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引言:智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。全球工业在经历了机械化、电气化、信息化三个发展阶段后,目前正步入第四个发展阶段——智慧化,即以信息物理系统(cps)带动的第四次革命。

前瞻产业研究院项目咨询总监黄锡明认为,全球新一轮科技革命和产业变革加紧孕育兴起,与我国制造业转型升级形成历史性交汇。智能制造在全球范围内快速发展,已成为制造业重要发展趋势,对产业发展和分工格局带来深刻影响,推动形成新的生产方式、产业形态、商业模式。黄锡明认为,发达国家实施“再工业化”战略,不断推出发展智能制造的新举措,通过政府、行业组织、企业等协同推进,积极培育了制造业未来竞争优势。本文将以前瞻产业研究院智能制造产业园区规划项目为例,全面分析智能制造产业园区发展的规划痛点、规划思路以及智能制造产业园区发展趋势。

根据前瞻产业研究院的研究,从智能制造的产业链上下游来分析,智能制造行业的产业链上游行业主要为制造行业的零部件以及感知层次的相关产品,而中游行业则是主要体现为网络层的相关信息技术、管理软件和平台软件等,下游领域主要为执行层和应用层,重点是以工业机器人、智能机床、3d打印为产品构成的自动化生产线和智慧工厂。

图表1:智能制造行业产业层级总览

资料来源:前瞻产业研究院整理

一、智能制造的发展现状

1、国外智能制造产业的发展现状

金融危机以来,在寻求危机解决方案的过程中,美、德、日等国政府和相关专业人士纷纷提出通过发展智能制造来重振制造业。2011年6月,美国正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”,2012年2月又出台“先进制造业国家战略计划”,提出通过加强研究和试验税收减免、扩大和优化政府投资、建设智能制造技术平台以加快智能制造的技术创新,2012年设立美国制造业创新网络,并先后设立增材制造创新研究院和数字化制造与设计创新研究院。德国通过政府、弗劳恩霍夫研究所和各州政府合作投资于数控机床、制造和工程自动化行业应用制造研究,于2013年正式实施以智能制造为主体的“工业4.0”战略,巩固其制造业领先地位。日本提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂提升制造业的国际竞争力。

2、中国智能制造产业的发展现状

随着新一代信息技术和制造业的深度融合,我国智能制造发展取得明显成效,据有关机构测算,智能制造产业销售收入已从2010年的3000亿元,提高到2015年的1万亿元,根据前瞻产业研究院的预测,2022年智能制造装备产业销售收入有望超过3万亿元。以高档数控机床、工业机器人、智能仪器仪表为代表的关键技术装备取得积极进展;智能制造装备和先进工艺在重点行业不断普及,离散型行业制造装备的数字化、网络化、智能化步伐加快,流程型行业过程控制和制造执行系统全面普及,关键工艺流程数控化率大大提高;在典型行业不断探索、逐步形成了一些可复制推广的智能制造新模式,为深入推进智能制造奠定了一定的基础。

但是,前瞻产业研究院项目咨询总监黄锡明强调:当前我国智能制造产业尚处于初级发展期,大部分企业处于研发阶段,仅有一小部分企业进入智能制造应用阶段;从智能制造的经济效益来看,大部分企业其智能制造利润贡献率低于10%。

3、中国智能制造产业面临的问题与挑战

中国的智能制造仍然处于初级阶段。《中国制造2025蓝皮书(2016)》指出:中国的智能制造产业面临的技术创新能力薄弱,产业规模小,企业小、散、弱等问题亟待解决。黄锡明认为,和德美不同,中国发展智能制造必须解决布局工业4.0、推广工业3.0、补课工业2.0并联推进的问题,不少中小企业对“智能制造从何做起”甚为迷茫。因此,相对工业发达国家,推动我国制造业智能转型,环境更为复杂,形势更为严峻,任务更加艰巨。

作为拥有多年智能制造产业规划经验的咨询总监,黄锡明指出,目前我国智能装备难以满足制造业发展的需求。关键技术自给率低,主要体现在缺乏先进的传感器等基础部件,精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件等先进技术对外依赖度高。我国工业机器人、集成电路芯片制造装备、大型石化装备、汽车制造关键设备、核电等重大工程的自动化成套控制系统及先进集约化农业装备严重依赖进口。

