20160328智能制造与中国制造2025

智能制造与中国制造2025自强不息厚德载物清华大学机械工程系  郁鼎文教授2016年3月21日报告提纲16-3-282一、中国制造面临的挑战与发展趋势二、中国制造2025Vs工业4.0Vs工业互联网三、智能制造中国制造面临的挑战与发展趋势我国正处于工业化的中后期，经济增长主要还是依靠实体经济、依靠制造业的发展，制造业仍是我国国民经济的支柱、基础。2014年，我国工业增加值达到22.8万亿元，占GDP的比重达到35.85%。我国制造业产出占世界比重达到25%，连续6年保持世界第一大国地位。通过对占世界制造业总产值70%以上的15个国家的制造业质量竞争力的对比分析，我国整体制造业竞争力排名第13位。在500余种主要工业产品中，我国有220多种产量位居世界第一。中国制造大国向制造强国转变中国制造面临的挑战与发展趋势中国制造面临的挑战与发展趋势产品产量占世界总量（%）汽车2389.5万辆33船舶6560万载重吨41.9工程机械590亿美元43计算机2.46亿台68彩电1.18亿台50冰箱0.73亿台65手机9.98亿部70洗衣机0.61亿台44空调1.09亿台80微波炉0.68亿台70数码相机0.82亿台65数字电视机顶盒1.5亿台73中国制造面临的挑战与发展趋势中国：全球制造大国•2012年，我国制造业增加值为20792.62亿美元，在全球制造业占比约20%，与美国相当，成为世界制造大国。日本德国美国中国0.005000.0010000.0015000.0020000.0025000.00200120022003200420052006200720082009201020112012年份亿美元中国制造面临的挑战与发展趋势问题1：创新能力不足、缺少核心技术与科技成果向生产力转化难存在的主要问题：Ø 碎片化：分散封闭、交叉重复Ø 研发投入低：仅为2.09%，创新型国家（3%-5%）Ø 在科技创新链条上存在着诸多体制机制管卡，创新和转化各个环节衔接不够紧密中国制造面临的挑战与发展趋势问题2：产品质量问题突出国家监督抽查产品质量不合格率高达10%，制造业每年直接质量损失超过2000亿元，间接损失超过万亿元；我国制造业质量竞争力不强，缺乏世界知名品牌。中国制造面临的挑战与发展趋势问题3：资源利用效率偏低。我国单位国内生产总值（GDP）能耗约为世界平均水平的2.6倍。同时，高投入、高消耗、高污染、低效益造成的资源大量开采、大量生产、大量排放的粗放发展方式加剧了对生态环境的破坏。中国制造面临的挑战与发展趋势问题4：部分产能严重过剩新兴战略型产业受制于人。我国制造业平均产能利用率60%左右，远低于美国等发达国家工业利用率78.9%的水平，也低于全球制造业71.6%的平均水平。中国制造面临的挑战与发展趋势问题5：信息化水平不高表现为利用信息技术改造传统生产方式和工艺流程的水平亟待提升，关系国家经济、社会安全的高端核心工业软件（设计、管理、控制、优化等）主要依赖进口。中国制造面临的挑战与发展趋势挑战1：经济发展进入“新常态”。从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。对于中国制造业来说，亟待重塑竞争优势来主动适应中国经济发展的“新常态”“一带一路”新能源汽车淘汰落后产能中国制造面临的挑战与发展趋势挑战2：工业4.0大潮助推智能制造升温                    从“制造大国”迈向“制造强国”是我国制造业转型升级的关键时期，智能制造则成为转型升级的强劲动力。工业4.0智能制造中国制造2025中国制造面临的挑战与发展趋势挑战3：制造企业与互联网企业相互渗透利用各自的市场竞争优势寻求合作的机会，共同应对由智能化与互联网化发展带来的挑战和机遇。