简介中国智能制造和智能装备制造业规划及2015年资助的智能制造项目

1、、智能制造的定义智能制造系统（intelligent manufacturing system-ims ）是由智能机器和人类专家共同组成的人机系统，高度柔性和集成制造流程，对制造过程进行分析、判断、推理、构思和决策，减少人 为干预制造过程导致的低效率和不稳定，同时收集、存储、完善、共享、继承和挖掘人类专家的 制造知识。智能制造系统一般包括四个子系统： 设计子系统：能实现产品可制造性、可装配性、可维护和保障性的自动化设计；计划子系统：能实现自动优化配置资源和自动调度平衡产能；生产子系统：能将生产，检测，库存，物流等等制造核心流程实现自治或半自治管理；监控子系统：能实现监控生产过程自动化，生产状态

2、实时数据监测自动化，制造系统运营故障诊断自动化和系统自动修复维护。智能制造具有以下特征:并进行分析判断，优化和规自律能力：智能制造系统能够搜集与理解环境信息和系统内部信息, 划自身行为的能力。人机一体化：单纯基于自动化的制造系统（例如cims）只能进行机械式的推理、预测、判断，智能制造系统是人机一体化，是在智能机器的配合下，更好地发挥出人的潜能，具有逻辑思维（专 家系统）+图像思维（神经网络），能够充分发挥人类专家的智能优势，独立承担起分析、判断、 决策等任务。虚拟现实：智能制造系统能够集成信号处理、几何图像数字化技术、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术，借助生产系统中的各种传感器阵列

3、，虚拟展示现实生产流程中的各种过程、 物件等，并数字化，便于优化和控制。自组织与超柔性：智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，其柔性不仅表现在运行方式上，而且表现在结构形式上，具有生物自组织特征。学习能力与自我维护能力： 智能制造系统能够在实践中不断地充实完善知识库，具有自学习功能和知识挖掘功能， 实现在制造系统运行过程中自行故障诊断，并具备对故障自行排除、 自行维护的能力，使智能制造系统能够自我优化，并适应各种复杂的环境。智能制造源起源于 1992年美国的新技术政策 （critical techniloty ），这个政策其实是一个类似星 球大战计划的东西，

4、包括信息技术和新的制造工艺，美国政府希望借助此举改造传统工业并启动新产业，同时干扰欧洲和日本自主选择工业产业升级的道路（当时苏联瓦解，已经不是主要威胁，中国还在8平方深渊和国企危机中没走出来，不是美国潜在攻击对象）。日本1994年启动了先进制造项目，包括了公司集成、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。欧盟1994年启动了先进制造技术项目。中国推迟到2010年才开始考虑智能制造升级这个问题，使我们摆脱了紧追美国导致的道路选择成本和被误导的损失。人算不如天算。其实现在我们在体系智能制造系统结构上并未被甩开多远，这10来年，美国净忙着跟欧洲和日本斗心眼了，在这上面实际投

5、资很少，进展不快。中国工信部2015年智能制造试点示范专项行动实施方案中对智能制造给出了中国的定义：通过工业网络互联打通端到端数据流，制造系统实现信息深度自感知、智慧优化自决策、 精准控制自执行，使工厂的关键制造环节从产能、质量、成本三个方面运行效率都得到提升。智能制造代表未来先进制造业的发展方向，美国、欧盟、日本均将其列入国家发展计划，我国也已将其作为未来十年制造业转型升级发展的方向。所以智能制造=企业的信息化+自动化+智能化。信息化=研发+制造+销售+服务的数据流互联互通，信息共享。自动化=生产过程装备智能化 +数字化控制。智能化=自主决策+自主优化配置资源 +自主控制运营过程+自主维护和

6、维修管理系统。中国把智能制造分为自动化工厂和智能制造装备两个大项。智能制造装备是搭建智能制造的原材料，所以目前是国家规划的核心和重点。目前我们在智能制造领域，重点是突破智能装备制造，同时开始试点一些智能制造车间、工段， 生产线，完整的智能制造工厂项目还在准备论证中。二、智能制造（ims）与cims区别cims 即计算机集成制造( computer integrated manufacturing systems ),基本观点是:企业的生产制造过程就是是信息的采集、传递和加工处理的过程。提高企业运营的效率和质量就是加速信息的采集、传递和加工处理过程。cims通过计算机软硬件，把 ie技术（工业工

