一
智能制造装备行业发展概况
智能制造装备是融合机械工程、运动系统、电气控制、传感器及计算机算法等多项技术,具备深度信息感知、智能决策优化与精准执行控制能力的设备。它可大幅提升生产精度、质量及效率,现已广泛应用于消费电子、新能源、医疗器械、仓储物流等诸多领域。
智能制造装备行业具有产业关联度高、技术资金密集的特征,是各行业产业升级、技术进步的重要保障。在全球劳动力成本持续上升、自动化工艺水平不断提高、生产效率和产品质量要求进一步提升的共同作用下,全球智能制造装备业发展迅速。智能制造装备对加快制业转型升级、推进制造过程智能化具有重要意义。
随着5G、云计算、边缘计算、人工智能、大数据等新兴技术取得突破,下游行业对制造业智能化程度的要求日益提高,推动智能制造装备不断朝着自动化、集成化、信息化方向演进。智能制造是建设制造强国的核心方向,其发展水平将决定我国未来制造业在全球的竞争力。
发展智能制造,对加速构建现代产业体系、夯实实体经济基础、形成新发展格局以及推进数字中国建设意义重大。就智能制造装备产业链而言,上游是机械、电气、传感器等零部件供应商;中游则是智能制造装备行业。
(1)全球智能制造装备行业发展现状
智能制造装备是制造业的基石,是制造业转型升级的关键。近年来,制造业强国不断推出新举措,通过政府、行业组织、企业等协同推进智能制造发展,以提升工业制造实力,培育行业竞争优势。如德国提出了“工业4.0”概念,通过物联网、大数据、人工智能和自动化技术的深度融合,实现制造业的智能化、柔性化和高效化;美国启动“国家先进制造业战略”,日本“新机器人战略”和欧盟“工业5.0”等,均以智能制造为主要抓手,力争抢占全球制造业新一轮竞争制高点。
在产业政策扶持与宏观经济发展的推动下,物联网、边缘计算、机器视觉、云计算、大数据、人工智能等新技术正从理论概念、基础研究阶段迈向商业化应用。在此背景下,传统制造业加快向智能化转型,智能化、柔性化、无人化成为制造业的显著发展趋势,全球智能制造市场规模也将快速增长。
(2)我国智能制造装备行业发展现状
近三十年来,我国成功实现工业化的高速发展,制造业总规模已处于全球第一。但与全球发达国家相比,我国制造业仍然面临大而不强的问题。我国制造业具有劳动密集、资源消耗大、信息化智能化水平不高等特征。同时我国人口红利逐步消退,劳动力成本持续上涨,制造业智能化转型迫在眉睫。
2010年10月,国务院首次把高端装备制造业纳入国家战略性新兴产业范畴。智能制造装备产业作为高端装备制造业的重点发展方向,也是信息化与工业化深度融合的关键体现,其发展对加速制造业转型升级、推动工业智能化、提高生产效率与产品质量、降低能源资源消耗,以及助力我国从工业大国迈向工业强国,都具有极其重要的意义。
随着“中国制造2025”战略的提出,我国智能制造装备行业在“十三五”期间迎来全面发展的机遇。2021年12月,工信部等八部门颁布《“十四五”智能制造发展规划》,将大力发展智能制造装备、推动技术创新应用作为主要目标之一,开发面向特定场景的智能成套生产线以及新技术与工艺结合的模块化生产单元,建设基于精益生产、柔性生产的智能车间和工厂。
规划指出,到2025年我国规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化,重点行业骨干企业初步应用智能化;到2035年实现数字化网络化的全面普及智能化的广泛应用,在政策层面明确对智能制造行业的鼓励和支持。
在国家政策强力支持、人口红利消退倒逼产业结构升级,以及新一代信息技术与制造业深度融合的推动下,我国智能制造装备行业迎来蓬勃发展,现已初步构建起涵盖自动化生产线、智能检测与装配装备、智能控制系统、工业机器人等领域的产业体系。据中商产业研究院预测,2024年我国智能制造装备市场规模将达3.4万亿元。
未来,以智能制造为主攻方向推动制造业数智化转型是构建新质生产力、催生新产业新模式新动能的关键抓手。人工智能技术正加速升级迭代,并成为新质生产力发展的重要驱动力,智能制造作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,伴随以人工智能为代表的信息技术的升级,具有广阔的发展前景。
此外,智能制造发展注重绿色低碳转型,我国政策明确提出“到2030年,绿色工厂产值占制造业总产值比例超40%”的目标。这要求智能制造产业需深化绿色理念与技术应用,推动行业实现绿色低碳的可持续发展。
二
下游应用行业需求状况与发展趋势
以下内容主要探讨智能制造装备在消费电子、新能源、泛半导体等领域的广泛应用情况。智能制造装备作为下游行业企业生产经营的关键基础设备,因其“定制化”特性,下游行业的产品需求会对其产生直接影响。下游行业的迅猛发展,将显著带动智能制造装备行业市场容量的扩张。
