上海智能制造装备产业发展态势分析-崔晓文

66RESEARCH研究软科学上海智能制造装备产业发展态势分析随着“工业4.0”、“中国制造2025”等战略的实施，各国、各地区对智能制造装备产业及其细分领域的发展越发重视。本文基于上海图书馆（上海科学技术情报研究所）的有关成果，介绍了国外智能制造装备产业的发展情况和布局，研究分析了上海相关产业发展现状及薄弱环节，提出了有关对策建议。文崔晓文、杨帆“智能制造（IntelligentManu-facturing）”是未来产业发展的重点方向，一般认为，智能制造装备主要涵盖的细分领域为：数控机床、智能控制系统、工业机器人和以3D打印为代表的特种智能制造装备等。目前看来，智能制造装备的总体发展处于上升态势，机床产业发展最为成熟，在智能制造装备中份额最大，但近年来增速放缓；智能控制系统是仅次于机床的第二大细分市场，受金融危机影响仍处于缓慢恢复中；工业机器人处于产业发展的上升阶段，近年来应用范围和领域不断拓展，世界工业机器人销量屡创历史新高；3D打印代表了一种全新的制造方式，受到欧美日等发达国家和地区的普遍关注，目前仍处于起步阶段，但增长速度较快，未来发展潜力巨大。智能制造装备产业已成为世界主要国家和地区的发展重点和竞争焦点智能制造装备主要领域的市场销量总体呈增长趋势。国际知名咨询机构MarketLine报告显示，2012年世界智能控制系统产业（包括集散控制系统DCS和可编程控制器PLC两大部分，不包括基于PC的工业控制系统和软件）市场规模约为245亿美元，比2011年增长2.4%。MarketLine同时预计2012~2017年世界智能控制系统产业复合年均增长率可达4.7%，到2017年市场规模可达307亿美元。美国专门从事添加制造技术的咨询服务公司——WohlersAssociates2014年5月发布年度报告显示，近年来全球3D打印产业持续保持快速增长态势，2013年全球产值为30.7亿美元，比2012年增长34.9%，预计2017年将达60亿美元，2021年达到110亿美元（见图1）。欧美日等发达国家占市场主导地位，新兴经济体加快发展步伐。一方面，主要优势企业集中于欧、美日等发达国家。智能制造装备产业呈现集中度高、主要由发达国家跨国公司掌控的局面。在数控机床领域，排行榜前10位中有6家日本企业：小松集团（Komatsu）、森精机（MoriSeiki）等；2家德国企业：第2位的吉迈特（Gildemeister）和第7位的通快2010年2011年2012年产值2013年2017年2021年02040608010012013.2517.1422.7530.7060.00110.0011亿美元67RESEARCH研究软科学（Trumpf）。在智能控制系统领域，全球前50位企业中约3/4是美、德、日企业（美、德各13家，日本11家），如美国艾默生、日本日立、德国西门子等，英国和瑞士入榜企业数量也较多，排行榜前5位收入占比达44%。在工业机器人领域，全球知名工业机器人生产厂商主要集中在日、美、德等发达国家，如瑞士ABB、日本发那科、德国库卡、美国AmericanRobot等。在3D打印设备领域，欧美等发达国家和地区引领了3D打印的技术创新和产业化应用，该领域全球排名前4位的企业分别是美国的3DSystems和Stratasys、以色列的Object和德国的EOS，四者合计市场份额接近70%。另一方面，由于相关市场需求渐趋饱和，同时面临制造成本偏高等问题，欧美等发达国家和地区产业增速逐渐放缓，亚太等新兴市场工业化进程加快，资本投入和大型基础建设项目大幅增加，需求量也增加。就世界智能控制系统产业规模的区域分布来看，2012年，欧洲地区市场规模最大，约115.5亿美元，占比47%；亚太地区市场规模约84亿美元，占比34.4%，增长率约为3.9%，高于世界平均水平和其他地区的增长率（见图2），中国的北京殷华、陕西恒通等公司依托高校成果已能自主制造3D打印设备。