世界智能制造装备产业发展总体现状和趋势

世界智能制造装备产业发展总体现状和趋势智能制造装备是国务院有关加快哺育和发展战略性新兴产业的决定和中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中明确的高品位装备制造业领域中的重点方向。什么是智能制造装备？智能制造装备的范畴又涉及哪些具体的产品和产业？本文在大量调研国内外文献的基本上，对国内外有关智能制造及装备的定义和产业范畴进行了梳理，并对目前智能制造装备产业的发呈现状和技术发展趋势，以及国内发展智能制造装备产业面临的机遇与挑战进行了简要的描述。一、智能制造装备的定义和产业范畴界定（一）智能制造的提出及其背景制造业的发展先后经历了手工制作、流水线制造、自动化制造、柔性自动化和集成化制造、并行规划设计及敏捷化制造等阶段。就自动化制造（也称工业自动化）阶段而言，大体每十年上一种台阶：20世纪5060年代是单机数控；70年代后来则是数控（CNC）机床及由它们构成的自动化岛；80年代浮现了世界性的柔性自动化热潮。与此同步，浮现了计算机集成制造，但与实用化相距甚远。表1自动化制造发展进程表时间内容20世纪60年代单机数控20世纪70年代CNC机床及构成的自动化“孤岛”20世纪80年代世界性的柔性自动化热潮资料来源：韩权利，赵万华，丁玉成. 将来的制造模式智能制造J. 机械工程师，.1.20世纪80年代以来，先进的制造技术和计算机技术广泛应用于现代制造业，老式的设计措施和管理手段不能有效、迅速地解决现代制造系统中浮现的新问题。于是，人们开始借助现代的工具和措施，运用各学科最新研究成果，通过将老式制造技术、人工智能科学、计算机技术与科学等有机集成，发展一种新型的制造技术与系统，这便是智能制造技术（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）与智能制造系统（Intelligent Manufacturing System，IMS），它们总称智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）。（二）智能制造发展历程及政策推动概述智能制造（IM）在国际上尚无公认的定义，目前一般觉得它是智能制造技术（IMT）和智能制造系统（IMS）的总称。智能制造的概念始于20世纪80年代末，一方面由美国提出。1988年，美国New York大学的P.K.Wright专家和Carnegie-Mellon大学的D.A.Bourne专家出版了Manufacturing Intelligence（智能制造）一书，初次提出了智能制造的概念，并指出智能制造的目的是通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器控制对制造技工的技能和专家知识进行建模，以使智能机器人在没有人工干预的状况下进行小批量生产。1989年，D.A.Bournne组织完毕了首台智能加工工作站（IMW）的样机，被觉得是智能制造机器发展史的一种重要里程碑。自美国提出智能制造（IM）的概念后，智能制造系统（IMS）始终受到众多国家的注重和关注，纷纷将IMS列为国家级筹划并着力发展。如，美国先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology, AMT)发展战略（1991年）、美国先进制造技术筹划（AMTP）（1993年）、美国敏捷制造使能技术战略发展筹划（Technologies Enabling Agile Manufacturing Strategic plan, TEAM）（1995年）、韩国“高档先进技术国家筹划”（简称G-7筹划）（1991年）、德国“制造筹划”、欧共体的“ESPRIT”筹划和“BRITEEURAM”筹划、日本智能制造系统（IMS）国际合伙筹划等。其中，最具影响力和代表性的当属日本的IMS国际合伙筹划，它是迄今为止已启动的制造领域内最大的一项国际合伙筹划。1991年1月，日本、美国、加拿大、澳大利亚、瑞士、韩国和欧盟联合开展了IMS国际合伙筹划，总投资达40亿美元，筹划的出台是为了克服柔性制造系统（FMS）、集成制造系统（CIMS）的局限性，把日本工厂和车间的专业技术与欧盟的精密工程技术、美国的系统技术充足地结合起来，开发出能使人和智能设备都不受生产操作和国界线制、彼此合伙的高技术生产系统，该筹划鼓励工业界、学术界和政府在现代制造技术领域进行广泛地研究与合伙。IMS的目的是要全面展望21世纪制造技术的发展趋势，先行开发下一代的制造技术，同步致力于全球制造信息、制造技术的体系化、原则化。进入21世纪以来，日、美、欧都将智能制造视为21世纪的制造技术和尖端科学，并觉得是国际制造业科技竞争的制高点，且有着巨大的利益，因此她们在该领域的科技协作频繁，参与研究筹划的各国制造业力量庞大，主宰将来智能制造的发展趋势。