中国战略性新兴产业研究与发展·智能制造装备
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2.3 产业发展政策

2.3.1 智能制造“十二五”规划

“十二五”期间,智能制造装备将面向国民经济重点产业的转型升级和战略性新兴产业培育发展的需求,以实现制造过程智能化为目标,以突破九大关键智能基础共性技术为支撑,以推进八项智能测控装置与部件的研发和产业化为核心,以提升八类重大智能制造装备集成创新能力为重点,促进在国民经济六大重点领域的示范应用推广。经过5~10年的努力,形成完整的智能制造装备产业体系,总体技术水平迈入国际先进行列,部分产品取得原始创新突破,基本满足国民经济重点领域和国防建设的需求。具体包括:

1. 九大关键智能基础共性技术

(1)新型传感技术——高传感灵敏度、精度、可靠性和环境适应性的传感技术,采用新原理、新材料、新工艺的传感技术(如量子测量、纳米聚合物传感、光纤传感等),微弱传感信号提取与处理技术。

(2)模块化、嵌入式控制系统设计技术——不同结构的模块化硬件设计技术,微内核操作系统和开放式系统软件技术、组态语言和人机界面技术,以及实现统一数据格式、统一编程环境的工程软件平台技术。

(3)先进控制与优化技术——工业过程多层次性能评估技术、基于海量数据的建模技术、大规模高性能多目标优化技术,大型复杂装备系统仿真技术,高阶导数连续运动规划、电子传动等精密运动控制技术。

(4)系统协同技术——大型制造工程项目复杂自动化系统整体方案设计技术以及安装调试技术,统一操作界面和工程工具的设计技术,统一事件序列和报警处理技术,一体化资产管理技术。

(5)故障诊断与健康维护技术——在线或远程状态监测与故障诊断、自愈合调控与损伤智能识别以及健康维护技术,重大装备的寿命测试和剩余寿命预测技术,可靠性与寿命评估技术。

(6)高可靠实时通信网络技术——嵌入式互联网技术,高可靠无线通信网络构建技术,工业通信网络信息安全技术和异构通信网络间信息无缝交换技术。

(7)功能安全技术——智能装备硬件、软件的功能安全分析、设计、验证技术及方法,建立功能安全验证的测试平台,研究自动化控制系统整体功能安全评估技术。

(8)特种工艺与精密制造技术——多维精密加工工艺,精密成型工艺,焊接、粘接、烧结等特殊连接工艺,微机电系统(MEMS)技术,精确可控热处理技术,精密锻造技术等。

(9)识别技术——低成本、低功耗射频识别(RFID)芯片设计制造技术,超高频和微波天线设计技术,低温热压封装技术,超高频RFID核心模块设计制造技术,基于深度三位图像识别技术,物体缺陷识别技术。

2. 八项核心智能测控装置与部件

(1)新型传感器及其系统——新原理、新效应传感器,新材料传感器,微型化、智能化、低功耗传感器,集成化传感器(如单传感器阵列集成和多传感器集成)和无线传感器网络。

(2)智能控制系统——现场总线分散型控制系统(FCS)、大规模联合网络控制系统、高端可编程控制系统(PLC)、面向装备的嵌入式控制系统、功能安全监控系统。

(3)智能仪表——智能化温度、压力、流量、物位、热量、工业在线分析仪表、智能变频电动执行机构、智能阀门定位器和高可靠执行器。

(4)精密仪器——在线质谱/激光气体/紫外光谱/紫外荧光/近红外光谱分析系统、板材加工智能板形仪、高速自动化超声无损探伤检测仪、特种环境下蠕变疲劳性能检测设备等产品。

(5)工业机器人与专用机器人——焊接、涂装、搬运、装配等工业机器人及安防、危险作业、救援等专用机器人。

(6)精密传动装置——高速精密重载轴承,高速精密齿轮传动装置,高速精密链传动装置,高精度高可靠性制动装置,谐波减速器,大型电液动力换挡变速器,高速、高刚度、大功率电主轴,直线电机、丝杠、导轨。