(1)消费电子领域
消费电子主要是面向大众消费市场的电子整机产品,涵盖了智能手机、笔记本电脑、平板电脑以及TWS耳机、智能手环、智能眼镜等可穿戴电子设备等产品。近年来,人工智能、云计算、物联网、虚拟现实等新兴技术快速发展,带动消费电子产品快速迭代,为消费电子发展注入新的驱动力。
我国是全球领先的消费电子产品前沿市场,消费电子产销规模均居世界第一,近年来,国内消费电子产业持续扩张,多元化创新成果层出不穷,产业链、供应链现代化水平稳步提升,我国已成为消费电子产品全球重要的制造基地。据 Statista 数据显示,2024 年我国消费电子市场规模已从2018年的16,587亿元增长至19,772亿元,总体保持上涨态势。
2022年,受全球宏观经济形势影响,消费电子市场规模有所缩减,但整体需求依旧强劲。长远来看,消费者对电子产品的需求持续存在,随着生产生活逐步回归正轨,物联网、人工智能、VR、新型显示等新兴技术与消费电子深度融合,将加快产品迭代升级,催生新品类,推动消费电子行业市场规模持续扩大,未来终端市场增长潜力依然巨大。
消费电子产业发展带动了上游材料、设备和技术的发展,推动了配套产业的发展进程。就现阶段而言,国内消费电子上游材料供应和装备供应企业已经在竞争中具备了一定的规模化优势。近年来,在国内良好的政策、完善的产业链、充足的劳动力、雄厚的资本及庞大消费市场的支持和推动下,富士康、立讯精密等大型EMS厂商以及鹏鼎控股、东山精密等知名PCB供应商迎来了良好的发展机遇,取得快速发展的同时亦带动了智能制造装备供应商的蓬勃发展。
未来,国内本地化配套能力的增强将进一步推动智能制造装备行业的发展。消费电子产品具有工艺精细、技术门槛高、更新迭代迅速且需不断创新的特点,消费者对电子产品的偏好变化快,一款产品的生命周期通常不足12个月。受此影响,消费电子生产线的更新周期一般在1.5年左右,以智能手机为代表的智能电子产品每1.5至2年就会进行一次较大规模的性能与功能升级。产品快速迭代促使消费电子制造业加快生产设备更新,提高了固定资产投资更新频率,进而为上游智能制造装备行业带来巨大市场需求。
根据国家统计局的统计情况,2017年至2024年我国电子信息产业固定资产投资呈现逐年增长的趋势,复合增长速度达15%。电子信息产业固定资产投资规模的逐年增长为消费电子制造业智能制造装备的应用创造了持续增长的需求。
(2)新能源领域
新能源领域是当前全球科技和产业发展的重要方向,其涵盖了多种清洁能源的开发、利用并带动相关产业的巨大革新。新能源汽车和光伏储能是其中两个非常重要的分支。近年来,
①新能源汽车领域
新能源汽车产业作为我国战略性新兴产业,已被纳入国家发展战略。经过多年对全产业链的培育,行业实现飞速发展,正从萌芽阶段迈向成长阶段,产业链各环节日益成熟。丰富多元的新能源汽车产品持续满足市场需求,使用环境不断优化完善,新能源汽车正赢得越来越多消费者的青睐。
近年来,得益于国家产业政策的大力支持,我国新能源汽车行业取得了快速的发展。据中汽协数据,我国新能源汽车销量延续高增长趋势,从2015年的33.1万辆增长至2024年1,286.6万辆,年均复合增长率达到50.18%,在全球新能源汽车市场份额占比超过70%。
新能源汽车行业的蓬勃发展带动电机、电控、电池等核心零部件以及汽车电子市场规模的持续扩张,上述核心零部件的研发、制造、测试、回收等关键流程均需实现自动化、智能化,有效带动配套智能制造装备的市场需求。
智能制造装备的应用,可显著提升新能源汽车核心零部件的生产效率与质量,实现规模化生产,进而降低生产成本,增强厂商的市场竞争力。除了电机、电控、电池等核心部件外,新能源汽车对提升续航里程、实现轻量化的需求,进一步推动了零部件集成化发展。而零部件集成涉及大量精密组装和检测环节,这也有效激发了新能源汽车行业对智能制造装备的市场需求。
在全球碳中和、绿色发展的大背景下,随着全球主流汽车强国对新能源电动汽车的政策支持、供应链及配套设施的日益完善、消费者对新能源汽车接受度不断提高、新能源汽车技术的不断进步,全球新能源汽车销量近年来保持了较高的增长趋势。根据EV Tank数据,2024年全球新能源汽车销量达1,823.6万辆,同比增长24.4%。未来全球新能源汽车市场整体需求将持续旺盛,市场规模将持续扩大。
②光伏储能领域
为应对全球气候变化与能源危机,各国相继制定碳达峰、碳中和目标,而以光伏为代表的可再生能源开发及配套储能系统建设,是实现“双碳”目标的关键路径。在全球绿色低碳转型浪潮中,我国光伏储能产业在市场需求增长、政策扶持以及技术进步的共同推动下,实现了跨越式发展,现已成为我国战略性新兴产业的重要组成部分。