7、程）、先进制造技术、信息技术、自动化技术、系 统工程技术集成生产全部过程中的信息和物流，并优化运行的复杂的大系统。cims集成包括系统运行环境的集成；信息的集成；应用功能的集成；技术的集成；人和组织的集成。cims是智能制造的先驱，已经在很多国家，包括中国，实现了工厂自动化，从离散型机械制造业（例如成都飞机，北京机床等等）扩展到化工（例如中石化乙烯）、冶金等连续或半连续制造业。cims包括管理信息系统（mis ）、制造资源计划系统（erp）、计算机辅助设计系统（ cad）、计 算机辅助工艺设计系统（ capp ）、计算机辅助制造系统（ cam ）、柔性制造系统（fms ）,以及 数控机床（nc

8、, cnc ）、机器人等。目前mis已经基本嵌入企业 erp或scm等资源优化和调度系统中，成为一个子系统。fms嵌入了 mes等制造制造执行系统，实现了加工设备和物料输送设备的集成等等。cims面向整个企业，覆盖企业的全部经营活动，包括生产管理、销售管理、财务管理、人力资 源管理、工程设计和生产制造各个环节，从产品报价、接受订单开始，经计划安排、设计、制造 直到产品出厂及售后服务等的全过程。应用于企业全生命周期各个阶段，通过信息集成，过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织及管理）、经营和技术三要素的集成。目前中国实现的 cims包括了一个制造企业的设计、制

9、造、经营管理三种主要功能，包括四个子系统：管理信息系统；产品设计与制造工程设计自动化系统；制造自动化或柔性制造系统；质量保证系统。实现了企业内部的信息集成和过程集成（并行工程） ，目前正在实现企业间集成的阶 段，也即敏捷制造；实现了从产品的数字化设计开始，到产品全生命周期中各类活动、设备及实体的数字化；实现了基于工业以太网的分布网络制造；实现了柔性化制造，目前正在发展包括动态联盟、敏捷设计和生产、柔性可重组机器技术等。cims建立在工业互联网和海量数据库硬件基础上。cims和智能制造不同的地方是只有自动化，而无智能化，没有考虑人机界面和智能优化，所以 不具备智能制造具有的自律、分布、智能、仿生

10、、敏捷、分形等特点。所以智能制造其实是 cims的升级版。三、中国智能制造装备业规划简介1、中国对智能制造装备业的定义根据国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定、战略性新兴产业发展规划及十二五”工业转型升级规划，工信部依据高端装备制造业发展规划纲要，制定的智能制造装备产业 十二五”发展规划给智能制造装备的定义是：具有感知、决策、执行功能的各类制造装备的统称。是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合，包括智能测控装置与部件、重大智能制造成套装备等智能制造装备产业核心环节。智能制造装备是传统产业升级改造、实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化的基本工具，是实现生产过程和产品使用

11、过程节能减排的重要手段。智能制造装备的水平已成为当今衡量一个国家工业化水平的重要标志。1根据中国政府规划，智能制造装备业包括：高档数控机床与基础制造装备；智能控制系统；智能专用装备；自动化成套生产线；精密和智能仪器仪表与试验设备；关键基础零部件、元器件及通用部件等。其中：（1）、高档数控机床与基础制造装备重点是：1）、高速、精密、复合数控金切机床；2）、重型数控金切机床；3）、数控特种加工机床；4）、大型数控成形冲压设备；5）、重型锻压设备；6）、清洁高效铸造设备；7）、新型焊接设备；8）、大型清洁热处理与表面处理设备；9）、非金属成型设备；10）、新材料制备装备；11）、高档数控系统；12）

12、、数控机床功能部件（包括刀库、机械手、数控刀架、转台、主轴单元、滚珠丝杠副和滚动 导轨副、高速防护和数控刀具等）；13）、数字化工具系统及量仪。（2）、智能控制系统重点是：1）、集散控制系统（dcs）;2）、现场总线控制系统（fcs ）;3）、可编程控制系统（plc ）;4）、先进高效发动机及其智能控制系统；5）、新能源、新材料、节能环保等新兴产业所需要的专用控制系统。（3）、智能专用装备重点是：1）、机器人产业；2）、矿山用智能自卸电铲、智能化全断面掘进机、快速集成柔性施工装备等智能化大型施工机 械；3）、数字化、智能化、高速多功能印刷机械；4）、大型先进高效智能化农业机械。（4）、自动化成

