智能制造技术路线图
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中国至2050年先进制造技术发展路线图制造业是国民经济的物质基础和产业主体,在国民经济中占有重要地位。
我国是一个制造大国,但还不是一个制造强国,发展先进制造技术,对我国国民经济的发展意义尤其重大。
先进制造技术与传统制造技术相比内涵更广泛,不仅仅局限于制造工艺,同时覆盖了市场分析、产品设计、加工、装配、销售、维修、服务,以及回收再生的全过程。
我国对先进制造技术的发展非常重视,对比如重大装备的研究与开发等开展了广泛的研究与深入的部署。
人们对先进制造技术的发展方向进行着不断的讨论,基本认为先进制造技术将向全球化、信息化、智能化、绿色化并与多学科融合的方向发展。
“纵观先进制造技术的演进趋势,‘绿色’和‘智能’将成为主要发展方向”。
本报告仅在基于泛在信息的智能制造和环境友好的绿色制造,这两个超越行业长远发展的重大方向上进行了研究。
随着工业无线网络、传感器网络、无线射频识别、微电子机械系统等技术的成熟,人们由现在对制造设备与制造过程的“了解不足”,向三维空间加时间的多维度、透明化泛在感知发展;促成了以泛在信息技术为主要驱动力的新一代基于泛在感知的信息化制造和自动化技术——“泛在信息制造”时代的到来,这也成为新一代先进制造技术发展的核心驱动力。
可以预见,新一代的泛在信息制造系统将大幅度提高传统制造模式下的制造效率和产品质量,重构企业组织与业务流程,创新企业运作模式,极大地降低产品成本和资源消耗,为用户提供更加透明化和个性化的服务,并将最终成为人机和谐的基于泛在信息的智能制造的发展方向。
未来五年,随着工业无线网、传感器网、新传感器、RIFID等的应用,将形成泛在信息制造的雏形和典型应用。
未来十年,将构成包括感知与利用手段、海量信息处理、控制管理手段和相应标准在内的泛在感知的工业控制体系。
这对制造业各个领域将产生不可估量的影响,并将最终实现制造系统由人机和谐向以机器为主体的自主运行的智能制造时代的过渡。
绿色制造是通过革新传统制造技术、设计理念和生产方式,实现资源能源的高效清洁利用和环境影响的最小化,覆盖产品的设计—制造—使用—回收再利用的整个生命周期。
智能制造的技术路线图智能制造是一种基于人工智能、物联网、云计算等新兴技术的现代制造方式,具有高效、精准、柔性等特点。
智能制造已经成为了工业领域的重要趋势,是未来工业制造的必然选择。
那么在智能制造的实践中,将会涉及哪些技术路线呢?下面,我们就来一探究竟。
一、物联感知技术物联感知技术是智能制造的第一步,它能够通过传感器,实时监测设备的温度、压力、转速等参数,并将数据传输到云端。
借助物联感知技术,制造企业可以实现对生产环节的实时监控,提高生产效率和品质,减少资源浪费。
此外,物联感知技术还可以帮助企业进行预测性维护,有助于避免设备故障,提高设备寿命。
二、云计算技术云计算技术是智能制造的核心,它提供了一种集中式、高效、安全的数据存储与处理方式。
通过云计算技术,智能制造企业可以实现对数据、模型、算法的共享和管理,提高数据的利用率和处理效率,缩短产品的研发周期。
同时,云计算技术还可以帮助企业实现生产资源的优化配置,提高生产效率和品质。
三、人工智能技术人工智能技术是智能制造的重要支撑,它能够模拟人类的思维和行为,为制造业创造更多的价值。
通过人工智能技术,制造企业可以实现自动化生产、数据挖掘、智能预测等功能。
同时,人工智能技术还可以增强人机交互,与设备进行智能交流,提高产品的生产效率和质量。
四、大数据技术大数据技术是智能制造的另一个核心技术,它能够对海量的数据进行分析、建模和预测。
借助大数据技术,制造企业可以实现对生产环节、产品品质、市场需求等方面的进行深入分析,从而为企业提供更加精准的决策支持。
此外,大数据技术还可以帮助企业进行模型重构、智能优化等功能,从而提高生产效率和品质。
五、工业安全技术工业安全技术是智能制造的基础保障,它对人员、设备和环境的安全进行监测和管理。
在智能制造中,由于涉及到大量的自动化、集成化设备,如果不能保障其安全性,将会给企业带来巨大的损失。
因此,工业安全技术在智能制造中显得尤为重要,其包括安全控制系统、信息安全等方面。