例如，美国提出“先进制造业伙伴筹划（Advanced Manufacturing Partnership, AMP）”；发布“先进制造业国家战略筹划（A National Strategic Plan for Advanced Manufacturing）”。国内于上世纪80年代末也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的重要课题，已在专家系统、模式辨认、机器人、汉语机器理解方面获得了一批成果。1993年起，国家自然科学基金委员会每年适度资助智能制造方面的有关研究项目；国家制定的“九五”筹划也将先进制造技术（涉及IMT和IMS）作为重点发展领域之一。在强调先进制造振兴战略的今天，国内非常注重智能制造的发展，特别是自5月装备制造业调节和振兴规划出台以来，国家政策支持力度不断加大。3月27日，国内科技部组织编制了智能制造科技发展“十二五”专项规划，规划觉得：智能制造是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造；智能制造技术是世界制造业将来发展的重要方向之一，是推动国内老式制造产业的构造转型升级的重要途径，全面开展智能制造技术研究将是发展高品位装备制造业的核心内容和增进国内从制造大国向制造强国转变的必然。专项规划将结合世界发展的趋势和将来前沿制高点，研究智能制造基本理论，攻克一批前沿核心技术和共性核心技术，研制一批智能化高品位装备，并进行示范应用和产业化，为实现国内从制造大国向制造强国转变奠定技术基本。（三）智能制造装备的定义和产业范畴界定目前，世界其她国家涉及国际组织并没有提出“智能制造装备”这个概念，“智能制造装备”的概念可以说是国内所独有。虽然欧美日等发达国家政府没有智能制造装备这一提法，但有相相应的产业归属范畴，其基本归属于北美产业分类原则（NAICS）中的“金属加工机械制造（3335）”、“导航、测量、医学和控制仪器制造（3345）”、“电气设备及构成制造（335）”等，相称于欧盟产业分类体系中的“测量、测试、导航仪器和设备制造（26.51）”、“光学仪器及照相器材制造（26.70）”、“电气设备制造（27）”、“金属成型机械和机床制造（28.4）”、“医疗和牙科仪器及用品制造（32.50）”等，和日本产业分类体系中的“金属加工机械及设备制造（266）”、“多种生产机器及机械零部件制造（269）（其中，机器人（2694）”、“测量仪器、分析仪器、检测机械、测量仪器、物理和化学仪器制造（273）”、“医学仪器及零部件制造（274）”、“光学仪器（275）”、“电气机械设备及用品制造（29）”等。表2国外有关“智能制造装备”相相应的产业范畴北美产业分类原则（NAICS）欧盟产业分类体系日本产业分类体系金属加工机械制造（3335）导航、测量、医学和控制仪器制造（3345）电气设备及构成制造（335）等 。测量、测试、导航仪器和设备制造（26.51）光学仪器及照相器材制造（26.70）电气设备制造（27）金属成型机械和机床制造（28.4）医疗和牙科仪器及用品制造（32.50）等。金属加工机械及设备制造（266）多种生产机器及机械零部件制造（269）（机器人（2694）测量仪器、分析仪器、检测机械、测量仪器、物理和化学仪器制造（273）医学仪器及零部件制造（274）光学仪器（275）电气机械设备及用品制造（29）等资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）分析整顿在国内，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。它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能制造装备是老式产业升级改造、实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化的基本工具，是哺育和发展战略性新兴产业的支撑，是实现生产过程和产品使用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种国家工业化水平的重要标志。智能制造装备是国务院有关加快哺育和发展战略性新兴产业的决定（10月）和中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要（3月）中明确的高品位装备制造业领域中的重点方向，关系到国家的经济发展潜力和将来发展空间。考虑到智能制造装备的战略地位，以及在推动制造业产业构造调节和升级中的重要作用，“十二五”期间国家将持续加大对智能制造装备研发的财政支持力度。5月，国内工业和信息化部印发了高品位装备制造业“十二五”发展规划，作为子规划的智能制造装备产业“十二五”发展规划也同步发布，该子规划重点环绕核心智能基本共性技术、核心智能测控装置与部件、重大智能制导致套装备等智能制造装备产业核心环节提出了重点发展方向。