智能組裝裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)研報(bào)告

智能組裝裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)研報(bào)告

把握人工智能發(fā)展趨勢(shì)，立足國(guó)情和各地區(qū)的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，頂層引導(dǎo)和區(qū)域協(xié)作相結(jié)合，加強(qiáng)體系化部署，做好分階段實(shí)施，構(gòu)建完善新一代人工智能產(chǎn)業(yè)體系。支持生物特征識(shí)別、視頻理解、跨媒體融合等技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展人證合一、視頻監(jiān)控、圖像搜索、視頻摘要等典型應(yīng)用，拓展在安防、金融等重點(diǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。到2020年，復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下人臉識(shí)別有效檢出率超過(guò)97%，正確識(shí)別率超過(guò)90%，支持不同地域人臉特征識(shí)別。深化發(fā)展智能制造深入實(shí)施智能制造，鼓勵(lì)新一代人工智能技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域各環(huán)節(jié)的探索應(yīng)用，支持重點(diǎn)領(lǐng)域算法突破與應(yīng)用創(chuàng)新，系統(tǒng)提升制造裝備、制造過(guò)程、行業(yè)應(yīng)用的智能化水平。（一）智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備提升高檔數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人的自檢測(cè)、自校正、自適應(yīng)、自組織能力和智能化水平，利用人工智能技術(shù)提升增材制造裝備的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化智能傳感器與分散式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、高性能高可靠嵌入式控制系統(tǒng)等控制裝備在復(fù)雜工作環(huán)境的感知、認(rèn)知和控制能力，提高數(shù)字化非接觸精密測(cè)量、在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)等智能檢測(cè)裝備的測(cè)量精度和效率，增強(qiáng)裝配設(shè)備的柔性。提升高速分揀機(jī)、多層穿梭車、高密度存儲(chǔ)穿梭板等物流裝備的智能化水平，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、柔性、高效的物料配送和無(wú)人化智能倉(cāng)儲(chǔ)。到2020年，高檔數(shù)控機(jī)床智能化水平進(jìn)一步提升，具備人機(jī)協(xié)調(diào)、自然交互、自主學(xué)習(xí)功能的新一代工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)及應(yīng)用；增材制造裝備成形效率大于450cm3/h，連續(xù)工作時(shí)間大于240h；實(shí)現(xiàn)智能傳感與控制裝備在機(jī)床、機(jī)器人、石油化工、軌道交通等領(lǐng)域的集成應(yīng)用；智能檢測(cè)與裝配裝備的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)視覺(jué)識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到90%，測(cè)量精度及速度滿足實(shí)際生產(chǎn)需求；開(kāi)發(fā)10個(gè)以上智能物流與倉(cāng)儲(chǔ)裝備。（二）智能制造新模式鼓勵(lì)離散型制造業(yè)企業(yè)以生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、智能化為基礎(chǔ)，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線診斷、產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)時(shí)控制等功能。鼓勵(lì)流程型制造企業(yè)建設(shè)全流程、智能化生產(chǎn)管理和安防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)、安全生產(chǎn)的智能化管理。打造網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造平臺(tái)，增強(qiáng)人工智能指引下的人機(jī)協(xié)作與企業(yè)間協(xié)作研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)能力。發(fā)展個(gè)性化定制服務(wù)平臺(tái)，提高對(duì)用戶需求特征的深度學(xué)習(xí)和分析能力，優(yōu)化產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)能力和個(gè)性化組合方式。搭建基于標(biāo)準(zhǔn)化信息采集的控制與自動(dòng)診斷系統(tǒng)，加快對(duì)故障預(yù)測(cè)模型和用戶使用習(xí)慣信息模型的訓(xùn)練和優(yōu)化，提升對(duì)產(chǎn)品、核心配件的生命周期分析能力。到2020年，數(shù)字化車間的運(yùn)營(yíng)成本降低20%，產(chǎn)品研制周期縮短20%；智能工廠產(chǎn)品不良品率降低10%，能源利用率提高10%；航空航天、汽車等領(lǐng)域加快推廣企業(yè)內(nèi)外并行組織和協(xié)同優(yōu)化新模式；服裝、家電等領(lǐng)域?qū)Υ笠?guī)模、小批量個(gè)性化訂單全流程的柔性生產(chǎn)與協(xié)作優(yōu)化能力普遍提升；在裝備制造、零部件制造等領(lǐng)域推進(jìn)開(kāi)展智能裝備健康狀況監(jiān)測(cè)預(yù)警等遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)。智能裝備行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)（一）國(guó)家政策進(jìn)一步促進(jìn)智能裝備行業(yè)的發(fā)展國(guó)家政策大力支持工業(yè)智能，工業(yè)自動(dòng)化前景廣闊，智能裝備行業(yè)亦有較大的發(fā)展空間?！