13、套生产线重点是：1）、大型煤化工自动化关键装备；2）、大型液化天然气生产储能自动化关键装备和大型天然气长距离输送系统；3）、高效棉纺、短流程染整自动化生产线；4）、大型煤炭井下自动化综合采掘成套设备及大型露天矿自动化成套设备。（5 ）、精密和智能仪器仪表与试验设备重点是：1）、高精度、高稳定性、智能化压力、流量、物位、成份仪表与高可靠执行器；2）、智能电网先进量测仪器仪表（ ami）;3）、材料分析精密测试仪器与力学性能测试设备；4）、新型无损检测及环境、安全检测仪器；5）、国防特种测试仪器等各类试验设备。（6）、关键基础零部件、元器件及通用部件重点是：1）、高可靠性力敏、磁敏等传感器；2）、

14、新型复合、光纤、 mems 、生物传感器；3）、仪表专用芯片；4）、色谱、光谱、质谱检测器件；5）、高参数、高精密和高可靠性轴承；6）、高参数、高精密和高可靠性高压液压/气动/密封元件；7）、高参数、高精密和高可靠性齿轮传动装置；8）、大型、精密、复杂、长寿命模具；9）、电力电子器件及变频调速装置。简单说，智能制造装备业以传感器、智能控制系统、数控机床、工业机器人、自动化成套生产线 和精密仪器仪表为代表。显然，这个规划的核心是机器人和数控机床产业。我们下面重点介绍这两个产业。当然不是说传感器和精密仪器仪表非不重要，因为中国这两个行业都是巨大的，例如2014年中国仪器仪表行业企业总数为 1500

15、多家，其中有超大型企业 80家，大型企业150家，中型企业300家，中小型企业 600家，小型企业 460多家。职工总数为 100.5万人，其中工程技术人员20.59万人，管理人员15.33万人。固定资产原值 1146.96亿元，净值907.49亿元，2014年工业总产值按现行价计算为12000亿元，利润总金额 1112.92亿元，工业全员劳动生产率94.72万元/人年（按工业增加值计算），能够生产13大类143个小类800个系列1.4万多个种类。其中工业自动化仪表约占33.5%,精密测试仪器约占 33.11 %,电影、照相机、复印机、缩微等办公设备类约占34.39 %。中国的仪器仪表需求量很

16、大，是发展最快的国家之一。世界上仪器仪 表的增长率是 3%-4% ,中国已连续十年实现20%以上的年增长率，有的产品已经占了全世界的十分之一。2013年中国仪器仪表产品出口额约366.4亿美元，进口额为 703亿美元。我国已经是世界上仪器仪表生产大国，技术上总体已达到20世纪90年代中后期的国际水平，少数产品接近或达到当前国际水平，许多产品具有自主知识产权。工业自动化仪表及控制系统品种系列齐全，测温仪表、测压仪表、显示仪表、传统流量仪表和简易调节仪表等产品，国内企业 能够掌握核心技术，可以自行提升和开发新产品，产品可满足国内需要，并有出口。而在色谱仪器、光谱仪器、电化学仪器、研究型光学显微镜、

17、扫描电子显微镜、电子天平、离心机、电子万 能试验机、超声波探伤机、x射线探伤机、电子经纬仪、电测仪器等产品的技术水平接近或达到当前国际同类产品的先进水平。再例如中国目前有 1688家企事业从事传感器的研制、生产和应用，目前能够生产达到 10大类、42小类、6000多个品种的传感器产品，2014年敏感元件和传感器年总产量达到100亿只，但是主要在低端市场，目前高端需求严重依赖进口，高端传感器进口占比80% ,高端传感器芯片进口占比达90%。中国传感器主要应用于汽车工业中，包括汽车轮胎中的传感器、安全气囊中的传感器、 底盘系统中的传感器、发动机运行管理系统中的传感器、废气与空气质量控制系统中的传感

18、器、abs中的传感器、车辆行驶安全系统中的传感器、汽车防盗系统中的传感器、发动机燃烧控制系统中的传感器、汽车定位系统中的传感器、汽车其他系统中的传感器等等。在智能制造行业的工业控制传感器，仍然主要依赖进口。一|2014年中国传感器市场规模超过1200亿元。按照国家规划，预计到2020年，气体传感器产业规模将达到600亿元以上，国产化率达到70%以上。其中包括基于 mems技术的传感器、环境监测设备用气体传感器、流量传感器、湿度传 感器等。2、国内智能制造装备业行业现状智能制造装备业在我国最近十年获得迅速发展，目前我国在机器人制造技术、传感器制造技术、工业通信网络设备制造和系统集成技术、数字控制

19、系统与数字化制造技术、数控机床制造技术、机密仪器仪表制造技术特、殊材料制造技术等方面攻克了一批长期影响我国产业安全的核心瓶颈，建设了一批相关的国家重点实验室、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，并形成了一批重点产品，如高速精密加工中心、重型数控键铳床、3.6万吨黑色金属垂直挤压机等相继研制成功并投入应用，其中高端立卧车铳复合加工中心采用了国产总线式高档数控系统，打破了国外在这一领域长期的垄断；百万千瓦超超临界火电机组、年产45万吨合成氨、轨道交通等多项重大工程项目也采用了国产数字控制系统(dcs);大型轴流式压缩机组、离心式

