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海外替代的智能制造业,以及国外智能制造对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
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浙海德曼:自主创新实现进口替代 智能制造推动转型升级
浙江海德曼智能装备股份有限公司是一家专业从事数控车床研发、设计、生产和销售的高新技术企业。公司以引导客户为中心,以解决客户核心需求为使命,通过整合传统制造技术和现代信息技术,在数控车床这一专业领域集中发力,形成了高端数控车床、自动化生产线和普及型数控车床三大产品系列,包括二十余种产品型号,主要应用于 汽车 制造、工程机械、通用设备、军事工业等行业领域,为下游客户提供稳定优质的自动化、智能化高端装备和专业高效的定制化服务。
一贯坚持自主创新
掌握多项核心技术
浙海德曼一贯坚持自主创新原则,以市场需求为导向,紧跟国际同行业技术前沿,始终把技术创新作为提高公司核心竞争力的重要举措,在掌握高端数控车床核心技术的基础上,在技术领域不断深入,进行技术创新,推出新工艺、新技术、新产品,并注意汲取国外先进的制造工艺和制造方法形成有效的研发路径,确保公司可持续发展。公司坚持自主开发与技术合作并重的研发理念,与多家高校及科研机构建立起了良好的合作研发关系,与西安交通大学和国外专业设计公司建立主题明确和具有长效机制的合作关系,形成了以自主创新为主,校企联合和中外合作为辅的研发机制。
公司拥有一支经验丰富的高素质、高效率的技术研发队伍,先后设立省级企业研究院、省级企业技术中心和高端机床与智能制造工程中心,致力于高端数控车床基础技术和核心技术的自主创新,在高端数控车床基础平台方面实现了重大突破,掌握了高刚性和高精度主轴技术、电主轴技术、伺服刀塔技术和伺服尾座技术等与高精度、可靠性、稳定性等高端数控机床关键性能指标相关的核心技术,形成了完整的高端数控车床开发平台和制造平台,实现了高端数控车床主轴、刀塔、尾座核心部件的自主化生产,有效地提升了在高端数控车床领域的企业竞争力,产品技术达到国际同类水平。
经过20多年持续不断的技术创新积累,公司现已取得54项授权专利,其中发明专利8项,实用新型专利45项,外观设计专利1项,并拥有软件著作权8项;产品系列不断迭代更新,实现 科技 成果与产业深度融合,荣获教育部科学技术进步奖一等奖、全国机械工业质量奖、全国用户满意产品、产品质量十佳、综合经济效益十佳单位和春燕奖等多项省部级和全国行业协会嘉奖。
信息化智能化管理
持续释放发展潜力
近年来,浙海德曼在管理水平上持续改进,综合竞争能力有效加强,技术研发实力不断提升,产品种类日趋丰富,优质客户持续增加,业务稳健实现发展。公司以单元化和模块化生产体系为平台,建立了以卓越绩效管理模式、ISO9001为支撑的管理体系,并相应实施了三检记录制、标准化作业指导书SOP、三N(不制造不良、不传递不良、不接受不良)原则等标准化作业流程管理。公司从2017年开始研讨并实施信息化和智能化管理系统,先后导入ERP、PLM、BPM、MES、CRM等管理系统。信息化工作是公司实现高速和可持续发展的根本保证,也是公司实施智能化机床工厂基础保证。公司新产品开发取得突破,高端数控车床中的刀塔式数控车床在行业中具有较强的竞争优势,公司先后开发了T65M、T60、Hi6000、T55M、VD7000、VZ7000等一批高端数控车床,高端数控车床在整个销售规模中销售占比持续增长。其中T65M、Hi6000、VD7000、VZ7000已经投入批量生产。以Hi6000、VD7000、VZ7000为代表的并行复合加工机系列实现了物流动作和机床加工动作的合并,从原理上提高自动化的效率。随着公司对自动化生产线在销售推广、生产体系、技术开发等方面的持续投入,自动化生产线将持续释放出销售潜力,建立起公司新的利润增长点。