吨悄苤圃彀l(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》提出2025年前，推進(jìn)智能制造實(shí)施兩步走戰(zhàn)略：第一步，到2020年，智能制造發(fā)展基礎(chǔ)和支撐能力明顯增強(qiáng)，傳統(tǒng)制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造，有條件、有基礎(chǔ)的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)智能轉(zhuǎn)型取得明顯進(jìn)展；第二步，到2025年，智能制造支撐體系基本建立，重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)初步實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。該規(guī)劃還提出了加快智能裝備發(fā)展，國(guó)家大力推動(dòng)工業(yè)智能發(fā)展，智能裝備生產(chǎn)企業(yè)迎來(lái)更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。《中小企業(yè)數(shù)字化賦能專項(xiàng)行動(dòng)方案》旨在提升中小企業(yè)應(yīng)對(duì)危機(jī)能力，夯實(shí)可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)，提出了針對(duì)中小企業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，引導(dǎo)有基礎(chǔ)、有條件的中小企業(yè)加快傳統(tǒng)制造裝備聯(lián)網(wǎng)、關(guān)鍵工序數(shù)控化等數(shù)字化改造，應(yīng)用低成本、模塊化、易使用、易維護(hù)的先進(jìn)智能裝備和系統(tǒng)，優(yōu)化工藝流程與裝備技術(shù)，建設(shè)智能生產(chǎn)線、智能車間和智能工廠，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)、敏捷制造、精細(xì)管理和智能決策。智能裝備產(chǎn)業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是智能制造的基礎(chǔ)，是國(guó)家綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)，為此，我國(guó)從政策上支持智能裝備行業(yè)做大做強(qiáng)，為行業(yè)提供了巨大的市場(chǎng)空間。（二）智能裝備行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)化升級(jí)，智能制造產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展隨著國(guó)內(nèi)制造升級(jí)，全球高端制造產(chǎn)能向我國(guó)轉(zhuǎn)移，我國(guó)已步入后工業(yè)時(shí)代。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)日益成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)，工業(yè)由低端向高端發(fā)展，技術(shù)密集型和高端裝備產(chǎn)業(yè)的占比加大。我國(guó)制造業(yè)在政策和市場(chǎng)共同影響下，堅(jiān)持走產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)化升級(jí)、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的智能制造的目標(biāo)。我國(guó)制造業(yè)通過(guò)用機(jī)器智能裝備代替人工，提高對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制水平，減少誤判、漏判的情況發(fā)生，有效的提高產(chǎn)品品質(zhì)，系實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵硬件平臺(tái)。智能制造的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)逐級(jí)推進(jìn)的過(guò)程，涉及設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、裝配、調(diào)試、服務(wù)等產(chǎn)品全生命周期，并涉及從裝備硬件到網(wǎng)絡(luò)軟件的復(fù)雜架構(gòu)，智能裝備、物流倉(cāng)儲(chǔ)、軟件專業(yè)供應(yīng)商間將不斷加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，以強(qiáng)化智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)能力。智能制造將造就全新的業(yè)態(tài)，由多個(gè)提供單一產(chǎn)品或服務(wù)的供應(yīng)商共同構(gòu)建協(xié)作系統(tǒng)，形成融合發(fā)展的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。（三）智能裝備行業(yè)新技術(shù)不斷在智能制造中深度應(yīng)用智能裝備行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)涉及物理、材料學(xué)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、電氣化、自動(dòng)化、人工智能等多學(xué)科，并且在應(yīng)用上相互交叉，相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展亦為智能檢測(cè)、組裝裝備的發(fā)展奠定了有利基礎(chǔ)。隨著智能檢測(cè)、組裝裝備的不斷成熟和運(yùn)算能力的提升，軟件算法在各應(yīng)用領(lǐng)域解決方案、深度學(xué)習(xí)能力的不斷完善，智能檢測(cè)、組裝裝備在除消費(fèi)電子以外的汽車制造、半導(dǎo)體和新能源等領(lǐng)域應(yīng)用的廣度和深度均在提高，并加快在醫(yī)藥、食品飲料等其他領(lǐng)域的滲透。未來(lái)智能制造不斷地將新的技術(shù)應(yīng)用到制造業(yè)中，與制造業(yè)進(jìn)行深度融合。