主要发达国家和地区纷纷加大产业促进力度。一方面是政策法规支持。美国相继出台了《重振美国制造业框架》、《先进制造业国家战略计划》等战略，部署了“先进制造业伙伴计划”和“美国国家制造创新网络计划”，强调制造业作为美国经济核心的重要性。欧盟出台了《为了欧洲的工业复兴》等政策，实施“未来工厂计划”和“火花计划”，积极推动智能制造领域的研发活动，以提高欧洲制造业的整体竞争力。另一方面是资金支持。美国采取项目资金资助与税收杠杆并用的方式加以培育，促进前期研发和产业本土化，如国家制造业创新研究所加强对创新开始阶段与商业化前期阶段之间研发活动的支持，以降低成本和风险。欧盟通过设立长期项目资金资助方式来推动智能制造产业研发和市场化，“未来工厂计划”和“火花计划”获欧盟委员会资助的时间都超过7年，许多项目以公私资金比例1﹕1筹措。此外，美国和欧盟都注重扶持本土企业，尤其是中小企业的发展，积极推进产业化，加强人才的培养。上海智能制造装备产业发展分析不同细分领域产业发展具有一定基础。在工业机器人领域，已形成“2+X”的产业区域布局。其中金桥开发区在机器人产业方面已具备研发、核心部件、自动控制、整机制造和市场应用较为完整的产业体系，康桥工业区也具备机器人研发、生产和应用的各个环节。但目前上海工业机器人产业链顶端仍由发那科、库卡、ABB和安川电机四大跨国企业牢牢把握，这四家企业涉及领域几乎涵盖整条机器人产业链，在最核心的关键零部件研发和制造方面处于绝对领先地位。与国内龙头企业比较，上海本土机器人企业也存在一定差距，如国内领军机器人企业——新松机器人的业务已布及研发、整机集成、组建生产和应用服务等大部分环节，正向跨国企业奋起直追，而上海本土企业只在部分细分领域具备一定实力，技术点较为分散，在RV减速器、伺服电机、伺服驱动器等关键零部件制造亚太地区,83.9    34%美洲地区,46    19%中东及非洲地,5    2%欧洲地区,115.5    47%68RESEARCH研究软科学方面缺乏竞争力，关键零部件商奇缺（见表1）。在数控机床领域，上海的数控机床规格品种比较齐全，机床行业有自己完善的配套能力，从铸造、加工、热处理、冷作、油漆包装到各类机床零配件、附件、刀具以及数控系统等都能实现自主供给，目前产品结构朝产业高端方向发展。在3D打印领域，上海上中下游产业链逐步完备：耗材方面，除了一些企业如上海联坤电子材料有限公司等具有PLA和ABS等普通3D打印材料的生产能力以外，部分机构也在特种3D打印上进行了一些尝试；设备制造方面，上海联泰公司自主研发的SLA激光快速成型机通过了上海市高新技术成果认定；在服务端，长三角经济圈集聚的巨大产业资源成为3D打印技术得以推广的沃土，在这种情况下，一些3D打印创新应用服务商应运而生。产学研合作日趋紧密。上海制造业基础雄厚，康桥工业区、张江高科技园区等凝聚了大批具有研发实力和生产能力的高新技术企业；上海交大、复旦等高校具备一定的研发实力，并积极与上海本土及国内智能制造装备相关企业联合开展研发工作，助推产业创新发展。在工业机器人领域，前期研发较多集中于高校和科研院所，包括上海交通大学、上海大学以及一些专业技术院校，同时，企业研发实力也在增强，以企业为主的产学研合作正稳步形成。但目前问题仍然存在：许多应用型企业在相应技术上无法得到国内研发机构的有效支撑，从而转向国外成熟产品；一些潜在零部件生产企业未能与整机企业建立稳固持续的研发关系，产业链资源还需进一步整合。在3D打印领域，由于技术门槛较高，企业积极采用同高校、研究所合作的模式推进3D打印技术，如上海晟实医疗器械科技有限公司、上海康贝尔生物电子有限公司等通过与上海交大的合作，在骨骼模型等3D打印模型的加工方面积累了一定经验。上海产业技术研究院已着手打造3D打印的共性技术平台，通过深入发掘本土企业的制造需求，从个性化耗材、定制设备这两块目前的短板着手，复旦大学、华东理工大学等高校都已积极参与到这一平台的联合开发中。市场潜力大。