根据国内工业和信息化部发布的有关规划，可以明确智能制造装备产业重要涉及：高档数控机床与基本制造装备；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实验设备；核心基本零部件、元器件及通用部件等内容，详见表3。表3国内智能制造装备产业范畴智能制造装备高档数控机床与基本制造装备重点发展：高速、精密、复合数控金切机床；重型数控金切机床；数控特种加工机床；大型数控成形冲压设备；重型锻压设备；清洁高效锻造设备；新型焊接设备；大型清洁热解决与表面解决设备；非金属成型设备；新材料制备装备；高档数控系统；数控机床功能部件；数字化工具系统及量仪。智能控制系统重点发展：集散控制系统（DCS）；现场总线控制系统（FCS）；可编程控制系统（PLC）；先进高效发动机及其智能控制系统；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。智能专用装备重点发展：机器人产业；矿山用智能自卸电铲、智能化全断面掘进机、迅速集成柔性施工装备为代表的智能化大型施工机械；数字化、智能化、高速多功能印刷机械；大型先进高效智能化农业机械。自动化成套生产线重点发展：大型煤化工自动化核心装备；大型液化天然气生产储能自动化核心装备、大型天然气长距离输送系统；高效棉纺、短流程染整自动化生产线；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。精密和智能仪器仪表与实验设备重点发展：高精度、高稳定性、智能化压力、流量、物位、成分仪表与高可靠执行器，智能电网先进量测仪器仪表（AMI），材料分析精密测试仪器与力学性能测试设备，新型无损检测及环境、安全检测仪器，国防特种测试仪器等各类实验设备。核心基本零部件、元器件及通用部件重点发展：高可靠性力敏、磁敏等传感器，新型复合、光纤、MEMS、生物传感器，仪表专用芯片，色谱、光谱、质谱检测器件;高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动/密封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具；电力电子器件及变频调速装置。资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）分析整顿由于国际上没有“智能制造装备产业”这一提法，无法获取该产业的直接数据，因此难以描绘该产业发展的全貌。在此，我们通过对与之概念有关的核心行业如工业机器人、数控机床、智能控制系统、自动化仪器仪表和3D打印设备等行业进行观测分析世界智能制造装备产业的总体发展态势。（一）发达国家智能制造装备产业优势明显目前，美国、德国、日本等工业发达国家虽然没有“智能制造装备产业”这个大产业的提法，但其在国内“智能制造装备产业”所涉及的数控机床、工业机器人、智能控制系统、自动化仪器仪表和3D打印设备等子领域具有近年的技术积累，优势明显。例如，在数控机床领域，美国、德国、日本三国是目前世界数控机床生产、使用实力最强的国家，是世界数控机床技术发展、开拓的先驱。目前，世界四大国际机床展上数控机床技术方面的创新，重要来自美国、德国、日本；美、德、日等国的厂商在四大国际机床展上竞相展出高精、高速、复合化、直线电机、并联机床、五轴联动、智能化、网络化、环保化机床。美国政府高度注重数控机床的发展。美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务并提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基本科研，因而在数控机床技术上不断有创新成果。美国以宇航尖端、汽车生产为重点，因此需求较多高性能、高档数控机床，几家出名机床公司如辛辛那提（Cincinnati，现为MAG下属公司）、Giddings & Lewis（MAG下属公司）、哈挺（Hardinge）、格里森（Gleason）、哈斯（Haas）等长期以来均生产高精、高效、高自动化数控机床供应美国市场需求。德国政府一贯注重机床工业的重要战略地位，觉得机床工业是整个机器制造业中最重要、最活跃、最具发明力的部门，特别讲究“实际”与“实效”。德国的数控机床质量及性能良好，先进实用，出口遍及世界，特别是大型、重型、精密数控机床；此外，德国还注重数控机床主机配套件的先进实用性，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统等多种功能部件在质量、性能上居世界前列。如西门子公司的数控系统，均为世界闻名，被竞相采用。日本十分注重数控机床技术的研究和开发。通过长达数十年的努力，日本已经成为世界上最大的数控机床生产和供应国。日本生产的数控机床部分满足本国汽车工业和机械工业各部门市场需求，绝大多数用于出口，占领广大世界市场，获取最大利润。