鋰電生產設備行業深度調研及未來發展現狀趨勢報告

開展主/被動結合新型機構與驅動、模塊化柔順關節、關節變剛度彈性驅動、生物-機械界面與接口的人機相容性設計、人機安全共存、智能交互、協同作業等新一代機器人核心技術研究，研制以協作型多自由度輕型臂、協作型雙臂機器人、移動操作臂等為代表的新一代互助協作型作業機器人和以上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼等為代表的新一代人體行為增強型機器人試驗樣機系統，為后續產品化奠定技術基礎，實現新一代機器人技術研究與世界同步，搶占技術與產業制高點。綠色制造重點面向我國制造業發展中高能耗、高污染的問題，以提高資源能源效率和降低環境負荷為主線，以綠色產品、綠色工廠為目標，掌握生態設計理論與工具、綠色制造方法與工藝、試驗驗證平臺、綠色標準與規范等基礎共性技術，推廣基礎制造工藝綠色化、流程工業綠色化技術，提升通用設備產品能效、工業廢棄物回收再制造與再資源化等生態效率水平。（一）基于綠色理念的減量化設計與創新設計通過創新研發，突破新材料應用及改性設計、節能降噪設計、個性化定制設計、可拆解與回收設計等生態設計關鍵技術。掌握全生命周期高效綠色循環再利用基礎理論及關鍵技術，實現戰略性資源高效綠色循環再利用。研究典型綠色產品新原理、新結構設計及應用關鍵技術，開發一批綠色制造前沿技術、核心技術與裝備，開發推廣綠色產品，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、流程工業綠色工藝技術、量大面廣的典型通用設備產品節能、減排、降耗技術。實施重點行業系統改造的示范應用。開發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。開展制造工藝創新和集成應用，加快實現重點行業制造系統和裝備的綠色升級。（三）制造系統能效優化關鍵技術圍繞制造系統能效優化與提升和終端用能產品節能，突破產品能效及其集成優化匹配技術，制造系統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同優化控制技術；掌握系統能效分析與獲取、能效評價、監控與優化管理、設備系統能效提升、工藝系統多目標決策優化、工件比能效率提升等系列關鍵技術；在規模以上企業開展車間、工廠以及產業集群的能耗定額管理和高能效優化運行，推行制造系統能效評價和優化應用。（四）資源循環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模式創新，培育形成從舊件到再制造產品的循環產業鏈，提高再制造效率及其產業附加值。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規范化、規模化發展，逐步擴大產業規模，提升資源化效率及其產業附加值，培育形成新的經濟增長點。（五）行業/區域綠色工廠、綠色產品集成應用示范創新綠色制造產業新模式，系統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/區域的開展全產業鏈綠色制造技術、綠色工廠、綠色產品的集成應用示范。智能裝備與先進工藝重點解決高端裝備產品質量較差、檔次不高，缺乏核心工藝，智能化程度不足，可靠性及精度保持性難題，研制一批代表性智能加工裝備、先進工藝裝備和重大智能成套裝備，支撐我國高端裝備向高精尖和智能化互聯方向發展，引領裝備的智能化升級。（一）智能機床重點研究新一代智能機床的技術特征、總體結構、核心模塊和關鍵技術，攻克智能主軸/智能伺服進給/智能終端等智能單元、基于模型的復雜曲面直接插補、機床通用通信接口協議規范、加工狀態自感知/自學習/自適應/自優化、虛擬機床及虛擬加工、基于工業互聯網和加工過程大數據的監控及遠程服務、全生命周期可靠性評估與增長等核心關鍵技術，研制出具有國際一流技術水平的新一代智能數控系統和智能機床，并在重點領域開展應用示范。（二）新型材料成形及加工裝備重點攻克石墨烯/類石墨烯薄膜大幅面制造過程晶態生長監測及控制、石墨烯/類石墨烯薄膜大面積轉移在線應力監測與控制技術，研制出大幅面石墨烯/類石墨烯制造成套裝備；重點突破復合材料制造工藝建模與仿真、耐高溫陶瓷基復合材料低成本制造工藝及裝備、復合材料組合結構（纖維復合材料、蜂窩材料和增材制造）制造新方法等關鍵技術，為新型材料成形和加工提供新工藝和新技術。（三）復雜大型構件高效加工技術及裝備重點攻克大型異種材料結構件高效低殘余應力焊接、大規格球管類構件整體成形技術，研制出大型輕量化結構低應力精確成形制造工藝與裝備；重點攻克復合材料混雜構件低成本復合成形、復合材料構件低損傷加工工藝與損傷檢測等關鍵技術，研制出復合材料/結構一體化設計與精確成形協同制造裝備。