长三角地区作为我国经济和制造业的中心，集结了汽车、船舶、航空航天、新能源等庞大的产业集群，上海在工程机械、汽车、大飞机、轮船、电子制造等领域的产业优势可以为智能制造装备的应用提供广阔的市场空间，如上汽集团、上海大众、上海通用等大型企业的机器人装机量与日俱增，以上海为产业链环节研发关键零部件生产整机集成测试组建生产应用服务企业所属地区/国家发那科日本√√√√√库卡德国√√√√√ABB瑞士√√√√√安川电机日本√√√√√新松沈阳√√√√上海交大上海√上海大学上海√新时达上海√√√√沃迪上海√√√√智位上海√√（资料来源：上海科学技术情报研究所整理）表1上海部分机器人企业和研发机构与国内外领先企业的产业链比较69RESEARCH研究软科学中心的长三角区域3D打印服务市场需求规模约为每年3亿元至5亿元，且每年以20%左右的速度增长。近年来，智能制造装备产业受到政府和产业界的广泛关注，出台了多项规划。如《上海市工业发展“十二五”规划》提出要“大力发展工业机器人等若干新兴领域”、组织实施“高档数控机床与基础制造装备”等重大专项，开展关键核心技术研究、技术标准制定等；2012年1月，上海市发布的《上海市战略性新兴产业发展“十二五”规划》，将“智能化仪表及自动化控制系统研发与产业化”作为智能制造的重要发展方向之一；2014年4月，由上海科技成果转化促进会组织专家形成了《关于上海3D打印产业发展对策和布局的建议》；今年8月，上海市政府办公厅转发市经信委《关于上海加快发展智能制造助推全球科技创新中心建设的实施意见》的通知，全面推进上海智能制造装备产业的发展。总体看来，上海智能制造装备产业发展较快，但与国外相比还有一定差距：（1）产业创新体系有待完善。官产学研用紧密结合的、开放集成的创新体系尚未形成；企业研发投入资金规模较小，关键技术环节薄弱，尚未成为真正的技术创新主体；科技成果转化渠道不畅，许多重要装备、核心技术和关键零部件尚未实现市场化。（2）高端智能装备对外依存度高。重大技术装备仪器仪表对外依存度高达40%，其中高端产品对外依存度达70%，机器人、高端自动控制系统以及高档数控系统95%的市场份额被跨国公司占据。（3）缺乏本土“引擎”企业和领军人才。上海缺乏能够统领智能制造全局或某一领域发展的本土“引擎”企业和领军人才，少数优秀人才也主要集中在外企，系统研发人员、高级技术人员等都较为紧缺，应用型企业也缺乏操控智能制造装备的专业人才，不利于上海产业竞争力的提升。对加快上海智能制造装备产业发展的几点建议建立协调机制，制定智能制造装备重点技术创新路线图。建立上海各相关部门共同参与的协调机制，协调创新资源统筹与共享、关键技术研发与成果产业化等问题；同时，面向智能制造装备的重大行业应用，围绕新型传感技术、先进控制与优化技术等关键智能技术领域，制定和实施重点技术创新路线图。支持协同创新，鼓励多种形式的研发活动。支持智能制造装备上下游企业与行业用户合作建立产业技术创新联盟，围绕重点行业应用和关键技术实施协同创新；以企业为主体新建一批智能制造装备领域的国家工程技术研究中心，提升智能制造装备领域的基础研发和集成创新能力，推动创新成果的转移扩散；坚持开放创新，鼓励企业在海外设立研发机构、并购技术企业等。进一步优化中小企业发展环境，培育本土“引擎”企业。通过营造公平竞争的市场环境，减轻中小企业的负担；加强政策引导，促进智能制造装备中小企业向“专、精、特、新”发展；加快公共服务平台建设，为中小企业技术创新提供支撑服务；发挥政府在市场引导和需求培育方面的作用，协助本土企业开拓市场，培育具有一定国际国内影响力的本土“引擎”企业。强化人才队伍建设，优化人才培养机制。通过多种渠道积极引进海内外高端领军人才和研究团队，引进的人才或研发团队应具有全球领先的核心技术，能解决上海智能制造装备产业发展中的瓶颈问题。同时优化人才培养机制，加快培养创新型科技人才、紧缺专业人才和跨学科人才；面向产业发展的需求，进一步完善学历教育和职业培训体系；加强对技术技能人才和工程师