智能制造裝備產業(yè)發(fā)展行動計劃

智能制造裝備產業(yè)發(fā)展行動計劃

我國新興產業(yè)所需裝備的需求缺口較大。光電子、先進光伏電池設備、新一代通信設備等發(fā)展所需的關鍵技術和核心技術的自給率較低，核心技術掌握仍較少，試驗設計能力較欠缺、技術集成能力薄弱、制造裝備進口依賴大，新興產業(yè)發(fā)展所需的關鍵裝備自給不足。越來越多的制造企業(yè)通過應用嵌入式軟件、微電子、互聯(lián)網、物聯(lián)網等信息技術，提升產品智能化程度和研發(fā)設計、生產制造、經營管理的智能化水平，打造高端產品和裝備，占據(jù)產業(yè)制高點。同時，制造裝備控制技術的極大提高，使制造裝備的自診斷、自維護、自恢復成為現(xiàn)實，并將推動制造裝備向智能化階段邁進。研究激光器動力學，掌握激光晶體/光學晶體、半導體激光芯片等激光器關鍵功能部件的國產化。針對高端制造用激光器的迫切需求，開展工業(yè)化光纖/半導體大功率激光器制造技術、工業(yè)化超快（飛秒、皮秒）激光器制造技術、工業(yè)化短（紫外、深紫外）波長激光器制造技術等方面的研究，開展激光器標準建設，實現(xiàn)高性能激光器及核心關鍵部件的國產化與產業(yè)化。智能工廠適應工廠智能化的發(fā)展趨勢，重點研發(fā)智能制造標準化共性關鍵技術，實現(xiàn)智能工廠共性關鍵技術研發(fā)、技術的工程化和產業(yè)化。提升我國工業(yè)自動化行業(yè)的整體創(chuàng)新水平和自主裝備能力，滿足國家科技創(chuàng)新、產業(yè)升級和轉型的重大戰(zhàn)略需求。（一）工業(yè)互聯(lián)網技術與系統(tǒng)針對物理信息系統(tǒng)中信息與物理交叉融合造成的復雜性系統(tǒng)問題，建立工業(yè)互聯(lián)網復雜系統(tǒng)模型，攻克以智能工廠為對象的全網互聯(lián)技術，給出工業(yè)互聯(lián)網復雜系統(tǒng)的實現(xiàn)能力、性能分析與評價方法。重點研究工業(yè)互聯(lián)網一體化架構、工業(yè)互聯(lián)網的泛在感知網絡互聯(lián)和實時控制技術、多源異構網絡互聯(lián)與語義化互操作技術、動態(tài)自組織軟件定義的工業(yè)控制網絡技術、工業(yè)互聯(lián)網驗證測試平臺。攻克大規(guī)模、異構、高實時、高安全、可重構工業(yè)互聯(lián)網共性關鍵技術，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網系統(tǒng)安全可靠應用，建立工業(yè)互聯(lián)網與智能工廠測試驗證平臺。（二）智能控制器與系統(tǒng)以新一代信息技術為基礎，研制新型、高端、可信智能控制器，提升工廠制造過程和制造裝備的自有處理能力和智能水平。重點研究智能裝備CPS型控制器與關鍵技術、基于移動互聯(lián)的智能產線控制管理器、高可信多重冗余控制系統(tǒng)與關鍵技術、新一代SCADA系統(tǒng)與關鍵技術、工業(yè)組態(tài)和工業(yè)監(jiān)控等工業(yè)軟件、精密系統(tǒng)裝配過程數(shù)據(jù)采集與控制裝置。攻克云端服務、高實時任務、高可信控制共性關鍵技術，實現(xiàn)實時仿真、全分布式控制、多種控制器無縫集成。（三）制造過程的系統(tǒng)設計、控制與優(yōu)化針對智能工廠的工程化基礎方法和實施手段，研究開發(fā)面向CPS的工程工具和實時在線優(yōu)化控制工具以及先進的模型庫知識庫，提升智能工廠的工程應用目標。重點研究生產過程與設備的建模仿真與優(yōu)化控制技術、先進制造智能服務體系與全流程智能優(yōu)化技術、全過程的數(shù)據(jù)實時獲取分析與信息整合技術、工業(yè)互聯(lián)網語義化編程技術與組態(tài)工具、分子級表征建模工具與在線實時優(yōu)化控制系統(tǒng)設計平臺、模塊化協(xié)同設計工具與實時控制系統(tǒng)設計平臺。