目前日本的数控机床几乎已遍及世界各个国家和地区，成为不可缺少的机械加工工具。在工业机器人领域，日本、美国、德国和韩国是工业机器人强国。日本号称“机器人王国”，在工业机器人的生产、出口和使用方面都居世界榜首；日本工业机器人的装备量约占世界工业机器人装备量的60%。美国是机器人的发源地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，尽管美国在机器人发展史上走过一条注重理论研究、忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍始终处在领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强。德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国；德国工业机器人的研究和应用在世界上处在领先地位。韩国是工业机器人的后起之秀，于20世纪80年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，韩国近几年来已跻身机器人强国之列。与此同步，工业机器人领域的全球出名生产厂商也重要集中在以日、美、德等为代表的发达国家，如，瑞典ABB，日本的发那科（FANUC）、安川电机（YASKAWA），德国的库卡（KUKA）、美国American Robot和意大利柯马（COMAU）等，这些厂商生产的工业机器人已成为一种工业原则在全球得到广泛应用。在智能控制系统领域，欧美日等发达国家技术领先，厂商云集。以集散控制系统（DCS）为例，全球重要生产厂家有：瑞典ABB公司，美国艾默生（Emerson）、霍尼韦尔（Honeywell）、福克斯波罗（Foxboro）、西屋（Westinghouse），日本横河电机（Yokogawa）、日立（Hitachi）；德国西门子（Siemens）等；ABB公司持续近年保持全球DCS市场规模第一的位置。再看可编程控制系统（PLC）领域，PLC产品按地区提成三大流派：一是美国产品，二是欧洲产品，三是日本产品。美国和欧洲以大中型PLC而闻名，日本的主推产品定位在小型PLC上，以小型PLC著称。全球出名的厂商重要有：美国的A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（Modicon）公司（现为法国施耐德电气下属子公司）、德州仪器（Texas Instruments，TI）公司，其中A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC市场的一半；德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司，法国的TE公司；日本的三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70%的份额。在自动化仪器仪表领域，生产厂家重要集中在欧美日等发达国家。例如，美国、欧洲和亚洲（涉及日本）的传感器市场约占全世界传感器市场的90%左右。全球变送器和执行器市场被以美国为代表的北美经济体，以德国、英国、法国为代表的欧盟地区，以及以日本为代表的亚太地区三个经济体瓜分。不管是压力变送器，还是温度变送器，占全球生产和销售市场份额最多的都是在自动化仪器仪表行业中处在领先地位的欧美日跨国巨头，如美国艾默生（Emerson）、霍尼韦尔（Honeywell）；瑞士ABB、恩德斯豪斯（E+H）；德国西门子（Siemens）；日本横河电机（Yokogawa）等。变频器行业市场集中度较高，技术门槛也比较高,市场占有率较高的和国外公司重要有：日本的三菱、富士、三垦力达、安川；美国的罗克韦尔、爱默生；欧洲的西门子、ABB、斯耐德、丹佛斯。再看控制阀，美国是全球最大的阀门供应商，有超过110家公司；德国的阀门生产公司有170多家，多数属于专业性很强的公司；日本的阀门公司共有706家，其中15家的产值占到了整个市场的70%。在3D打印设备领域，欧美等西方发达国家在3D打印技术应用方面总体居于领先地位。3D打印产业排名前4位的公司分别是美国3D Systems公司、Stratasys公司，以色列Object公司和德国EOS公司，它们占据全世界近70%的市场份额，形成了寡头垄断的市场竞争格局。（二）智能制造装备产业集中度高，跨国公司战略布局凸显全球化格局智能制造装备的发展，从市场驱动力看，高度依赖于高品位、精密、技术密集、集成制造发展需求，这种需求主线上源自有效缩短产品生产周期、大大提高产量的需求，国际规模劳动分工让消费品利润减小而要使用智能自动化技术来弥补的需求，以及消费者在使用材料微型化、触感和多功能性等方面的持续增长的规定，和更加严格的生产安全与可追溯性规定；从内在支撑力看，高度依赖于工程制造科学、技术基本与发展经验的积累，由此导致行业垄断性一般很强，垄断力量重要来自发达国家领先跨国公司。