上海智能制造裝備產業發展態勢分析

文 崔曉文、楊帆

“智能制造（Intelligent Manufacturing）”是未來產業發展的重點方向，一般認為，智能制造裝備主要涵蓋的細分領域為：數控機床、智能控制系統、工業機器人和以3D打印為代表的特種智能制造裝備等。目前看來，智能制造裝備的總體發展處于上升態勢，機床產業發展最為成熟，在智能制造裝備中份額最大，但近年來增速放緩；智能控制系統是僅次于機床的第二大細分市場，受金融危機影響仍處于緩慢恢復中；工業機器人處于產業發展的上升階段，近年來應用范圍和領域不斷拓展，世界工業機器人銷量屢創歷史新高；3D打印代表了一種全新的制造方式，受到歐美日等發達國家和地區的普遍關注，目前仍處于起步階段，但增長速度較快，未來發展潛力巨大。

智能制造裝備產業已成為世界主要國家和地區的發展重點和競爭焦點

智能制造裝備主要領域的市場銷量總體呈增長趨勢。國際知名咨詢機構Market Line報告顯示，2012年世界智能控制系統產業（包括集散控制系統DCS和可編程控制器PLC兩大部分，不包括基于PC的工業控制系統和軟件）市場規模約為245億美元，比2011年增長2.4%。Market Line同時預計2012~2017年世界智能控制系統產業復合年均增長率可達4.7%，到2017年市場規模可達307億美元。美國專門從事添加制造技術的咨詢服務公司——Wohlers Associates 2014年5月發布年度報告顯示，近年來全球3D打印產業持續保持快速增長態勢，2013年全球產值為30.7億美元，比2012年增長34.9%，預計2017年將達60億美元，2021年達到110億美元（見圖1）。

圖1 2010～2021年全球3D打印產業市場規模及預測（2017年、2021年為預測值）

歐美日等發達國家占市場主導地位，新興經濟體加快發展步伐。一方面，主要優勢企業集中于歐、美日等發達國家。智能制造裝備產業呈現集中度高、主要由發達國家跨國公司掌控的局面。在數控機床領域，排行榜前10位中有6家日本企業：小松集團（Komatsu）、森精機（Mori Seiki）等；2家德國企業：第2位的吉邁特（Gildemeister）和第7位的通快（Trumpf）。在智能控制系統領域，全球前50位企業中約3/4是美、德、日企業（美、德各13家，日本11家），如美國艾默生、日本日立、德國西門子等，英國和瑞士入榜企業數量也較多，排行榜前5位收入占比達44%。在工業機器人領域，全球知名工業機器人生產廠商主要集中在日、美、德等發達國家，如瑞士ABB、日本發那科、德國庫卡、美國American Robot等。在3D打印設備領域，歐美等發達國家和地區引領了3D打印的技術創新和產業化應用，該領域全球排名前4位的企業分別是美國的3D Systems和Stratasys、以色列的Object和德國的EOS，四者合計市場份額接近70%。

另一方面，由于相關市場需求漸趨飽和，同時面臨制造成本偏高等問題，歐美等發達國家和地區產業增速逐漸放緩，亞太等新興市場工業化進程加快，資本投入和大型基礎建設項目大幅增加，需求量也增加。就世界智能控制系統產業規模的區域分布來看，2012年，歐洲地區市場規模最大，約115.5億美元，占比47%；亞太地區市場規模約84億美元，占比34.4%，增長率約為3.9%，高于世界平均水平和其他地區的增長率（見圖2），中國的北京殷華、陜西恒通等公司依托高校成果已能自主制造3D打印設備。

