力學檢測設備行業需求與投資規劃報告

針對移動通信、大數據、新能源、智能制造、物聯網等重點領域大宗產品制造需求，重點圍繞28-14納米技術節點進行工藝、裝備和關鍵材料的協同布局，形成28-14納米裝備、材料、工藝、封測等較完善的產業鏈，推動全產業鏈專項成果的規模化應用，促進產業生態的改善和技術升級，實現技術促進產業發展目標。我國制造業自身存在的問題（一）自主創新能力不強我國是制造業大國，但多數制造企業在國際產業鏈分工中仍處于制造—加工—組裝低技術含量和低附加值環節，創新能力不強。尤其在高端產品創新設計方面，設計工具軟件受制于人，設計方法和理念不夠先進，創新設計能力較為薄弱。2015年，我國集成電路進出口逆差1600多億美元，眾多高端芯片的核心技術尚無法突破，企業被迫將大部分利潤用于購買國外專利授權，產業自主發展的能力不強，難以打破市場壟斷。（二）基礎能力薄弱，產品質量不高我國制造業質量基礎相對薄弱，高性能液壓件與氣動元件、高速精密軸承、大功率變頻技術、特種執行機構、儀器儀表傳感器、工控軟件系統等發展滯后。產品質量和技術標準整體不高，出口產品召回問題不斷，嚴重影響著我國制造業的國際形象。此外，制造業每年直接質量損失超過2000億元，間接損失超過1萬億元。（三）資源利用效率偏低我國部分傳統制造行業高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放式生產方式，加劇了對生態環境的破壞。全國鋼鐵、建材、化工等行業單位產品能耗比國際先進水平高出10%-20%；機電產品中量大面廣的燃煤工業鍋爐運行效率比國外先進水平低15～20%。制造業可持續發展遇到瓶頸。（四）制造業與互聯網技術等新興信息技術的融合程度低我國大部分地區和行業的信息化仍處于以局部應用為主的初級階段，且不同地區、行業和不同規模企業間信息化水平尚存在明顯差距。面對網絡協同制造、大規模個性化定制等新型生產模式的變革，認識不充分，準備不足，傳統制造業將面臨二次淘汰的風險。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。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。世界制造業發展趨勢進入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、大數據、移動互聯網、物聯網、人工智能等新興信息技術與制造業的深度融合，正在引發對制造業研發設計、生產制造、產業形態和商業模式的深刻變革，科技創新已成為推動先進制造業發展的主要驅動力。（一）智能正成為制造業的關鍵要素越來越多的制造企業通過應用嵌入式軟件、微電子、互聯網、物聯網等信息技術，提升產品智能化程度和研發設計、生產制造、經營管理的智能化水平，打造高端產品和裝備，占據產業制高點。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、自恢復成為現實，并將推動制造裝備向智能化階段邁進。（二）服務促進產業模式變革，重塑制造業價值鏈在同質化競爭和供大于求的全球市場環境下，制造業產業價值鏈的高端向研發和產品運營維護等服務生命周期轉移，更多的制造企業成為提供產品、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，產業模式向定制化的規模生產和服務型生產轉變特征明顯。（三）可持續發展成為制造業與自然、社會協調的重要主題綠色發展理念逐步成為共識，激勵制造企業開始重視綠色技術在產品研發設計、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，創新高效、節能、環保和可循環的新型制造工藝和裝備，不斷降低資源消耗和環境影響，實現企業經濟效益和社會效益的協調優化，符合經濟社會可持續發展的低碳環保和循環利用要求。（四）制造大數據和平臺成為高附加值增值服務的重要支撐工業大數據是制造企業高附加值增值服務的來源，制造企業全業務數據化在對制造系統數據采集和分析形成業務數據閉環的基礎上，將有效支撐企業制造過程優化和經營管理決策，促進企業對市場、用戶的精準供給和企業間的資源分享利用，從而打造智慧企業，并為消費者、用戶以及企業自身創造顯著的增量價值。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。智能工廠適應工廠智能化的發展趨勢，重點研發智能制造標準化共性關鍵技術，實現智能工廠共性關鍵技術研發、技術的工程化和產業化。提升我國工業自動化行業的整體創新水平和自主裝備能力，滿足國家科技創新、產業升級和轉型的重大戰略需求。（一）工業互聯網技術與系統針對物理信息系統中信息與物理交叉融合造成的復雜性系統問題，建立工業互聯網復雜系統模型，攻克以智能工廠為對象的全網互聯技術，給出工業互聯網復雜系統的實現能力、性能分析與評價方法。重點研究工業互聯網一體化架構、工業互聯網的泛在感知網絡互聯和實時控制技術、多源異構網絡互聯與語義化互操作技術、動態自組織軟件定義的工業控制網絡技術、工業互聯網驗證測試平臺。