（四）復合能場加工工藝及裝備重點研究復合能場耦合機理、復合能場對材料的協同作用機制，攻克復合能場加工質量在線監測、多工藝要素協同控制等關鍵技術，形成激光-電弧-磁場復合加工、異種材料復合能場加工以及鋁鋰合金等新一代輕質合金多能場復合加工工藝，研制出多功能小型化復合能場加工裝備、多自由度大型結構件激光復合能場加工裝備、以及極端環境下（空天、海洋等）現場制造工藝及裝備。（五）精密與超精密加工工藝及裝備重點突破金屬超硬材料、超低密度材料、高分子聚合物、高精度光學元件、微機械及醫療生物零件等精密超精密加工關鍵技術，探索研究超精密加工與微成形的物化機理、微觀力學行為、表面形貌演變規律、精度和性能映射等新原理，研發極端制造環境下高精度大尺寸加工測量一體化、微納結構與功能表面的原位測量、超高精度平/曲面、微納結構功能表面加工工藝裝備、大功率超聲波應用技術等，并在典型行業示范應用。（六）重大成套機械裝備重點研究開發重大成套機械裝備的數字化、網絡化、智能化關鍵技術，研制智能化大型工程機械、數字化重型礦山成套設備、大型石化成套設備、智能化港口/海工作業機械和智能化農業機械等一批重大裝備，實現系統集成，推進示范應用。發展先進制造技術是國家戰略需求（一）建設制造強國的戰略需要制造業是國民經濟的主體，是富國之基、強國之本。我國經濟社會各領域的發展，要求制造業提供更先進的生產技術水平、高品質的消費產品、自主可控的重大技術裝備。從制造大國轉變為制造強國，是我國制造業發展的戰略選擇。發展先進制造技術，增強制造領域的自主創新能力和整體實力，推進制造質量和產品品牌建設，才能全面提升我國制造業水平，這是提升我國綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。（二）經濟發展和產業結構調整的現實需求我國經濟發展已進入速度變化、結構優化和動力轉換的新常態。資源環境約束不斷強化，勞動力等生產要素成本正在加快上升，投資和出口增速放緩，主要依靠資源要素投入、規模擴張的粗放發展模式已難以為繼，推進供給側結構性改革，提質增效已成為經濟發展的主要目標。轉變經濟發展方式，打造競爭新優勢，要依靠科技創新提供發展新動力。（三）應對國際產業競爭的戰略需要世界制造業產業競爭格局正在發生重大調整。歐美等工業發達國家紛紛制定再工業化戰略，重點發展先進制造技術，搶占制造業高端。新興發展中國家也在積極參與全球產業再分工，承接產業及資本轉移，搶占制造業的中低端。雙重擠壓的外部環境短期內不會改變。通過增強制造業技術水平，提高制造業生產效率，使我國制造業在產業競爭中跨入中高端，對國家未來發展意義重大。我國制造業發展對科技創新的需求粗放式發展道路已經無法適應我國制造業的發展，通過科技創新提高制造業競爭力是必由之路。在當前我國制造業實施戰略轉型的關鍵時期，制造業健康快速發展對科技創新工作提出了明確的需求。（一）亟需加強制造基礎能力方面的科技創新制造業基礎技術研究能力薄弱已經成為當前制約我國制造業發展的主要瓶頸，其中基礎材料、關鍵基礎零部件、電子元器件、集成電路、傳感器、控制系統、軟件工具及平臺等眾多領域的基礎研究、關鍵技術研究、關鍵工藝研究都沒有掌握自主核心技術，工藝裝備、測試與實驗裝備、標準化等共性技術自主創新能力薄弱，亟需科技攻關。（二）亟需加強制造企業經營管理模式創新我國制造企業管理正處于由傳統管理模式向現代管理模式轉變的階段，經營目標、管理模式、管理理念和決策標準發生根本性變化，多數企業并沒有從根本上改變以產品為中心的傳統制造模式，無法適應互聯網、云制造等模式下的多品種大批量定制化的要求，企業管理信息化、生產過程智能化、咨詢服務網絡化的水平制約著中國制造業的快速發展。（三）亟需提升制造業智能化水平隨著中低端產品加工制造產業重心向東南亞等發展中國家轉移，我國裝備制造業在全球地位面臨挑戰，急需利用互聯網、物聯網、大數據、傳感器等增強裝備產品智能化程度，構建數字化、智能化、網絡化的智能化生產線和數字化工廠，從而提升生產效率、產品質量，提升產業的競爭力。（四）亟需加強新興產業關鍵裝備的研發我國新興產業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，新興產業發展所需的關鍵裝備自給不足。（五）亟需加強綠色制造技術的研發優質高效、節能、節材的先進基礎制造工藝和自動化、智能化技術的普及程度不高，能源消耗、材料利用率及污染排放與國際先進水平相比存在較大差距。亟需發展先進綠色制造技術與產品，突破制造業綠色產品設計、環保材料、節能環保工藝、綠色回收處理等關鍵技術，支撐制造業可持續發展。智能制造裝備行業的發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，體現了制造業的智能化發展要求，具有實時感知、優化決策、動態執行等特征。