圖2 2012年世界自動化控制系統市場地區分布（億美元）

主要發達國家和地區紛紛加大產業促進力度。一方面是政策法規支持。美國相繼出臺了《重振美國制造業框架》、《先進制造業國家戰略計劃》等戰略，部署了“先進制造業伙伴計劃”和“美國國家制造創新網絡計劃”，強調制造業作為美國經濟核心的重要性。歐盟出臺了《為了歐洲的工業復興》等政策，實施“未來工廠計劃”和“火花計劃”，積極推動智能制造領域的研發活動，以提高歐洲制造業的整體競爭力。另一方面是資金支持。美國采取項目資金資助與稅收杠桿并用的方式加以培育，促進前期研發和產業本土化，如國家制造業創新研究所加強對創新開始階段與商業化前期階段之間研發活動的支持，以降低成本和風險。歐盟通過設立長期項目資金資助方式來推動智能制造產業研發和市場化，“未來工廠計劃”和“火花計劃”獲歐盟委員會資助的時間都超過7年，許多項目以公私資金比例1﹕1籌措。此外，美國和歐盟都注重扶持本土企業，尤其是中小企業的發展，積極推進產業化，加強人才的培養。

上海智能制造裝備產業發展分析

不同細分領域產業發展具有一定基礎。在工業機器人領域，已形成“2+X”的產業區域布局。其中金橋開發區在機器人產業方面已具備研發、核心部件、自動控制、整機制造和市場應用較為完整的產業體系，康橋工業區也具備機器人研發、生產和應用的各個環節。但目前上海工業機器人產業鏈頂端仍由發那科、庫卡、ABB和安川電機四大跨國企業牢牢把握，這四家企業涉及領域幾乎涵蓋整條機器人產業鏈，在最核心的關鍵零部件研發和制造方面處于絕對領先地位。與國內龍頭企業比較，上海本土機器人企業也存在一定差距，如國內領軍機器人企業——新松機器人的業務已布及研發、整機集成、組建生產和應用服務等大部分環節，正向跨國企業奮起直追，而上海本土企業只在部分細分領域具備一定實力，技術點較為分散，在RV減速器、伺服電機、伺服驅動器等關鍵零部件制造方面缺乏競爭力，關鍵零部件商奇缺（見表1）。

表1 上海部分機器人企業和研發機構與國內外領先企業的產業鏈比較

在數控機床領域，上海的數控機床規格品種比較齊全，機床行業有自己完善的配套能力，從鑄造、加工、熱處理、冷作、油漆包裝到各類機床零配件、附件、刀具以及數控系統等都能實現自主供給，目前產品結構朝產業高端方向發展。在3D打印領域，上海上中下游產業鏈逐步完備：耗材方面，除了一些企業如上海聯坤電子材料有限公司等具有PLA和ABS等普通3D打印材料的生產能力以外，部分機構也在特種3D打印上進行了一些嘗試；設備制造方面，上海聯泰公司自主研發的SLA激光快速成型機通過了上海市高新技術成果認定；在服務端，長三角經濟圈集聚的巨大產業資源成為3D打印技術得以推廣的沃土，在這種情況下，一些3D打印創新應用服務商應運而生。

產學研合作日趨緊密。上海制造業基礎雄厚，康橋工業區、張江高科技園區等凝聚了大批具有研發實力和生產能力的高新技術企業；上海交大、復旦等高校具備一定的研發實力，并積極與上海本土及國內智能制造裝備相關企業聯合開展研發工作，助推產業創新發展。在工業機器人領域，前期研發較多集中于高校和科研院所，包括上海交通大學、上海大學以及一些專業技術院校，同時，企業研發實力也在增強，以企業為主的產學研合作正穩步形成。但目前問題仍然存在：許多應用型企業在相應技術上無法得到國內研發機構的有效支撐，從而轉向國外成熟產品；一些潛在零部件生產企業未能與整機企業建立穩固持續的研發關系，產業鏈資源還需進一步整合。在3D打印領域，由于技術門檻較高，企業積極采用同高校、研究所合作的模式推進3D打印技術，如上海晟實醫療器械科技有限公司、上海康貝爾生物電子有限公司等通過與上海交大的合作，在骨骼模型等3D打印模型的加工方面積累了一定經驗。上海產業技術研究院已著手打造3D打印的共性技術平臺，通過深入發掘本土企業的制造需求，從個性化耗材、定制設備這兩塊目前的短板著手，復旦大學、華東理工大學等高校都已積極參與到這一平臺的聯合開發中。