20、压缩机组、施工机械等陆续实现了远 程监控和维护诊断，实现了智能化和网络化。目前我国以新型传感器、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已经初步形成，一批具有自主知识产权的智能制造装备实现突破，2014年工业自动化控制系统、仪器仪表、数控机床、工业机器人、传感器、复合材料和精密陶瓷材料等部分智能制造装备产业领域销售收入超过8000亿元，预计 2015年将超过10000亿元。根据我国颁布的 智能制造装备产业 十二五”发展规划、智能制造科技发展 十二五”专项规划 和智能制造装备发展专项，规划以智能测控装置与部件和成套智能制造装备产业化为核心， 规划确定的突破重点领域包

21、括：自动控制系统、工业机器人、传感器、伺服和执行部件。规划设想我国到2020年，智能制造装备产业领域销售收入将超过30000亿元，实现装备的智能化及制造过程的自动化。目前，国内的智能制造装备主要分布在东北和长三角地区。其中数控机床主要分布在北京、辽宁、江苏、山东、浙江、上海、云南和陕西等地区，近年来，辽宁与陕西也发展迅速。工业机器人主 要分布于东北、北京、上海、广东、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、广东等地区也有分布。目前，我国智能制造装备产业已形成一批具有国际竞争力的龙头企业。如在机床工业领域，沈阳机床、大连机床两个集团的年销售收入均超过百亿，进入世界机床产业

22、前10强；在智能控制系统领域，有上海新华控制技术集团、浙大中控、北京和利时和山东鲁能控制等dcs生产厂商；在仪器仪表领域，有重庆川仪、京仪集团、天瑞仪器、聚光科技、威尔泰等一批具有国际竞争力 的龙头企业；在工业机器人领域，新松机器人、哈尔滨博实自动化设备、海尔哈工大机器人、安 川首钢机器人、上海 abb工程、上海发那科机器人、库卡机器人(上海)等；在工程机械领域， 三一重工、中联重科、徐工集团、柳工集团、中国龙工等 10家企业位居全球工程机械前50强排名榜单，此外，还有瓦轴集团、沈鼓集团等企业。目前我国智能制造行业发展的主要瓶颈是：(1)、智能制造技术体系不完善，除个别领域外，大多数关键节点上

23、原始创新匮乏，例如在控 制系统、系统软件等关键技术环节薄弱，先进技术重点前沿领域发展滞后，在先进材料、堆积制 造等方面差距还在不断扩大。一(2)、智能制造中长期发展战略技术路线图不清晰，可执行性差。国家层面对智能制造行业缺 乏资源优化配置和政策协调。(3)、高端制造装备对外依存度高。智能制造技术是以信息技术、自动化技术与先进制造技术全面结合为基础的， 我国目前在这些技术的集成平台上，与世界一流水平差距依然较大，几乎所有高端装备的核心控制技术(包括软件和硬件)严重依赖进口。例如目前关键智能制造技术及核心基础部件目前主要依赖进口，在高端传感器、数字控制系统、 减速器、伺服系统等核心技术上受制于人目

24、前我国=90%的工业机器人的核心部件（例如减速=器和数控系统）、80%的集成电路芯片制造装备的控制系统、40%的大型石化装备数控系统、70%的汽车制造关键设备数控系统、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数控系统严重依赖进口，船舶电子产品本土化率还不到10%等等，目前在国内市场上，纯国产的高档和特种传感器、智能仪器仪表、自动控制系统、高档数控系统、机器人等等产品的市场份额不到5%。再例如目前所需要的工业软件90%以上依赖进口，我国出口的数控机床，其核心部件的数控系统也依赖进口。主要原因是缺乏制造先进的传感器、伺服系统、精密测量系统等基础部件的能力，并无法完全掌握精密测量技术、

25、智能控制技术、智能化嵌入式软件等先进技术。（4）、产业规模小，缺乏具有国际竞争力的骨干企业。而且大多集中在单纯制造业，缺乏在工程承包、维修改造、备品备件供应、设备租赁、再制造等方面的增值服务能力。（下面省略入围企业名单，免得影响股市，导致网站被封）四、智能制造软件方面简介2014年全球工业软件市场规模为 3175亿美元，同比增长 5.5%。市场规模占比较大的是设计、 仿真、erp、crm等，生产调度和过程控制软件市场规模占比较小，但增速较快。2014年，我国工业软件市场规模突破1000亿元，同比增长 16.9% o轨道交通、航空航天、能源电力、装备制造等重点领域加快发展智能制造，生产调度和过程

