正版 制造强国-战略研究.智能制造专题卷 制造强国战略研究项目组

篇智能制造发展战略研究报告1

课题组成员名单3

章国外智能制造发展总体现状与趋势4

1.1智能制造的起源与历史沿革4

1.2智能制造是制造业发展的重要方向5

1.3发达国家推进智能制造的主要对策6

1.4智能制造的发展趋势10

第二章智能制造的内涵特征及影响12

2.1国内外学者关于智能制造认识的共同点12

2.2智能制造内涵与特征13

2.3智能制造将引发制造业的革命14

第三章我国智能制造发展的基础及需求分析17

3.1我国智能制造发展的基础17

3.2我国发展智能制造存在的问题20

3.3典型企业和典型地区对智能制造的需求21

第四章发展智能制造的重要性和紧迫性24

4.1智能制造是破解制造业面临发展瓶颈的新选择24

4.2智能制造是经济发展新常态下撬动经济增长的新模式25

4.3智能制造是两化深度融合的集中体现、主攻方向和突破口25

4.4智能制造是提高产业和企业竞争力建设制造强国的关键26

第五章我国智能制造发展战略和目标27

5.1指导思想27

5.2基本原则27

5.3发展目标29

第六章发展智能制造的优先行动30

6.1优先行动一：建立智能制造标准体系30

6.2优先行动二：攻克八大共性关键技术31

6.3优先行动三：突破关键部件和装置并实现产业化35

6.4优先行动四：大力推广数字化制造37

6.5优先行动五：开发核心工业软件39

6.6优先行动六：建立数字化智能工厂41

6.7优先行动七：发展服务型制造42

6.8优先行动八：保障信息和网络安全44

6.9优先行动九：强化人才队伍建设45

第七章促进智能制造发展的措施和政策47

7.1建立统筹协调机制47

7.2设立“智能制造重大工程”47

7.3建立国家智能制造创新网络48

7.4加大金融支持力度48

7.5建立智能制造技术和产业发展联盟48

参考文献49

第二篇工业机器人发展战略研究报告51

课题组成员名单52

章现状与差距53

1.1现状53

1.1.1市场需求分析53

1.1.2市场竞争分析56

1.1.3技术水平分析58

1.2存在问题60

第二章趋势与借鉴62

2.1发展趋势62

2.1.1市场需求呈现快速增长态势62

2.1.2工业机器人技术日益智能化、模块化和系统化63

2.1.3工业发达国家纷纷进行战略部署64

2.2发达国家经验借鉴65

2.2.1日本机器人产业发展经验值得借鉴66

2.2.2美国机器人产业的兴衰带来的启示67

第三章强国标志69

3.1对标企业情况分析69

3.1.1安川电机企业情况分析69

3.1.2ABB企业情况分析71

3.1.3FANUC企业情况分析71

3.2强国特征73

第四章战略与目标74

4.1发展战略74

4.2战略目标75

4.2.12020年目标75

4.2.22030年目标75

4.3发展途径76

4.3.1准确定位，扬长避短谋求发展76

4.3.2创新驱动，重点突破核心技术76

4.3.3协同发展，完善产业链体系76

4.3.4推广应用，提升产业化程度77

4.3.5提高集中度，打造知名品牌77

4.3.6培养人才，实现行业可持续发展77

4.4产业技术路线图77

第五章重点任务82

5.1关键技术研究82

5.2重大产品开发和产业化83

5.2.1实现机器人本体的批量生产83

5.2.2实现工业机器人集成应用的批量化84

5.2.3实现新一代工业机器人小批量生产85

5.3关键部件开发和产业化86

5.4应用示范与技术创新平台建设87

5.4.1工业机器人产业化与应用示范87

5.4.2核心部件及产品技术创新平台建设88

5.4.3前沿共性技术研发平台建设88

5.4.4工业机器人整机及关键功能部件检测试验平台建设88

第六章保障措施89

6.1以创新能力建设增强产业竞争力89

6.2以产业孵化平台促进科技成果转化90

6.3以应用示范工程提升市场认知度90