攻克大規模、異構、高實時、高安全、可重構工業互聯網共性關鍵技術，實現工業互聯網系統安全可靠應用，建立工業互聯網與智能工廠測試驗證平臺。（二）智能控制器與系統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、基于移動互聯的智能產線控制管理器、高可信多重冗余控制系統與關鍵技術、新一代SCADA系統與關鍵技術、工業組態和工業監控等工業軟件、精密系統裝配過程數據采集與控制裝置。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）制造過程的系統設計、控制與優化針對智能工廠的工程化基礎方法和實施手段，研究開發面向CPS的工程工具和實時在線優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化控制技術、先進制造智能服務體系與全流程智能優化技術、全過程的數據實時獲取分析與信息整合技術、工業互聯網語義化編程技術與組態工具、分子級表征建模工具與在線實時優化控制系統設計平臺、模塊化協同設計工具與實時控制系統設計平臺。攻克分子級表征與建模、多層域多尺度建模、系統設計、基于知識和數據的仿真模擬與實時優化、在線服務與全流程優化技術，實現仿真設計與控制優化系統工具與平臺。（四）CPS制造執行系統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，研究基于互聯網+智能工廠的運營管理平臺，實現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制造執行系統、制造過程能效仿真、監測與管控技術、生產要素的狀態監測診斷與健康管理技術、企業級輔助決策智能化與可視化平臺。攻克服務總線、動態配置、能效模型、生產要素模型、可視化呈現、智能輔助決策關鍵技術，實現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，研究工控系統可重構技術，研制智能工廠原型平臺，實現產線裝備、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、工業互聯網與云平臺可重構技術、智能工廠可重構原型平臺。攻克裝備控制系統可重構技術、產線裝備可重構技術、工業互聯網可重構技術、云平臺服務資源可重構技術，實現集成可重構技術的智能工廠原型平臺。新型電子制造關鍵裝備面向寬禁帶半導體器件、光通訊器件、MEMS（微機電系統）器件、功率電子器件、新型顯示、半導體照明、高效光伏等泛半導體產業領域的巨大市場需求，開展關鍵裝備與工藝的研究，重點解決電子器件關鍵材料裝備、器件制造裝備等高端裝備缺乏關鍵技術、可靠性低、工藝開發不足等問題，推動新技術研發與關鍵裝備研發的協同發展，構建高端電子制造裝備自主創新體系。（一）寬禁帶半導體/半導體照明等關鍵裝備研究針對碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表的寬禁帶半導體技術對關鍵制造裝備的需求，開展大尺寸（6吋）寬禁帶半導體材料制備、器件制造、性能檢測等關鍵裝備與工藝研究。針對高亮度半導體照明（LED、OLED）大生產線對制造裝備的需求，開展大產能材料制備、器件制造、性能檢測等關鍵裝備研發，掌握核心技術與工藝，滿足大生產線要求。（二）光通訊器件關鍵裝備及工藝研究針對光通訊器件制造對裝備的需求，重點圍繞硅基光電子芯片工藝裝備、InP（銦磷）基等光電子芯片工藝裝備、光纖器件工藝裝備、光電子器件耦合封裝等關鍵裝備等開展研究，掌握核心技術，實現產品應用，提升國內光通訊器件制造能力及工藝水平。（三）MEMS器件/電力電子器件等關鍵裝備與工藝研究針對MEMS器件、電力電子器件等領域對裝備的特殊工藝需求，開展材料制備、芯片制造、特種封裝、性能檢測等關鍵裝備與工藝的研發，掌握關鍵技術、開發特色工藝，提高國產裝備的工藝適應性及可靠性。研究基于國產裝備為主的成套工藝，完成對國產裝備的工藝優化、可靠性驗證及集成應用，打造自主產業鏈，提升產業競爭力。（四）高效光伏電池關鍵裝備及工藝研究針對下一代高效光伏電池技術（PERC、HIT、黑硅電池等）對關鍵裝備及工藝的需求，開展大產能、高轉換效率光伏電池制造工藝裝備、自動化制造裝備、核心工藝等研究，降低電池片制造成本，轉換效率達到國際領先水平，實現批量銷售。（五）新材料，新器件關鍵電子裝備與核心部件研究針對石墨烯、碳基電子器件、柔性顯示、光互聯等國際上不斷出現的新材料、新器件、新工藝對半導體技術相關的裝備需求，開展面向電子器件應用石墨烯材料制備裝備、大面積轉移裝備、石墨烯電子器件制造裝備、柔性顯示有機膜材料制備裝備、柔性顯示有機器件制造及檢測裝備、碳基電子器件制造裝備、光互聯器件制備裝備、高密度封裝等方面的關鍵裝備開發，滿足研發或產業化需求，推動新技術研發與裝備研發的協同發展。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，實現我國機器人技術與產品在國家重點行業/領域高端應用和典型領域拓展應用，提高國產機器人國際競爭力，為國產機器人產業化奠定基礎，加速推進我國智能