攻克分子級表征與建模、多層域多尺度建模、系統(tǒng)設計、基于知識和數(shù)據(jù)的仿真模擬與實時優(yōu)化、在線服務與全流程優(yōu)化技術，實現(xiàn)仿真設計與控制優(yōu)化系統(tǒng)工具與平臺。（四）CPS制造執(zhí)行系統(tǒng)與運營管理針對智能工廠的生產要素、能效管理、智能決策和生產服務關鍵技術，研究基于互聯(lián)網+智能工廠的運營管理平臺，實現(xiàn)智能工廠平臺化方法的建立和實施。重點研究基于云平臺的CPS制造執(zhí)行系統(tǒng)、制造過程能效仿真、監(jiān)測與管控技術、生產要素的狀態(tài)監(jiān)測診斷與健康管理技術、企業(yè)級輔助決策智能化與可視化平臺。攻克服務總線、動態(tài)配置、能效模型、生產要素模型、可視化呈現(xiàn)、智能輔助決策關鍵技術，實現(xiàn)智能工廠的運營管理。（五）智能工廠的可重構技術及原型平臺針對智能工廠批量化定制需求，研究工控系統(tǒng)可重構技術，研制智能工廠原型平臺，實現(xiàn)產線裝備、制造過程和云平臺服務資源可重構能力。重點研究裝備控制器可重構技術、產線可重構技術、工業(yè)互聯(lián)網與云平臺可重構技術、智能工廠可重構原型平臺。攻克裝備控制系統(tǒng)可重構技術、產線裝備可重構技術、工業(yè)互聯(lián)網可重構技術、云平臺服務資源可重構技術，實現(xiàn)集成可重構技術的智能工廠原型平臺。增材制造重點解決增材制造領域微觀成形機理、工藝過程控制、缺陷特征分析等科學問題，突破一批重點成形工藝及裝備產品，在航空航天、汽車能源、家電、生物醫(yī)療等領域開展應用，引領增材制造產業(yè)發(fā)展。形成創(chuàng)新設計、材料及制備、工藝及裝備、核心零部件、計量、軟件、標準等相對完善的技術創(chuàng)新與研發(fā)體系，結合重大需求開展應用示范，具備開展大規(guī)模產業(yè)化應用的技術基礎。（一）增材制造控形控性的科學基礎探索增材制造自由成形過程的成形幾何精度、成形效率、材料組織結構與性能的形成規(guī)律與關鍵影響因素和控制方法，為提升增材制造工藝技術和裝備設計水平提供堅實的科學支撐，并為形成重大原創(chuàng)性增材制造新技術提供科學指引。（二）基于增材制造的結構優(yōu)化設計技術發(fā)展基于增材制造工藝特性，融合力學、物理與化學多種功能的結構優(yōu)化設計技術，為結構整體化、輕量化、高性能化和滿足聲、光、電、磁、熱等多功能化提供設計方法和設計軟件，支撐我國高端裝備的自主創(chuàng)新設計和跨越式技術發(fā)展。（三）增材制造專用材料制備技術基于增材制造的工藝特性和應用需求，開展增材制造專用金屬和非金屬材料的設計與制備技術研究，最大限度地發(fā)揮增材制造技術優(yōu)勢，大幅度拓展增材制造的產業(yè)化應用領域。（四）增材制造的核心裝備設計與制造技術針對激光/電子束選區(qū)熔化、激光選區(qū)燒結、高能束金屬沉積成形、光固化、激光沉積打印、微滴噴射3D打印、熔融沉積造型等已經展示重大產業(yè)化應用價值的增材制造技術，開展相關裝備設計與制造技術的深入研究，占據(jù)增材制造產業(yè)價值鏈的高端。（五）評價體系與標準建設研究制定增材制造的材料標準、設計標準、工藝標準、裝備標準、檢測標準、數(shù)據(jù)標準和服務標準等7個方面的標準體系，為增材制造的廣泛產業(yè)化應用奠定基礎，并顯著增強我國增材制造技術的國際競爭力。世界制造業(yè)發(fā)展趨勢進入21世紀以來，在經濟全球化和社會信息化的背景下，國際制造業(yè)競爭日益激烈，對先進制造技術的需求更加迫切。