中国战略性新兴产业研究与发展·智能制造装备
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2.2 产业发展规模与成就

2.2.1 “十一五”期间装备制造业的成就

在国家“十一五”重大攻关项目和国家科技重大专项的支持下,我国智能制造装备产业取得较快的发展,关键技术和零部件自主化程度和产品质量稳步提升。大型露天矿山及大型施工机械基本实现自主化;百万千瓦超超临界火电机组的锅炉、汽轮机和发电机设计制造技术,自主化率达到了85%以上;大功率拖拉机和一批农机具已结束了依赖进口的历史。高效清洁发电设备的技术水平和产品产量已经进入世界前列,基本满足了国内发电设备的需求。特高压交流输变电设备和特高压直流输电成套设备综合自主化率分别达到90%以上和60%以上。具体产业发展情况如下:

1. 一批具有自主知识产权的重大智能制造装备实现突破

在“十一五”期间,我国在航空航天、船舶、汽车、石化、冶金、轻工、纺织、发电设备制造等领域开发了一批具有智能功能的制造装备,显著提升了制造过程的自动化、智能化水平。我国已完成了点焊和弧焊机器人的小批试制和示范应用,并在汽车零部件和汽车整车生产企业进行了焊接机器人工作站的集成和示范应用,但在大型焊接机器人生产线,尤其在激光焊接机器人生产线的集成上仍存在缺陷。复合材料预浸料制备工艺不断成熟,配套设备已基本实现国产化。在复合材料铺带工艺方面已取得技术突破,与国外联合研制出了第一台适合工程化应用的复合材料自动铺带机。大型复合材料超声波C扫描设备已研制成功,整体性能指标基本满足工程化应用需求。自动化仓储与分拣系统的产品初步系列化,但可靠性相较于国外产品仍存在一定差距。自主研发的物料完全循环多晶硅还原工艺已获得专利。多晶硅制备装备中的精馏装置、电解装置、废料回收装置已完成试制,配套专用控制软件和测量设备符合生产要求,多晶硅成品纯度达到99.9995%。数控硅片多线切割机的研制已取得重大突破,一次可切割400片300mm硅片。

2. 智能测控技术与装置取得重要进展

通过“十一五”期间的努力,我国基本实现了仪器仪表从模拟技术向数字技术的转换,智能化、网络化程度不断提高,整体水平逐渐向高端化发展。自主开发了分散型控制系统、测量精度为0.075%的高精度压力/差压变送器、油井多相流检测技术、原子荧光光谱仪等,基本性能和重要指标已接近或达到国际先进水平;自主研发了国产DCS系统,并先后在1000兆瓦级超超临界火电机组、1000兆瓦级核电机组、800万t以上炼油装置、500万t/a炼油装置、20000m3/h空分装置、265m2 烧结装置、轨道交通控制等重大工程项目中获得推广和示范应用。

3. 已具备智能制造装备发展基础

通过国家相关科技计划和科技重大专项的支持,我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升,在高档数控机床与基础制造装备、流程工业和发电设备所用自动化控制系统、工业机器人等领域形成了较好的基础,一批从事智能制造系统和装备研究的人才队伍逐步壮大。在装备制造业相关领域建成了一批国家工程(技术)研究中心、国家重点实验室、国家认定的企业技术中心,为智能制造装备的研发和产业化提供坚实的基础条件。以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成,部分智能制造装备行业迅速增长,机床行业年增长率为33.61%,仪器仪表行业为22.9%。2010年工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入超过3000亿元。

2.2.2 “十二五”期间装备制造业的成就

经过“十一五”阶段装备制造业的发展,我国基本上具备了发展智能制造的基础与条件,对高水平智能制造装备的需求也更为迫切。随着“十二五”规划的实施,装备制造业向高端化发展。在智能制造方面,我国取得了一大批相关的基础研究成果,掌握了长期制约我国产业发展的部分智能制造技术,如机器人技术、感知技术、复杂制造系统技术、智能信息处理技术等;以新型传感器、智能控制系统、数控机床、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成;规模以上工业企业在研发设计方面应用数字化工具普及率已经达到54%,生产线上数控装备比重已经达到30%。具体的产业发展情况如下:

1. 智能制造装备产业规模提前完成规划目标,产业空间布局不断优化

2012年,我国智能制造装备产业主营业务收入约11052.9亿元,年均增长率为30.6%。其中,核心智能测控装置与部件主营业务收入约2871.8亿元,年均增长率为24.3%;重大智能制造成套装备主营业务收入约5296.9亿元,年均增长率为25.8%;示范应用领域主营业务收入约2884.2亿元,年均增长率为48.5%。我国智能制造装备产业已提前完成“至2015年,产业销售收入超过10000亿元”的《智能制造装备产业“十二五”发展规划》目标。