目录一、新一代信息技术产业 (1)1.1集成电路及专用设备 (1)1.2信息通信设备 (6)1.3 操作系统与工业软件 (16)1.4 智能制造核心信息设备 (23)二、高档数控机床和机器人 (28)2.1 高档数控机床与基础制造装备 (28)2.2机器人 (35)三、航空航天装备 (42)3.1 飞机 (42)3.2 航空发动机 (49)3.3 航空机载设备与系统 (57)3.4航天装备 (65)四.海洋工程装备及高技术船舶 (72)4.1海洋工程装备及高技术船舶 (72)五、先进轨道交通装备 (84)5.1先进轨道交通装备 (84)六、节能与新能源汽车 (92)6.1 节能汽车 (92)6.2 新能源汽车 (100)6.3智能网联汽车 (108)七、电力装备 (117)7.1 发电装备 (117)7.2输变电装备 (126)八、农业装备 (134)8.1 农业装备 (134)九、新材料 (142)9.1 先进基础材料 (142)9.2 关键战略材料 (152)9.3前沿新材料 (163)十、生物医药及高性能医疗器械 (169)10.1生物医药 (169)10.2高性能医疗器械 (177)一、新一代信息技术产业1.1集成电路及专用设备集成电路是指通过半导体工艺将大量电子元器件集成而成的具有特定功能的电路。
本路线图主要包括集成电路设计、集成电路制造、集成电路测试封装、关键装备和材料等内容。
1.1.1需求全球集成电路市场规模在2011至2015年间约为2920 – 3280亿美元,复合年均增长率为4%;2016 至2020年间约为3280 – 4000亿美元,复合年均增长率为4%;2021至2030年间约为4000 – 5375亿美元,复合年均增长率为3%。
中国集成电路市场规模在2011至2015年间约为840 – 1180亿美元,复合年均增长率为12%;2016 至2020年间约为1180 – 1734亿美元,复合年均增长率为8%;2021至2030年间约为1734 – 2445亿美元,复合年均增长率为3.5%。
《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图〔2015版〕》全文中国电子商务研究中心制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。
十八世纪中叶开启工业文明以来,世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。
打造具有国际竞争力的制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。
新中国成立尤其是改革开放以来,我国制造业持续快速开展,建成了门类齐全、独立完整的产业体系,有力推动工业化和现代化进程,显著增强综合国力,支撑我世界大国地位。
然而,与世界先进水平相比,我国制造业仍然大而不强,在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显,转型升级和跨越开展的任务紧迫而艰巨。
当前,新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济开展方式形成历史性交汇,国际产业分工格局正在重塑。
必须紧紧抓住这一重大历史机遇,按照“四个全面〞战略布局要求,实施制造强国战略,加强统筹规划和前瞻部署,力争通过三个十年的努力,到新中国成立一百年时,把我国建设成为引领世界制造业开展的制造强国,为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实根底。
《中国制造2025》,是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。
一、开展形势和环境(一)全球制造业格局面临重大调整。
新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。
各国都在加大科技创新力度,推动三维(3D)打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。
基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革;网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供给链管理、全生命周期管理、电子商务等正在重塑产业价值链体系;可穿戴智能产品、智能家电、智能汽车等智能终端产品不断拓展制造业新领域。
我国制造业转型升级、创新开展迎来重大机遇。
• 24-机床与液压第43卷表1热误差补偿前后齿距累积总偏差和齿距偏差对比大学学报:自然科学版,2001,31(3) :95-97.偏差类型热误差补差热误差补偿前检测值后检测值齿距累积总偏差6级5级齿距偏差6级5级通过热误差补偿前后对比实验,被加工齿轮的齿 距累积总偏差由6级精度提高到5级,齿距偏差精度 由6级精度提高到5级,验证了该热误差模型能够提 高滚齿机的加工精度。
由于上述热误差模型是基于简 化后的数学模型,其在实验中补偿效果虽有一定提 升,但并不是非常明显,其主要意义在于能为高速干 式滚齿机热误差的控制与补偿方面提供必要的指导意 义和理论支持。
4结束语从以上分析可以看出高速干式滚齿机在加工过程 中,床身热变形、立柱倾斜及其热变形都将引起滚刀 与工件在切削点处的轴方向的偏移。
