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上海智能制造发展重点领域情况发布
作者: 作者单位:先进制造业 所属类别: 2018-04-21 02:53:00 浏览:29

在上期的连载文章中,我们从产业政策、产业布局和战略定位三方面来了解上海智能制造发展的概况。本文将从工业机器人产业发展、数控机床、增材制造、解决方案等重点领域,从另一个角度来展现上海智能制造的现状。

【深度】上海智能制造发展重点领域情况发布

一、工业机器人产业发展水平领先全国

目前,上海已经形成机器人研发、生产(整机&零部件)、系统集成、检测认证、服务应用等较为完整的全产业链,总体处于国内领先水平。

一是产业规模国内最大。2016年,本市重点工业机器人企业(8家)产量达2.91万台,占全国工业机器人产量的40.2%。目前,上海拥有机器人及系统集成相关企业近100家,成为我国规模最大的机器人产业集聚区。2017年1-9月,本市重点工业机器人企业产量达到4.48万台,占全国机器人的比重提高到47%;总产值达143.6亿,同比增长43%。

二是国内外巨头高度集聚。国际机器人“四大家族”悉数汇聚上海,德国KUKA、瑞士ABB、日本FANUC、YASKAWA的中国总部或机器人总部均设在上海;国内机器人“第一集团军”纷纷抢滩登陆上海,新时达、科大智能等总部在沪企业正在高速成长;沈阳新松在上海设立国际总部,占地200亩、规划产能近2万台的新型智能机器人数字化工厂即将竣工投产;哈工大机器人集团在青浦布局人工智能产业园;埃夫特区域研发与销售中心落户松江。

三是关键零部件自主突破成效显著。上海力克精密机械有限公司的精密关节减速器已经进入批产阶段,在ABB、新松、埃夫特等机器人本体厂商中尝试替代进口。上海翡叶动力科技有限公司的交流永磁同步伺服电机已经进入产业化应用。同时,中科新松、新时达、福赛特等企业加快研制驱控一体化控制系统,实现机器人“大脑”的自主化。

四是本体与系统集成实现联动发展。新时达公司从最初的机器人本体制造,向上游延伸到关键核心零部件(之山智控公司)的伺服驱动控制系统,向下游拓展到工程应用(晓奥享荣公司)的汽车柔性生产线集成,打通产业链上下游。科大智能公司从专注于汽车侧围焊接机器人,向周边扩展到AVG、产线巡检机器人,完善集成应用领域。

五是行业应用不断拓展。上海汽车、飞机、医疗、船舶海工、能源装备、电子制造等优势产业为机器人应用提供了广阔的市场。海立集团上海工厂从采用多规格工业机器人进行空调压缩机生产线改造以来,累计投入1.7亿元,投放机器人135台,减少操作岗位274个,实现收益2.6亿元。晨讯科技在3C产品生产测试线上先后投入近300台机器人替代操作工人,使得生产效率提升50%,生产线自动化集成度跃升80%,不良品率降低5%,企业降低成本30%。

六是公共服务平台日趋完善。国家机器人测试与评定中心、国家机器人质量监督检验中心落户上海,主导机器人国家标准、行业标准的制订;上海市机器人研发与转化功能型平台正在积极谋划,着力可靠性和智能化两大关键要素水平提升。以上海电器科学研究所为承担主体的“机器人国评中心”向国内机器人企业颁发中国机器人产品认证证书,推动实施《工业机器人产业规范条件》。

二、数控机床产业步入上升快车道

数控机床产业是本市传统优势产业。2016年,本市切削机床产业产值21.3亿元,产业保持稳定并开始步入上升快车道。产业规模持续扩大。经过前期的深度调整,2016年,上海电气集团机床厂产值4.5亿元,止跌企稳;沈机智能落地仅1年呈现快速增长,产值已达5.5亿元。产业格局加快重塑。目前本市机床行业企业整合步伐加快,产业格局从前期的以上海机床厂、上海重型机床厂、开通数控、上海工具厂等上海电气下属企业为主的格局,转变为电气、航天、沈机三家企业和若干特色企业的“3+x”格局。产业逐渐呈现出新的特点:

一是产业结构持续向好。持续向高端化、智能化、专业化发展。沈阳机床上海研究院、沈机智能、智能云科、尤尼斯金融租赁等数控机床及相关企业在上海先后落地,形成了研发、制造、服务等较为完备的体系;新力机器厂近期将通过内部整合更名为上海航天智能装备公司,聚焦航天领域高端机床、机器人的研发及产业化。

二是企业及产品特色鲜明。目前,本市数控机床行业特色企业多,同质化产品少,且在各自领域内形成特色优势。上海机床厂专注于高端磨床,新力机器厂、拓璞数控聚焦航空航天专用加工装备,沈机智能的i5数控系统,突破了高档数控机床数控系统运动控制等关键技术,实现机床的智能操作、智能加工、智能维护、智能管理等功能,为构建智能化工厂提供底层硬件基础和关键技术支持。

三是应用领域持续深化。在航空航天领域,由149厂牵头,七家单位共同实施的04专项项目“航天复杂结构件高档数控加工示范工程”顺利验收(该项目作为04专项三个示范工程之一,是首个通过最终验收的项目)通过该示范应用,有效推进本市高档数控机床在航天领域的广泛应用,打破了航天产品制造依赖进口装备的局面。在高精密镜面及轴系加工领域,上海机床厂精密平面磨床、数控超精密铣磨机床等重点产品的应用领域不断得到深化。

四是新模式新业态不断涌现。智能云科平台率先提出生产力协同等概念,着力打造面向用户的互联网+制造的智能生产生态圈。通过平台的动态调度,生产由集中向分散转变,并带来成本、效率和资源消耗等最优化选择,产生各种新的生产方式和合作形式。

三、增材制造产业集群初步形成

从最新公布的数据来看,2017年1-9月,上海增材制造装备增长30.9%,在高端装备领域增幅仅次于工业机器人,未来发展态势已逐渐显现。

一是优势企业快速聚集。目前上海拥有各类增材制造企业一百多家。从增材制造软件、材料、装备、到应用服务等增材制造产业链的不同环节,上海都有具备一定影响力的优势企业;已经吸引了包括SLM Solutions、EOS、3D System、STRATASYS、Materialise等国际一流增材制造企业的大中华区或者亚太区总部落户上海;联泰、盈普、上海电气等代表企业在国产SLA、SLS、SLM设备研发生产中具有一定优势。其中联泰科技的SLA光固化3D打印设备国内市场份额第一,并已远销北美和欧洲,达到世界领先水平。在3D打印应用方面,极致盛放、上海悦瑞、上海晟实医疗器械、黑船科技、上海光韵达、三的部落等企业在高端设计、工业模具、数字医疗等领域也具有一定的领先优势。

二是产业集群初步形成。上海临港松江科技城拥有3D打印企业近30家,成为国内3D打印最为集聚的园区,被评为“国家高新技术产业基地—上海3D打印产业中心”。闵行莘庄工业区是3D打印的创新基地,以创新、3D打印企业孵化和3D打印高技能人才培养为导向,目前入驻3D打印创新企业20余家,3D打印联合创新实验室3家,同时也是国家技术转移东部中心授权服务站之一。

三是科研成果转化顺畅。上海科研和教育机构相对密集,在增材制造领域,上海材料所已经开发了3D打印专用高分子线材、金属粉材,建立了完整的研发生产线。上海交通大学成立了戴尅戎院士领衔的医学3D打印创新研究中心,医工结合,开发了多种3D打印个性化骨关节产品,分别在2016年和2017年两次获得十三五国家重点研发计划支持,部分成果已经转让给企业产业化,应用于临床。上海市增材制造研究院在选择性激光熔融技术(SLM)和生物打印设备研发方面均取得突破,完成样机的开发,正在进一步产业化。上海航天设备制造总厂,利用自主研发的激光选区增材制造装备,已经完成多种航天复杂零件生产制造并应用,填补了技术上的空白,推动了航天事业的发展。