云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網、物聯(lián)網、人工智能等新興信息技術與制造業(yè)的深度融合，正在引發(fā)對制造業(yè)研發(fā)設計、生產制造、產業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式的深刻變革，科技創(chuàng)新已成為推動先進制造業(yè)發(fā)展的主要驅動力。（一）智能正成為制造業(yè)的關鍵要素越來越多的制造企業(yè)通過應用嵌入式軟件、微電子、互聯(lián)網、物聯(lián)網等信息技術，提升產品智能化程度和研發(fā)設計、生產制造、經營管理的智能化水平，打造高端產品和裝備，占據(jù)產業(yè)制高點。同時，制造裝備控制技術的極大提高，使制造裝備的自診斷、自維護、自恢復成為現(xiàn)實，并將推動制造裝備向智能化階段邁進。（二）服務促進產業(yè)模式變革，重塑制造業(yè)價值鏈在同質化競爭和供大于求的全球市場環(huán)境下，制造業(yè)產業(yè)價值鏈的高端向研發(fā)和產品運營維護等服務生命周期轉移，更多的制造企業(yè)成為提供產品、服務、支持、自我服務和知識的綜合體。服務與制造相互滲透融合，從生產型制造走向服務型制造是大勢所趨，產業(yè)模式向定制化的規(guī)模生產和服務型生產轉變特征明顯。（三）可持續(xù)發(fā)展成為制造業(yè)與自然、社會協(xié)調的重要主題綠色發(fā)展理念逐步成為共識，激勵制造企業(yè)開始重視綠色技術在產品研發(fā)設計、生產制造、銷售服務和回收利用等產品全生命周期中的應用，創(chuàng)新高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝和裝備，不斷降低資源消耗和環(huán)境影響，實現(xiàn)企業(yè)經濟效益和社會效益的協(xié)調優(yōu)化，符合經濟社會可持續(xù)發(fā)展的低碳環(huán)保和循環(huán)利用要求。（四）制造大數(shù)據(jù)和平臺成為高附加值增值服務的重要支撐工業(yè)大數(shù)據(jù)是制造企業(yè)高附加值增值服務的來源，制造企業(yè)全業(yè)務數(shù)據(jù)化在對制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和分析形成業(yè)務數(shù)據(jù)閉環(huán)的基礎上，將有效支撐企業(yè)制造過程優(yōu)化和經營管理決策，促進企業(yè)對市場、用戶的精準供給和企業(yè)間的資源分享利用，從而打造智慧企業(yè)，并為消費者、用戶以及企業(yè)自身創(chuàng)造顯著的增量價值。發(fā)展思路（一）探索高端，構筑先發(fā)優(yōu)勢結合互聯(lián)網、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術發(fā)展網絡協(xié)同制造模式，加強新興產業(yè)關鍵裝備、智能機器人、3D打印制造等核心技術攻關，力爭率先突破，贏得戰(zhàn)略主動。（二）強化基礎，增強保障能力針對制造業(yè)基礎能力薄弱和產品質量不高的問題，重點攻克軸承、液壓件、儀器儀表等核心基礎零部件，研發(fā)工藝庫、材料參數(shù)庫和制造過程核心軟件產品。（三），推動供給改革結合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等信息技術的發(fā)展，創(chuàng)新大數(shù)據(jù)制造服務、大規(guī)模定制、集團管控等企業(yè)經營管理模式，積極探索信息技術與制造技術的融合創(chuàng)新。