這其中物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算、人工智能（AI）等新技術(shù)的作用將尤為凸顯。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算將會(huì)更加廣泛地部署到制造行業(yè)，從而減少人工干預(yù)、提高工廠設(shè)施整體協(xié)作效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量一致性。人工智能亦將更加廣泛地應(yīng)用到智能制造行業(yè)中。機(jī)器視覺(jué)作為人工智能的一部分已經(jīng)廣泛運(yùn)用于智能裝備中，未來(lái)通過(guò)深度學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用，智能制造將提升制造領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)生、獲取、應(yīng)用和傳承的效率：離線狀態(tài)下，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)挖掘產(chǎn)品缺陷，形成控制規(guī)則；在線狀態(tài)下，通過(guò)增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù)和實(shí)時(shí)反饋，控制生產(chǎn)過(guò)程減少產(chǎn)品缺陷；同時(shí)集成專家經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)學(xué)習(xí)結(jié)果。2017年《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提到，將全面推動(dòng)人工智能與制造業(yè)的融合，解決中國(guó)制造業(yè)在推進(jìn)智能化轉(zhuǎn)型過(guò)程中面臨的問(wèn)題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片面向機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練應(yīng)用，發(fā)展高性能、高擴(kuò)展性、低功耗的云端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，面向終端應(yīng)用發(fā)展適用于機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算的低功耗、高性能的終端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，發(fā)展與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片配套的編譯器、驅(qū)動(dòng)軟件、開(kāi)發(fā)環(huán)境等產(chǎn)業(yè)化支撐工具。到2020年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片技術(shù)取得突破進(jìn)展，推出性能達(dá)到128TFLOPS（16位浮點(diǎn)）、能效比超過(guò)1TFLOPS/w的云端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，推出能效比超過(guò)1TOPS/w（以16位浮點(diǎn)為基準(zhǔn)）的終端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，支持卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）、長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）等一種或幾種主流神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法；在智能終端、自動(dòng)駕駛、智能安防、智能家居等重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的規(guī)?；逃?。加快人才培養(yǎng)貫徹落實(shí)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，深化人才體制機(jī)制改革。以多種方式吸引和培養(yǎng)人工智能高端人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，支持一批人才和青年拔尖人才成長(zhǎng)。依托重大工程項(xiàng)目，鼓勵(lì)校企合作，支持高等學(xué)校加強(qiáng)人工智能相關(guān)學(xué)科專業(yè)建設(shè)，引導(dǎo)職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的技能型人才。鼓勵(lì)領(lǐng)先企業(yè)、行業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)等培養(yǎng)高水平的人工智能人才隊(duì)伍，面向重點(diǎn)行業(yè)提供行業(yè)解決方案，推廣行業(yè)最佳應(yīng)用實(shí)踐。優(yōu)化發(fā)展環(huán)境開(kāi)展人工智能相關(guān)政策和法律法規(guī)研究，為產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展?fàn)I造良好環(huán)境。加強(qiáng)行業(yè)對(duì)接，推動(dòng)行業(yè)合理開(kāi)放數(shù)據(jù)，積極應(yīng)用新技術(shù)、新業(yè)務(wù)，促進(jìn)人工智能與行業(yè)融合發(fā)展。鼓勵(lì)部門率先運(yùn)用人工智能提升業(yè)務(wù)效率和管理服務(wù)水平。充分利用雙邊、多邊國(guó)際合作機(jī)制，抓住一帶一路建設(shè)契機(jī)，鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)外科研院所、企業(yè)、行業(yè)組織拓寬交流渠道，廣泛開(kāi)展合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、合作共贏。智能裝備行業(yè)技術(shù)水平智能裝備是一種集光學(xué)成像技術(shù)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)技術(shù)、電氣控制技術(shù)、人工智能算法和數(shù)據(jù)控制軟件技術(shù)于一體，具有自感知、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等功能的先進(jìn)生產(chǎn)裝備。