（一）政策驅動改革，智能制造裝備行業快速發展政策環境是智能制造裝備行業發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節受到各國政府重視，2011年美國提出先進制造伙伴計劃，2012年我國提出《智能制造裝備產業十二五發展規劃》，2013年德國提出工業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的融合，推動制造業的高端化、智能化進程。在國家政策的引導下，制造業的生產方式正逐步實現智能化，不斷催生對生產設備智能化的需求，智能制造裝備行業實現快速發展。據統計，全球范圍內工業自動化裝備市場規模至2019年達到2，147億美元，預計2022可達到2，299億美元，年復合增速約為2．3%。（二）我國智能制造裝備行業產業規模已形成，發展形勢良好我國智能制造裝備行業起步相比工業發達國家較晚，近年來，以工業互聯網、物聯網為代表的信息技術快速發展，自動化、智能化技術在國內制造業企業中不斷普及，我國智能制造裝備行業的規模日益增長。據根據中國產業信息網發布的數據顯示，2020年國內智能制造裝備市場規模為2．09萬億元，預計2022年將達到2．68萬億元。在信息技術與先進制造技術高速發展的背景下，國內智能制造裝備的發展深度和廣度日益提升，以新型傳感器、智能控制系統、工業機器人、自動化成套生產線為代表的智能制造裝備產業體系逐步形成。行業內已涌現一批以博眾精工、長川科技、先導智能、杰銳思等為代表的知名企業，憑借持續的研發投入，這些企業不斷實現智能制造裝備相關技術突破，在不同的細分領域具備一定的市場競爭力。（三）智能制造裝備行業下游應用領域廣泛，技術更新迭代迅速智能制造裝備是工業生產體系的基礎，可用于制造、檢測、倉儲等多個生產環節，廣泛應用于3C、鋰電池、半導體、汽車、工程機械、光伏生產等產業。隨著終端消費者對產品質量、功能要求的不斷提升，不同產業生產廠商對其生產裝備的精度、穩定性等性能指標均提出了更高的要求，促使智能制造裝備企業不斷進行技術革新以滿足客戶的生產、檢測需求。同時，隨著傳感技術、5G、物聯網、人工智能等先進技術的不斷突破與應用，智能制造裝備企業亦在不斷推動其產品設計、產品制造等方面的技術革新，促進信息技術、智能技術與裝備制造技術的深度融合與集成。戰略布局瞄準國際制造業發展的最前沿，力爭率先突破，構筑先發優勢。依托新興信息技術，建立健全制造業的創新發展模式，形成網絡協同制造創新服務體系，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勢，塑造我國制造業領先優勢。瞄準我國制造業轉型升級的戰略亟需，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，力爭形成新的經濟增長點，提高我國制造業的總體競爭能力。瞄準我國制造業的自主可控，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、人才和環境等方面的一系列配套條件，強化我國制造業長期可持續發展的基礎保障。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、生物醫療等領域開展應用，引領增材制造產業發展。形成創新設計、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新與研發體系，結合重大需求開展應用示范，具備開展大規模產業化應用的技術基礎。（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化設計技術發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新設計和跨越式技術發展。（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，最大限度地發揮增材制造技術優勢，大幅度拓展增材制造的產業化應用領域。（四）增材制造的核心裝備設計與制造技術針對激光/電子束選區熔化、激光選區燒結、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，占據增材制造產業價值鏈的高端。（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、數據標準和服務標準等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。發展思路（一）探索高端，構筑先發優勢結合互聯網、物聯網、大數據等新一代信息技術發展網絡協同制造模式，加強新興產業關鍵裝備、智能機器人、3D打印制造等核心技術攻關，力爭率先突破，贏得戰略主動。（二）強化基礎，增強保障能力針對制造業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，研發工藝庫、材料參數庫和制造過程核心軟件產品。