智能制造装备跨国公司重要集中在美国、德国及日本工业化发达国家中，且产业集中度高企。以智能控制系统为例，全球前50家公司排行榜中74%为美德日公司，入榜公司最多的是美国和德国，各有13家，另一方面是日本有11家公司，其后相对居多的国家是英国和瑞士，其中，排名前10位公司中有半数是美国公司，其公司竞争力可见一斑；在50家公司收入总额中，44%为前5家公司据有，第1位公司的收入是第10位的4倍、第50位的51倍，50位公司的收入中位是第14位公司，可见行业巨头公司垄断之势。从公司战略发展来看，基于智能制造装备领域成熟性与垄断性，差别化、系统化、垂直并购是该领域公司追求技术优势增长及市场规模扩张最为常用的模式。领先的制造商着眼于全球市场网络，基本形成了全球化的创新研发、生产制造、销售服务布局。在技术战略方面，公司更加注重依托其核心技术产品的针对于特定应用领域的解决方案，以适应于顾客更为个性化、高效能、低耗能等需求。（三）亚太地区为市场争夺焦点，欧美将是将来市场关注点从目前智能制造装备的销量数据看，亚太地区已成为智能制造装备制造商争夺市场的主战场，这是由于亚太等新兴市场地区工业化进程加快，资本投入和大型基本建设项目大幅增长，对智能制造装备需求量相应增长。日本、中国、韩国、东南亚等地近年来在数控机床、工业机器人、智能控制系统等领域的销量明显上升。，亚太地区工业机器人的销量是欧洲的2倍、美洲的3.4倍。在数控机床领域，亚洲地区机床总产值为573.5亿美元，大大超过西欧地区（欧洲机床工业合伙委员会（CECIMO）下属的15个成员国）的285.9亿美元和美洲地区的58.3亿美元，居世界第一位；亚太地区继续保持领先优势。Marketline公司数据显示亚太地区是智能控制系统增长最快的市场，预测-，亚太地区市场年复合增长率为6.4%，比欧、美市场高2个百分点，即是欧美市场增速的1.45倍。虽然将来几年亚太地区仍然是机器人、数控机床和智能控制系统等行业的重要出口市场，但同步欧美市场也要关注，因素一方面是涉及德国在内的发达国家的自动化限度并没有想象中的高，仍然有待加强；另一方面是来自既有控制系统的更新改造。（四）智能制造装备产业备受各国政府关注，发展前景广阔当今，工业发达国家始终致力于以技术创新引领产业升级，更加注重资源节省、环境和谐、可持续发展，智能化、绿色化已成为制造业发展的必然趋势，智能制造装备的发展将成为世界各国竞争的焦点。后金融危机时代，美国、英国等发达国家的“再工业化”，重新注重发展高技术的制造业；德国、日本竭力保持在智能制造装备领域的优势和垄断地位；韩国也力求跻身世界制造强国之列。目前，欧美发达国家已出台了若干推动智能制造装备发展的政策和筹划。例如，为了应对金融危机对机床工业发展的冲击，增进机床工业复苏，欧洲机床工业合伙委员会提出了欧盟机床新的产业发展政策；美国于和分别提出了“先进制造业伙伴筹划”和“先进制造业国家战略筹划”，这两大筹划中均有波及智能制造装备产业方面的内容。目前，3D打印技术作为智能制造产业的重要支撑，备受世界各国的关注。为抢占制高点，欧美等发达国家纷纷加大了3D打印技术的研发步伐。国内也高度注重智能制造装备产业的发展。智能制造装备是国务院有关加快哺育和发展战略性新兴产业的决定（10月）和中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要（3月）中明确的高品位装备制造业领域中的重点方向，关系到国家的经济发展潜力和将来发展空间。考虑到智能制造装备的战略地位，以及在推动制造业产业构造调节和升级中的重要作用，“十二五”期间国家将持续加大对智能制造装备研发的财政支持力度。5月，国内工业和信息化部印发了高品位装备制造业“十二五”发展规划，作为子规划的智能制造装备产业“十二五”发展规划也同步发布。智能制造装备产业“十二五”发展规划已明确国内智能制造装备产业和的发展目的，即，到，国内智能制造装备产业销售收入将超过10000亿元，年均增长率超过25%，工业增长值率达到35%，智能制造装备满足国民经济重点领域需求；到，国内将建立完善的智能制造装备产业体系，产业销售收入超过30000亿元，实现装备的智能化及制造过程的自动化。“十二五”期间，国内国民经济重点产业的发展、重大工程建设、老式产业的升级改造、战略性新兴产业的哺育壮大和能源资源环境的约束，对智能制造装备产业提出了更高的规定，并提供了巨大的市场空间。将来5-，国内智能制造装备产业将迎来发展的重要战略机遇期。目前，世界智能制造装备技术总体呈现出高性能化、智能化、集成化、绿色化的发展趋势。（一）高性能化智能制造装备性能将不断提高，即体现为高速度、高精度、高功能性，并便于操作和维修。以数控机床为例，随着国民经济飞速发展和工业自动化水平的不断提高，制造业向着高、精、尖方向发展，特别是汽车、船舶、纺织、电子技术、航空航天的迅猛发展，对加工中心的速度和生产效率规定也越来越高，高效、高精、高速化加工中心已经是数控机床行业流行的趋势。