上汽携手阿里打造智能化互联网汽车华为与东风合作开发汽车电子和智能汽车百度和宝马合作发展高度自动化驾驶技术中国制造面临的挑战与发展趋势挑战4：推进服务化构建制造业增长点面对产能过剩、利润空间压缩、经济持续低迷的残酷现实，中国制造业唯有主动转型，不断推进服务化，缩小与国际市场的差距，才能让世界各地重新感受中国制造的力量。根据德勤会计师事务所与中国机械工业联合会共同发布的报告——《2014年中国制造业服务创新调查报告》指出：制造业服务化已成为全球产业发展的显著特点和重要趋势。16-3-28  16  中国制造面临的挑战与发展趋势16-3-28  17  中国制造面临的挑战与发展趋势16-3-28  18  中国制造面临的挑战与发展趋势中国制造面临的挑战与发展趋势挑战5：机器人热潮难掩国产核心技术缺失窘境英国《金融时报》报道，“中国现已成为全球购买工业机器人昀多的国家”。预计到2020年我国将拥有30万台机器人，机器人及系统产值约1000亿元，将带动3000亿元零部件市场。Ø 截止2014年9月，中国机器人相关企业数量428家Ø 2014年上半年中国工业机器人进口数量达34714台，同比增长92%，而国产工业机器仅销售6411台。Ø 关键零部件长期依赖进口，总体处于行业低端，而日系、德系先进工业机器人制造企业几乎垄断了高端机器人市场，占比高达96%。七、机器人热潮难掩国产核心技术缺失窘境据英国《金融时报》报道，“中国现已成为全球购买工业机器人最多的国家”。预计到2020年我国将拥有30万台机器人，机器人及系统产值约1000亿元，将带动3000亿元零部件市场。种种迹象表明中国的机器人市场潜力巨大，然而在呼声一片高涨的浪潮之下我们不得不面临很多现实的问题亟待解决，同时对于中国的制造企业而言机器人时代的到来将是一次多重而艰难的考验之旅。截至2014年9月，中国机器人相关企业数量428家2014年上半年中国工业机器人进口数量达34714台，同比增长92%，而国产工业机器仅销售6411台。关键零部件长期依赖进口，总体处于行业低端，而日系、德系先进工业机器人制造企业几乎垄断了高端机器人市场，占比高达96%。中国制造面临的挑战与发展趋势挑战6：制造业个性化定制开始兴起n 奥迪在华率先进军个性化定制市场,个性化订单⽐比例已占到20%以上。 n 徐⼯工“私⼈人订制”⾃自卸⻋车成为了徐⼯工汽⻋车在⾮非洲的热销产品。 n 红领集团⾃自主研发的个性化定制平台C2M,引领服装⾏行业率先实现⼤大规模定制化。 n 京东与TCL合作开启⾸首款定制空调预约活动,引领家电C2B定制步⼊入新阶段。 随着用户个性化定制需求的凸显,传统大规模批量化生产模式已经开始发生变化，小批量、多样化的产品生产模式已经出现，中国制造业个性化定制开兴起。随着用户个性化定制需求的凸显，传统大规模批量化生产模式已经开始发生变化，小批量、多样化的产品生产模式已经出现，中国制造业个性化定制开始兴起。八、制造业个性化定制开始兴起奥迪在华率先进军个性化定制市场，个性化订单比例已占到20%以上。徐工“私人订制”自卸车成为了徐工汽车在非洲的热销产品。红领集团自主研发的个性化定制平台C2M，引领服装行业率先实现大规模定制化。京东与TCL合作开启首款定制空调预约活动，引领家电C2B定制步入新阶段。中国制造面临的挑战与发展趋势挑战7：中国制造成本优势不在波士顿咨询集团的全球制造业成本竞争力指数以美国为基准(100分)。中国制造业对美国的成本优势已经由2004年的14%下降到2014年的4%，这就表示目前在美国进行生产只比在中国进行生产贵4%。制造业面临的挑战与发展趋势制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好制造业面临的挑战与发展趋势制造业核心竞争力正在发生深刻变化变化速度加快 制造业面临的挑战与发展趋势制造业成为全球经济持续发展的发动机制造业面临的挑战与发展趋势各国在制造业产业链的位置美国、英国、德国等  品牌  核心技术  标准/专利关键元器件  大规模集成电路芯片  高端消费类电子产品零部件为代表的中间件、集成电路  半导体元器件的制造  原材料、劳动密集的集成加工服务  整机的加工和组装  日本、韩国等  中国大陆、台湾、韩国、新加坡等  越南、泰国、柬埔寨等  报告提纲16-3-2826一、中国制造面临的挑战与发展趋势二、中国制造2025Vs工业4.0Vs工业互联网三、智能制造中国制造2025Vs工业4.0Vs工业互联网16-3-28272.1中国制造20252.2德国工业4.02.3美国工业互联网2.4对比2.1中国制造20252015年5月19日，国务院正式发布《中国制造2025》，备受国人关注，是中国产业发展的大战略。