针对所处行业的特点和未来下游应用市场的发展趋势,公司通过自主研发,在提高产品使用性能和生产效率的基础上有效降低了生产成本,最大程度满足不同客户的工艺需要、生产要求及市场需求,使得公司的产品更具市场竞争力。公司高端型数控车床包括排刀式数控车床、刀塔式数控车床、并行复合加工机等类型,具有多种型号和规格,公司普及型数控车床亦具有多种型号,并且高端型数控车床和普及型数控车床均可根据客户对加工精度、加工材质、加工零件形状、加工效率等的不同需求对数控系统、主电机、夹紧方式、刀架刀塔、尾座、防护以及自动对刀、自动断屑等相应车床配置进行定制化选配。依靠多年积累的客户群体和产品口碑,公司在行业内树立了高端数控车床高品质、高性能、快速售后的品牌形象,凭借技术、产品质量和全生命周期的服务等综合优势,公司与众多知名企业形成了良好稳定的合作关系,积累了众多长期稳定的客户。
单元化模块化生产
升级为服务型制造
与国内外竞争对手相比,浙海德曼市场竞争优势明显。首先,公司产品标准在国家标准基础上将相关精度指标提高50%以上作为海德曼产品的制造标准。依据所执行的精度标准,公司通过高强度和持续性的投入,掌握了与数控车床主轴、刀塔、尾座相关的核心技术通过掌握的核心技术实现了数控车床主轴部件、刀塔部件、尾座部件的自主化生产。通过对上述核心部件的自主化生产,公司的高端数控车床的精度、精度稳定性等技术水平达到国际高端数控车床的技术水平,有明显的技术优势;其次,公司实施先进生产保证体系,通过单元化和模块化生产,将产品的精度指标逐步分解,使得产品的标准体系得到了完整和可靠的落实。通过零件精度标准、部件精度标准、分装精度标准等分解环节,最终确保总装精度落到可靠的高精度基础平台上,并采用云平台的管理体系,集约化的推进生产模式和管理模式的创新。对自制核心部件采用单元化、模块化的生产方式,大大地提高了生产效率,最大化降低了制造成本,公司通过采取高性价比的定价策略,产品有明显的价格优势;第三,公司在全国范围内建立了以直销为主、经销为辅的销售网络,并已从单纯生产型制造转向服务型制造。
公司逐步增加的自动化生产线产品收入的价值体现在“研发—制造—服务”的产品全生命周期的每一个环节。在“工艺设计+先进装备+技术服务”业务形态中,工艺设计和技术服务对技术人员和销售人员的依赖越来越大,公司的直销队伍能保证全生命周期中各个环节的快速、高效介入,持续不断为客户提供定制化生产解决方案,帮助客户提升产品的工艺水平,提高产品的生产效率。此外,公司扎根和专注于数控车床领域,以主轴、刀塔、尾座核心部件的自主化和基础技术平台为支撑,瞄准具体行业、客户、零件开展深度个性化服务,取得细分领域竞争优势。
募投主业提升实力
建立独特竞争优势
浙海德曼此次募投项目面向世界 科技 前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求,与公司主业密切相关,其中“高端数控机床扩能建设项目”建成后,新增900台高端数控机床的生产能力。项目产品采用同步电主轴技术、数控机床热变形误差补偿技术、并行复合加工技术等多项具有世界先进水平的自主化基础技术,自动化加工单元将客户对加工工艺、精度、效率等需求要素与机床自身的效率、精度、可靠性、智能化、复合化等技术要素完美融合,大幅度提升客户购买公司产品的附加值。这些核心技术的突破和应用从根本上提升了国产数控机床的技术水平和竞争力,为发展智能制造提供了有利的技术支撑。“高端数控机床研发中心建设项目”将着重开展应用基础理论研究、新产品研发、生产工艺研究、生产设备研究和加工技术研究,获取原始创新和自主知识产权,聚集和培养数控机床领域的带头人和创新团队。项目的实施有助于提升公司整体产品质量和附加值,拓展公司在 汽车 制造、工程机械、航天航空、军事工业、船舶工业和电子设备等高精尖智能装备的市场。同时加大开发高精度功能部件,打破国内高档数控机床关键功能部件对进口的依赖,提升公司高精密数控机床的技术含量,提高公司产品市场竞争力。
浙海德曼将以此次科创板上市为契机,继续坚持以基础技术自主化为核心,实施以车床专家塑造品牌形象,以车削专家建立产品优势,以创造消费打造市场卖点的基本发展战略,以向客户提供成套车削解决方案(制造单元)为切入,在高端数控车床领域建立公司独特的竞争优势。公司将在智能制造能力、产品线打造和国内外市场扩张等多个方面持续发力,通过开发受到市场欢迎的自动化加工系列产品,围绕下游具体行业、客户、零件进行车削工艺及相关要素的创新,将更多以定制为基本特征的自动化需求转变成公司的制造标准,从而丰富客户的选择范围;在国内外持续开拓市场,强化和提升公司在车削加工领域的竞争优势,通过持续不断的产品延伸和市场扩张,将公司打造成车削领域的领头企业。