例如，4月22日27日在北京举办的第十三届中国国际机床展(CIMT )上，瑞士阿奇夏米尔公司的HSM4 00ULP五轴五联动高速加工中心主轴转速高达4r/min；日本牧野（MAKINO）的F8大型精密立式加工中心，定位精度0.15m，反复定位精度1.0m；美国哈挺公司的T42超精密车削中心，主轴跳动不不小于0.5m，反复定位精度不不小于2m，工件圆度0.25m，轮廓精度5m和持续加工精度5m；瑞士Rollomatic公司的GrindSmart Nano6数控微型刀具磨床，磨削直径0.03mm 2mm，磨削工件的同轴度、表面粗糙度以及尺寸精度都进入了纳米级。再看工业机器人，全球领先的工业机器人供应商之一德国库卡公司（KUKA）于11月6-10日在上海新国际博览中心举办的“第十四届中国国际工业博览会”上，展示了其一款全能型高负荷机器人KR 210 R2700 extra，这款高负荷六轴机器人可谓 “KR QUANTEC extra”家族中的全能型机器人，拥有210公斤的负载能力和50公斤的附加负载，最大作用范畴达2700毫米，较长的作用范畴和高度的灵活性使其成为不可或缺的好帮手，特别在点焊、搬运和装卸领域颇受市场欢迎。与其他型号相比，KR 210 R2700 extra在 210 公斤/2700 毫米的应用级别里，更精致、更紧凑、更稳定。其通过减少运动部件的重量，在精度、性能、能耗以及可用性方面树立了全新标杆，能以最小投资成本实现多样性和灵活性的最大化。在6月4日至7日在北京中国国际博览中心（新馆）举办的第十七届北京埃森焊接与切割展览会上，日本FANUC公司向全球初次展出了其新品机器人FANUC R-0iA，FANUC R-0iA是一款具有智能化功能的六轴机器人，其机身设计紧凑、细巧，整体构造超轻量，占地面积小，特别合用于在狭小空间内的弧焊作业。与同系列机器人相比较，R-0iA机器人的本体重量进一步减少，仅110kg，运动半径却进一步扩大，达1437mm，并拥有高速动作和高定位精度等优越的工作性能，在同系列中具有最高性能的动作能力。（二）智能化智能化是智能制造装备的重要发展趋势，重要表目前装备能根据顾客规定完毕制造过程的自动化，并对制造对象和制造环境具有高度适应性，实现制造过程的优化。以工业机器人为例，随着系统化生产的发展，模糊控制、人工神经网络等技术的进一步应用，工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于原则化、网络化；器件集成度提高，且采用模块化构造；人机界面更加和谐，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。11月15日在上海新国际博览中心举办的中国国际工业博览会上，日本FANUC公司初次亮相的“真空袋装药剂整列”的FANUC机器人系统，演示机器人在食品医药行业迅速拾取，视觉定位，精确抓取，进而进行装配整列的工序，该系统通过两台机器人吸盘装置不断的吸取工件，为客户演示在包装、装配、搬运、拣选等现代工厂生产中柔性化、高速、智能化的应用趋势。此外，有4台FANUC M-1iA小型高速拳头型机器人展示了巧克力豆的拣选、高速搬运钢珠、密封垫的插取，以及贴标签等操作。在“第十四届中国国际工业博览会”上，ABB公司重点展出了四个机器人解决方案，它们可满足客户在不同工作场合和环境下的需求。其中，“机器人车身擦净及内喷自动工作站”是ABB针对汽车制造业最新推出的工业机器人解决方案，它取代了老式往复机龙门擦净系统，在喷涂前有效清除车身表面灰尘颗粒，协助客户实现高效完美的车身干净和内部喷涂，其全自动化生产流程还能保证生产连贯性，实现更高效的自动化生产；“冰淇淋自动装箱工作站”广泛应用于冰淇淋、饼干等袋装或盒装产品装箱，能让生产流程更加高效、迅速；“鼠标装配工作站”重要应用于电子消费产品生产流程中小工件的取放和装配工序，可有效的提高生产效率和产品质量并减少工程设计难度；而应用于汽车零部件点焊工艺的“机器人点焊工作站”，其焊枪的同一枪体设计可大大减少备件的使用和更换，同步尚有运营速度快和节省生产空间等特点。（三）集成化智能制造装备正向技术集成、系统集成的方向发展，重要体目前生产工艺技术、硬件、软件与应用技术的集成及设备的成套，同步还体目前生物、纳米、新能源、新材料等跨学科高技术的集成，从而使装备得到不断提高和升级，甚至发生深刻变化。以智能控制系统为例，集散控制系统（DCS）的集成化体目前两个方面：功能的集成和产品的集成。过去的DCS厂商基本上是以自主开发为主，提供的系统也是自己的系统。受信息技术（网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、多种组态软件技术、数据库技术等）发展的影响，以及顾客对先进的控制功能与管理功能需求的增长，各DCS厂商（以艾默生、霍尼韦尔、福克斯波罗、横河电机、ABB为代表）纷纷提高DCS系统的技术水平，并不断地丰富其内容，目前集散控制系统（DCS）已经进入第四代。