十三五先进制造技术领域科技创新专项规划
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1、十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划制造业是强国之基、富国之本,没有强大的制造业支撑就不 可能成为真正意义上的世界强国。先进制造业特别是其中的高端 装备制造业已成为国际竞争的制高点。落实国家创新驱动发展 战略纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要(20XX-2020 年)和十三五”国家科技创新规划,大力推进实施 中国制造 2025 国家战略和 互联网+”行动计划,加速推动制造业由大变强 的转型升级和跨越发展,对我国经济社会发展具有重要的战略意 义。一、形势分析(一)世界制造业发展趋势进入21世纪以来,在经济全球化和社会信息化的背景下, 国际制造业竞争日益激烈,对先进制造技术的需求更加迫切。云
2、 计算、大数据、移动互联网、物联网、人工智能等新兴信息技术 与制造业的深度融合,正在引发对制造业研发设计、生产制造、 产业形态和商业模式的深刻变革,科技创新已成为推动先进制造 业发展的主要驱动力。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧。1. 智能正成为制造业的关键要素越来越多的制造企业通过应用嵌入式软件、微电子、互联网、物联网等信息技术,提升产品智能化程度和研发设计、 生产制造、 经营管理的智能化水平,打造高端产品和装备,占据产业制高点。 同时,制造装备控制技术的极大提高,使制造装备的自诊断、自 维护、自恢复成为现实,并将推动制造装备向智能化阶段迈进。聞 創沟燴鐺險爱氇谴净祸測樅。2. 服务促进产业模式
3、变革,重塑制造业价值链在同质化竞争和供大于求的全球市场环境下,制造业产业价 值链的高端向研发和产品运营维护等服务生命周期转移,更多的 制造企业成为提供产品、服务、支持、自我服务和知识的综合体。 服务与制造相互渗透融合,从生产型制造走向服务型制造是大势 所趋,产业模式向 定制化的规模生产”和 服务型生产”转变特征 明显。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骤東。3. 可持续发展成为制造业与自然、社会协调的重要主题绿色发展理念逐步成为共识,激励制造企业开始重视绿色技 术在产品研发设计、生产制造、销售服务和回收利用等产品全生 命周期中的应用,创新高效、节能、环保和可循环的新型制造工 艺和装备,不断降低资源消耗和
4、环境影响,实现企业经济效益和 社会效益的协调优化,符合经济社会可持续发展的低碳环保和循 环利用要求。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯。4. 制造大数据和平台成为高附加值增值服务的重要支撑工业大数据是制造企业高附加值增值服务的来源,制造企业 全业务数据化在对制造系统数据采集和分析形成业务数据闭环的基础上,将有效支撑企业制造过程优化和经营管理决策,促进企 业对市场、用户的精准供给和企业间的资源分享利用,从而打造 智慧企业,并为消费者、用户以及企业自身创造显著的增量价值。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤。(二)发展先进制造技术是国家战略需求1. 建设制造强国的战略需要制造业是国民经济的主体,是富国之基、强国之
5、本。我国经 济社会各领域的发展,要求制造业提供更先进的生产技术水平、 高品质的消费产品、自主可控的重大技术装备。从制造大国”转变为 制造强国”是我国制造业发展的战略选择。发展先进制造 技术,增强制造领域的自主创新能力和整体实力,推进制造质量 和产品品牌建设,才能全面提升我国制造业水平,这是提升我国 综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍杂。2. 经济发展和产业结构调整的现实需求我国经济发展已进入速度变化、结构优化和动力转换的新常 态。资源环境约束不断强化,劳动力等生产要素成本正在加快上 升,投资和出口增速放缓,主要依靠资源要素投入、规模扩张的 粗放发展模式已难