我国智能制造的基本现状和基本架构是什么
我国智能制造发展基础和支撑能力明显增强
我国智能制造发展迅速、发展战略清晰。2016年12月8日,我国工业和信息化部、财政部联合制定的《智能制造发展规划(2016–2020年)》(以下简称《规划》)颁布。根据《规划》,2025年前,我国推进智能制造发展实施“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。
《规划》要求到2020年实现四个具体目标:
目标一:智能制造技术与装备实现突破。研发一批智能制造关键技术装备,具备较强的竞争力,国内市场满足率超过50%。突破一批智能制造关键共性技术。核心支撑软件国内市场满足率超过30%。
目标二:发展基础明显增强。智能制造标准体系基本完善,制(修)订智能制造标准200项以上,面向制造业的工业互联网及信息安全保障系统初步建立。
目标三:智能制造生态体系初步形成。培育40个以上主营业务收入超过10亿元、具有较强竞争力的系统解决方案供应商,智能制造人才队伍基本建立。
目标四:重点领域发展成效显著。制造业重点领域企业数字化研发设计工具普及率超过70%,关键工序数控化率超过50%,数字化车间/智能工厂普及率超过20%,运营成本、产品研制周期和产品不良品率大幅度降低。
宏观地看,制造业是数字经济的主战场。近年来,制造企业数字化基础能力稳步提升,制造业企业设备数字化率和数字化设备联网率持续提升。根据前瞻产业研究院《高质量发展新动能:2020年中国数字经济发展报告》的数据,2019年,规模以上工业企业的生产设备数字化率、关键工序数控化率、数字化设备联网率分别达到47.1%、49.5%、41.0%,工业企业数字化研发设计工具普及率达到69.3%。数字化率指标直接反映了我国智能制造转型升级的进展速度。
我国已经形成系列先进制造业产业集群。根据赛迪研究院对我国先进制造业集群空间分布的研究成果,我国已形成以“一带三核两支撑”为特征的先进制造业集群空间分布总体格局。环渤海核心地区主要包括北京、天津、河北、辽宁和山东等省市,是国内重要的先进制造业研发、设计和制造基地。其中,北京以先进制造业高科技研发为主,天津以航天航空业为主,山东以智能制造装备和海洋工程装备为主,辽宁则以智能制造和轨道交通为主。长三角核心地区以上海为中心,江苏、浙江为两翼,主要在航空制造、海洋工程、智能制造装备领域较突出,形成较完整的研发、设计和制造产业链。珠三角核心地区的先进制造业主要集中在广州、深圳、珠海和江门等地,集群以特种船、轨道交通、航空制造、数控系统技术及机器人为主。中部支撑地区主要由湖南、山西、江西和湖北组成,其航空装备与轨道交通装备产业实力较为突出。西部支撑地区以川陕为中心,主要由陕西、四川和重庆组成,轨道交通和航空航天产业形成了一定规模的产业集群。
中国制造业主要领域发展情况:
以工业互联网、工业机器人、高端数控机床和半导体产业为例
(1)新一代信息技术与智能制造的结合:工业互联网发展迅速
工业互联网发展迅速。新一代信息技术与制造业的深度融合发展,是推动制造业升级的重要引擎。其中,工业互联网又是这个融合过程中的核心。工业互联网与我国智能制造发展正相关。2018年、2019年我国工业互联网产业经济增加值规模分别为1.42万亿元、2.13万亿元,同比实际增长分别为55.7%、47.3%,占GDP比重分别为1.5%、2.2%,对经济增长的贡献分别为6.7%、9.9%。2018年、2019年我国工业互联网带动全社会新增就业岗位分别为135万个、206万个。从这个数据来看,中国工业互联网的发展已经形成全新的动能。
工业互联网发展存在三大痛点。我国工业互联网仍处于发展初期,标准架构还在探索之中,商业模式尚不成熟,技术、人才、安全等方面存在瓶颈和短板,推广应用的艰巨性和复杂性并存,需要保持耐心、稳中求进。具体而言,存在三大问题:
一是数据流动与融合问题。主要体现在三个方面。首先,是设备互联互通信息孤岛问题。例如,一条生产线涉及大量不同的设备底层通信和数据交互协议等,要实现设备之间有效的数据流动和融合,难度较大。其次,在目前的人工智能发展阶段,对依托工业生产所产生的大数据进行智能化自动决策依然是有难度的。最后,工业互联网设备的专用软件难以通用也是当前工业互联网发展的一个较大瓶颈。
