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          智能制造:制造業的大趨勢

          放大字體  縮小字體 發布日期:2021-07-30 瀏覽次數:363

          2020年,中國創造的GDP總量突破100萬億元,工業新增GDP高達31.3億元,占中國經濟總量的30.8%,其中,制造業新增GDP為26.59億元,占經濟總量的26.2%。

          在雙循環制度與供給側改革的推動下,制造業將維持當下高速發展趨勢,制造業對于中國經濟的重要性也將愈發突出。在此大環境下,推行可幫助制造業進行轉型升級的智能制造具有重大意義。

          智能制造:制造業的大趨勢

          智能制造是具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。智能制造可分為五層結構,層層傳導形成閉環

          智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節,具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

          智能制造可分為五層結構,層層傳導,設備層執行生產任務并上傳現場數據,產線層則將現場數據進行預處理并向上層匯報,工廠層接收處理后向企業層反饋生產情況,企業層運用生產管理軟件進行分析處理后向下層下發工作計劃,再依次傳導至設備層,對生產設備進行有效控制與檢測。設備、控制、車間與企業層形成由點到線再到面的遞進關系。

          協同層則是單一企業與其所處的商業生態環境中其余參與者的互動與協同,將各類參與者連接做到信息的實時互通,形成綜合的數據平臺,達到“萬物互聯”的狀態,更利于全產業鏈優化發展。

          智能制造:制造業的大趨勢

          智能化下的制造業體系產生較大改變,由直線流程式改為各環節互動的環式結構,向一體化的組織單位發生轉變,并賦予制造業體系多組織協同與高效率特性

          智能制造重新定義制造業體系。傳統制造業體系為單一直線型,分析消費者需求,并針對痛點進行產品研發與生產制造,最后將產品投放至市場并進行營銷活動,各環節互動有限,更多為單一傳導模式,信息反饋速度較慢,導致傳統制造業生產體系較為低效。

          智能化下的制造業體系產生較大改變,由直線流程式改為各環節互動的環式結構,向一體化的組織單位發生轉變,信息實時反饋與工藝、研發之間呈雙向往來關系,更利于生產研發部門根據消費者需求定義產品特性,實現“對癥下藥”。

          自動化采購可有效降低生產成本與生產周期,柔性化生產與營銷活動實時互動可使生產有效響應市場變化環境,避免產能過低或過高對企業帶來的負面影響。

          智能制造賦予制造業體系多組織協同與高效率特性,幫助制造業重構商業生態模式。

          智能制造:制造業的大趨勢

          引入智能制造系統可有效提升工廠工作效率,幫助中國制造業重塑競爭優勢。制造業作為中國GDP增長的主要來源,推行智能制造有重大意義

          企業引入智能制造系統可有效提升工廠工作效率。

          據中國智能制造試點項目反饋,智能制造可幫助企業提升生產效率與能源利用率,同時還帶來運營成本、產品不良率與研制周期的降低。智能制造的應用將幫助中國制造業重塑競爭優勢。

          對社會而言,智能制造的推廣可帶來相應的環保效應,可促進可持續發展。

          智能制造:制造業的大趨勢

          智能制造產業鏈上游可分為軟件層與硬件層,硬件層囊括傳統硬件與新興硬件,以鏡頭模組為代表的傳統硬件國產化率高,且供應充足,而高功率激光器等新興硬件國產化率有待提升

          工業領域對監測的需求較大,因此中國激光設備主要應用于工業領域。

          激光器是智能制造設備的核心零部件之一,中國激光器市場呈持續增長趨勢,出貨量逐年提升,低功率激光器國產化達到90%。但智能制造設備所需的高功率激光器國產化不足40%,仍依賴于國際廠商。中國在高功率激光器領域的對外依存度較高。

          智能制造:制造業的大趨勢

          軟件層的代表為工業軟件,工業軟件市場以國際廠商為主導,但中國廠商已開始陸續崛起,未來有望實現國產化替代

          工業軟件是智能制造的核心,工業軟件操控產品全生命周期數據,定義著產品整個制造流程,從研發、管理、生產、產品等各個方面賦能,重新定義制造。

          中國企業在研發設計類工業軟件領域競爭力較為薄弱,市場以國際廠商為主導,中國企業僅有航天神軟與金航數碼占據12%與8%的比例。

          中國生產管控類工業軟件市場以國際企業為主導,以西門子、施耐德、通用電氣為代表的老牌工業企業在技術與產業基礎上具有較大優勢,因此占據較高市場份額。但中國廠商開始陸續崛起,國電南瑞、寶信軟件與和利時搶占一定市場份額。

          智能制造:制造業的大趨勢

          智能制造企業初期受硬件成本、定制化需求等因素影響,毛利率偏低,但隨著智能制造滲透程度加深,毛利率將快速增長

          智能制造設備中研發與硬件是主要成本支出,占比分別為50%與35%。智能制造設備廠商在一定程度上受上游零部件供應商制約,原因為不同行業對零件特性的需求不同,零部件供應商需進行定制化生產,且難以產生規模效應降低成本,但此部分影響程度較小,僅新興零件的定制化成本會提升生產成本,鏡頭模組等傳統零件仍呈現供應充足且售價逐年遞減的趨勢。