6、以为继,推进供给侧结构性改革,提质增效已 成为经济发展的主要目标。转变经济发展方式,打造竞争新优势, 要依靠科技创新提供发展新动力。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔。3. 应对国际产业竞争的战略需要世界制造业产业竞争格局正在发生重大调整。欧美等工业发 达国家纷纷制定 再工业化”战略,重点发展先进制造技术,抢占 制造业高端。新兴发展中国家也在积极参与全球产业再分工,承 接产业及资本转移,抢占制造业的中低端。双重挤压”的外部环境短期内不会改变。通过增强制造业技术水平,提高制造业生产 效率,使我国制造业在产业竞争中跨入中高端,对国家未来发展 意义重大。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐鈞。(三)我国制造业发展取
7、得的成绩1. 制造业总量跃居世界第一,成为名副其实的制造大国近年来我国制造业总体规模已居世界第一位,综合实力不断 增强,不仅对国内经济和社会发展做出了重要贡献,而且成为支 撑世界经济的重要力量。20XX年,我国工业增加值达到22.8万 亿元,占GDP的比重达到35.85%。20XX年我国制造业产出占 世界比重达到20.8%。在500余种主要工业产品中,我国有 220 多种产量位居世界第一。制造业的快速发展,直接促进了我国经 济发展的速度、质量和效益,增强了我国在全球化格局中的国际 分工地位。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘聾。2. 突破了一批核心技术,形成了一批支撑国民经济发展的重大装备产品十几年来
8、,制造业各领域涌现出了一批较有影响、意义深远 的重大成果。国内发电设备装机中国产发电机组已达80%以上,年产千万吨级大型炼油厂设备国产化率达 90%,国产100万千瓦 超超临界火电机组、国产750千伏交流输变电成套设备已投入运 行。日产4000吨大型新型干法水泥生产线、60万吨乙烯、30万 吨级合成氨、百万吨级钾肥等一大批大型成套技术装备实现自主 化。神舟”系列航天飞船的成功发射,实现了载人航天工程的重 大突破。蛟龙号”载人潜水器研制和海试成功,标志着中国跻身 世界载人深潜先进国家行列。 籟丛妈羥为贍债蛏练淨槠挞曉。3. 涌现出一批世界级的大企业,企业正在逐步成为技术创 新主体20XX年财富世
9、界500强排行榜中,中国企业达110家, 其中以工业为主的有50余家。社会创新要素不断向企业集聚,工 业企业研发投入快速增长,自主创新能力显著增强。20XX年,我国规模以上制造业研发投入强度达到0.91% ;企业发明专利申请58.3万件,占国内发明专利申请受理量的 60.2% ;企业获得发 明专利授权15.9万件,占国内发明专利授权量的60.5%。企业作 为市场主体,在自主创新中继续发挥决定性作用。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥龅。4. 初步形成了企业、高校、院所联动的产业创新体系近年来,我国制造业加强科技创新、促进科技成果转化和产5 / 41业化,取得了重要突破和实质性进展,形成了产学研结合、较为
10、 完备的产业创新体系。建设了一批国家重点实验室、国家工程技 术研究中心等科研基地;成立了一批国家产业技术创新战略联盟, 为我国制造业的健康持续发展提供了重要保障。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨钞。(四)我国制造业自身存在的问题1. 自主创新能力不强我国是制造业大国,但多数制造企业在国际产业链分工中仍 处于 制造一加工一组装”氐技术含量和低附加值环节,创新能力 不强。尤其在高端产品创新设计方面,设计工具软件受制于人, 设计方法和理念不够先进,创新设计能力较为薄弱。20XX年,我国集成电路进出口逆差1600多亿美元,众多高端芯片的核心技 术尚无法突破,企业被迫将大部分利润用于购买国外专利授权, 产业自主
11、发展的能力不强,难以打破市场垄断。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵罴。2. 基础能力薄弱,产品质量不高我国制造业质量基础相对薄弱,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、仪器仪表传感 器、工控软件系统等发展滞后。产品质量和技术标准整体不高, 出口产品召回问题不断,严重影响着我国制造业的国际形象。此 外,制造业每年直接质量损失超过 20XX亿元,间接损失超过1 万亿元。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢无。3. 资源利用效率偏低我国部分传统制造行业高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放式生产方式,加剧了对生态环境的破坏。全国钢铁、建材、化工等行业单位产品能耗比国际先进水平高出 10%