二是对成本和安全问题考虑不足。一方面,存在成本问题。例如,工业互联网安全涉及专业人员、数据中心、云计算等方面的成本。另一方面,存在安全挑战。例如,工业互联网的数据泄露和网络攻击风险等。
三是工业互联网的盈利模式依然需要摸索。工业互联网行业标准多,涉及各个制造业的垂直领域,专业化程度高,难以找到通用的盈利和发展模式。
2020年6月30日召开的中央全面深化改革委员会第十四次会议就工业互联网发展提出了明确要求。会议强调,加快推进新一代信息技术和制造业融合发展,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,以供给侧结构性改革为主线,以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式和企业形态根本性变革,夯实融合发展的基础支撑,健全法律法规,提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。由此看来,从2020年开始,在未来一段时期内,工业互联网会是智能制造最为关键的国家战略。
(2)我国工业机器人发展迅速
政策方面,我国对工业机器人的支持具有长期性和持续性。1959年,美国人乔治·德沃尔与约翰·英格伯格联手制造出第一台工业机器人,标志着机器人技术进入制造业。我国在1972年开始工业机器人研究,与美国相差仅约10年。1982年,中国科学院沈阳自动化研究所研制出我国第一台工业机器人。20世纪80年代,我国工业机器人发展主要涉及喷涂、焊接等工业流水线上机械手的研发。“863计划”启动后,我国开始大力支持工业机器人技术发展。“十五”规划(2001~2005年)期间,我国开始发展危险任务机器人、反恐军械处理机器人、类人机器人和仿生机器人等。“十一五”规划(2006~2010年)期间,开始重点关注智能控制和人机交互的关键技术。到“十二五”规划(2011~2015年),“智能制造”开始正式全面提上国家战略。2016年,《机器人产业发展规划(2016-2020年)》发布,开始进一步完善机器人产业体系,扩大产业规模,增强技术创新能力,提升核心零部件生产能力,提升应用集成能力。
技术方面,我国机器人技术发展迅速,但工业机器人关键零部件国产化率依然有很大的上升空间。2011年至2020年,国内机器人技术相关的专利数量快速增加,年平均申请量为17009.2件,年平均增长率为39.53%,最高年增长率为79.67%(2016年),2018年的年度申请量最高,申请数量为37853件。我国机器人专利数量的快速增长,说明了2011年以来我国机器人技术的快速发展。但我国工业机器人关键零部件技术国产化率依然较低,制约着我国工业机器人产业的发展。根据头豹研究院的数据,我国工业机器人机械本体国产化率为30%、减速器国产化率为10%、控制器国产化率为13%、伺服系统国产化率为15%;而在我国工业机器人生产成本结构中,伺服系统、控制器与减速器这三大核心零部件的成本占比超过了70%。核心零部件因为技术壁垒高,国产化程度低,主要依赖进口,因而成本占比较高。例如,中国工业机器人制造企业在采购减速器时,由于采购数量较少,难以产生规模效应,面临国际供应商议价权过高问题,相同型号的减速器,中国企业采购价格是国际知名企业的两倍。
需求方面,国家政策的支持和智能制造加速升级,使工业机器人市场规模持续迅速增长。根据2019年8月中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告2019》,我国生产制造智能化改造升级的需求日益凸显,工业机器人需求依然旺盛,我国工业机器人市场保持向好发展,约占全球市场份额三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。另外,根据国际机器人联盟(IFR)统计,我国工业机器人密度在2017年达到97台/万人,超过全球平均水平,并将在2021年突破130台/万人,达到发达国家平均水平。如图1所示,从长期来看,制造企业对工业机器人仍有巨大需求,机器人价格下行的态势也将延续。在“量增价降”综合因素作用下,工业机器人本体销售额平稳增长,预计到2023年将达265.8亿元。此外,随着部分西方国家对华扼制战略的推进,我国工业机器人在快速发展的同时,也在加快工业机器人伺服电机、减速器、控制器等关键部件的国产替代。工业机器人核心部件国产化,也将成为未来发展的重要趋势。