四、系统解决方案供应展现核心竞争力

根据市统计局和市经信委联合编制的《2017上海装备产业统计手册》对重点企业(14家)的统计结果,2017年上半年,本市智能制造系统集成实现工业总产值101.65亿元,同比增长32.4%,较全市规模以上装备产业增速高出18.4个百分点,较全市规模以上工业增速高出24.2个百分点。

上海首批推荐名录中,上海君屹工业自动化股份有限公司近三年新接订单每年翻番,且预计2017年营业收入达到4.5亿元,同比增长40.6%;上海德梅柯汽车装备制造有限公司2017年营收13亿元,同比增长30%;成立不足4年的慧程工程2017年系统集成业务实现1.2亿元的营业收入,相比2016年翻了一番。快速增长的营业收入体现了上海集成商们背后的核心竞争力。

一是多元化背景带来产品和技术优势。智能制造系统集成商通常都是在近几年间从自动化、信息化、装备制造、生产性服务业和制造业用户等传统领域转型而来。上海在这几方面都有典型代表:如君屹自动化、克来机电、电气自动化所等来自自动化行业;宝信软件、东方申信、慧程工程等来自信息化行业;永乾机电、拓璞数控等来自装备制造业;自仪院、电科所等来自于生产性服务业;晨兴希姆通、剑桥科技转型自制造用户本身。

纯做系统集成的企业往往容易被上游摊薄利润,上海的集成商们由于背景的多样化,除了掌握必要的系统集成核心技术之外,不断依据自身优势,创新和开拓了各类智能制造相关产品,通过产品与集成的联动,大大提升了利润空间和综合服务能力。这些产品不仅包括硬件,如工业机器人、高档数控系统、增材制造装备(包括3D打印装备、复合材料加工装备)、自动铆接设备、柔性工装夹具、智能检测装置等;还包括各类核心工业软件,如MES、SCADA、ERP、PLM;且大部分软硬件产品的开发都遵循模块化、标准化,以节约二次开发成本,不断迭代优化。

二是积极尝试新技术创新,领先场景应用。上海已在人工智能+智能制造的融合模式方面走在全国前列。一方面,系统解决方案供应商通过人工智能技术实现智能制造装备的自感知、自学习、自适应、自控制的嵌入计算机视听觉、生物特征识别、复杂环境识别、智能语音处理、自然语言理解、智能决策控制、新型人机交互等类人的智能特点;另一方面,系统解决方案供应商针对用户企业的智能工厂,在智能化生产过程中开展人工智能技术的应用,提升装备智能化水平,实现对产品设计、生产制造、经营管理、物流销售、运维服务等环节的智能决策支持。如,科大智能自主研发出智能巡检机器人,拓展人工智能技术在轨道交通巡检、电力系统巡检等细分领域上的应用,成功实现无人化巡检、智能监测、远程维保等功能;君屹自动化成立上海泰屹信息技术有限公司,打造工业大数据、金融服务、工业自动化服务、标准产品采购等四大数字化平台。

五、智能制造应用全面覆盖五大新模式

上海已有累计11个项目列入国家智能制造试点示范名单,2017年新编的《上海智能制造新模式应用典型案例》也汇聚了本年度具有典型代表性的行业应用案例14个。目前上海的智能制造应用示范项目已经覆盖全部五大类智能制造新模式。

一是离散型智能制造。车间总体设计、工艺流程及布局数字化建模;建立产品数据管理系统(PDM);可视化仿真;现场装备与生产管理软件高度集成;车间制造执行系统(MES)与产品全生命周期管理(PLM)、企业资源计划(ERP)。如,富士通(中国)信息系统有限公司为上海仪电显示材料有限公司量身定制了智慧工厂整体解决方案,从产品出发,梳理工艺流程、生产线布局和整体生产流程,最大程度使创新数字化技术与工厂信息化系统融合互通,已实现每月70多款产品、7×24小时全智能化生产,产销超过原设计能力25%,产品生产周期缩减50%。