26、控制软件市场快速升温。中国市场五大发展趋势：1、混合云模式成为企业采用云计算的主要方式企业出于业务敏捷性、成本和安全性的考虑，将核心数据和应用以私有云形式构建，把外围数据和应用通过公有云以服务方式购买。2、云/移动应用创新门槛降低3、物联网开始起步ge已经开始实现通过在云端集合、处理、分析来自分布式传感器网络的各种数据，可优化设备 的运行和维护，提升企业资产管理的绩效，开创了新的工业云服务领域。4、云协同和云安全成为企业应用标配苹果电脑和移动设备之间已经可以实现文档的自动同步，企业应用在多个云平台之间的协同已经可以实现多个云上管理、部署、优化it资源的解决方案。5、人工智能在多个行业实际应用i

27、bm watson、google brain 和百度大脑作为全球三大人工智能项目已经在不同行业落地，应用 范围包括银行系统、医疗系统、生命科学领域、媒体与娱乐行业、能源行业、零售行业等。智能 家居机器人成为人工智能技术率先规模化和产业化的两大方向。根据国家智能制造战略， 我国未来十年将是把工业互联网与工业融合当成国家产业创新的主要方工业互联网将与研发设计、生产、供应链、销售、服务等环节结合，形成企业运营的新模式、新 业态。未来十年，中国的智能工厂将会成熟，设备智能化，设备间实现间通信协作，自动优化配置资源和自动调度，多生产线共享生产资源，实现生产能力、供应链及市场需求的动态匹配等等功能。工业大

28、数据和工业云将是应用工业软件发展的最大热点。未来智能工厂必然要自建工业大数据分析云平台。五、2015年国家智能制造资助项目名称（把承担企业名称去掉了）1、智能制造测控装备语义化描述和数据字典标准研究与验证平台建设2、数字化车间集成与互联互通标准研究和验证平台建设3、工业控制网络标准研究和验证平台建设4、功能安全和工业信息安全标准研究和验证平台建设5、数字化车间术语及通用技术要求标准研究和试验验证6、智能化产品术语及通用技术要求标准研究和试验验证7、智能制造系统能效评估标准研究和验证平台建设 8、工业大数据服务标准化与试验验证系统9、工业物联网技术要求标准化与试验验证系统10、工业互联网架构标准

29、化与试验验证系统11、工业云服务模型标准化与试验验证系统12、智能制造评价指标体系及成熟度模型标准化与试验验证系统13、智能制造参考模型标准与试验验证系统14、面向智能制造的工业信息安全关键标准研制和验证平台建设15、智能制造标准体系研究16、人机交互和协同安全标准化与试验验证系统17、智能工厂（车间）通用技术标准与试验验证18、电力装备智能制造关键应用标准研究及试验验证19、智能制造工业云、大数据标准试验验证20、面向传感器制造领域数字化车间关键应用标准研究21、新能源汽车动力电池系统智能制造数字化车间综合标准化与试验验证系统22、新一代信息技术产品智能工厂参考模型研究与验证23、智能机床生

30、产线标准体系及试验验证24、基于云制造的智能工厂服务模型与验证系统25、用户端电器元件智能制造设备标准与试验验证系统研究26、智能移动终端生产关键应用标准试验验证27、齿轮智能制造装备标准化试验验证系统研究及建设28、智能柔性制造系统（fms ）应用标准试验验证体系研究29、彩电行业智能制造新模式关键应用标准试验验证30、铸造行业智能制造工厂/数字化车间综合标准化研究项目31、智能制造集成与互联互通综合标准化与试验验证系统32、海洋工程装备智能制造综合标准化试验验证33、新一代信息技术行业智能工厂参考模型标准研究34、彩电智能制造标准制定及试验验证35、轨道交通装备智能制造信息交换及互操作标准及试验验证系统36、动力装备全生命周期智能设计制造及云服务系统标准验证37、航空数字化车间关键应用标准研究及试验验证平台38、大型船舶分段焊接智能车间参考模型研究39、中低压输配电装备智能化工厂标准化试验验证40、电力系统测控设备智能工厂标准化试验验证系统41、智能制造系统层级模型及水平评价体系42、海洋工程装备及高技术船舶智能制造综合标准化试验验证研究43、轨道交通网络控制系统应用标准试验验证44、轨道交通车辆转向架智能制造车间项目