黄锡明认为,我国制造业大而不强,自主创新能力弱。关键核心技术与高端装备对外依存度高,以企业为主体的制造业创新体系不完善;产品档次不高,缺乏世界知名品牌;资源能源利用效率低,环境污染问题较为突出;产业结构不合理,高端装备制造业和生产性服务业发展滞后;信息化水平不高,与工业化融合深度不够;产业国际化程度不高,企业全球化经营能力不足。这些是目前中国智能制造产业面临的问题与挑战。

二、智能制造的发展战略

随着信息技术和高端装备的快速发展,以智能化为主要特征的工业4.0时代正在到来。德国与美国抢先提出了工业4.0与工业互联网概念,我国紧跟工业发展潮流,也提出了中国制造2025规划。我国信息技术和互联网的迅猛发展,特别是电子商务的弯道超车,对制造业乃至整个商业业态带来了巨大的变革。随着互联网和电子商务对整个供应链渗透率的不断提升,云制造模式呼之欲出。

图表2:工业1.0到工业4.0的特征

资料来源:前瞻产业研究院整理

2015年3月5日,李克强总理在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划。2015年3月25日,李克强总理组织召开国务院常务会议,部署加快推进实施“中国制造2025”,实现制造业升级,并审议通过了《中国制造2025》。2015年5月8日,国务院正式印发《中国制造2025》,作为中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,明确了十大关键领域,提出推进生产过程智能化,组织研发具有深度感知、智能决策、自动执行功能的工业机器人等智能制造装备以及智能化生产线,突破新型传感器、工业控制系统等智能核心装置。

2016年12月8日,工信部和财政部联合发布《智能制造发展规划(2016-2020)》。《规划》提出,2025年前,推进智能制造实施“两步走”战略:第一步,到2020年,智能制造发展基础和支撑能力明显增强,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步,到2025年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。

图表3:中央出台智能制造相关政策

三、智能制造的发展前景

前瞻产业研究院项目咨询总监黄锡明认为,智能制造,作为信息化和制造业深度融合的集中体现,无论是智能产品、智能工厂、智能制造企业还是智能制造的生态链,都构成了经济转型升级的重要组成部分,智能制造产业作为新一轮科技和产业革命的先导正在迅速发展,成为现代产业体系中发展潜力巨大的行业。更为重要的是,经济转型升级的发展主要依赖智能制造提供技术源泉和装备基础,新经济的增长源泉,无论是作为新生产要素的数据的投入,还是新的智能基础设施的投资拉动,以及新的经济分工协作模式的产生发展,都离不开智能制造的支撑。没有智能制造的发展支撑,新业态、新商业模式也都将成为空中楼阁。

智能制造的发展,一方面会拉动智能装备、信息通讯等各个领域的技术创新和产业发展;另一方面又进一步驱动各个新兴产业成长和传统产业变革,满足生产者和消费者的智能化、个性化需求,推动智慧农业、智慧城市、智能交通、智能电网、智能物流和智能家居等各个社会经济领域的智能化发展。新经济的快速发展,也会给智能制造提供更大的需求空间和更广阔的应用前景。

智慧工厂代表了高度互联和智能化的数字时代,工厂的智能化通过互联互通、数字化、大数据、智能装备与智能供应链五大关键领域得以体现。典型智慧工厂包括:生产设备互联、物品识别定位、能耗自动检测、设备状态监测、产品远程运维、配件产品追溯、生产业绩考核以及工厂环境监测等目前存在的实际应用。

图表4:工业物联网引领的智慧工厂运作流程示意

中国制造业产能巨大,存在强烈的智能化改造需求。智能制造将为设备和软件行业带来机会,机器人、传感器、工业软件、3d打印等都蕴含百亿甚至千亿的市场容量。根据前瞻产业研究院测算,预计未来几年我国智能制造行业将保持11%左右的年均复合增速,预计到2022年行业市场规模将达到2.39万亿元,行业增长空间巨大。

图表5: 2017-2022年我国智能制造行业规模预测

资料来源:前瞻产业研究院整理

黄锡明指出,根据麦肯锡全球研究院预测,到2025年智慧工厂带来的经济影响价值将达每年1.2万亿美元至3.7万亿美元。埃森哲联合frontier economics预计在中国当前政策和投资趋势的助推下,未来15年,仅在制造业,智慧工厂和工业物联网就可创造1960亿美元的累计gdp增长,如果进一步扩大物联网的影响,还将创造更大价值。

四、智能制造产业园区规划思路

前瞻产业研究院项目咨询总监黄锡明指出,传统制造园区在往智能化转型升级的过程中需要结合大数据、物联网与人工智能的最新发展趋势,以智能工厂、智慧物流等智能制造的新生产方式提升原有传统产业,实现传统产业转型升级并提升园区综合竞争力。

