测控装置与部件在以下6大领域推广应用：电力领域重点推进在百万千瓦级火电机组中实现燃烧优化、设备预测维护功能，在百万千瓦级核电站实现安全控制和特种测量功能，在重型燃气轮机中实现快速启停和复合控制功能，3MW以上风电机组的主控功能，变桨控制功能，太阳能热电站实现追日控制功能，在智能电网中

27、实现用电管理、用户互动、电能质量改进、设备智能维护功能。在6大领域推广应用节能环保领域重点推进在固体废弃物智能化分选装备、智能化除尘装备、智能化废气处理装备、污水处理装备上推广应用，实现各种再生原料的高效智能化分选、除尘设备和污水处理装备的自动调节与高效、稳定，在地热发电装备中实现地热高效发电建模与控制功能。农业装备领域重点推进在大型拖拉机及联合整地、精密播种、精密施肥、精准植保等配套机具成套机组，谷物、棉花、油菜、甘蔗等联合收获机械，水稻高速插秧机等种植机械装备上的应用，实现故障及作业性能的实时诊断、检测和控制，实现作业过程的智能控制和管理。资源开采领域重点推进在煤炭综采设备、矿山机械上应用

28、，实现综采工作面设备信息与环境信息的集成监控、安全环境预警、精确人员定位等功能；在天然气长距离集输设备中实现全线数据采集和监控、运行参数优化、管道泄漏检测定位、站场无人操作或无人值守以及中心远程遥控功能；在油田设备中实现井口关键参数检测、数据处理及集中监测功能。国防军工领域重点推进专用机器人、精密仪器仪表、新型传感器、智能工控机在航天、航空、舰船、兵器等国防军工领域的应用。基础设施建设领域重点推进在挖掘机、盾构机、起重机、装载机、叉车、混凝土机械等施工装备上应用，实现远程定位、监测、诊断、管理等智能功能；在机场和码头建设领域推广应用，实现机场行李和货物的自动装卸、输送、分拣、存取全过程的智能控制和管理，集装箱装卸的无人操作与数字化管理。（1）基于机器人的汽车焊接自动化生产线（2）煤炭综采成套装备智能系统（3）高效织造智能生产线（4）数字化车间及智能物流系统（5）千万吨级大型炼油装置智能控制系统3.专项第一批招标项目 去年9月，经国务院领导批准，智能制造装备创新工程专项计划正式启动，第一批支持10个方向：（6）大化肥成套装备智能控制系统（7）大型煤化工装备智能控制系统（8）天然气长输管线智能增压站场（9）垃圾精选系统（10）机场行要分拣系统 经过专家评标，第一批19个项目已获得国家经费支持，总经费9.75亿元。请批评指正！演讲完毕，谢谢观看！