其热变形偏移 量的存在及随工时间的变化,会引起齿轮齿向误差 和齿形误差,从而影响齿轮的加工精度。
通过分析床 身热变形、立柱倾斜及其热变形对滚齿加工精度的影 响,对设计和改进高速干式滚齿机、提高滚齿质量、减小热变形对滚齿加工精度的影响具有重要的指导意 义。
对机床热变形建立相应的误差数学模型,能直观 地反映出滚齿机热变形对加工精度所产生的影响,能 为高速干式滚齿机热误差的控制与补偿提供必要的指 导意义和理论支持。
参考文献:[2] T0KAWA Takahide,NISHIMURA Yukihisa,NAKAMURAYozo.High Productivity Dry Hobbing System) J] .Technical Review-Mitsubislii Heavy Industries,2001,38 ( 1):2731.[3 ]王时龙,杨勇,周杰等.大型数控滚齿机热误差补偿建模[J].中南大学学报,2011,42(10):3066-3072.[4]赵强,刘素明,张令,等.机床热变形产生机理及控制措施[J].煤矿机械,2008,29(1):160-161.[5]张曙,张炳生,卫美红.机床热变形:机理、测量和控制[J].制造技术与机床,2012(5):8-12.[6 ]楚文龙,王迪,李瑞敏.热变形对精密机床精度的影响研究及控制措施[J].机械工程师,2011(6):28-29.[7] DSLee,JYChoi,DHChoi.I(]A Based Thermal Source Extraction and Thermal Distortion Compensation Metliod for a Machine Tool [ J ]. International Journal of Machine Tools & Manufacture.2003,43( 6) :589-597.[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 10095.1-2008,圆柱齿轮精 度[S].北京:中国标准出版社,2008.[9]王珏.提高圆柱齿轮滚齿加工精度的方法[J].金属加工,2012(3):50-52.[10]陈或龙,陶晓杰.滚齿机热变形分析与误差检测新方法[J].装备制造技术,2013(5) :205-207.[11]张新玉,张根保,尹洋等.零传动滚齿机热变形对加工精度的影响[J].机床与液压,2008,36⑵:1-2.[12] LEE sun Kyu,Y00 Jae heung,YANG Moon su .Effect ofThermal Deformation on Machine Tool Slide Guide Motion:1]闫占辉,于骏一.机床热变形的研究现状[J].吉林工业[J] .Triliology International,2003,36( 1) :41-47.中国制造2025机器人等重点领域技术路线图出炉9月29日,国家制造强国建设战略咨询委员会正式发布《〈中国制造20250重点领域技术路线图(2015版)》,明确了 新一代信息技术产业等10大领域以及23个重点发展方向。
工信部公布智能制造装备产业“十二五”发展路线图2013年,中国工业和信息化部发布了“智能制造装备产业十二五”发展规划,旨在推动中国制造业向智能制造转型。
这个规划针对成套设备、核心部件、关键材料和基础软件等四个领域,制定了针对性的目标和措施。
背景随着全球制造业的变革和技术的发展,传统制造模式已经无法满足市场和消费者的需求。
中国也面临着经济结构转型和科技创新的挑战。
因此,中国政府提出了“中国制造2025”计划,旨在将中国制造业从劳动密集型向技术密集型转型。
目标规划设定了2020年的产值目标,即智能制造装备的总产值要达到3万亿人民币。
针对各个领域,还有具体的目标和措施。
成套设备成套设备是智能制造的基础。
规划提出,到2020年,中国成套装备制造业的增加值要占制造业总增加值的30%以上。
在技术创新方面,将加强数控装备、机器人、智能制造系统等方面的研发和创新。
此外,规划还提到要发展“微纳加工装备”和“新材料3D打印装备”。
核心部件在关键部件制造方面,规划提出建立核心零部件制造的技术创新体系,发展先进的控制系统、传动系统和传感器等核心部件制造技术。
目标是到2020年,中国这些关键部件自给率要达到80%以上。
关键材料智能制造需要的关键材料包括高强度轻量化材料、特种工程塑料和复合材料等。
规划提出,到2020年,高强度轻量化材料的自给率要达到50%以上,特种工程塑料的产量要超过100万吨/年。
基础软件在支持智能制造的基础软件方面,规划提出,将研发和应用“工业大数据”、“物联网”等技术,推进跨部门、跨领域的信息共享和合作。
还要加强管理信息化、智能制造软件和应用基础软件等领域的创新和发展。