德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家有著深厚的工業(yè)發(fā)展積淀，裝備設(shè)計(jì)理論成熟，底層技術(shù)積累豐富，材料、工藝和制造手段先進(jìn)，促進(jìn)了其智能裝備制造業(yè)的發(fā)展。我國(guó)智能裝備制造行業(yè)起步較晚，在技術(shù)領(lǐng)域較先進(jìn)國(guó)家仍存在短板，新型傳感器件、量測(cè)器具、控制單元等核心技術(shù)還需要向國(guó)外廠商采購(gòu)，限制了行業(yè)的發(fā)展空間。此外，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，高精度和超高精度數(shù)控機(jī)床加工能力較弱，為智能裝備提供基礎(chǔ)零部件、元器件、材料的工藝水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距，制約了行業(yè)的發(fā)展速度。近年來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)支持、下游客戶需求增加、基礎(chǔ)技術(shù)不斷提高的三重有利因素推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)的智能裝備企業(yè)不斷加強(qiáng)自身研發(fā)能力，有針對(duì)性的進(jìn)行技術(shù)突破，在消費(fèi)電子、光伏組件、新能源電池等行業(yè)涌現(xiàn)了一批具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，行業(yè)技術(shù)水平有了顯著的提升。同時(shí)，隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不斷豐富，各行業(yè)客戶對(duì)智能裝備的功能、性能、效能等方面均提出了更加細(xì)致的要求，部分國(guó)內(nèi)從業(yè)企業(yè)抓住市場(chǎng)需求變化的機(jī)遇，在定制化開(kāi)發(fā)、制造成本、銷售渠道、客戶業(yè)務(wù)理解和客戶服務(wù)能力等方面增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而在長(zhǎng)期的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中產(chǎn)生了一批設(shè)計(jì)研發(fā)能力強(qiáng)、服務(wù)質(zhì)量良好的企業(yè)，在市場(chǎng)中占據(jù)有利的競(jìng)爭(zhēng)地位。智能傳感器支持微型化及可靠性設(shè)計(jì)、精密制造、集成開(kāi)發(fā)工具、嵌入式算法等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，支持基于新需求、新材料、新工藝、新原理設(shè)計(jì)的智能傳感器研發(fā)及應(yīng)用。發(fā)展市場(chǎng)前景廣闊的新型生物、氣體、壓力、流量、慣性、距離、圖像、聲學(xué)等智能傳感器，推動(dòng)壓電材料、磁性材料、紅外輻射材料、金屬氧化物等材料技術(shù)革新，支持基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）集成等工藝的新型智能傳感器研發(fā)，發(fā)展面向新應(yīng)用場(chǎng)景的基于磁感、超聲波、非可見(jiàn)光、生物化學(xué)等新原理的智能傳感器，推動(dòng)智能傳感器實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠、低功耗、低成本。到2020年，壓電傳感器、磁傳感器、紅外傳感器、氣體傳感器等的性能顯著提高，信噪比達(dá)到70dB、聲學(xué)過(guò)載點(diǎn)達(dá)到135dB的聲學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，絕對(duì)精度100Pa以內(nèi)、噪音水平0．6Pa以內(nèi)的壓力傳感器實(shí)現(xiàn)商用，弱磁場(chǎng)分辨率達(dá)到1pT的磁傳感器實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在模擬仿真、設(shè)計(jì)、MEMS工藝、封裝及個(gè)性化測(cè)試技術(shù)方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具備在移動(dòng)式可穿戴、互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等重點(diǎn)領(lǐng)域的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)能力。開(kāi)源開(kāi)放平臺(tái)針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、智能語(yǔ)義理解等共性技術(shù)和自動(dòng)駕駛等重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用，支持面向云端訓(xùn)練和終端執(zhí)行的開(kāi)發(fā)框架、算法庫(kù)、工具集等的研發(fā)，支持開(kāi)源開(kāi)發(fā)平臺(tái)、開(kāi)放技術(shù)網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)源社區(qū)建設(shè)，鼓勵(lì)建設(shè)滿足復(fù)雜訓(xùn)練需求的開(kāi)放計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，鼓勵(lì)骨干龍頭企業(yè)構(gòu)建基于開(kāi)源開(kāi)放技術(shù)的軟件、硬件、數(shù)據(jù)、應(yīng)用協(xié)同的新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)。到2020年，面向云端訓(xùn)練的開(kāi)源開(kāi)發(fā)平臺(tái)支持大規(guī)模分布式集群、多種硬件平臺(tái)、多種算法，面向終端執(zhí)行的開(kāi)源開(kāi)發(fā)平臺(tái)具備輕量化、模塊化和可靠性等特征。加大支持力度充分發(fā)揮工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)（中國(guó)制造2025）等現(xiàn)有資金以及重