（四）綠色制造，促進持續(xù)發(fā)展針對資源、環(huán)境剛性約束增強，以信息技術為基礎改造傳統(tǒng)產業(yè)，探索高效、節(jié)能、節(jié)材產品設計創(chuàng)新、智能化工藝、服務運維等全生命周期綠色化模式，實現(xiàn)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。綠色制造重點面向我國制造業(yè)發(fā)展中高能耗、高污染的問題，以提高資源能源效率和降低環(huán)境負荷為主線，以綠色產品、綠色工廠為目標，掌握生態(tài)設計理論與工具、綠色制造方法與工藝、試驗驗證平臺、綠色標準與規(guī)范等基礎共性技術，推廣基礎制造工藝綠色化、流程工業(yè)綠色化技術，提升通用設備產品能效、工業(yè)廢棄物回收再制造與再資源化等生態(tài)效率水平。（一）基于綠色理念的減量化設計與創(chuàng)新設計通過創(chuàng)新研發(fā)，突破新材料應用及改性設計、節(jié)能降噪設計、個性化定制設計、可拆解與回收設計等生態(tài)設計關鍵技術。掌握全生命周期高效綠色循環(huán)再利用基礎理論及關鍵技術，實現(xiàn)戰(zhàn)略性資源高效綠色循環(huán)再利用。研究典型綠色產品新原理、新結構設計及應用關鍵技術，開發(fā)一批綠色制造前沿技術、核心技術與裝備，開發(fā)推廣綠色產品，引導綠色生產。（二）綠色加工工藝與裝備重點研究基礎工藝綠色化技術、流程工業(yè)綠色工藝技術、量大面廣的典型通用設備產品節(jié)能、減排、降耗技術。實施重點行業(yè)系統(tǒng)改造的示范應用。開發(fā)高效清潔基礎制造工藝及裝備、無害化表面處理工藝技術、少無切削液清潔加工工藝與設備、鋼鐵短流程工藝、有色金屬清潔冶煉工藝。開展制造工藝創(chuàng)新和集成應用，加快實現(xiàn)重點行業(yè)制造系統(tǒng)和裝備的綠色升級。（三）制造系統(tǒng)能效優(yōu)化關鍵技術圍繞制造系統(tǒng)能效優(yōu)化與提升和終端用能產品節(jié)能，突破產品能效及其集成優(yōu)化匹配技術，制造系統(tǒng)機群綜合能效模型與智能分析技術、機群綜合能效的智能協(xié)同優(yōu)化控制技術；掌握系統(tǒng)能效分析與獲取、能效評價、監(jiān)控與優(yōu)化管理、設備系統(tǒng)能效提升、工藝系統(tǒng)多目標決策優(yōu)化、工件比能效率提升等系列關鍵技術；在規(guī)模以上企業(yè)開展車間、工廠以及產業(yè)集群的能耗定額管理和高能效優(yōu)化運行，推行制造系統(tǒng)能效評價和優(yōu)化應用。（四）資源循環(huán)利用核心技術突破典型機械裝備及零部件智能再制造和流程行業(yè)在役再制造關鍵技術，推動再制造成套技術與裝備水平上臺階及產業(yè)模式創(chuàng)新，培育形成從舊件到再制造產品的循環(huán)產業(yè)鏈，提高再制造效率及其產業(yè)附加值。掌握大宗材料高效、精細化、高附加值資源化技術和裝備，推進資源再生利用產業(yè)規(guī)范化、規(guī)模化發(fā)展，逐步擴大產業(yè)規(guī)模，提升資源化效率及其產業(yè)附加值，培育形成新的經濟增長點。（五）行業(yè)/區(qū)域綠色工廠、綠色產品集成應用示范創(chuàng)新綠色制造產業(yè)新模式，系統(tǒng)研究綠色制造的基礎理論、運行模式、建模仿真技術，綠色產品、綠色工廠標準體系、評價標準。在汽車、機床、鋼鐵、冶金等行業(yè)/區(qū)域的開展全產業(yè)鏈綠色制造技術、綠色工廠、綠色產品的集成應用示范。戰(zhàn)略布局瞄準國際制造業(yè)發(fā)展的最前沿，力爭率先突破，構筑先發(fā)優(yōu)勢。依托新興信息技術，建立健全制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展模式，形成網絡協(xié)同制造創(chuàng)新服務體系，提高市場競爭力。