措施为了实现智能制造装备产业“十二五”发展规划的目标,规划提出了一系列具体的措施,并组建了相关的工作机构和专家委员会。
其中,针对研发创新,规划提出了加强科研平台建设和技术创新投入,推进成果产业化和企业自主创新等一系列措施。
此外,通过推进领域协同和推广应用拓展智能制造装备市场等措施,加快实现“中国制造2025”计划提出的各项目标。
智能制造技术路线图新一代信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械十大重点领域进入《技术路线图》,意味着互联网和传统工业的融合将是发展的制高点,智能制造将是中国制造未来的主攻方向。
日前,国家制造强国建设战略咨询委员会在京正式发布《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图(2015版)》。
新一代信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械十大重点领域进入《技术路线图》。
引领发展方向2010年以来我国制造业增加值连续五年超过美国成为制造大国,一些优势领域已达到或接近世界先进水平。
然而,我国制造业大而不强,创新能力、整体素质和竞争力与发达国家相比仍有明显差距。
加快实现从制造大国向制造强国的转变,已成为新时期我国经济社会发展的重大战略任务。
为了推进这一历史性的转变,国务院组织编制并于今年5月19日正式发布《中国制造2025》,对我国制造业转型升级和跨越发展做了整体部署,提出了我国制造业由大变强“三步走”战略目标,明确了建设制造强国的战略任务和重点,是我国实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。
制造业覆盖面很广,为了确保我国十年后能够迈入制造强国行列,必须坚持整体推进、重点突破的发展原则。
受国家制造强国建设战略咨询委员会委托,中国工程院围绕《中国制造2025》确定的新一代信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十大重点领域未来十年的发展趋势、发展重点和目标等进行了研究,提出了十大重点领域创新的方向和路径,并将其汇编成册,称为《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图(2015版)》。
路线图可以引导广大企业和科研机构,在充分进行市场调研、审慎考虑自身条件的基础上,确定本单位的发展方向和重点;可以引导金融机构利用自己掌握的金融手段,支持从事研发、生产和使用路线图中所列产品和技术的企业,引导市场资源向国家的战略重点有效聚集。
同时,路线图可为各级政府部门运用自己掌握的各种资源支持重点领域的发展提供咨询和参考,是政府部门设计公共政策的有力工具。
智能制造是主攻方向“中国制造2025”路线图“点将”的10大领域不仅已成为股市关注的热点,也令中国制造业跨越式升级的方向更为清晰。
工信部部长苗圩表示,不管是改造提升传统产业还是培育发展新兴产业,不管是夯实工业基础还是与互联网深度融合,其最终目的都是“要推动中国制造向中高端领域发展,让中国10年内迈入世界制造强国之列。
”智能制造造什么怎么造?面临新一轮科技革命和产业变革,美国、德国等制造强国纷纷提出了制造业升级的思路和规划。
而在“中国制造2025”规划中,“智能制造是主攻方向,是解决我国制造业由大变强的根本路径。
”苗圩说。
中国电子科技集团董事长、党组书记熊群力认为,智能制造包括生产装备、生产线和生产组织的智能,是把新一代信息技术贯穿于制造活动各个环节。
“首先要计算机化,然后要可联网,两者缺一不可。
”国家信息化专家咨询委员会常务副主任周宏仁总结说。
目前,中国智能制造已具备一定基础。
经过“两化”融合试点示范等探索,我国制造业信息化水平已快速提高,数字化研发设计工具普及率已达54%。
机器人应用也从汽车行业为主,走向电子信息业、纺织业等多个工业行业。
“机器人是实现智能制造的重要终端和载体,但机器人也要与云计算、大数据、物联网等新技术结合,能感知能反馈,才是真正的智能制造。
”中国电子科技集团元器件高级专家施进浩表示。
苗圩对此深有感触,他告诉记者,有些数控系统和工业机器人,只是按人设定的程序作业,并没有人工智能。
所以出现过有人在修理机器人的时候,因为忘记关闭电源而被伤害。
中国在高端传感器、重大操作系统等方面还需进一步提高智能化水平。
工信部日前通知,今年将启动超过30个智能制造试点示范项目,到2017年进一步扩大试点范围。
赛迪顾问装备产业研究中心分析师王镓垠表示,智能制造对技术水平和资金实力要求非常高,而我国制造业发展水平参差不齐,需要通过试点慢慢推广智能制造。
“互联网+”加什么怎么加?“中国制造2025”提出要顺应“互联网+”的发展趋势,以信息化与工业化深度融合为主线,改造提升中国制造业。