6.4以质量保障工程和标准化建设提高产品可靠性91

6.5以财税政策扶持企业发展91

6.6充分发挥行业组织的作用92

参考文献93

第三篇若干产业数字化、网络化、智能化制造技术路线图95

章航空装备数字化、网络化、智能化制造技术路线图97

课题组成员名单98

1.1概述99

1.2现状分析101

1.3需求分析102

1.3.1机械加工过程对数字化、智能化技术的需求104

1.3.2钣金成形过程对数字化、智能化技术的需求104

1.3.3复合材料构件制造对数字化、智能化技术的需求104

1.3.4部件及主机装配对数字化、智能化技术的需求105

1.3.5航空制造业数字化、智能化制造的共性化需求105

1.4总体目标106

1.5智能制造关键技术107

1.5.1航空产品及生产线智能化设计技术107

1.5.2知识系统与智能化控制技术108

1.5.3制造运行智能管控技术109

1.5.4智能装备技术109

1.5.5智能制造服务技术110

1.5.6智能制造关键技术路线110

1.6重大智能制造装备111

1.6.1机械加工智能化工艺装备111

1.6.2钣金成形智能化装备111

1.6.3复合材料构件数字化制造装备112

1.6.4柔性装配自动制孔及柔性对接单元112

1.6.5重大智能制造装备发展路线112

1.7数字化车间/工厂113

1.7.1零部件机械加工智能化车间113

1.7.2复合材料成形数字化车间113

1.7.3钣金成形数字化车间114

1.7.4数字化柔性装配生产系统114

1.7.5数字化车间/工厂发展路线114

1.8保障条件115

1.9技术路线图115

第二章船舶制造业数字化、网络化、智能化制造技术发展路线图119

课题组成员名单120

2.1我国船舶工业发展概述121

2.1.1产业规模与实力121

2.1.2产业在国际国内所处的地位123

2.1.3数字化、智能化制造的重点领域124

2.2数字化、网络化、智能化制造基础125

2.2.1发展中取得的进步125

2.2.2存在的主要问题127

2.3数字化、网络化、智能化制造需求129

2.3.1模块化造船129

2.3.2数字化造船130

2.3.3智能化造船130

2.3.4绿色化造船131

2.4发展思路与目标132

2.5重大智能制造装备132

2.5.1智能焊接机器人132

2.5.2智能涂装机器人133

2.6关键系统134

2.6.1分段建造数字化车间134

2.6.2绿色制造综合评价系统135

2.6.3基于厂域网的智能管理系统136

2.7关键技术136

2.7.1关键设计技术136

2.7.2关键建造技术138

2.7.3信息集成技术141

2.7.4运行管理技术142

2.7.5基础共性技术144

2.8保障条件145

2.8.1加大政策支持力度145

2.8.2深入开展国际合作146

2.8.3不断提升创新能力146

2.8.4加强基础设施建设146

2.9技术路线图146

第三章轨道交通装备数字化、网络化、智能化制造技术路线图151

课题组成员名单152

3.1产业概况153

3.1.1产业发展现状153

3.1.2数字化、智能化制造基础154

3.2数字化、智能化制造需求155

3.2.1产品的数字化、智能化155

3.2.2制造过程的数字化、智能化157

3.2.3服务的数字化、智能化160

3.3发展思路和目标161

3.3.1背景及环境161

3.3.2对数字化、智能化的理解161

3.3.3轨道交通制造数字化、智能化发展的总体原则162

3.3.4轨道交通制造数字化、智能化发展的总体目标163

3.4数字化智能化车间/工厂164

3.4.1企业信息化和三维工工程化应用和升级165

3.4.2关键部件数字化、智能化车间示范168

3.4.3制造工序的数字化173

3.4.4质量敏感、高危工序的智能化175

3.5关键技术176