12、-20%;机电产 品中量大面广的燃煤工业锅炉运行效率比国外先进水平低1520%。制造业可持续发展遇到瓶颈 。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉鼉。4. 制造业与互联网技术等新兴信息技术的融合程度低我国大部分地区和行业的信息化仍处于以局部应用为主的初级阶段,且不同地区、行业和不同规模企业间信息化水平尚存 在明显差距。面对网络协同制造、大规模个性化定制等新型生产 模式的变革,认识不充分,准备不足,传统制造业将面临二次淘 汰的风险。 坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱釣。二、我国制造业发展对科技创新的需求粗放式发展道路已经无法适应我国制造业的发展,通过科技 创新提高制造业竞争力是必由之路。在当前我国制造业实施战略 转
13、型的关键时期,制造业健康快速发展对科技创新工作提出了明 确的需求。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦繯。(一)亟需加强制造基础能力方面的科技创新制造业基础技术研究能力薄弱已经成为当前制约我国制造 业发展的主要瓶颈,其中基础材料、关键基础零部件、电子元器 件、集成电路、传感器、控制系统、软件工具及平台等众多领域 的基础研究、关键技术研究、关键工艺研究都没有掌握自主核心 技术,工艺装备、测试与实验装备、标准化等共性技术自主创新 能力薄弱,亟需科技攻关。 買鯛鴯譜昙膚遙闫撷凄届嬌擻。(二)亟需加强制造企业经营管理模式创新我国制造企业管理正处于由传统管理模式向现代管理模式转变的阶段,经营目标、管理模式、管理理
14、念和决策标准发生根 本性变化,多数企业并没有从根本上改变以产品为中心”的传统制造模式,无法适应互联网、云制造等模式下的多品种大批量定 制化的要求,企业管理信息化、生产过程智能化、咨询服务网络 化的水平制约着中国制造业的快速发展。綾鏑鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙铳麦。(三)亟需提升制造业智能化水平随着中低端产品加工制造产业重心向东南亚等发展中国家 转移,我国装备制造业在全球地位面临挑战,急需利用互联网、 物联网、大数据、传感器等增强装备产品智能化程度,构建数字 化、智能化、网络化的智能化生产线和数字化工厂,从而提升生 产效率、产品质量,提升产业的竞争力。驅蹶髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼针。(四)亟需加强新兴产业关
15、键装备的研发我国新兴产业所需装备的需求缺口较大。光电子、先进光伏电池设备、新一代通信设备等发展所需的关键技术和核心技术的 自给率较低,核心技术掌握仍较少,试验设计能力较欠缺、技术 集成能力薄弱、制造装备进口依赖大,新兴产业发展所需的关键 装备自给不足。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬缩。(五)亟需加强绿色制造技术的研发优质高效、节能、节材的先进基础制造工艺和自动化、智能 化技术的普及程度不高,能源消耗、材料利用率及污染排放与国 际先进水平相比存在较大差距。亟需发展先进绿色制造技术与产 品,突破制造业绿色产品设计、环保材料、节能环保工艺、绿色 回收处理等关键技术,支撑制造业可持续发展。锹籁饗迳琐筆襖鸥
16、娅薔嗚訝摈。三、思路目标与任务布局(一)总体目标深入贯彻党的十八大和十八届三中、四中、五中全会精神, 落实国家创新驱动发展战略纲要要求,按照 争高端、促转型、 强基础”的总体目标,强化制造核心基础件和智能制造关键基础技 术,在增材制造、激光制造、智能机器人、智能成套装备、新型 电子制造装备等领域掌握一批具有自主知识产权的核心关键技术 与装备产品,形成以互联网为代表的信息技术与制造业深度融合 的创新发展模式,促进制造业创新发展,以推进智能制造为方向, 强化制造基础能力,提高综合集成水平,促进产业转型升级,实 现制造业由大变强的跨越。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲鷯。(二)发展思路1. 探索高端,构筑