销售方面,从我国工业机器人销售情况看,我国工业机器人国产替代在加速,国际市场竞争力在加强。一是我国国产工业机器人销量逐步增长,国产替代加速。根据前瞻产业研究院的研究报告,随着我国机器人领域的快速发展,我国自主品牌工业机器人市场份额也在逐步提升,与外资品牌机器人的差距在逐步缩小。例如,2019年,自主品牌工业机器人在市场总销量中的比重为31.25%,比2018年提高3.37个百分点。另据民生证券研究的研究报告,“2011~2020年,国内工业机器人销量复合增速达25.1%;其中国产工业机器人销量由约800台增加至约5万台,复合年均增长率达58.3%,高于国内整体销量增速约33个百分点;同期国产工业机器人市场渗透率上升约26个百分点。”二是国内工业机器人出口增长迅速,国际市场份额在提升。2015~2020年,我国国内工业机器人出口量由2015年的1.2万台提升至2020年的8.1万台,复合年均增长率达46.5%;出口量在全球占比由4.6%提升至20.4%,增长约16个百分点。
(3)高端数控机床依然是我国的短板
高端数控机床与我国工业机器人的发展密切相关,但目前我国高端数控机床发展依然相对落后,这也是制约我国智能制造业发展的重要短板。有数据显示,2019年全球排名前10的数控机床企业中,来自日本的山崎马扎克公司以52.8亿美元的营收排名第一,德国通快公司以42.4亿美元排名第二,德日合资公司德玛吉森精机以38.2亿美元排名第三,其后分别为马格、天田、大隈、牧野、格劳博、哈斯、埃玛克,这10家高端机床企业没有一家是中国的。
我国对进口机床有着较大的需求。根据海关总署披露的数据,2015年至2019年,我国进口的数控机床合计达29914台,进口总额达978亿元。此外,我国高端机床及核心零部件仍依赖进口,截至2021年,国产高端数控机床系统市场占有率不足30%。国产精密机床加工精度目前仅能达到亚微米,与国际先进水平相差1~2个数量级。因此,在供需矛盾之下,我国高端机床的自主化、国产替代任务依然艰巨。
具体而言,我国高端数控机床主要存在四个方面的问题。一是高端机床的精密数控系统主要来源于日本、德国,国产数控系统主要应用于中低端机床,国产高端机床精密数控系统自主供给依然缺乏;二是主轴主要来源于德国、瑞士、英国等国,国产企业已具备一定生产能力,但技术仍需迭代提升;三是丝杠主要来源于日本,国内相关技术较多,但技术水平有待提升;四是刀具主要来源于瑞典、美国、日本等国,国产刀具材料落后,寿命和稳定性不高,平均寿命只有国际先进水平的1/3~1/2。
(4)半导体发展进展
半导体市场需求占全球第一,但国内供给能力有限。我国半导体行业发展非常迅速,影响力也越来越大。根据Statista全球统计数据库的数据,截至2012年,我国半导体市场需求份额首次过半——占全球半导体总需求的52.5%。根据赛迪顾问2021年6月1日公布的《2021全球半导体市场发展趋势白皮书》的数据:“从区域结构来看,中国已经连续多年成为全球最大的半导体消费市场。2020年,中国市场占比最高达到34.4%。美国、欧洲、日本和其他市场的市场份额分别为21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。”
但是,同时我国半导体自给自足能力严重不足。根据中国半导体行业协会(CSIA)公布的可查数据,2016年中国集成电路进口额度达2271亿美元,而同年我国石油进口原油38101万吨,金额为1164.69亿美元,集成电路进口额远超石油进口额。中国半导体生产一直不能满足国内半导体消费需求。根据法资知名市场调查公司博圣轩(Daxue Consulting)2020年10月的数据,“自2005年以来,中国一直是半导体的最大市场。然而,在2018年,中国的半导体消费总量中,只有略多于15%是由中国的生产提供的”。根据彭博社的数据,2020年中国芯片的进口额攀升至近3800亿美元,约占我国国内进口总额的18%。到2021年上半年,国内半导体领域的供应缺口依然未缩小。根据海关总署的数据,2021年1月至5月,我国进口集成电路2603.5亿个,同比增加30%。由此看来,截至2021年上半年,国内半导体供给能力依然有限。