3.5.1部件产品数字化设计176

3.5.2数字化、智能化产品及系统178

3.5.3产品数字化样机179

3.5.4数字化、智能化制造技术180

3.5.5数字化服务181

3.6保障措施181

3.6.1提高原始创新能力181

3.6.2持续强化工业基础183

3.6.3构建国际标准体系183

3.6.4推进工业化与信息化深度融合184

3.6.5健全行业管理体系制度185

3.7技术路线185

第四章汽车制造业数字化、网络化、智能化制造技术路线图189

课题组成员名单190

4.1产业概述191

4.1.1产业规模191

4.1.2产业关联性193

4.1.3数字化、网络化、智能化制造重点领域193

4.2数字化、网络化、智能化制造基础194

4.3数字化、网络化、智能化制造需求196

4.4发展目标200

4.5重大智能制造装备201

4.5.1大吨位闭环控制伺服压机201

4.5.2数字化柔性焊装夹具系统202

4.5.3多功能机器人系统202

4.5.4高精度复合加工中心202

4.5.5精密铸造和轻合金压铸设备203

4.6数字化工厂203

4.6.1冲压生产线/车间206

4.6.2涂装生产线/车间206

4.6.3焊装生产线/车间206

4.6.4总装生产线/车间206

4.6.5动力总成生产线/车间207

4.7关键技术207

4.7.1高强度钢成形技术207

4.7.2数字化在线检测与控制系统208

4.7.3热处理变形控制技术208

4.7.4数模驱动的虚拟仿真技术208

4.7.5基于同步工程的PDM、ERP系统208

4.8汽车后服务平台建设208

4.9保障条件210

4.10技术路线图211

第五章航天装备数字化、网络化、智能化制造技术路线图215

课题组成员名单216

5.1产业发展概况217

5.1.1航天装备制造业的特征217

5.1.2世界航天装备制造业发展趋势218

5.1.3中国航天装备制造业发展现状219

5.2数字化、智能化制造基础与需求220

5.2.1数字化、智能化制造基础220

5.2.2数字化、智能化制造需求221

5.3发展目标与路径223

5.3.1发展目标224

5.3.2发展路径225

5.4数字化研发设计225

5.4.1航天装备全三维创新研发设计226

5.4.2模型驱动的航天装备并行研发设计228

5.5智能化制造230

5.5.1以全集成自动化为核心的数字化工厂230

5.5.2智能化柔性制造233

5.6企业数字化管理234

5.6.1数字化企业管理235

5.6.2智慧化企业管理237

5.7保障措施239

5.8技术路线图240

第六章输变电装备数字化、网络化、智能化制造技术路线图243

课题组成员名单244

6.1产业概况245

6.1.1产业规模245

6.1.2产业现状246

6.1.3产业竞争格局247

6.1.4产业发展趋势248

6.2数字化、网络化、智能化制造基础248

6.2.1产品及工程设计249

6.2.2生产制造249

6.2.3企业管理249

6.2.4基础设施建设250

6.3数字化、网络化、智能化制造需求250

6.3.1提高产品数字化水平250

6.3.2推进智能技术在制造过程中的应用251

6.3.3建立服务支撑体系251

6.3.4促进企业精益管理251

6.4发展目标251

6.4.1阶段目标（2015—2020年）252

6.4.2第二阶段目标（2021—2025年）253

6.5重大智能制造装备254

6.5.1数控机械加工数字化、智能化柔性生产线254

6.5.2高压开关数字化、智能化柔性装配线254

6.5.3涂装数字化、智能化生产线255

6.5.4壳体加工数字化、智能化生产线255

6.5.5变压器铁芯叠装数字化、智能化生产线255

6.5.6变压器线圈绕制数字化生产线255

6.5.7绝缘子避雷器制造数字化、智能化生产线256