(7)伺服控制机构——高性能变频调速装置、数位伺服控制系统、网络分布式伺服系统等产品,提升重点领域电气传动和执行的自动化水平,提高运行稳定性。

(8)液气密元件及系统——高压大流量液压元件和液压系统、高转速大功率液力偶合器调速装置、智能润滑系统、智能化阀岛、智能定位气动执行系统、高性能密封装置。

3. 八类重大智能制造成套装备

(1)石油石化智能成套设备——集成开发具有在线检测、优化控制、功能安全等功能的百万吨级大型乙烯和千万吨级大型炼油装置、多联产煤化工装备、合成橡胶及塑料生产装置。

(2)冶金智能成套设备——集成开发具有特种参数在线检测、自适应控制、高精度运动控制等功能的金属冶炼、短流程连铸连轧、精整等成套装备。

(3)智能化成形和加工成套设备——集成开发基于机器人的自动化成形、加工、装配生产线及具有加工工艺参数自动检测、控制、优化功能的大型复合材料构件成形加工生产线。

(4)自动化物流成套设备——集成开发基于计算智能与生产物流分层递阶设计,具有网络智能监控、动态优化、高效敏捷的智能制造物流设备。

(5)建材制造成套设备——集成开发具有物料自动配送、设备状态远程跟踪和能耗优化控制功能的水泥成套设备、高端特种玻璃成套设备。

(6)智能化食品制造生产线——集成开发具有在线成分检测、质量溯源、机电光液一体化控制等功能的食品加工成套装备。

(7)智能化纺织成套装备——集成开发具有卷绕张力控制、半制品的单位重量、染化料的浓度、色差等物理、化学参数的检测仪器与控制设备,可实现物料自动配送和过程控制的化纤、纺纱、织造、染整、制成品等加工成套装备。

(8)智能化印刷装备——集成开发具有墨色预置遥控、自动套准、在线检测、闭环自动跟踪调节等功能的数字化高速多色单张和卷筒料平版、凹版、柔版印刷装备、数字喷墨印刷设备、计算机直接制版设备(CTP)及高速多功能智能化印后加工装备。

4. 六大重点应用示范推广领域

(1)电力领域——重点推进在百万千瓦级火电机组中实现燃烧优化、设备预测维护功能,在百万千瓦级核电站实现安全控制和特种测量功能,在重型燃气轮机中实现快速启停和复合控制功能,实现3MW以上风电机组的主控功能,变桨控制功能,太阳能热电站实现追日控制功能,在智能电网中实现用电管理、用户互动、电能质量改进、设备智能维护功能。

(2)节能环保领域——重点推进在固体废弃物智能化分选装备、智能化除尘装备、污水处理装备上推广应用,实现各种再生原料的高效智能化分选、除尘设备和污水处理装备的自动调节与高效、稳定,在地热发电装备中实现地热高效发电建模与控制功能。

(3)农业装备领域——重点推进在大型拖拉机及联合整地、精密播种、精密施肥、精准植保等配套机具成套机组,谷物、棉花、油菜、甘蔗等联合收获机械,水稻高速插秧机等种植机械装备上的应用,实现故障及作业性能的实时诊断、检测和控制,实现作业过程的智能控制和管理。

(4)资源开采领域——重点推进在煤炭综采设备、矿山机械上应用,实现综采工作面设备信息与环境信息的集成监控、安全环境预警、精确人员定位等功能,在天然气长距离集输设备中实现全线数据采集和监控、运行参数优化、管道泄漏检测定位、站场无人操作或无人值守以及中心远程遥控功能,在油田设备中实现井口关键参数检测、数据处理及集中监测功能。

(5)国防军工领域——重点推进专用机器人、精密仪器仪表、新型传感器、智能工控机在航天、航空、舰船、兵器等国防军工领域的应用。

(6)基础设施建设领域——重点推进在挖掘机、盾构机、起重机、装载机、叉车、混凝土机械等施工装备上应用,实现远程定位、监测、诊断、管理等智能功能,在机场和码头建设领域推广应用,实现机场行李和货物的自动装卸、输送、分拣、存取全过程的智能控制和管理,集装箱装卸的无人操作与数字化管理。

2.3.2 中国制造2025

2015年3月18日,作为中国版工业4.0——“中国制造2025”的预热,工信部发布了《关于开展2015年智能制造试点示范专项行动的通知》以及《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》,决定自2015年起正式启动智能制造试点示范专项,聚焦制造关键环节,在基础条件好、需求迫切的重点地区、行业和企业中,选择试点示范项目。2015年5月8日,国务院正式公布《中国制造2025》,将智能制造作为主攻目标,以“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”为基本方针,坚持“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”的基本原则,推进两化深度融合,提升我国制造业国际化发展水平。《中国制造2025》通过“三步走”实现制造强国的战略目标,第一步,到2025年迈入制造强国行列;第二步,到2035年我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,到新中国成立一百年时,我制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。《中国制造2025》将通过制造业创新中心建设、智能制造、工业强基、绿色发展、高端装备创新五大工程来落实,同时建立“1 +X”的规划体系,按流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态新模式、智能化管理、智能服务6大领域分类进行试点行动,具体如下:

1. 六类试点示范项目

(1)流程制造——以数字化工厂/智慧工厂为方向的流程制造试点示范项目,要求工厂总体设计、工程设计、工艺流程及布局均已建立了较完善的系统模型,并进行了模拟仿真,设计相关的数据进入企业核心数据库;生产工艺数据自动数采率90%以上,工厂自控投用率90%以上;实时数据库平台与过程控制、生产管理系统实现互通集成;制造执行系统(MES)与企业资源计划管理系统( ERP)集成等。