“这不是把互联网与制造业简单相加。
”工信部国际经济技术合作中心主任龚晓峰强调,而是要发挥“乘”法的效果,让互联网新技术与制造业深度融合,来优化制造业的生产方式、投资方式、管理方式和商业模式等。
周宏仁则强调,“互联网+”要想加的行业必须要数字化,要有基础信息系统,才能被“加进来”。
目前,我国物联网部分关键技术全球领先,移动互联网应用站在世界前列,以4G为代表的移动通信技术正重塑世界行业格局,新一代信息技术的先发优势为智能制造打下了良好基础,但两者的融合却远远不够。
对此,曙光公司总裁历军举例说,德国一家企业接受哈雷摩托车的定制化订单,在完成线上支付后,24小时内一辆价值10万美元的哈雷摩托就能配送到用户家门口。
而中国的摩托车企业却几乎不能实现在线定制。
“不是我们做不到,而是信息化与制造业融合不够。
一旦结合起来,很快就能实现附加值增加,大大提升竞争力。
”历军说,曙光公司日前宣布要构建覆盖全国的信息化、大数据管理服务网络,完成了向“云计算+大数据”的第三次转型,也正是看准了中国制造业转型升级的契机。
“中国互联网发展有着人口红利的优势。
”龚晓峰认为,与德国相比,中国制造业基础虽弱,但互联网应用和创新却更有优势,要利用中国市场多层次、规模大的特点,加快互联网技术应用,改造提升传统产业,振兴中国制造业。
工信部软件服务业司司长陈伟表示,下一步的关键是要把“互联网+”到工业领域,构建工业互联网。
互联网与制造业融合还有很大空间。
创新驱动创什么怎么创?业界公认,目前美国处于全球制造业第一方阵,德国、日本处于第二方阵,中英法韩处于第三方阵。
“中国要用10年的时间进入第二方阵,并用30年争取迈入第一方阵。
”苗圩说。
内部水平参差不齐的中国制造业,要追赶上同在升级的“德国工业4.0”,可谓是一个跨越式的发展。
“虽然中国有220多种工业品产量居世界第一位,但其中来自三资企业占比较高,真正自主创新的较少。
”龚晓峰表示,中国制造业大而不强的一个重要原因是,多年来更为关注终端产品,而忽视了制造业基础材料、基础工艺和产业技术基础等基础领域的创新力和保障力,核心技术和关键产品受制于人。
对此,中国工业经济联合会会长李毅中指出,要健全产学研用相结合的制造业创新体系,加快重大科技专项和行业共性技术攻关,加速科技成果的产业化,提升关键环节、重点领域和企业创新能力。
把核心技术、关键技术变成先进制造基础工艺技术。
这也是“中国制造2025”更加突出创新驱动的原因。
工信部副部长苏波表示,规划始终把创新作为核心竞争力,要通过创新缩短在高端领域与国际的差距。
联想集团董事长杨元庆认为,要让国际名牌更好地“走进来”,推动中国制造企业“走出去”,让中国制造企业对标国际名牌,从而在质量、技术和服务上全面提升。
加速积累是中国制造业跨越式发展的唯一路径,最终仍是要落在提升质量、打造品牌上。
中国制造路线图为“互联网+传统工业”铺路《技术路线图》的发布表明产业转型的步伐正在加速推进。
路线图的每个重点发展方向统一按照需求、目标、发展重点、应用示范重点、战略支撑与保障五个纬度进行分析和描绘,形成了详细的技术路线图。
有关方面将启动智能制造、绿色制造和高端装备等一批重大工程。
同时,在淘汰落后产能大思路不变的背景下,将健全淘汰落后标准,对过剩产能化解有更精准的设计,从中长期看,相关领域均有巨大的潜在市场需求,这预示着这些领域在成为市场热点的同时,还将吸引资本竞逐。
要驱动“中国制造”向纵深发展,就必须强化“中国智造”的广泛运用。
长期以来,中国在全球产业链的分工中,更多是充当制造者的角色,而不是创造者和设计者,这就促使“中国制造”必须向“中国智造”转变。
新一代信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械十大重点领域进入《技术路线图》,意味着互联网和传统工业的融合将是发展的制高点,智能制造将是中国制造未来的主攻方向。
路线图会指引一大批制造业公司积极探索转型升级,并逐渐形成新的热点领域投资热潮。
结合国企改革的规定动作,中国制造2025路线图必然产生新的凝聚力和生产力。
有关部门和企业须研究制定智能制造发展战略,加快发展智能制造装备和产品,推进制造过程智能化,深化“互联网+传统工业”在制造领域的应用,加快开展物联网技术研发和应用示范,培育智能监测、远程诊断管理、全产业链追溯等工业互联网新应用。
同时,实施“工业云”及工业大数据创新应用试点,建设一批高质量的工业云服务和工业大数据平台,推动软件与服务、设计与制造资源、关键技术与标准的开放共享。
从“中国制造”到“中国智造”的转变,还要贯彻好“中国创造”理念。
面对要素驱动的传统制造业对经济发展的贡献率正在不断下降,以创新驱动替代要素驱动势在必行。
培育制造业以“双创”为代表的经济增长新动能更将是重中之重。
随着“中国制造2025”更多利好将陆续出台,实施创新驱动发展战略将成为实现战略性调整的关键驱动因素。