l 一个目标l 两化融合l 三个阶段l 四项原则l 五条方针、五大工程l 九大任务l 十个领域2.1中国制造2025中国制造2025“4”大转变要素驱动创新驱动低成本竞争优势质量效益竞争优势粗放制造绿色制造生产型制造服务型制造“1”条主线—以数字化网络化智能化制造为主线“8”项战略对策推行数字化网络化智能化制造提升产品设计能力完善制造业技术创新体系强化制造基础培育具有全球竞争力的企业群体和优势产业提升产品质量发展现代制造服务业推行绿色制造《中国制造2025》顶层设计（418模型）2.1中国制造2025一个目标：从制造业大国向制造业强国转变，实现制造强国的目标。2.1中国制造2025线路图：2.0补课，3.0普及，4.0目标工业2.X² 仿制为主的产品研发² 二维为主、三维为辅的设计模式² 单学科非规范设计仿真验证² 二维为主、三维为辅的工艺设计模式² 有限加工仿真&部分装配过程仿真² 车间纸质应用及制造执行电子化管理² 部分设备监控和数据采集² 数控机床和部分自动化装备工业3.X² 基于模型的数字化企业² 基于系统工程与流程驱动产品研制² 多学科联合设计仿真&实物试验迭代² 全三维工艺及装配仿真² 虚拟生产线优化及虚拟试生产² 工厂生产运营管理&生产制造智能² 立体料库&物流控制² 机加柔性单元或生产线² 先进技术（大数据/工业云/增材制造）工业4.X² 智能产品/智能设计智能工艺/智能工件智能物流/智能产线² 动态市场需求/全3D工厂化/自组织工厂/自主移动式模块化生产单元/信息物理融合² 涵盖整个生产工艺和设备的数字化模型，根据临时需求，自行配置安全解决方案² 提供动态网络实现过程优化，本地控制动态网络，扩展的复杂通讯系统² 基于模型设计/工艺/制造/试验/服务² 三维工艺仿真验证² 运营管理² 自动化单元/生产线² 智慧解决/智能生产² 信息物理网络² 动态网络规则框架² 被广泛扩展的机器之前通讯的语境² 集成制造工艺仿真2.1中国制造2025两化融合：2.1中国制造20252.1中国制造20252.1中国制造20252025年2035年2045年2025年中国制造业可进入世界第二方阵，迈入制造强国行列。2035年中国制造业将位居第二方阵前列，成为名副其实的制造强国。2045年中国制造业可望进入第一方阵，成为具有全球引领影响力的制造强国。（第一阶段）（第二阶段）（第三阶段）三个阶段：2.1中国制造2025四项原则　市场主导，政府引导　立足当前，着眼长远　整体推进，重点突破　自主发展，开放合作五条方针创新驱动质量为先绿色发展结构优化人才为本制造业创新中心建设工程智能制造工程工业强基工程绿色制造工程高端装备创新工程五大工程2.1中国制造2025—方针1：创新驱动战略1、智能制造：制造业的数字化、网络化、智能化2、提升产品设计能力：实现产品的全数字化设计,结构、性能、功能的模拟及仿真优化3、完善技术创新体系：企业为技术创新主体;加强产业共性技术研究开发;加强创新人才培养。案例1：动力机车的数控化与智能化          我国已成为世界上高速机车技术昀发达的国家之一，轨道交通机车历经蒸汽机车、内燃机车、电力机车到动车组的进化,目前正向智能化方向发展2.1中国制造2025—方针1：创新驱动战略案例2：运-20与ARJ21的数字化设计运-20大型军用运输机采用了全数字化设计,包括整机设计、零部件测试和整机装配;利用拟现实技术