第四代DCS更强调系统集成性和方案能力，DCS中除保存老式DCS所实现的过程控制功能之外，还集成了可编程控制器（PLC）、采集发送器（RTU）、现场总线控制系统（FCS）、多种多回路调节器、多种智能采集或控制单元等。此外，各DCS厂商不再把开发组态软件或制造多种硬件单元视为核心技术，而是纷纷把DCS的各个构成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如，多数DCS厂商自己不再开发组态软件平台，而转入采用兄弟公司（如Foxboro用Wonderware软件为基本）的通用组态软件平台，或其他公司提供的软件平台（Emerson用Intellution的软件平台做基本）。此外，许多DCS厂家甚至I/O组件也采用OEM方式，如Foxboro采用Eurothem的I/O模块，横河的R3采用富士电机的Processio作为I/O单元基本，Honeywell公司的PKS系统则采用Rockweell公司的PLC单元作为现场控制站。（四）绿色化资源、能源的压力，使装备必须考虑从设计、制造、包装、运送、使用到报废解决的全生命周期中，对环境负面影响极小，资源运用率极高，并使公司经济效益和社会效益协调优化。绿色制造是提高智能制造装备资源循环运用效率和减少环境排放的核心途径。从近几年举办的国际机床展看，数控机床除了向高速、高精度、多轴联动、复合加工和智能化方向发展外，也更注重环保化，绿色生态机床开始成为研究热点并日益受到注重。“绿色生态机床”是近年来机床行业的一种发展趋势，其强调了机床、环境、人三者之间的关系，目地是大幅度提高机床生产效率的同步减少对环境的影响和对操作者健康的危害。干切削、准干切削、硬切削、微制造（Inter-Micro）技术等绿色制造工艺在欧洲发展不久，各机床制造商也均采用一切措施避免或避免冷却液、润滑液对周边环境导致生态危害，设计开发环保产品。例如，瑞士米克朗公司在设计环保机床VCP/UCP1000/1350系列机床时，从环保的角度出发，考虑了机床各部分诸多方面的改善，例如：直线导轨采用了中央润滑系统，在8小时工作制下，每年最多仅需要34L机油；对电主轴和电气柜的制冷以及对其冷却剂进行冷却的附件装置均采用无氟制冷装置；不带滤网的切屑解决，因而不存在解决有害废液的费用；采用静电过滤器有效地吸取机床内部空间污浊的空气，以保护机床操作者的健康水平，保持车间空气的清新；噪声低，UCP1350机床以主轴最高速运转时，操作者听到的噪声比经济型轿车开到100km/h时司机听到的噪声要小；电磁辐射低，电磁兼容性通过测试；节能，在主轴驱动系统中，电主轴制动时运用能量恢复模块和有节电的待机电路；机床为紧凑型设计，在车船运送时可减少运费等。日本马扎克（Mazak）公司为了地球环保事业，则提出了环境基本方针，即：在机床生产的过程中，通过削减使用的能源和产业废弃物来减少随着着生产活动而带来的环境负荷；同步，在开发新产品时也尽量考虑使用可以节省能源、可以进行废物再运用的材料，以环保为目的开展研发工作。工业机器人构造越来越机灵，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。同步，机器人对能源的消耗越来越小，更注重节能环保。例如，在“中国国际工业博览会”上，ABB公司展示了一台全新的工艺臂喷涂机器人IRB5500，它重要应用于汽车喷涂，IRB5500高达24ms2的加速度和1.52ms的喷涂速度，在一定条件下能帮客户缩短20生产节拍和减少12的油漆消耗。配套安装雾化器后，该款机器人的工作范畴扩大至6 m，其手臂可在车身表面自如地纵向和横向移动，保证了高品质的喷涂工艺。两台IRB5500机器人就可胜任一般需要4台机器人承当的喷涂任务，减少了喷房的面积、节省了投资成本，并极大地提高了生产效率和产量。4月18日至21日在上海新国际博览中心举办的“第二十六届中国国际塑料橡胶工业展览会（CHINAPLAS ）”上，德国库卡公司(KUKA)向观众展示了KR 90 R3700 prime K和KR 5 两款机器人在橡塑行业的卓越性能和广泛应用。KR 90 R3700 prime K机器人是一款六轴架装式机器人，它集超凡的精致和轻巧与卓越的刚性和精度于一身，作业周期缩短25，同步具有最高的轨迹精度和最佳节能效果。KR 5机器人是库卡机器人系列产品中最小的机器人,由于具有价格优惠、尺寸紧凑等优势，它可以较好地满足客户所需的应用,其最大的工作范畴可达1412毫米，因此无论是落地安装还是安装在天花板上，KR 5 都能可靠的完毕工作任务。在“第十四届中国国际工业博览会”上，ABB还展示了一款新型的IRB 1520ID中空臂机器人，专为弧焊工艺而设计，可以实现持续不间断地生产，可节省高达50的维护成本，与同类产品相比，焊接单位成本大幅减少。