智能制造装备行业发展前景预测与投资战略规划报告

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1、智能制造装备行业发展前景预测与投资战略规划报告针对光通讯器件制造对装备的需求，重点围绕硅基光电子芯片工艺装备、InP（铟磷）基等光电子芯片工艺装备、光纤器件工艺装备、光电子器件耦合封装等关键装备等开展研究，掌握核心技术，实现产品应用，提升国内光通讯器件制造能力及工艺水平。一、 发展先进制造技术是国家战略需求（一）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

2、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。（二）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。（三）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

3、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。二、 我国制造业自身存在的问题（一）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加工组装低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。2015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

4、外专利授权，产业自主发展的能力不强，难以打破市场垄断。（二）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2000亿元，间接损失超过1万亿元。（三）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%-20%；机电产品中量大面广的燃煤工业锅炉运行效率比

5、国外先进水平低1520%。制造业可持续发展遇到瓶颈。（四）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。三、 绿色制造重点面向我国制造业发展中高能耗、高污染的问题，以提高资源能源效率和降低环境负荷为主线，以绿色产品、绿色工厂为目标，掌握生态设计理论与工具、绿色制造方法与工艺、试验验证平台、绿色标准与规范等基础共性技术，推广基础制造工艺绿色化、流程工业绿色化技术，提升通用设

6、备产品能效、工业废弃物回收再制造与再资源化等生态效率水平。（一）基于绿色理念的减量化设计与创新设计通过创新研发，突破新材料应用及改性设计、节能降噪设计、个性化定制设计、可拆解与回收设计等生态设计关键技术。掌握全生命周期高效绿色循环再利用基础理论及关键技术，实现战略性资源高效绿色循环再利用。研究典型绿色产品新原理、新结构设计及应用关键技术，开发一批绿色制造前沿技术、核心技术与装备，开发推广绿色产品，引导绿色生产。（二）绿色加工工艺与装备重点研究基础工艺绿色化技术、流程工业绿色工艺技术、量大面广的典型通用设备产品节能、减排、降耗技术。实施重点行业系统改造的示范应用。开发高效清洁基础制造工艺及装备、

7、无害化表面处理工艺技术、少无切削液清洁加工工艺与设备、钢铁短流程工艺、有色金属清洁冶炼工艺。开展制造工艺创新和集成应用，加快实现重点行业制造系统和装备的绿色升级。（三）制造系统能效优化关键技术围绕制造系统能效优化与提升和终端用能产品节能，突破产品能效及其集成优化匹配技术，制造系统机群综合能效模型与智能分析技术、机群综合能效的智能协同优化控制技术；掌握系统能效分析与获取、能效评价、监控与优化管理、设备系统能效提升、工艺系统多目标决策优化、工件比能效率提升等系列关键技术；在规模以上企业开展车间、工厂以及产业集群的能耗定额管理和高能效优化运行，推行制造系统能效评价和优化应用。（四）资源循环利用核心技

8、术突破典型机械装备及零部件智能再制造和流程行业在役再制造关键技术，推动再制造成套技术与装备水平上台阶及产业模式创新，培育形成从旧件到再制造产品的循环产业链，提高再制造效率及其产业附加值。掌握大宗材料高效、精细化、高附加值资源化技术和装备，推进资源再生利用产业规范化、规模化发展，逐步扩大产业规模，提升资源化效率及其产业附加值，培育形成新的经济增长点。（五）行业/区域绿色工厂、绿色产品集成应用示范创新绿色制造产业新模式，系统研究绿色制造的基础理论、运行模式、建模仿真技术，绿色产品、绿色工厂标准体系、评价标准。在汽车、机床、钢铁、冶金等行业/区域的开展全产业链绿色制造技术、绿色工厂、绿色产品的集成应

9、用示范。四、 智能工厂适应工厂智能化的发展趋势，重点研发智能制造标准化共性关键技术，实现智能工厂共性关键技术研发、技术的工程化和产业化。提升我国工业自动化行业的整体创新水平和自主装备能力，满足国家科技创新、产业升级和转型的重大战略需求。（一）工业互联网技术与系统针对物理信息系统中信息与物理交叉融合造成的复杂性系统问题，建立工业互联网复杂系统模型，攻克以智能工厂为对象的全网互联技术，给出工业互联网复杂系统的实现能力、性能分析与评价方法。重点研究工业互联网一体化架构、工业互联网的泛在感知网络互联和实时控制技术、多源异构网络互联与语义化互操作技术、动态自组织软件定义的工业控制网络技术、工业互联网验证