          研發成本是智能制造設備供應商的重點支出,工業細分領域過多,且設備要求不盡相同,設備通用性低,需根據具體領域進行調整。智能制造研發人員學歷門檻高、薪資高,因此智能制造企業研發投入較高。

          智能制造企業初期受硬件成本、定制化需求等因素影響,毛利率偏低,但隨著智能制造滲透程度加深,毛利率將快速增長。

          智能制造:制造業的大趨勢

          中國制造業產業鏈中,下游產業智能制造滲透率較高,整體呈現由下游逐漸向上游延伸的趨勢,中國智能制造總體滲透水平較低,滲透率提升空間大

          中國制造業產業鏈中,以3C電子與汽車為代表的下游產業市場化程度更高,消費者信息反饋更加及時,下游企業更偏好于分析消費者偏好與需求對產品進行升級,因此該領域產品迭代周期短,對生產效率的要求更高。對效率的高要求推動制造技術的進步,從而提升智能制造在行業內的滲透率。

          金屬冶煉等產業鏈上游行業工藝技術更新速度偏緩,因此在智能制造發展初期的滲透率低于3C電子與汽車行業。中國智能制造總體滲透水平較低,滲透率提升空間大。

          智能制造:制造業的大趨勢

          中國勞動人口數量逐年減少,制造業面臨用工荒與高成本問題,工業機器人與制造業就業人員的平均工資差距逐漸縮小,工業機器人替代效應明顯

          中國制造業從業人員工資逐年增長,2020年平均工資同比增長6%,企業面臨用工成本壓力增加的問題,且中國制造業平均就業工資遠高于越南與泰國等東南亞國家,人工成本優勢減弱。

          為重塑競爭優勢,中國制造業需由勞動密集型向技術密集型轉變,以智能賦能制造成為行業發展的必由之路。工業機器人的成本回收期持續收縮,且工業機器人與制造業就業人員的平均工資差距逐漸縮小,工業機器人替代效應明顯。

          智能制造:制造業的大趨勢

          在政策推動下,中國智能制造應用場景持續拓寬,市場規模實現快速增長

          中國政府陸續出臺《“十四五”智能制造發展規劃(征求意見稿)》《關于推動工業互聯網加快發展的通知》等智能制造相關政策,大力推進智能制造的發展。在該背景下,中國智能制造應用場景持續拓寬,市場規模實現快速增長。

          2020年,中國智能制造行業市場規模達2.7萬億元,同比增長12.6%。但從短期來看,受制于AI技術研發瓶頸,人工智能技術預計難以在工業領域實現規?;瘧?。預計在未來五年,中國智能制造行業發展速度將小幅放緩。

          智能制造:制造業的大趨勢

          深度見解:智能制造行業所涉及技術范圍較廣,技術難度較高,技術壁壘較為顯著,同時人才稀缺帶來的人才壁壘與難以獲取客戶資源使智能制造行業進入門檻較高

          智能制造裝備需結合機械開發設計、智能自動化控制、IT網絡技術和高端設備加工、裝備、調試等一系列技術,技術涉及范圍較廣且落地難度大。

          且中國智能制造人才較為稀缺,2020年中國智能制造人才缺口高達300萬。據估計,該缺口未來將持續擴大,原因為相較于智能制造領域,互聯網公司具有薪資、工作環境及平臺背書優勢,中國人工智能專業人才更偏好于進入互聯網巨頭公司。

          同時智能制造需要將人工智能與工業技術進行跨界融合,對于部分人工智能專業人才而言存在較大難度。

          智能制造裝備投資較大,運營周期較長,因此下游應用廠商對于設備的性能和質量有著較高的要求,選擇也尤為謹慎。

          以工業為例,工業客戶體量較大,且行業相對封閉,產線流程較為固定,對產線進行改造將面臨較大風險,因此工業企業難以輕易引進新廠商的新設備。智能制造新進入企業面臨難以與大客戶建立信任關系的壁壘。

          企業案例

          北京瓦特曼智能科技有限公司是一家工業智能制造解決方案提供商,將人工智能技術應用于有色金屬、鋼鐵冶金、礦山等行業,致力于解決重工業行業的實際生產痛點及用工斷層問題。WATTMAN瓦特曼已推出碳電極3D智能清理機器人、碳電極檢測系統、全智能無人天車等形態不同的產品,并與寶武集團、中國鋁業、國電投、攀鋼集團等頭部企業達成合作,產品落地超百家企業。

          瓦特曼采用3+1技術體系進行技術基礎搭建,以數據系統平臺為依托,將3D感知技術、機器視覺技術與運動規劃控制技術三項基礎技術進行交叉組合。針對不同行業或同一行業的不同領域對設備的需求進行技術篩選與組合,同時對三項技術將進行細分領域的深度研發,完成產品全面覆蓋。

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