6.5.8电力电子数字化、智能化装配生产线256

6.5.9配电设备数字化、智能化柜体生产线256

6.5.10配电设备数字化、智能化装配生产线256

6.5.11绝缘材料数字化、智能化生产线257

6.5.12线缆数字化、智能化生产线257

6.5.13数字化、智能化仓储及物流系统257

6.6数字化、智能化工厂/车间257

6.6.1高压开关智能制造工厂258

6.6.2高压变压器智能制造工厂258

6.6.3高压电容器智能制造工厂258

6.6.4电力电子智能制造工厂259

6.6.5配电设备智能制造工厂259

6.6.6绝缘子避雷器数字化制造工厂259

6.6.7线缆数字化制造工厂259

6.6.8绝缘材料数字化制造工厂260

6.7关键技术260

6.7.1输变电产品智能化技术260

6.7.2基于虚拟样机的输变电产品协同设计与仿真261

6.7.3输变电产品研发设计知识库智慧库261

6.7.4制造系统状态在线监测技术261

6.7.5数字化条件下制造质量控制技术261

6.7.6数控机床组合工艺优化与加工仿真技术261

6.7.7刀具在线管理技术262

6.7.8基于数据融合的新一代智能化开关、变压器的在线监测和远程诊断技术262

6.7.9自动化立体仓库智能配送及调度控制技术262

6.7.10基于各种产线传感器、RFID等技术的生产制造过程控制系统262

6.7.11基于精益的企业资源计划管理系统263

6.7.12基于大数据、云计算、人工智能的智能分析系统263

6.7.13输变电产业虚拟产线规划及设计技术263

6.7.14输变电产业“人机协同”工业机器人应用技术263

6.7.15输变电产业增材制造技术264

6.8保障条件264

6.8.1建立数字化、智能化制造推进体系264

6.8.2实施关键环节的专项工程和标杆工程264

6.8.3建立专项资金，出台积极的财税政策264

6.8.4加大国家级输变电领域智能制造研发中心建设265

6.8.5加强输变电行业数字化、智能化标准体系建设265

6.8.6加强人才培养265

6.9技术路线图265

第七章工程机械数字化、网络化、智能化制造技术路线图269

课题组成员名单270

7.1产业概况271

7.1.1产业规模271

7.1.2在国际国内所处的地位273

7.2数字化、网络化、智能化制造基础275

7.2.1数字化设计逐步成熟275

7.2.2数字化制造成为技改升级热点276

7.2.3企业管理信息化平台建设加速276

7.3数字化、网络化、智能化制造需求277

7.4发展目标278

7.4.1总目标278

7.4.2具体目标278

7.5重大智能制造装备279

7.5.1智能搬运与输送系统279

7.5.2工件清理机器人279

7.5.3仿形喷涂机器人280

7.5.4焊接机器人系统280

7.5.5车铣（镗）复合加工装备280

7.5.6结构件智能成形装备（含复合材料、新型材料）281

7.5.7大型结构件智能焊接装备281

7.5.8再制造件成形与检测装备282

7.5.9智能化产品性能检测评估系统282

7.6数字化、智能化工厂/车间283

7.6.1精密金属成形数字化车间283

7.6.2工程机械箱（变速箱）桥（驱动桥）数字化车间284

7.6.3齿、链、轴数字化加工车间284

7.6.4复杂结构件制造数字化车间285

7.6.5柔性化智能化装配车间285

7.6.6柔性化智能化涂装车间286

7.7关键技术286

7.7.1数字化设计技术286

7.7.2工程机械保质设计技术287

7.7.3工程机械后市场服务平台287

7.7.4工程机械产品远程在线检测技术288

7.7.5工程机械核心部件设计制造数字化289

7.8保障条件290

7.8.1设立工程机械智能制造专项290

7.8.2鼓励建立工程机械智能制造国家重点实验室和工程中心290

7.8.3启动智能化制造车间示范工程290

7.8.4建立智能制造共性技术研发平台291