在大型構件金屬增材制造、大型硬巖掘進機等領域強化領跑優(yōu)勢，塑造我國制造業(yè)領先優(yōu)勢。瞄準我國制造業(yè)轉型升級的戰(zhàn)略亟需，支撐和引領供給側結構性改革。掌握一批具有自主知識產權的核心技術和關鍵技術，在機器人、重大機械裝備、新型電子制造裝備等領域培育一批新技術、新產品和新產業(yè)，力爭形成新的經濟增長點，提高我國制造業(yè)的總體競爭能力。瞄準我國制造業(yè)的自主可控，強化基礎保障能力。提高核心零部件及軟件自主可控，形成政策、制度、人才和環(huán)境等方面的一系列配套條件，強化我國制造業(yè)長期可持續(xù)發(fā)展的基礎保障。網絡協(xié)同制造以推進互聯(lián)網與制造業(yè)、服務與制造融合發(fā)展為主線，以重塑制造業(yè)技術體系、生產模式、產業(yè)形態(tài)和價值鏈以及促進制造業(yè)轉型升級為目標，探索一批引領發(fā)展的制造與服務新模式，突破一批網絡協(xié)同制造理論、關鍵技術與標準，研發(fā)一批互聯(lián)網+協(xié)同制造工業(yè)軟件，創(chuàng)建一批互聯(lián)網+制造服務平臺。（一）網絡協(xié)同制造模式與理論圍繞推進互聯(lián)網與制造業(yè)、服務業(yè)與制造業(yè)融合發(fā)展以及打造智慧企業(yè)的創(chuàng)新需求，探索云制造等網絡協(xié)同制造新模式；研究智慧空間與工業(yè)大數(shù)據(jù)、服務型制造與制造服務融合等前沿理論；研發(fā)與構建產品全生命周期制造服務融合、多模式智能供應鏈、服務價值鏈協(xié)同、多學科支撐的工業(yè)大數(shù)據(jù)精準分析、在線運維與預測運營等核心模型與關鍵技術。為重塑制造業(yè)技術體系、產業(yè)形態(tài)和價值鏈提供理論支撐。（二）互聯(lián)網+協(xié)同制造工業(yè)軟件圍繞基于互聯(lián)網的協(xié)同制造服務新模式，面向創(chuàng)新設計、企業(yè)經營與資源管理、產品全生命周期制造服務以及工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網等平臺系統(tǒng)的構建，研發(fā)復雜產品全數(shù)字化優(yōu)化和仿真、產品全生命周期/服務生命周期管理、資源管理與智能供應鏈協(xié)同、基于OT的智能服務、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析等平臺系統(tǒng)與軟件，形成互聯(lián)網+協(xié)同制造工業(yè)軟件系統(tǒng)，支撐網絡協(xié)同制造創(chuàng)新發(fā)展。（三）基于互聯(lián)網+的創(chuàng)新設計探索支撐制造業(yè)要素資源共享互聯(lián)及社會力量參與互動的研發(fā)設計新模式；攻克互聯(lián)網+環(huán)境下設計資源共享、研發(fā)設計價值鏈協(xié)同以及眾創(chuàng)空間構建新技術；研發(fā)支持云制造的設計資源共享與協(xié)同創(chuàng)新平臺、典型行業(yè)眾創(chuàng)服務平臺以及制造業(yè)產品眾包設計服務平臺。推進制造業(yè)從企業(yè)創(chuàng)新到眾創(chuàng)眾包的發(fā)展轉變。（四）資源管理與智能供應鏈攻克互聯(lián)網+環(huán)境下基于工業(yè)云與工業(yè)大數(shù)據(jù)的企業(yè)經營管理及資源集成共享技術、智能供應鏈協(xié)同與精準服務技術；研發(fā)制造核心企業(yè)和第三方服務商主導的多模式制造企業(yè)經營管理與資源集成共享云平臺、智能供應鏈管理集成平臺與產業(yè)價值鏈協(xié)同云平臺；構建企業(yè)制造資源協(xié)同空間。