17、先发优势结合互联网、物联网、大数据等新一代信息技术发展网络协 同制造模式,加强新兴产业关键装备、智能机器人、3D打印制造 等核心技术攻关,力争率先突破,赢得战略主动。輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧釃。2. 强化基础,增强保障能力针对制造业基础能力薄弱和产品质量不高的问题,重点攻克 轴承、液压件、仪器仪表等核心基础零部件,研发工艺库、材料 参数库和制造过程核心软件产品。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰縭。3. 两化融合,推动供给改革结合云计算、大数据、物联网等信息技术的发展,创新大数 据制造服务、大规模定制、集团管控等企业经营管理模式,积极 探索信息技术与制造技术的融合创新。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减攙。4
18、. 绿色制造,促进持续发展针对资源、环境刚性约束增强,以信息技术为基础改造传统 产业,探索高效、节能、节材产品设计创新、智能化工艺、服务 运维等全生命周期绿色化模式,实现制造业的可持续发展。凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴铍賄鹗。(三)战略布局瞄准国际制造业发展的最前沿,力争率先突破,构筑先发优势。依托新兴信息技术,建立健全制造业的创新发展模式, 形成网络协同制造创新服务体系,提高市场竞争力。在大型构件 金属增材制造、大型硬岩掘进机等领域强化领跑”优势,塑造我国制造业领先优势。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻郐。瞄准我国制造业转型升级的战略亟需,支撑和引领供给 侧结构性改革。掌握一批具有自主知识产权的核心技术和
19、关键技 术,在机器人、重大机械装备、新型电子制造装备等领域培育一 批新技术、新产品和新产业,力争形成新的经济增长点,提高我 国制造业的总体竞争能力。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬缗。瞄准我国制造业的自主可控,强化基础保障能力。提高 核心零部件及软件自主可控,形成政策、制度、人才和环境等方 面的一系列配套条件,强化我国制造业长期可持续发展的基础保 障。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶据。四、重点任务按照总体目标、发展思路和战略布局的要求, 十三五”期间, 先进制造领域重点从系统集成、智能装备、制造基础和先进制造 科技创新示范工程”四个层面,围绕13个主要方向开展重点任务 部署。 阌擻輳嬪諫迁择植秘騖輛埙鵜。
20、(一)增材制造重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷 特征分析等科学问题,突破一批重点成形工艺及装备产品,在航 空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用,引领增材 制造产业发展。形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心 零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系, 结合重大需求开展应用示范,具备开展大规模产业化应用的技术 基础。 氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩纷釓鄧。1. 增材制造控形控性的科学基础探索增材制造自由成形过程的成形几何精度、成形效率、材 料组织结构与性能的形成规律与关键影响因素和控制方法,为提 升增材制造工艺技术和装备设计水平提供坚实的科学支撑,并为 形成
21、重大原创性增材制造新技术提供科学指引。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘慶獷緞。2. 基于增材制造的结构优化设计技术发展基于增材制造工艺特性,融合力学、物理与化学多种功 能的结构优化设计技术,为结构整体化、轻量化、高性能化和满 足声、光、电、磁、热等多功能化提供设计方法和设计软件,支 撑我国高端装备的自主创新设计和跨越式技术发展。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉馴鸨撟。3. 增材制造专用材料制备技术基于增材制造的工艺特性和应用需求,开展增材制造专用金 属和非金属材料的设计与制备技术研究,最大限度地发挥增材制 造技术优势,大幅度拓展增材制造的产业化应用领域。谚辞調担鈧谄动禪 泻類谨觋鸾。4. 增材制造的核心装备设计与制造