黄锡明认为,智能制造产业园区规划主要围绕以下几个核心需求展开:

(一)总体定位

全面分析园区内外部发展环境,综合考虑目前园区发展的优势、劣势、机遇与挑战,并结合国内外相关的先进案例和经验,明确园区产业体系、市场定位、形象定位等,并制定目标考核体系。

(二)智能制造细分产业规划

对智能制造细分产业进行重点深入研究,明确细分产业发展方向、产业链环节、技术研发方向及发展举措。

(三)传统产业智能制造提升的发展路径

按近期、中期、远期的方式分阶段推进工作,明确各阶段的发展目标、产业发展重心、政府的重点任务等,最终实现产业发展的总体目标。

(四)传统产业智能制造提升的发展策略

制定传统产业智能制造提升的工作思路,未来可以从工业设计、商贸会展、品牌打造、文化产业等方面寻求突破。

(五)空间布局建议

按照产业功能与产城融合的要求来合理布局各类智能制造项目,实现近期与远期相结合,使得土地价值得到有效利用。

(六)保障措施建议

政府通过提供人才、技术、资金、组织管理等方面的配套服务来保障智能制造产业的发展。

(七)招商引资建议

围绕重点项目进行招商引资来实现规划的落地,真正做到“筑巢引凤”。

前瞻产业研究院智能制造产业规划精品案例

1、广东河源江东新区大数据产业园规划项目

拟在江东新区内部打造以新一代信息技术产业为核心的园中园,规划打造“2+2” 产业格局,建设南山区两中心(河源大数据中心、云计算中心),两基地(大数据服务基地、大数据应用制造基地)。

2、清远高新区——清新智能制造产业园

清新智能制造产业园主要打造汽车零部件、大数据、装备制造和大健康四大产业,通过“智能制造”实现产业的快速发展。同时,园区以“土地集约化”为出发点,内部建筑以智能工厂、研发办公大楼和部分生产配套为主,相关生活、商业和产业配套外部化,使园区产业与城市建设实现深度融合。

3、兰州市西固区未来科技新城产业规划

项目地位于兰州市西固区,占地面积6500亩,是兰州市副中心区,交通便利,区位条件优越。项目地周边环绕大量科研院所以及本科学院,是兰州科研资源集聚高地。项目通过汇聚国内外智慧产业领航者,形成西北智慧产业智源。延伸科教科创产业链的方式,将项目地打造为生态型未来城市示范区。

4、江苏东部云谷智能智造园区项目

本项目将通过“先签约,再建设”的模式,主要建设智能智造工厂、总部办公、展示交易、仓储物流和综合配套五大功能区及配套设施,整合资源,实现3d打印/数控集装/智能硬件(主要是智能家居产品)等的研发、生产、销售为一体的完整智慧产业链,将智能智造园区建成为一个集“展示、智造、交易、办公、生活”为一体的园区,逐渐建设成为全球智慧产业创业者及生产者首选的智能智造生产基地。

前瞻产业研究院智能制造产业规划优势

1、自主研发专利技术

前瞻是一家拥有国家高新技术资质、自主研发产业大数据并获得“双软”认证及国家版权局、计算机软件著作权16大数据专利技术的产业咨询服务机构。

2、全数据支撑

得到国家信息中心、统计局、国务院发展中心、商务研究部、海关总署、清华图书馆、国家图书馆、100多行业协会、200多家研究所、1500多种专业刊物等庞大数据支持。前瞻数据库汇集全球各行业商业数据,有多达100万数据指标,超过9000多万数据。

3、信息收集检测体系

连续19年对主要产业建立每周、每月、每年的持续信息收集检测体系。前瞻全面建立上千细分产业市场数据库并持续更新。

4、数据采集系统化

拥有独立数据开发中心、信息采集中心、户外调研组、项目专案管理团队。一手调查数据采集,大数据建模,高端访谈数据,网络数据抓取与采集类归集处理。

5、高准确细分数据

设立了高端访谈部门,专门针对政府部门、行业专家、主管单位等进行实地访谈。对于那些非上市公司的行业有持续多年市场监控与跟踪调研优势。

6、数据模型与创新技术

采用与国际同步scp科学分析模型,及产业链研究地图指引。采用hadoop技术,内存数据库技术,etl数据抽取转化加载工具,及网络爬虫技术,专业数据建模。

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