我国部分半导体产业领域已具备国际竞争力,但缺乏高端芯片生产能力。半导体产业的整个生产制造过程可以分为三个部分:分布式设计、制造和封测。2021年3月1日,国新办举行工业和信息化发展情况新闻发布会。工业和信息化部党组成员、总工程师、新闻发言人田玉龙在回答记者提问时介绍:“‘十三五’中国集成电路产业发展总体是非常骄人的,产业规模不断增长。据测算,2020年我国集成电路销售收入达8848亿元,平均增长率达20%,为同期全球集成电路产业增速的3倍。技术创新上也不断取得突破,制造工艺、封装技术、关键设备材料都有明显大幅提升。”
在半导体产业制造领域,国产自主创新替代在全面加速。根据国盛证券2020年6月的报告,我国国内半导体制造已基本完成从无到有的建设工作。例如,中微公司介质刻蚀机已经打入5nm制程;北方华创硅刻蚀进入SMIC28nm生产线量产;屹唐半导体(Mattson)在去胶设备市场的占有率居全球第二;盛美半导体单片清洗机在海力士、长存、SMIC等产线量产;沈阳拓荆PECVD打入SMIC、华力微28nm生产线量产;2018年ALD通过客户14nm工艺验证;精测电子、上海睿励在测量领域突破国外垄断等。但总体来看,目前我国缺乏7nm及以下的高端芯片的稳定、规模化生产能力,华为当前遇到的困境也很大程度上根源于此,我国距离实现高端芯片的量产还有很长的路要走。
我国晶圆生产能力发展迅速,已形成相对完整的半导体产业链,但产业结构失衡。我国在半导体生产材料——晶圆制造方面取得长足进步。截至2020年12月,中国大陆晶圆产能占全球晶圆产能15.3%的份额,已超越
北美(北美占全球晶圆产能的12.6%),成为全球第四大晶圆制造地区(第一名为中国台湾,占21.4%;第二名为韩国,占20.4%;第三名为日本,占15.8%)。
半导体材料制造的快速发展,对我国整个半导体产业链的提升有非常重要的作用。例如,海思半导体是我国IC设计企业龙头,2016年销售额达260亿,是国内最大的无晶圆厂芯片设计公司。海思半导体的业务包括消费电子、通信、光器件等领域的芯片及解决方案,代表产品为麒麟系列处理器等。2020年10月22日,华为在HUAWEI Mate 40系列全球线上发布会上发布的麒麟9000芯片,采用了5nm工艺制程。据报道,麒麟9000在多个参数上超越骁龙865、苹果A14等竞争对手。但是,麒麟的加工生产仍然需要海外公司代工,因此麒麟芯片的供应会受到“美国的芯片禁令”等国际因素的影响。我国在半导体产业结构上还存在发展
均衡的问题,难以完全自给自足。
当前,全球半导体产业链细分趋势非常明显。较诸之前设计、制造和封测在同一公司完成的IDM模式,这三个环节已经形成相对独立的专业企业分工。全球半导体产业链走向分工的过程也是半导体产业链全球化的过程。以1996年为分水岭。在此之前,中国半导体产业受制于国际和国内政治因素,与全球半导体产业发展的“摩尔定律”速度完全脱节。但在1996年之后,通过“908”“909”工程等系列战略推动,加上进入21世纪以来全产业链的系列配套发展,我国半导体产业体系已经取得了长足进步,当前中国已跃升为晶圆代工产业全球第二大国。从中国半导体产业技术发展进程看,中国半导体制造工艺从落后3代以上,缩小为仅落后1~2代。
同时,我们也要看到,在芯片制造环节,虽然有“908”“909”工程以及最近十余年来国家的大力推动,但中国集成电路产业的落后依然不容置疑。必须承认,整体的产业结构严重失衡,设计企业少而弱,制造方面虽有半导体巨头纷纷设厂,但以封装测试为主,而且由于国外政策的限制,制造工艺均落后于国外。至于制造设备,几乎完全依赖进口。这些问题我们依然要面对,而且还需要深入分析和挖掘原因。
04 我国智能制造发展面临的问题及对策建议
智能制造业人才紧缺,需加快培养相关人才。我国智能制造面临人才缺口大、培养机制跟不上、现有制造业人员适应智能制造要求的转型难度较大等问题。
一是整体人才缺口大。我国教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合发布的《制造业人才发展规划指南》预测,到2025年,高档数控机床和机器人有关领域人才缺口将达450万,人才需求量也必定会在智能制造不断深化中变得更大。
