PDF《智能制造科技发展“十二五”专项规划》

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1 ― 附件: 智能制造科技发展 十二五 专项规划 前言中国目前已是世界第二大经济体和制造业大国, 但自主创新能 力薄弱、先进装备贸易逆差严重、高端装备与智能装备严重依赖进 口,严重制约我国制造产业健康发展.

而智能制造技术是世界制造 业未来发展的重要方向之一,为贯彻落实《国家中长期科学和技术 发展规划纲要 (2006-2020 年) 》 、 《中华人民共和国国民经济和社会 发展第十二个五年规划》 , 推动我国传统制造产业的结构转型升级, 国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》 ,将高 端装备制造业纳入其中, 全面开展智能制造技术研究将是发展高端 装备制造业的核心内容和促进我国从制造大国向制造强国转变的 必然. 智能制造是面向产品全生命周期, 实现泛在感知条件下的信息 化制造. 智能制造技术是在现代传感技术、 网络技术、 自动化技术、 拟人化智能技术等先进技术的基础上,通过智能化的感知、人机交 互、 决策和执行技术, 实现设计过程、 制造过程和制造装备智能化, 是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成. 本专项将按照抓住高端、突出重点、企业主体、服务发展的原 则,结合世界发展的趋势和未来前沿制高点,研究智能制造基础理 论,攻克一批前沿核心技术和共性关键技术,研制一批智能化高端 装备,并进行示范应用和产业化,为实现我国从制造大国向制造强 国转变奠定技术基础. ―

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一、形势与需求

(一)现状与形势 制造业是我国国民经济的重要支柱,是国防安全的重要保障, 是促进社会发展的重要力量,也是我国经济持续发展、全面建设小 康社会和构建和谐社会的重要支撑. 改革开放以来, 我国先进制造技术和高端装备制造业得到了飞 速发展,通过各类科技计划并依托国家重大工程,突破了一批长期 受制于国外、长期依赖进口的高端装备和智能装备,如盾构机、 大 型自动化控制系统、精密加工中心等,同时一批行业龙头企业得到 发展壮大,有些企业逐步成为国际知名企业.在能源、冶金、化工、 建材、机械设备、电子通讯设备制造和交通运输设备制造及各种消 费品等工业主要领域,已形成了庞大的生产能力,主要工业产品产 量位居世界前列.据统计,截止

2010 年,我国制造业中的手机、 彩电、粗钢、水泥、微机等

220 类产品产量居世界第

1 位. 联合国工业发展组织的统计报告显示,2009 年中国在世界工 业生产总值中份额达到 15.6%,美国为 19%,日本为 15.4%,中国 已经成为仅次于美国的全球第二大工业制造国, 同时我国装备制造 业工业总产值已位居世界首位.但我国制造业主要以跟踪模仿为 主、自主创新为辅;

产品组装为主、功能创新为辅;

系统集成为主、 部件攻关为辅;

应用研究为主、 基础研究为辅. 基础支撑技术薄弱, 产品附加值低,制造过程资源、能源消耗大,污染严重. 1. 高端装备对外依存度高 ―

3 ― 作为制造业大国, 目前我国装备制造业难以满足制造业发展的 需求,我国 80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、 70%的汽车制造关键设备、核电等重大工程的自动化成套控制系统 及先进集约化农业装备严重依赖进口. 普通船舶国产设备的实际配 套率只有 30%左右,高新技术船舶国产设备的实际配套率仅 20% 左右,而附加值很高的船舶电子产品本土化率还不到 10%.高端装 备关键技术自给率低,主要体现在缺乏先进的传感器等基础部件、 精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件等,先进技术对 外依赖度高. 2. 关键支撑技术及核心基础部件主要依赖进口 构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术和 关键零部件主要依赖进口,如新型传感器等感知和在线分析技术、 典型控制系统与工业网络技术、高性能液压件与气动元件、高速精 密轴承、大功率变频技术、特种执行机构等.许多重要装备和制造 过程尚未掌握系统设计与核心制造技术, 如精密工作母机设计制造 基础技术(设计过程智能化技术) 、百万吨乙烯等大型石化的设计 技术和工艺包等均未实现国产化. 几乎所有高端装备的核心控制技 术(包括软件和硬件)严重依赖进口. 3. 工业化与信息化 融合程度低 智能制造技术是以信息技术、 自动化技术与先进制造技术全面 结合为基础的.而我国制造业的 两化 融合程度相对较低,低端 CAD 软件和企业管理软件得到很好普及,但应用于各类复杂产品 ―

4 ― 设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失. 国内大多数企业在生 产制造过程中一定程度地应用了自动化技术, 但应用于提高产品质 量、 实现节能减排、 提高劳动生产率的智能化技术严重缺乏. 同时, 信息技术和相关软件产品与制造工艺技术融合不够.