2021年国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,提出以技术革新为内生动力,将发展新型储能作为提升能源电力系统调节能力、综合效率和安全保障能力的重要举措。2022年《“十四五”新型储能发展实施方案》的发布,进一步明确了储能行业的发展要求,提出到2025年我国新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,2030年实现全面市场化发展,技术创新和产业水平稳居全球前列。随着我国政策支持力度的加大、行业技术的提升及配套环境的完善,我国逐步发展成为全球重要的太阳能光伏应用市场之一。
根据国家能源局发布的数据,我国光伏累计装机容量从2013年的15.88GW 增长至 2024年的886.66GW,已连续10年位居全球首位。光伏装机规模的快速增长拉动了光伏储能锂电池规模的迅速提升,对光伏储能锂电池制造的自动化、规模化、智能化提出了新需求,促进了光伏储能智能制造装备行业的发展。此外,随着光伏储能应用规模的持续扩张,光伏储能锂电池智能制造装备在提高生产效率的同时,亦能满足下游客户降低生产成本的需求。光伏储能产业的高速发展为智能制造装备产品下游市场注入新活力。
(3)泛半导体领域
半导体工艺流程繁杂,高度依赖设备,设备性能直接关乎半导体制造的质量、工艺效率与产品良率。因此,半导体专用设备堪称半导体产业的先导与基石,具备技术门槛高、研发周期漫长、研发投入巨大、制造工艺复杂、设备价值昂贵以及客户验证严格等诸多特性,是装备制造产业中极具挑战性却又不可或缺的关键环节。
在半导体产业链中,芯片封装是极为关键的后程环节。近年来,随着摩尔定律逐渐逼近物理极限,传统封装在精度和效率上逐渐遇到瓶颈,先进封装成为了延续摩尔定律、提升芯片性能的关键路径。
三
行业技术的发展趋势
(1)智能化与自动化深度融合
生产线智能化是智能制造的重要体现。通过集成先进的信息技术、自动化技术和人工智能技术,可实现生产过程的高效、灵活和自动化。智能化生产线借助引入工业机器人、自动化装配线等设备,达成24小时持续生产,极大压缩产品生产周期;依托机器视觉与深度学习技术,可自动检测产品缺陷、预判产品性能,并在生产环节实时反馈与调整;通过配备工业机器人、AGV等装置,实现零件自动搬运、运输与存储,加快物料流转效率。智能化生产线能融合多种前沿技术,达成生产过程的高效化、灵活化与自动化,显著提高生产效率和产品质量。
(2)数字化转型
数字化转型是智能制造装备行业的重要发展趋势。智能制造装备企业需不断将前沿技术融入智能制造设备的设计、生产中。如利用计算机辅助设计技术构建全三维数字模型,实现全三维结构化工艺设计和管理;将物联网技术融入智能制造设备科实时收集生产线上的数据,并利用大数据分析工具进行深入分析,从而实现精细化管理和智能决策;边缘计算与AI的融合将实现设备级实时决策,减少云端依赖。数字孪生技术从单一设备扩展至全产业链,通过虚拟仿真优化资源配置。随着下游客户加快数字化转型步伐,将推动生产过程的数字化和网络化。
(3)柔性化生产
柔性化生产作为智能制造装备行业的关键发展方向,可助力企业迅速应对市场波动,满足多元化需求。柔性化生产系统具备快速重组生产线的能力,能灵活适配多品种、小批量的生产模式。针对多品类产品混线生产中存在的产线切换迟缓、工艺调整困难,以及个性化需求响应滞后、换线耗时过长等问题,智能制造装备企业需融合智能机器人与智能控制系统,构建工艺可灵活调整的柔性制造单元。通过采用标准化接口、模块化设计及智能任务调度等技术,实现产线的快速切换,减少停机换产时间,进而提升整体生产效率。
四
行业技术水平及特点
(1)技术综合性强
智能制造装备行业是跨学科的综合性应用行业,对企业的技术人才储备提出了较高的要求。因此,企业需培养一批学科齐全、经验丰富的技术人员以保证研发和生产的正常运行。同时企业需要通过持续研发投入、技术创新掌握多项学科的扎实理论基础与行业先进技术,熟练掌握上游行业所提供的各类关键零部件性能,挖掘下游行业用户所提出的个性化需求,高度综合相关技术并对系统进行集成后,才能设计出符合用户需求的智能制造整体解决方案。
(2)工艺要求高
智能制造装备行业的经营模式有别于传统标准化产品,企业需依据不同客户的个性化需求,定制专属解决方案。鉴于智能制造装备生产工艺复杂,且客户工艺要求各异,企业必须深入掌握设备生产工艺,才能满足下游客户对设备的定制化与柔性化生产诉求。同时,该行业还需契合下游不同应用领域客户对产品精度与可靠性的严苛标准,特别是在消费电子、新能源、泛半导体等行业,客户对产线精密制造水平、稳定性及可靠性要求颇高,这促使企业不断提升设计能力、质量控制能力以及生产工艺水平。