市場潛力大。長三角地區作為我國經濟和制造業的中心，集結了汽車、船舶、航空航天、新能源等龐大的產業集群，上海在工程機械、汽車、大飛機、輪船、電子制造等領域的產業優勢可以為智能制造裝備的應用提供廣闊的市場空間，如上汽集團、上海大眾、上海通用等大型企業的機器人裝機量與日俱增，以上海為中心的長三角區域3D打印服務市場需求規模約為每年3億元至5億元，且每年以20%左右的速度增長。

近年來，智能制造裝備產業受到政府和產業界的廣泛關注，出臺了多項規劃。如《上海市工業發展“十二五”規劃》提出要“大力發展工業機器人等若干新興領域”、組織實施“高檔數控機床與基礎制造裝備”等重大專項，開展關鍵核心技術研究、技術標準制定等；2012年1月，上海市發布的《上海市戰略性新興產業發展“十二五”規劃》，將“智能化儀表及自動化控制系統研發與產業化”作為智能制造的重要發展方向之一；2014年4月，由上海科技成果轉化促進會組織專家形成了《關于上海3D打印產業發展對策和布局的建議》；今年8月，上海市政府辦公廳轉發市經信委《關于上海加快發展智能制造助推全球科技創新中心建設的實施意見》的通知，全面推進上海智能制造裝備產業的發展。

總體看來，上海智能制造裝備產業發展較快，但與國外相比還有一定差距：（1）產業創新體系有待完善。官產學研用緊密結合的、開放集成的創新體系尚未形成；企業研發投入資金規模較小，關鍵技術環節薄弱，尚未成為真正的技術創新主體；科技成果轉化渠道不暢，許多重要裝備、核心技術和關鍵零部件尚未實現市場化。（2）高端智能裝備對外依存度高。重大技術裝備儀器儀表對外依存度高達40%，其中高端產品對外依存度達70%，機器人、高端自動控制系統以及高檔數控系統95%的市場份額被跨國公司占據。（3）缺乏本土 “引擎”企業和領軍人才。上海缺乏能夠統領智能制造全局或某一領域發展的本土“引擎”企業和領軍人才，少數優秀人才也主要集中在外企，系統研發人員、高級技術人員等都較為緊缺，應用型企業也缺乏操控智能制造裝備的專業人才，不利于上海產業競爭力的提升。

對加快上海智能制造裝備產業發展的幾點建議

建立協調機制，制定智能制造裝備重點技術創新路線圖。建立上海各相關部門共同參與的協調機制，協調創新資源統籌與共享、關鍵技術研發與成果產業化等問題；同時，面向智能制造裝備的重大行業應用，圍繞新型傳感技術、先進控制與優化技術等關鍵智能技術領域，制定和實施重點技術創新路線圖。

支持協同創新，鼓勵多種形式的研發活動。支持智能制造裝備上下游企業與行業用戶合作建立產業技術創新聯盟，圍繞重點行業應用和關鍵技術實施協同創新；以企業為主體新建一批智能制造裝備領域的國家工程技術研究中心，提升智能制造裝備領域的基礎研發和集成創新能力，推動創新成果的轉移擴散；堅持開放創新，鼓勵企業在海外設立研發機構、并購技術企業等。

進一步優化中小企業發展環境，培育本土“引擎”企業。通過營造公平競爭的市場環境，減輕中小企業的負擔；加強政策引導，促進智能制造裝備中小企業向“專、精、特、新”發展；加快公共服務平臺建設，為中小企業技術創新提供支撐服務；發揮政府在市場引導和需求培育方面的作用，協助本土企業開拓市場，培育具有一定國際國內影響力的本土“引擎”企業。

強化人才隊伍建設，優化人才培養機制。通過多種渠道積極引進海內外高端領軍人才和研究團隊，引進的人才或研發團隊應具有全球領先的核心技術，能解決上海智能制造裝備產業發展中的瓶頸問題。同時優化人才培養機制，加快培養創新型科技人才、緊缺專業人才和跨學科人才；面向產業發展的需求，進一步完善學歷教育和職業培訓體系；加強對技術技能人才和工程師的培養，全面提升智能制造裝備產業勞動者的整體素質。