7.8.5出台智能化制造人才引进激励政策291

7.9技术路线图291

第八章钢铁工业数字化、网络化、智能化制造技术路线图299

课题组成员名单300

8.1产业概述301

8.1.1产业发展现状与趋势301

8.1.2数字化、智能化、制造对产业升级的支撑307

8.2数字化、网络化、智能化制造基础308

8.2.1发展现状308

8.2.2存在问题310

8.3数字化、网络化、智能化制造需求310

8.3.1工程设计311

8.3.2供应链管理311

8.3.3生产过程312

8.4发展目标312

8.4.1总目标312

8.4.22020年目标313

8.4.32025年目标313

8.5重大智能制造装备313

8.5.1冶金流程在线检测智能仪表314

8.5.2钢铁复杂生产过程智能控制系统314

8.6数字化车间/工厂315

8.6.1物质流能量流协同优化316

8.6.2钢铁供应链全局优化316

8.6.3钢铁流程智能设计317

8.7关键技术317

8.7.1工业互联网数据集成318

8.7.2多尺度建模和仿真关键技术318

8.7.3多目标协同优化关键技术319

8.8保障措施320

8.9技术路线图320

第九章石化工业数字化、网络化、智能化制造技术路线图323

课题组成员名单324

9.1产业发展现状及趋势325

9.1.1发展现状325

9.1.2发展趋势327

9.2数字化、网络化、智能化制造基础与需求329

9.2.1对石化工业强国战略的支撑——“石化智能工厂”329

9.2.2我国石化工业数字化、智能化制造基础331

9.2.3石化工业数字化、智能化制造需求334

9.3发展目标336

9.3.1总体目标336

9.3.2具体目标337

9.4重大智能制造装备338

9.4.1面向石化复杂生产过程的智能控制系统338

9.4.2新型传感器、智能仪表和精密仪器339

9.4.3面向石化物流和工程的工业机器人340

9.4.4智能能源终端服务设备340

9.4.5原油和成品油的在线调和成套设备341

9.5智能化工厂342

9.5.1生产管控的数字化、智能化342

9.5.2供应链协同的数字化、智能化344

9.5.3设计运营的数字化、智能化346

9.6关键技术347

9.6.1面向石化生产的新一代执行器/传感器网络347

9.6.2基于云的石化海量信息实时处理和知识库技术348

9.6.3生产过程人机协同的决策与可视化技术349

9.6.4全供应链的石化生产资源优化技术350

9.6.5面向绿色制造的过程系统集成技术351

9.6.6面向本质安全的化工安全运行管控技术352

9.7保障措施353

9.8技术路线图355

第十章家用电器数字化、网络化、智能化制造技术路线图359

课题组成员名单360

10.1产业发展概况361

10.1.1产业规模361

10.1.2产业地位362

10.1.3数字化、智能化制造的特点363

10.2数字化、网络化、智能化制造基础363

10.2.1产品设计364

10.2.2制造过程364

10.2.3产品营销365

10.2.4企业管理365

10.2.5基础设施建设366

10.3数字化、网络化、智能化制造需求和发展目标366

10.3.1智能制造及模块化366

10.3.2物联网及云平台367

10.3.3工业自动化及机器人367

10.3.4标准化368

10.4智能家电产品368

10.4.1智能家电的内涵369

10.4.2智能家电的发展方向369

10.5重大智能制造装备370

10.5.1面向家电生产过程的智能控制系统370

10.5.2自动化装备371

10.5.3工业机器人371

10.6数字化车间/工厂372

10.6.1智慧工厂372

10.6.2智慧园区373

10.7关键技术375

10.7.1机器人及自动化技术375

10.7.2在线检测技术376