二是人员流动性大,且刘易斯拐点后人口红利在缩小。不仅是人才缺口大,制造业人员流动性也很大。根据中金公司的调研,在跨过刘易斯拐点后,制造业劳动力市场中需求方的议价能力下降。例如,有纺织企业反映2012年以来企业在国内就面临基层员工招不进来、大专生留不下来的情况;另外,有些汽车配件企业希望可以留住熟练工人,但新冠肺炎疫情发生后,部分四川、重庆的工人可能选择不再回来,过去几年的产业内迁也使很多中西部劳动力选择就近就业。
三是智能制造转型升级创造的新职位需要新型技术人才,但传统就业人员并不一定能在短期内转型并适应新职位需求。以工业互联网为例,中国工业互联网研究院的研究表明,工业互联网相关职业在不断涌现。2019年、2020年国家发布的29个新职业中,与工业互联网相关的达到13个,如大数据工程技术人员、云计算工程技术人员,占新增职业的44.8%。要胜任这些新职位需要较高、较新的知识储备,原有传统制造业领域的工程技术人员要满足这些新岗位的技能需求,需要时间培养。
以上都是智能产业结构升级过程中难以避免的问题。要解决这些问题,可从两方面着手。一方面,建立更为健全的在职教育体系、提供在职教育的认可度和含金量。制造业是就业的重要领域,相关人员的转型升级是迈向智能制造的前提。在人才缺口较大的情况下,在职人员“干中学(Learning by doing)”是制造业智能化人才培养比较务实的路径。同时,用人单位也要抛弃对在职学习的成见和歧视,避免“唯学历论”,要根据制造业实际需求和个人能力来选用人才。
另一方面,制造业人才使用面临“Z世代”挑战。“Z世代”是美国及欧洲的流行用语,意指1995~2009年间出生的人,又称网络世代、互联网世代,统指受互联网、即时通信、短信、MP3、智能手机和平板电脑等科技产物影响很大的一代人。面对时代变化,制造业传统的用人管人方式需要转变,使年轻一代能够留得下来、干得下去,能够越干越有希望。
工业互联网的安全问题需引起高度重视,进一步细化明确责任体系。工业互联网作为智能制造的“血脉”,其安全性直接关系到智能制造的安全。工业互联网和制造系统具有高度集成的特征,而这些集成使智能制造系统更容易受到网络威胁的攻击。2019年7月,工业和信息化部等十部门联合印发了《加强工业互联网安全工作的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出了两大总体目标:一是到2020年年底,工业互联网安全保障体系初步建立;二是到2025年,制度机制健全完善,技术手段能力显著提升,安全产业形成规模,基本建立起较为完备可靠的工业互联网安全保障体系。
当前,我国工业互联网面临的威胁较为严峻。2020年1月至6月,国家工业互联网安全态势感知与风险预警平台持续对136个主要互联网平台、10万多家工业企业、900多万台联网设备安全监测,累计监测发现恶意网络行为1356.3万次、涉及2039家企业。有数据显示,截至2020年6月,我国工业互联网虽然总体安全态势平稳,未发现重大工业互联网安全问题,但对工业互联网基础性设备和系统的攻击正在增多,攻击范围、深度都在扩张,未来工业互联网面临严峻安全挑战。
工业互联网安全问题难以避免地会随着智能制造升级发展而不断变化,因此相关的防范体制机制是关键所在。《指导意见》特别强调,到2020年年底,“制度机制方面,建立监督检查、信息共享和通报、应急处置等工业互联网安全管理制度,构建企业安全主体责任制,制定设备、平台、数据等至少20项亟需的工业互联网安全标准,探索构建工业互联网安全评估体系”。由此可见,工业和信息化部等我国相关主管部门对工业互联网安全问题的复杂性和多部门协同联防联控的重要性有充分认识。而细化工业互联网各领域、各环节的责任体系,是多部门合作防控的首要问题。因此,在加强相关标准建设的同时,也要进一步细化相关安全体系的职责,需要将防范工作落实到具体的主管部门。
半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件等的国产替代需要我国提高自主创新能力,建议进一步深化科研体制改革、加强科研机构与产业界的联动,通过提高国家系统自主创新能力来推动关键领域的技术瓶颈突破。半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件这些领域在技术路径上是密切相关的。例如,这三个领域在传感器、控制系统、各种智能芯片模块方面均有相似或共同的技术栈。我国要提高这些领域的国产替代率,不是依靠个别技术突破能够实现的。