（三），推動供給改革結合云計算、大數據、物聯網等信息技術的發展，創新大數據制造服務、大規模定制、集團管控等企業經營管理模式，積極探索信息技術與制造技術的融合創新。（四）綠色制造，促進持續發展針對資源、環境剛性約束增強，以信息技術為基礎改造傳統產業，探索高效、節能、節材產品設計創新、智能化工藝、服務運維等全生命周期綠色化模式，實現制造業的可持續發展。我國制造業發展取得的成績（一）制造業總量躍居世界第一，成為名副其實的制造大國近年來我國制造業總體規模已居世界第一位，綜合實力不斷增強，不僅對國內經濟和社會發展做出了重要貢獻，而且成為支撐世界經濟的重要力量。2014年，我國工業增加值達到22．8萬億元，占GDP的比重達到35．85%。2013年我國制造業產出占世界比重達到20．8%。在500余種主要工業產品中，我國有220多種產量位居世界第一。制造業的快速發展，直接促進了我國經濟發展的速度、質量和效益，增強了我國在全球化格局中的國際分工地位。（二）突破了一批核心技術，形成了一批支撐國民經濟發展的重大裝備產品十幾年來，制造業各領域涌現出了一批較有影響、意義深遠的重大成果。國內發電設備裝機中國產發電機組已達80%以上，年產千萬噸級大型煉油廠設備國產化率達90%，國產100萬千瓦超超臨界火電機組、國產750千伏交流輸變電成套設備已投入運行。日產4000噸大型新型干法水泥生產線、60萬噸乙烯、30萬噸級合成氨、百萬噸級鉀肥等一大批大型成套技術裝備實現自主化。神舟系列航天飛船的成功發射，實現了載人航天工程的重大突破。蛟龍號載人潛水器研制和海試成功，標志著中國躋身世界載人深潛先進國家行列。（三）涌現出一批世界級的大企業，企業正在逐步成為技術創新主體2016年《財富》世界500強排行榜中，中國企業達110家，其中以工業為主的有50余家。社會創新要素不斷向企業集聚，工業企業研發投入快速增長，自主創新能力顯著增強。2015年，我國規模以上制造業研發投入強度達到0．91%；企業發明專利申請58．3萬件，占國內發明專利申請受理量的60．2％；企業獲得發明專利授權15．9萬件，占國內發明專利授權量的60．5％。企業作為市場主體，在自主創新中繼續發揮決定性作用。（四）初步形成了企業、高校、院所聯動的產業創新體系近年來，我國制造業加強科技創新、促進科技成果轉化和產業化，取得了重要突破和實質性進展，形成了產學研結合、較為完備的產業創新體系。建設了一批國家重點實驗室、國家工程技術研究中心等科研基地；成立了一批國家產業技術創新戰略聯盟，為我國制造業的健康持續發展提供了重要保障。智能機器人推動機器人產業與人工智能等新一代信息技術深度融合，突破共性關鍵技術，形成具有國際競爭力的機器人產品，協同標準體系建設、技術驗證平臺與系統建設、以及典型示范應用，支撐我國機器人技術和產業向高端發展。（一）智能機器人基礎前沿技術結合機器人與以人工智能為代表的新一代信息技術深度融合的國際發展趨勢，開展機構/材料/驅動/傳感/控制與仿生的創新技術、智能機器人感知與認知技術、智能機器人學習與智能增殖技術、人機自然交互與協作共融技術等重大基礎前沿技術研究，搭建機器人技術驗證平臺系統，開展試驗驗證，取得原創性創新成果，為我國新一代智能機器人提供技術支撐。（二）智能機器人共性關鍵技術以攻克制約我國機器人技術與產業發展的共性關鍵技術為目標，開展高性能機器人核心零部件（RV減速器、諧波減速器、伺服電機與驅動器、機器人控制器）、專用傳感器、軟件體系及多任務操作系統、功能軟件、計量測試/安全與可靠性、應用工藝及系統集成等共性關鍵技術研究，建立機器人安全性與可靠性技術體系，機器人性能達到國際同類產品水平，解決我國機器人產業空心化問題，提升國產機器人的國際競爭力。（三）新一代機器人技術與平臺開展主/被動結合新型機構與驅動、模塊化柔順關節、關節變剛度彈性驅動、生物-機械界面與接口的人機相容性設計、人機安全共存、智能交互、協同作業等新一代機器人核心技術研究，研制以協作型多自由度輕型臂、協作型雙臂機器人、移動操作臂等為代表的新一代互助協作型作業機器人和以上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼等為代表的新一代人體行為增強型機器人試驗樣機系統，為后續產品化奠定技術基礎，實現新一代機器人技術研究與世界同步，搶占技術與產業制高點。（四）機器人關鍵產品/平臺/系統研發研發新型作業機器人、醫療/康復機器人、面向老年人/殘障人士的生活輔助機器人、特殊環境服役自主作業機器人、機器人云端在線服務平臺、機器人智能作業技術及系統等高端機器人關鍵產品/平臺/系統，豐富我國機器人產品種類，完善我國機器人產品譜系建設，提升我國機器人的整體性能與智能水平，創新服務領域和商業模式，支撐我國機器人技術與產業向高端發展，徹底轉變低水平重復的局面。（五）系統集成與應用推進我國機器人面向制造業典型行業/重點領域、醫療/康復、助老助殘/智慧家庭/社會服務、安全與救援/科學工程等行業/領域的系統集成與應用，實現我國