二是流程型智能制造。工厂总体设计、工艺流程及布局数字化建模;生产流程可视化、在线检测、远程监控与故障诊断;实时数据采集与工艺数据库平台、车间制造执行系统(MES)与企业资源计划(ERP)系统实现协同与集成。如,华谊新材料建立化工生产过程自动化、可视化、核心智能装备为基础的工业大数据云平台,实现ERP、MES、DCS高度集成和工业信息安全保障。

三是网络协同制造。面向生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期,实施智能制造等重大工程,大力发展网络化协同制造等新生产模式。如,智能云科信息科技有限公司打造的社会化协同云制造服务平台,为行业企业和个人客户群体提供一站式云制造服务,形成一个全新的制造生态系统。

四是大规模个性化定制。支持企业利用互联网采集并对接用户个性化需求,开展基于个性化产品的研发、生产、服务和商业模式创新,促进供给与需求精准匹配。如,和鹰机电实现对用户需求——订单信息——产品开发——工艺规划——生产制造——使用维护过程中,人、零部件及原材料、机器的每个加工动作和行为的自动、在线、实时、全面的记录,自动传输、自动成型、自动执行,以数据的自动流解决生产的不确定性和复杂性。

五是远程运维服务。面向智能产品和智能装备的产品全生命周期管理和服务,拓展产品价值空间,实现从制造向“制造+服务”转型升级。如,上海宝钢工业技术服务有限公司通过建立“开放”、“智慧”、“知识”、“共享”的“设备状态检测共享平台”,实现多行业、多产线、多设备的信息接入,收集足够的样本,形成设备状态大数据,丰富平台的内涵,使对设备状态的把握、预测、预知维修更准确。

六、智能制造平台辐射效果初显

近几年上海陆续成立了一系列技术、标准功能平台以及产业协会和联盟等行业服务机构,进一步完善了智能制造产业推进体系,这些机构已逐渐展现出一定的辐射能力,取得了一定效果。

一是智能制造功能性平台正式建立。上海科创中心重点布局的上海智能制造研发与转化功能型平台是首批建设的功能型平台之一,经过近一年的策划和准备,已于2017年10月率先启动建设,对标德国弗劳恩霍夫学会等国际先进机构,通过组建平台公司作为运作实体,重点开展智能制造产业共性技术、核心技术装备、系统解决方案和集成、成果转化、标准研究与验证等促进智能制造技术和产业发展的共性需求能力建设,争取成为具有国际影响力的智能制造协同创新平台和国家级智能制造创新中心,支撑上海智能制造发展。

二是组建行业服务机构。2015年9月揭牌成立上海智能制造产业技术创新战略联盟,至今吸收成员单位56个,对接中国智能制造系统解决方案供应商联盟,研究和起草了《中国智能制造系统解决方案供应商评价办法》,为上海系统解决方案供应商的内外交流、市场对接搭建了桥梁;2017年由十多家业内龙头企业共同发起筹建的上海市智能制造产业协会,立足促进系统解决方案供应商、智能装备研制商、工业软件开发商之间的对接合作,汇聚社会各方之力,支撑上海制造业转型升级。

三是组织开展智能制造标准研究。上海工业自动化仪表研究院、上海电器科学研究院、上海船舶工艺研究所等单位已累计承担工信部智能制造标准研究专项近10项,使上海成为除北京外承担标准工作最多的地区。所承担的标准工作包括智能工厂通用技术规范、工业互联网标识解析通用标准,智能制造云与大数据通用标准,远程运维服务通用技术规范以及电力装备、海洋工程装备等重点行业应用标准的研究制订与示范工作,提升上海在智能制造领域的话语权。

参考资料:

1、《工业机器人行业规范条件》

2、《2017上海装备产业统计手册》

3、《上海智能制造新模式应用典型案例》

4、《中国智能制造系统解决方案供应商评价办法》

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