半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件的国产替代突破需要依托国家系统创新能力的提升,这将是一个长期的过程。在国家层面,目前这几大领域主要依靠相关部委和地方产业政策支持,但缺乏中央的统一战略。建议立足于国家整体系统创新能力的提高,从中央层面明确具体的责任人,统筹半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件等领域自主创新问题。通过中央层次的统筹,在不断改革中建立与解决当前半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件“卡脖子”问题相适应的国家系统自主创新机制,建立制度化的创新突破能力,推动我国智能制造迈上新的台阶。
加快智能制造升级发展,需进一步激活民营企业活力,完善相关市场竞争和退出机制。一方面,未来我国企业的智能制造转型升级,在国企做大做强的同时,民营制造业发展的动能不容忽视。2018年以来,我国对于行政性政策对民营企业的影响问题已有较深入的认知,特别是政策刚性对民营企业生命力的影响问题,需要长期警醒。此外,我国智能制造同时也要为“小微民营企业”预留发展空间,引导和促进小微企业形成或者融入产业链。
另一方面,我国大部分制造业领域已经不是幼稚产业,保护与竞争、政策支持和市场退出机制等需要并行推进。以半导体产业为例,我国半导体芯片需求当前已经占据全球第一,除了芯片制造还与国际发展存在较大差距,我国在晶圆材料生产、封测和电子产品制造方面的全球竞争中已经具备较强的竞争力。结合美国的半导体产业经验,在行业发展早期是需要产业政策扶持的,但是随着产业自身发展的不断成熟,要逐步从产业政策推进向产业政策与贸易政策相结合的方式过渡,适当引进竞争机制,淘汰落后产能,为有竞争力的企业提供更好的创新空间。因此,我国半导体行业最终仍需面对与美国等发达国家在全球的较量,长期的竞争与较量将是常态。
智能制造是什么?
智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力。
智能制造是指在生产过程中,将智能装备通过通信技术有机连接起来,实现生产过程自动化,
并通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据,通过工业以太网等通信手段,上传至工业服务器,在工业软件系统的管理下进行数据处理分析。
并与企业资源管理软件相结合,提供最优化的生产方案或者定制化生产,最终实现智能化生产。
我国工程机械行业,首座海外“灯塔工厂”建成投产,将对相关市场有啥影响?
中国工程机械行业海外替代的智能制造业,首座海外灯塔工厂建成投产,由三一印尼灯塔工厂生产的第一台SY215CKD挖掘机在印尼下线。“灯塔工厂”开始安装调试第一批设备。是中国完全按照工业4.0标准建设的工程机械海外制造基地。工厂位于印尼金姆工业园区,项目占地面积10万平方米,总投资2亿元人民币,主要为东南亚国家生产13吨- 55吨挖掘机。计划年产能达到3000台,工厂实现海外替代的智能制造业了装配、物流、调试等12个主要工序的全网络连接和无人生产,这在中国企业海外制造中尚属首次。
工厂整合了三一重工在国内40多家“灯塔工厂”的核心成果,采用了IMOM、WMS、数字中控等20套具有100%自主知识产权的数字软件系统。工程机械智能化水平最高,人均产值最高,是海外“最智能化”的工厂之一。印尼“灯塔工厂”还可以通过近1000个采集点收集的工业大数据,跨越3000多公里,与国内三一全球生产控制中心和“根云”平台对接,为每一道工序、每一件工具匹配最强大的计算能力,优化生产节拍。
中国制造业在过去经历了很长一段时间的OEM,很多行业的发展都是从这里开始的。中国家电、手机、电脑、集成电路等产品出口均超过1000亿元人民币。家电行业很有代表性。与欧美日韩企业相比,中国家电企业起步较晚。外国品牌几乎是“高端”的代名词,中国也出现了一系列家电品牌,甚至是高端品牌。中国冰箱市场的NO.1始终是海尔,洗衣机行业已经形成了海尔和美的两大巨头的格局,空调行业的三大巨头也有美的和海尔,中国品牌在中国市场已经占据绝对领先地位。
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