目前,我国智能制造装备产业虽尚未形成明显的产业集聚区,但集聚特征已基本呈现,初步形成以环渤海、长三角地区为核心,东北和珠三角为两翼,以四川和陕西为代表的西部地区为支撑,中部地区快速发展的产业空间格局。以数控机床为核心的智能制造装备产业的生产和研发企业主要集聚在环渤海地区、长三角地区及西北地区,其中以辽宁、山东、北京、上海、江苏、浙江和山西等地区最为集中,拥有沈阳机床厂、大连机床厂、上海电气机床厂等行业领军企业;工业机器人的产业集群主要位于沈阳、哈尔滨、北京、上海、广州、江苏;关键基础零部件及通用部件、智能专用装备产业在河南、湖北、广州等地也呈现较快的发展态势,其中以洛阳、襄樊、深圳最为突出,华中数控、广州数控现已得到广泛的应用。各省市和地方依据自身在科技、资本等生产要素市场、产业配套能力和政策支撑等方面的基础条件,通过强化区域优势产业和培育特色鲜明企业的方式,已培育了一批批具有国际竞争力的智能制造装备产业集群。国家积极推进企业兼并重组,智能制造装备产业已拥有一批具有专业化、社会化配套能力和国际竞争力的龙头企业。

2. 重大智能制造成套装备与关键智能测控部件取得标志性成果

目前,我国关键智能测控部件在传感器、仪器仪表、自动控制系统、工业机器人等方面取得突破性进展,部分核心智能测控部件已进入产业化阶段,在包装和食品机械、工程机械、农用机械、环保机械等领域实现了推广和运用。在石油石化、机械加工、食品制造、纺织机械等领域的重大智能制造成套设备取得标志性成果。如在石油石化智能成套设备领域,国产全自动油田固井车研制成功,国内首套井下煤炭综采成套装备智能系统开始应用,国内首套褐煤提水装置试验成功,国内首套1万t/a烷基化废酸再生装置实现高水平中间交接、自主研发的“千万吨级炼油加氢装置循环氢压缩机高压干气密封及其控制系统”和“大型煤化工煤制丙烯装置丙烯制冷压缩机大轴径干气密封”两项科技成果问世。在智能化食品制造生产线领域,乳品无菌化数字示范车间年产无菌包装乳品9000万瓶,减少乳品加工环节的原料及成品损耗约15%,节省加工过程中的能源消耗约20%,降低消毒液用量约70%。无菌化饮料吹灌旋数字化车间可为客户产品质量提升约10%,生产效率提高约15%,降低能源消耗约20%,降低人工约20%,降低设备成本、占地成本约20%。在智能化纺织成套装备领域,我国开发出现场“无人化”操作的染色工艺、智能染色系统、筒子纱微波烘干机、元明粉自动称量系统、装卸纱机器人、自动物流系统、中央控制软件系统等,研制出新产品三类18种84台/套。另外,由安徽巨一自动化装备有限公司和安徽江淮汽车股份有限公司合作研制的年产24万辆乘用车机器人焊接自动化生产线投入试运行;首套具有自主知识产权的城市轨道交通大型综合智能测控系统成功投入运行;湖北力帝机床股份有限公司与山东玉玺炉料有限公司联合开发的国内首台(套)大型废金属智能化破碎分选生产线开始应用等。经过多个专项的实施,我国制造业得到飞速发展,取得了一大批相关的基础研究成果和长期制约我国产业发展的先进制造技术,攻克了一批长期严重依赖并影响我国产业安全的核心高端装备。

3. 智能制造装备产业创新体系初步建立,产品研发比重增高

近年来,智能制造装备产业重点领域已初步建立了产学研用相结合的产业创新体系。电工电器、液压气动密封件、工程机械和重型机械等重点领域已建立六个公共服务平台,3D打印、高端数控机床和机器人等领域的智能制造装备产业研发公共服务平台也将于2016年10月底前于重庆永川建成投运,未来将提供技术实验、产品性能检测、评级评价等公共服务,为产品中试阶段提供必需的验证手段。同时,江苏、湖北、上海、广东、洛阳等一些省市相继成立工业机器人产业技术创新联盟。2013年4月,由中国机械工业联合会牵头的“中国机器人产业联盟”成立,拟在提供全国性的产学研用行业协同工作平台,加速机器人技术与产品在各行业中的普及应用。另外,骨干企业的研发经费逐年提升,重点企业研发经费占销售收入的比重已超过5%。如,湖北力帝机床、中国重型机械研究院、深圳精密达、上海派芬自动控制技术和深圳正弦电气的研发经费占销售收入比重均达8%以上。北人集团、上海电气、辽宁大族冠华、杭州科雷机电、湖北力帝机床、西安西电电力等企业新产品产值率达80%以上。

4. 智能专项的引导性作用初显,试点示范专项取得积极响应

自“十二五”规划实施以来,国家工信部等相关部门连续多年组织实施了“智能制造装备发展专项”达百余项,2015年有94个项目列入专项范围,申报单位包含了十几家上市公司。通过多年智能制造装备发展专项的实施,我国制造业得到飞速发展,取得了一大批相关的基础研究成果和长期制约我国产业发展的先进制造技术,建设了一批国家重点实验室、国家工程技术研究中心、国家级企业技术中心等研发基地,培养了一大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才,为智能制造装备产业的发展提供了有力的保障。智能专项的实施加强了装备的应用与工艺流程需求间的契合度,发挥了财政资金在推进智能制造装备研发和推广中的引导作用,带动了一批装备制造企业的升级和改造,促进了装备制造业在工艺流程、物流流程、信息化流程的深度融合。同时,智能制造装备发展专项的实施除对装备制造业具有极大的指导和带动作用外,对消费品工业、原材料工业和采掘业等相关领域也起到了较强的引导和辐射作用。