22、技术针对激光/电子束选区熔化、激光选区烧结、高能束金属沉积 成形、光固化、激光沉积打印、微滴喷射3D打印、熔融沉积造型等已经展示重大产业化应用价值的增材制造技术,开展相关装 备设计与制造技术的深入研究,占据增材制造产业价值链的高端。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩癱恳迹。5. 评价体系与标准建设研究制定增材制造的材料标准、设计标准、工艺标准、装备 标准、检测标准、数据标准和服务标准等7个方面的标准体系,为增材制造的广泛产业化应用奠定基础,并显著增强我国增材制 造技术的国际竞争力。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库圆鍰缄。(二)激光制造面向航空航天、高端装备、电子制造、新能源、新材料、医 疗仪器等战略新兴产业的迫切需
23、求,实现高端产业激光制造装备 的自主开发,形成激光制造的完整产业体系,促进我国激光制造 技术与产业升级,大幅提升我国高端激光制造技术与装备的国际 竞争力。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞阕簣择。1. 激光与材料的相互作用机理面向航空航天、新能源、电子制造、医疗等领域的国家重大 需求,探索激光与材料相互作用的复杂物化过程,研究超快激光 制造的新原理、新方法、新应用。开展大功率激光/短波长激光与 材料相互作用机理、高精高效制造方法等方面的研究,掌握激光 高品质表面制造、精细制造、极端微结构、高精高效制造等制造 机制与实现方法。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛覲僨鴛。2. 激光器与核心功能部件研究激光器动力学,掌握激光
24、晶体/光学晶体、半导体激光芯 片等激光器关键功能部件的国产化。针对高端制造用激光器的迫 切需求,开展工业化光纤/半导体大功率激光器制造技术、工业化 超快(飞秒、皮秒)激光器制造技术、工业化短 (紫外、深紫外) 波长激光器制造技术等方面的研究,开展激光器标准建设,实现 高性能激光器及核心关键部件的国产化与产业化。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷涨负、亠這。3. 复杂构件表面的激光精细制造技术与装备研究激光表面精细制造、激光清洗、激光抛光等核心技术, 探索器件表面功能性结构的激光高质、高效制造机理与新技术, 研究关键构件表面微结构成形机理与实现方法,并掌握激光光束 路径规划及高速扫描、激光制造装备在线监测与补
25、偿、激光制造 过程精密在线检测等装备关键技术,开发航空航天、微电子、生 物医疗等领域典型复杂构件的激光精密加工技术与装备,提升国 产激光制造技术与装备的竞争力。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻減栖綜。4. 大功率激光高效制造技术与装备研究特殊工况下的激光制造机理与失效行为,突破大型构件 激光制造装备的设计制造技术瓶颈,攻克大型构件定位、质量在 线检测等关键技术,研究激光切割、激光打孔、激光冲击强化、 激光焊接以及激光复合制造等关键技术,开发面向飞机、船舶、 高铁等大型构件制造中的高端激光制造技术、装备与标准。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼鏗穎報。5. 先进激光精密微细制造技术与装备针对航空航天、微电子、新型微小航空
26、器件、光子集成器件 等领域,突破激光衍射极限的纳米尺度制造、复杂微纳操纵及激 光纳米连接、激光光束整形与协同控制等关键技术,开发硬脆材 料高效精密制造、异种材料的激光高性能连接制造、极端微纳结 构精细制造等技术与装备,并设计和加工若干具有重大应用前景 的新型功能器件。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类芈罷鸨。(三)智能机器人推动机器人产业与人工智能等新一代信息技术深度融合,突 破共性关键技术,形成具有国际竞争力的机器人产品,协同标准 体系建设、技术验证平台与系统建设、以及典型示范应用,支撑 我国机器人技术和产业向高端发展。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈極嚕辫。1.智能机器人基础前沿技术结合机器人与以人工智能为代表的新一代信息技术深度融 合的国际发展趋势,开展机构/材料/驱动/传感/控制与仿生的创新15 / 41
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