(2)离散制造——以数字化车间/智慧工厂为方向的离散制造试点示范项目,要求车间/工厂总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型,采用三维计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、设计和工艺路线仿真、可靠性评价等先进技术,产品信息能够贯穿于设计、制造、质量、物流等环节,实现产品的全生命周期管理(PLM);建立生产过程数据采集和分析系统、车间级的工业通信网络、车间制造执行系统(MES)、ERP等。

(3)智能装备和产品——以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产品试点示范项目,要求实现高端芯片、新型传感器、工业控制计算机、智能仪器仪表与控制系统、工业软件、互联网技术、信息安全技术等在装备(产品)中的集成应用等。

(4)智能制造新业态新模式——以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的智能制造新业态新模式试点示范项目,在个性化定制方向上实现模块化设计方法、个性化定制平台、产品数据库的不断优化,形成完善的基于个性化定制需求的企业设计、生产、供应链管理和服务体系;在协同开发/云制造方向上建立协同开发/云制造平台;在电子商务方向上企业主营业务收入通过电子商务实现的比重不低于20%,或者行业第三方电子商务平台也是推荐对象。

(5)智能化管理——以物流管理、能源管理智慧化为方向的智能化管理试点示范项目,或者建立智能化的物流管理体系和畅通的物流信息链,或者是构建智能化的能源管理体系。

(6)智能服务——以在线监测、远程诊断与云服务为代表的智能服务试点示范项目,可通过云平台对装备(产品)运行数据与用户使用习惯数据进行采集和分析,为用户提供在线监测、远程升级、故障预测与诊断、健康状态评价等增值服务,以及运用大数据技术将自动生成的产品运行与应用状态报告推送至用户。

2. 五大智能化针对点

(1)针对生产过程的智能化——以智慧工厂为代表的流程制造、以数字化车间为代表的离散制造的试点示范项目。其中,在流程制造领域,重点推进石化、化工、冶金、建材、纺织、食品等行业,示范推广智慧工厂或数字矿山运用;在离散制造领域,重点推进机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器及电子信息等行业。

(2)针对产品的智能化——以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产品的试点示范项目。也就是将芯片、传感器、仪表、软件系统等智能化产品嵌入到智能装备中去,使得产品具备动态存储、感知和通信能力,实现产品的可追溯、可识别、可定位。

(3)针对制造业中的新业态新模式予以智能化——以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的智能制造新业态新模式的试点示范项目。

(4)针对管理的智能化——在物流信息化、能源管理智慧化上推进智能化管理的试点示范项目。

(5)针对服务的智能化——以在线监测、远程诊断、云服务为代表的智能服务的试点示范项目。工信部电子信息司副司长安筱鹏认为:服务的智能化,既体现为企业如何高效、准确、及时挖掘客户的潜在需求并实时响应,也体现为产品交付后对产品实现线上线下(O2O)服务,实现产品的全生命周期管理。两股力量在服务的智能化方面相向而行,一股力量是传统的制造企业不断拓展服务业务,一股力量是互联网企业从消费互联网进入到产业互联网。

3. 十大重点领域

(1)新一代信息技术产业——集成电路及专用装备、信息通信设备、操作系统及工业软件。

(2)高档数控机床和机器人——高档数控机床、增材制造、工业机器人、特种机器人、服务机器人、主要功能部件及关键应用软件。

(3)航空航天装备——新一代运载火箭、重型运载器、新型卫星、空间信息互联网系统。

(4)海洋工程装备及高技术船舶——深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键系统和专用设备、深海空间站、大型浮式结构物、豪华邮轮、液化天然气船。

(5)先进轨道交通装备——新一代绿色智能、高速重载轨道交通装备系统。

(6)节能与新能源汽车——电动汽车、燃料电池汽车、动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制。

(7)电力装备——大型高效超净排放煤电机组、超大容量水电机组、核电机组、重型燃气轮机、新能源和可再生能源装备、先进储能装置、智能电网用输变电及用户端设备、大功率电力电子器件、高温超导材料等关键元器件。

(8)农机装备——粮食和战略性经济作物生产过程使用的先进农机装备、大型拖拉机及其复式作业机具、大型高效联合收割机。

(9)新材料——特种金属功能材料、高性能结构材料、功能性高分子材料、特种无机非金属材料、先进复合材料、颠覆性新材料、新材料制备关键技术和装备(熔炼、凝固成型、气相沉积、型材加工、高效合成等)。

(10)生物医药及高性能医疗器械——新机制和新靶点化学药、抗体药物、抗体偶联药物、全新结构蛋白及多肽药物、新型疫苗、临床优势突出的创新中药及个性化治疗药物;医疗影像设备、医用机器人、可穿戴、远程诊疗等移动医疗产品、生物3D打印、诱导多能干细胞技术。