(二)国内外发展趋势 1. 技术发展趋势 随着信息技术和互联网技术的飞速发展, 以及新型感知技术和 自动化技术的应用,制造业正发生着巨大转变,先进制造技术正在 向信息化、自动化和智能化的方向发展,智能制造已经成为下一代 制造业发展的重要内容. (1) 信息化.制造业信息化将信息技术、网络技术、现代管理 与制造技术相结合, 带动了技术研发过程创新和产品设计方法与工 具的创新、管理模式的创新、制造模式的创新,实现产品的数字化 设计、网络化制造和敏捷制造,快速响应市场变化和客户需求, 全 面提升制造业发展水平. (2) 自动化.将完备的感知系统、执行系统和控制系统与相关 机械装备完美结合,构成了高效、高可靠的自动化装备和柔性生产 线,将实现自动、柔性和敏捷制造. (3) 智能化.在信息化和自动化的基础上,将专家的知识不断 融入制造过程以实现设计过程智能化、 制造过程智能化和制造装备 智能化,将实现拟人化制造.使制造过程具有更完善的判断与适应 能力,提高产品质量、生产效率,也将会显著减少制造过程物耗、 ―

5 ― 能耗和排放. 2. 国内研究现状与工作基础 经过几个 五年计划 的实施,我国制造业得到飞速发展, 取 得了一大批相关的基础研究成果和长期制约我国产业发展的先进 制造技术,如机器人技术、感知技术、工业通信网络技术、控制技 术、可靠性技术、机械制造工艺技术、数控技术与数字化制造、 复 杂制造系统、智能信息处理技术等;

攻克了一批长期严重依赖并影 响我国产业安全的核心高端装备,如盾构机、自动化控制系统、 高 端加工中心等.建设了一批相关的国家重点实验室、国家工程技术 研究中心、国家级企业技术中心等研发基地,培养了一大批长期从 事相关技术研究开发工作的高技术人才. 这为智能制造专项的顺利 开展提供了有力的保障.

(三)发展与需求 智能制造技术是未来先进制造技术发展的必然趋势和制造业 发展的必然需求,是抢占产业发展的制高点,实现我国从制造大国 向强国转变的重要保障. 1. 为迈向 制造强国 提供有力支撑 从 制造大国 转变成为 制造强国 是我国制造业发展的战 略选择.发达国家为扩大市场和技术优势,不断加大对前沿技术研 发的投入,不断推出高端智能化产品.为实现 制造强国 目标, 十二五 期间,必须下大力气夯实制造业技术基础,形成较为完 备的制造业创新体系.其中,智能制造既是实现制造业结构调整的 ―

6 ― 高端技术,又是支撑制造业 上水平 的基础性技术.发展智能制 造将为制造业的全面发展提供有力推动和必要保障, 这是国家的重 大战略部署. 2. 为持续创造就业岗位提供有效工具 我国制造业在 GDP 中的比重一直保持在较高水平上.由于我 国人口众多,产业结构必须多样性,必须在发展高端技术的同时利 用先进制造技术和智能制造技术改造和提升传统产业, 特别是在纺 织、机械、轻工、化工等劳动密集型行业,大力推广智能化技术和 装备. 3. 为发展战略性新兴产业提供必要保障 航空航天、高速铁路、新能源等新兴产业发展急需要大量高端 制造装备,工程机械、冶金、石化、轨道交通等传统产业的转型升 级和发展需要大量新型传感技术、仪器仪表和控制系统.由于制造 业的基础性地位、以及战略性新兴产业具有的高技术、复杂化等特 点,智能制造不仅为推动战略性新兴产业发展提供必要保障,而且 其本身也正在孕育成为未来的战略性新兴产业. 4. 为发展高端装备制造业提供坚实基础 装备制造业产业关联度高、 吸纳就业能力强、 技术和资金密集, 是国家综合实力的集中体现.突破核心基础技术和部件,不仅可推 动高端装备技术水平,同时也将带动相关高技术产业的发展.大力 开展智能制造技术研发将为产业发展提供坚实基础. 5. 为实现节能减排目标提供有力手段 ―

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2009 年,国务院确定

2020 年我国控制温室气体排放的行动目 标为:2020 年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比

2005 年下降 40%~45%.实现该目标并解决我国制造业当前存在的问题,迫切 需要智能制造技术和装备.应用更节能、更环保的先进装备和智能 优化技术,将从根本上解决我国和产制造过程的节能减排问题. 综上所述,我国制造业的规模大,但是总体水平还比较低, 培 育发展战略性新兴产业和传统制造业转型升级已经成为制造业发 展的两个重要任务.迫切需要推进信息化与工业化融合,通过智能 制造技术的发展,提高我国制造业创新能力和附加值,实现节能减 排目标,提升传统制造水平.通过智能制造技术的发展,发展高端 装备制造业,创造新的经济增长点,开辟新的就业形态.智能制造 也将成为中国从 制造大国 向 制造强国 转变的重要途径和有 力支撑.