10.7.3信息集成技术377

10.7.4模块化技术377

10.8保障条件378

10.8.1政策支持378

10.8.2发挥标准化对行业的引领和支撑作用379

10.9技术路线图379

第十一章纺织工业数字化、网络化、智能化制造技术路线图381

课题组成员名单382

11.1产业发展概况383

11.1.1产业发展规模383

11.1.2纺织工业的国际地位385

11.1.3纺织工业的发展趋势386

11.2数字化、网络化、智能化制造基础386

11.2.1数字化、智能化、全流程集成387

11.2.2数字化、智能化、设计和制造387

11.3数字化、网络化、智能化制造需求388

11.3.1智能化纺丝生产线389

11.3.2智能化纺纱成套生产线389

11.3.3智能化印染成套生产线390

11.3.4智能化服装生产线390

11.4发展目标391

11.4.1智能化纺丝391

11.4.2智能化纺纱391

11.4.3智能化印染391

11.4.4智能化经编服装391

11.5重大智能制造装备392

11.5.1差别化涤纶长丝成套生产线392

11.5.2智能化纺纱成套生产线393

11.5.3经编智能成衣生产成套设备393

11.5.4智能化印染成套生产线394

11.6关键技术395

11.6.1差别化涤纶长丝成套生产线395

11.6.2智能化棉纺成套生产线395

11.6.3经编智能成衣生产成套设备396

11.6.4智能化印染成套生产线396

11.6.5两化融合重点内容397

11.7保障条件398

11.7.1加大科技投入支持技术创新和进步398

11.7.2从全产业链角度研究数字化、智能化制造398

11.7.3开展典型案例的经验总结和推广工作399

11.7.4以产业联盟的方式开展数字化、智能化制造应用研究399

11.7.5完善人才政策，促进人才结构优化399

11.8技术路线图400

第四篇企业发展智能制造的案例403

案例一：雷柏公司发展数字化、智能化制造实践经验404

案例二：小巨人公司发展智能制造实践经验412

案例三：西门子公司发展智能制造实践经验422

案例四：西开电气发展智能制造实践经验434

案例五：潍柴汽车发动机数字化生产车间建设实践经验介绍448

案例六：天水长城开关厂有限公司发展智能制造实践经验459

案例七：伊利集团液态奶数字化工厂实践经验473

制造强国战略研究项目组是中国工程院会同工业和信息化部、国家质检总局，从2013年至2014年，联合组织开展的重大咨询研究项目组，包含50多位院士和100多位专家。

本书是中国工程院会同工业和信息化部、国家质检总局，从2013年至2014年联合组织开展的“制造强国战略研究”重大咨询研究项目的研究成果。

本书分析了我国发展智能制造的基础条件和需求，提出发展智能制造的战略思路、战略目标和优先行动计划；分析了工业机器人领域的产业现状、发展趋势和存在的问题，借鉴强国经验，进而提出发展战略和目标、重点任务和保障措施；同时，深入研究了航空装备、船舶、轨道交通装备、汽车、航天装备、输变电装备、工程机械、钢铁工业、石化工业、家用电器和纺织工业的数字化、网络化、智能化制造技术路线图；此外，还选取了深圳雷柏、宁夏小巨人、成都西门子、西开电气、潍柴、天水长城、伊利集团七家企业实施数字化、智能化制造的实践为例，阐述企业发展智能制造的实践经验。本书为国家研究制定“中国制造2025”提供了科学支撑。

制造强国战略研究项目组著的《制造强国(战略研究智能制造专题卷)》紧紧抓住我国实现从制造大国到制造强国发展中亟待解决的重大问题，包括制造强国评价指标体系、制造业创新驱动发展、制造业质量提升、制造业绿色发展、制造业体制机制改革以及制造业服务化等，设置一个项目总体组和六个综合课题组，同时考虑到制造业涵盖范围广泛，项目研究按照制造业主要行业，拓展到机械、航空、航天、轨道交通、船舶、汽车、电力装备、信息电子、冶金、化工、纺织、家电、仪器十三个领域，进一步研究各行业领域实现制造强国的发展战略。