推動從企業(yè)運行向價值鏈協(xié)同運營轉變。（五）產品全生命周期制造服務攻克制造服務價值鏈重構、產品服務生命周期管理、在線運維與預測運營等關鍵技術；研發(fā)產品服務生命周期集成管理平臺、制造服務價值鏈協(xié)同云服務平臺以及高端裝備智能預測與精準服務云平臺；打造制造與服務融合的服務價值鏈協(xié)同新體系。支撐制造業(yè)向制造+服務轉型升級。（六）工業(yè)大數(shù)據(jù)驅動的網絡協(xié)同制造平臺攻克產品數(shù)據(jù)鏈、資源數(shù)據(jù)鏈、供應數(shù)據(jù)鏈、制造數(shù)據(jù)鏈、服務數(shù)據(jù)鏈及其無縫集成、工業(yè)大數(shù)據(jù)驅動的企業(yè)智能決策與預測預警等關鍵技術；研發(fā)基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的企業(yè)業(yè)務管控與決策分析、企業(yè)智慧數(shù)據(jù)空間構建等技術系統(tǒng)；打造云制造服務平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)驅動的網絡協(xié)同制造平臺等；構建企業(yè)智慧數(shù)據(jù)空間，開展平臺典型應用。智能制造裝備行業(yè)的發(fā)展趨勢（一）智能制造裝備的自動化、集成化、信息化發(fā)展趨勢明顯目前，我國智能制造裝備的復雜程度不斷提升，未來仍將朝自動化、集成化、信息化方向發(fā)展，具體表現(xiàn)為：智能制造裝備將實現(xiàn)生產過程的高度自動化，對生產對象和生產環(huán)境具有一定的適應性，從而實現(xiàn)生產過程優(yōu)化；硬件、軟件與應用技術將實現(xiàn)深度集成，生產設備與智能網絡實現(xiàn)高度互聯(lián)，并通過人工智能技術賦能，使智能制造裝備性能不斷升級；信息技術與先進制造技術實現(xiàn)深度融合，提升裝備功能復雜度，增強裝備信息交互、自我學習的能力，使智能制造裝備勝任大型、復雜生產場景的操作和信息整合。當前，5G、物聯(lián)網、人工智能等新興技術正逐漸滲透到企業(yè)生產經營的各個方面。智能制造裝備在未來發(fā)展中，將充分整合新興技術到各個功能模塊，以適應企業(yè)復雜的生產和管理需求，提高生產效率，提升產品質量，保證生產活動的可靠性。（二）智能制造裝備行業(yè)解決方案將成為實現(xiàn)智能制造的重要方式智能制造具有復雜性及系統(tǒng)性等特點，實現(xiàn)智能制造的轉型升級是長期持續(xù)的過程，下游客戶對智能制造的需求亦呈現(xiàn)多樣化、差異性等特征，不僅需要智能制造裝備企業(yè)持續(xù)保持技術創(chuàng)新，也對智能制造裝備企業(yè)的產品供給能力提出更高要求。因此，具備智能制造裝備解決方案而非單一產品的企業(yè)將更具競爭力。智能制造裝備行業(yè)的發(fā)展概況智能制造裝備是先進制造技術、信息技術和智能技術在裝備產品上的集成和融合，體現(xiàn)了制造業(yè)的智能化發(fā)展要求，具有實時感知、優(yōu)化決策、動態(tài)執(zhí)行等特征。（一）政策驅動改革，智能制造裝備行業(yè)快速發(fā)展政策環(huán)境是智能制造裝備行業(yè)發(fā)展強大的內驅力及支撐，智能制造裝備作為推進智能制造的重要環(huán)節(jié)受到各國政府重視，2011年美國提出先進制造伙伴計劃，2012年我國提出《智能制造裝備產業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》，2013年德國提出工業(yè)4．0計劃等，各國先后出臺各類政策推動新興技術與裝備制造業(yè)的融合，推動制造業(yè)的高端化