二、总体思路、基本原则及发展目标 智能制造是面向产品全生命周期, 实现泛在感知条件下的信息 化制造,是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能 技术等先进技术的基础上,通过智能化的感知、人机交互、决策和 执行技术,实现设计过程智能化、制造过程智能化和制造装备智能 化等. 智能制造具有鲜明的时代特征,内涵也不断完善和丰富.一方 面,智能制造是制造业自动化、信息化的高级阶段和必然结果, 体 现在制造过程可视化、智能人机交互、柔性自动化、自组织与自适 ―

8 ― 应等特征;

另一方面,智能制造体现在可持续制造、高效能制造, 并可实现绿色制造.

(一)总体思路 按照科学发展观和建设制造强国的要求, 面向我国国民经济重 大需求和国际智能制造技术的发展趋势,坚持 前瞻布局、重点突 出、创新跨越,引领产业 的发展思路,研发相关的智能化高端装 备、制造过程智能化技术与系统、关键支撑技术及基础核心部件, 形成智能制造的理论体系和系统框架.攻克瓶颈技术,实现重大突 破,打破国外垄断,建立标准体系,为我国制造业的低碳、高效、 安全运行和可持续发展,提供成套的解决方案.通过示范、推广实 现产业升级,促进高端装备制造业的发展,增强我国制造业的全球 竞争力.

(二)基本原则 1. 抓住高端、突出重点 以制约我国产业安全的高端装备为突破口, 以有影响力和带动 作用的技术和装备作为主攻方向,重点突破智能化的高端装备、 攻 克一批智能制造的基础理论与共性关键技术. 2. 企业主体、服务发展 产、学、研相结合,发挥企业的主体作用,突破瓶颈技术, 掌 握核心技术,实现关键技术与装备的自主化,形成具有自主品牌和 自主知识产权的产品与技术,提高企业核心竞争力.

(三)发展目标 ―

9 ― 根据 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划 纲要》 ,以设计与工艺技术、智能机器人技术和系统控制技术等为 代表的高端装备和系统集成技术是智能制造的核心,按储备一代、 研发一代、推广一代的原则安排相关研究内容,突破智能制造基础 技术与部件、攻克一批智能化装备、研发制造过程自动化生产线, 制定相应技术与安全标准,增强产业竞争力,抢占制造业价值链高 端, 促进制造业结构升级和战略调整, 并系统布局创新基地和平台, 培养创新创业领军人才和团队. 1. 建立智能制造基础理论与技术体系 重点突破设计过程智能化、 制造过程智能化和制造装备智能化 中的基础理论与共性关键技术,完善智能制造基础技术、技术规范 与标准制订,为我国制造业实现低碳、高效、安全运行和可持续发 展提供基础理论与技术支撑. 预期指标:重点突破一批智能制造的基础理论与共性关键技 术,建立和完善我国智能制造技术规范与标准体系.培养造就一支 高水平、高素质的科技创新队伍,建设一批高水平的国家重点实验 室、工程技术研究中心和示范基地,发表高水平学术论文,获得一 大批核心发明专利. 2. 突破一批智能制造基础技术与部件 研发一批与国家安全与产业安全密切相关的共性基础技术, 重 点突破一批智能制造的核心基础部件, 研发解决一批与国家安全与 产业安全紧密相关的共性关键技术. ―

10 ― 预期指标:解决一批智能制造的基础技术与部件,推进智能制 造技术创新的跨越式发展,奠定 十三五 制造过程智能化装备和 制造过程智能化的技术基础. 建设一批具有国际水平的国家重点实 验室、技术创新中心,获得一大批核心发明专利. 3. 攻克一批智能化高端装备 研制一批面向国民经济支柱产业的智能化高端装备, 重点突破 箱体类精密工作母机、工程机械、石化装备、复合材料加工装备、 新能源装备等智能化装备. 预期指标: 突破一批标志性的智能化高端装备, 缩小与国际先进 水平的差距,打破国外产品的垄断,提升国际竞争力,部分装备的技 术水平进入国际先进水平行列,为发展高端装备制造,培育战略新型 产业.发展和培育一批高技术产值超过

100 亿元的核心企业. 4. 研发制造过程智能化技术与装备 攻克一批制造过程智能化核心关键技术与装备, 推进制造业核心 业务与信息化的深度融合,提高企业自主创新能力和综合竞争力. 预期指标:研发工业机器人及自动化柔性生产线,攻克飞机自 动化柔性装配生产线和百万吨级乙烯成套工艺技术及关键装备, 培 育一批具有自主知识产权、自主品牌和国际竞争力的重点企业. 5. 系统集成与重大示范应用 通过智能化高端装备、制造过程智能化技术与系统、基础技术 与部件的研发、示范应用及产业化,提高高端装备、技术与系统的 自主率,带动我国制造业技术升级,实现制造业高效、安全及可持 ―

11 ― 续发展. 预期指标:实现智能化高端装备、制造过程智能化、基础技术 与部件的示范应用,部分实现产业化,高端装备、技术与系统的自 主率提高

10 个百分点,部分行业的技术水平进入国际先进行列. 建设一批高水平的工程技术研究中心和示范基地.

三、重点任务 根据智能制造技术发展的特点和趋势, 拟........