近年来，国内智能制造装备产业增长势头迅猛，初步形成一定的规模。本文重要论述国内发展智能制造装备产业的发呈现状、机遇与挑战。（一）发呈现状1、国内产业规模发展迅速据智能制造装备产业“十二五”发展规划数据记录，国内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。以机床工业为例，自以来，国内机床工业已持续十年实现高速增长，到，国内已持续十年成为世界第一大机床消费国和第一大机床进口国。国内数控机床的发展经历了三十年跌宕起伏，已经由成长期进入成熟期；目前，国内可供市场的1500多种数控机床已覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域。再看工业机器人领域，国内工业机器人销量为22577台，较增长51%；除了，国内机器人市场在近几年处在急剧增长态势。，国内工业机器人需求量增长了四倍。在工业机器人50近年的发展历史中，只有中国一种国家在这样短的时间内机器人需求浮现这样一种急剧增长的态势。2、重点产品有所突破随着信息技术与先进制造技术的高速发展，国内智能制造装备的发展深度和广度日益提高，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，一批具有知识产权的重大智能制造装备实现突破。依托国家重点工程和重大科技专项的实行，一批国家急需、长期依赖进口、受制于国外的智能制造装备实现突破，如精密、高速加工中心，重型数控镗铣床，3.6万吨黑色金属垂直挤压机；用于百万千瓦超超临界火电机组、年产45万吨合成氨、轨道交通等重大工程项目的国产控制系统，高精度压力/差压变送器、原子荧光光谱仪、油井多相流检测设备；直径为6.34米的土压平衡盾构机、直径为11.22米的泥水平衡盾构机；1600吨级加氢裂化反映器、百万吨级乙烯工程三大离心压缩机组、百万吨级乙烯冷箱；等。3、已形成一批具有国际竞争力的龙头公司目前，国内智能制造装备产业已形成一批具有国际竞争力的龙头公司。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，进入世界机床产业前10强；在智能控制系统领域，涌现出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为代表的具有自主知识产权的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公司；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家公司位居全球工程机械前50强排名榜单，此外，尚有瓦轴集团、沈鼓集团等一批各具特色的智能制造装备公司。（二）机遇根据智能制造装备产业“十二五”发展规划拟定的目的：到，国内智能制造装备产业销售收入将超过10000亿元，年均增长率超过25%，工业增长值率达到35%，智能制造装备满足国民经济重点领域需求；到，国内将建立完善的智能制造装备产业体系，产业销售收入超过30000亿元，实现装备的智能化及制造过程的自动化。“十二五”期间，国内国民经济重点产业的发展、重大工程建设、老式产业的升级改造、战略性新兴产业的哺育壮大和能源资源环境的约束，对智能制造装备产业提出了更高的规定，并提供了巨大的市场空间。将来5-，国内智能制造装备产业将迎来发展的重要战略机遇期。例如，汽车工业将继续成为高档数控机床第一重要顾客，航空、航天、IT 等高新技术产业的发展需要大量高效、精密、智能、多坐标联动和专用数控机床，机械、纺织、冶金、石化、造船、轨道交通等老式产业的技术改造，加大了对高档数控机床、自动化控制系统及仪器仪表的需求。在轨道交通领域，根据北京、上海等15个都市建设规划记录，估计到 年，中国运营轨道交通线路将达到60多条，线路总长1700km，建设投资规模将达到6000亿，筹建轨道交通的都市近40个。轨道交通的自动化市场需求为17.6亿元，估计将来几年增长率为35%。此外，国家提出的大力哺育和发展节能环保、新能源、新兴信息、生物、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业，对智能制造装备提出了自动化、智能化、信息化、精密化、绿色化等方面更高的规定，并提供了新的、巨大的市场空间。（三）挑战当今，工业发达国家始终致力于以技术创新引领产业升级，更加注重资源节省、环境和谐、可持续发展，智能化、绿色化已成为制造业发展的必然趋势，智能制造装备的发展将成为世界各国竞争的焦点。后金融危机时代，美国、英国等发达国家的“再工业化”，重新回归注重发展高技术的制造业；德国、日本竭力保持在智能制造装备领域的优势和垄断地位；韩国也力求跻身世界制造强国之列。这将挤压国内智能制造装备产业的发展空间。因此，此后国内在智能制造装备领域将面临剧烈的国际市场竞争。