10、测试平台。攻克大规模、异构、高实时、高安全、可重构工业互联网共性关键技术，实现工业互联网系统安全可靠应用，建立工业互联网与智能工厂测试验证平台。（二）智能控制器与系统以新一代信息技术为基础，研制新型、高端、可信智能控制器，提升工厂制造过程和制造装备的自有处理能力和智能水平。重点研究智能装备CPS型控制器与关键技术、基于移动互联的智能产线控制管理器、高可信多重冗余控制系统与关键技术、新一代SCADA系统与关键技术、工业组态和工业监控等工业软件、精密系统装配过程数据采集与控制装置。攻克云端服务、高实时任务、高可信控制共性关键技术，实现实时仿真、全分布式控制、多种控制器无缝集成。（三）制造过程的系统

11、设计、控制与优化针对智能工厂的工程化基础方法和实施手段，研究开发面向CPS的工程工具和实时在线优化控制工具以及先进的模型库知识库，提升智能工厂的工程应用目标。重点研究生产过程与设备的建模仿真与优化控制技术、先进制造智能服务体系与全流程智能优化技术、全过程的数据实时获取分析与信息整合技术、工业互联网语义化编程技术与组态工具、分子级表征建模工具与在线实时优化控制系统设计平台、模块化协同设计工具与实时控制系统设计平台。攻克分子级表征与建模、多层域多尺度建模、系统设计、基于知识和数据的仿真模拟与实时优化、在线服务与全流程优化技术，实现仿真设计与控制优化系统工具与平台。（四）CPS制造执行系统与运营管理

12、针对智能工厂的生产要素、能效管理、智能决策和生产服务关键技术，研究基于互联网+智能工厂的运营管理平台，实现智能工厂平台化方法的建立和实施。重点研究基于云平台的CPS制造执行系统、制造过程能效仿真、监测与管控技术、生产要素的状态监测诊断与健康管理技术、企业级辅助决策智能化与可视化平台。攻克服务总线、动态配置、能效模型、生产要素模型、可视化呈现、智能辅助决策关键技术，实现智能工厂的运营管理。（五）智能工厂的可重构技术及原型平台针对智能工厂批量化定制需求，研究工控系统可重构技术，研制智能工厂原型平台，实现产线装备、制造过程和云平台服务资源可重构能力。重点研究装备控制器可重构技术、产线可重构技术、工业

13、互联网与云平台可重构技术、智能工厂可重构原型平台。攻克装备控制系统可重构技术、产线装备可重构技术、工业互联网可重构技术、云平台服务资源可重构技术，实现集成可重构技术的智能工厂原型平台。五、 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。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、

14、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。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。六、 智能制造装备细分行业发展概况及发展趋势（一）3C设备行业发展概况及发展趋势1、3C行业发展概况及发展趋势近年来，以智能手机、笔记本电脑、平板电脑等为代表的3C产品普及率逐步提高，需求逐渐趋于稳定；在5G技术快速发展等因素的影响下，于2021年呈现上涨趋势。据统计，2021年全球智能手机出货量为135亿部，同比增长630%；全球笔记本电脑出货量达到24亿台，同

15、比增长1940%；平板电脑出货量为169亿台，同比增长约305。随着5G、物联网、人工智能等技术的不断发展，在全球应用及体验式消费的驱动下，智能可穿戴设备等新兴3C产品取得了较快发展，成为3C行业重要的增长力。据统计，2021年全球智能可穿戴设备出货量达到534亿部，同比增长20%，预计2024年将达6371亿部，具有较大的市场发展空间。总体而言，3C产品的更新换代需求及新兴3C产品的高速增长，使全球3C行业保持相对稳定增长的发展态势，据统计，全球3C市场规模从2019年的13，020亿美元增长至2021年的13，630亿美元，期间年均复合增长率232%。未来，随着5G、物联网、人工智能等新兴

16、技术与3C产品的进一步融合，会不断加速3C产品的更新换代，同时催生新的产品形态，创造新的需求，使3C行业保持稳定增长态势。2、3C设备行业发展概况及发展趋势3C产品种类繁多，不同产品对于组装、检测设备在功能、性能等等方面均存在一定差异；同时3C产品的生产制造流程复杂、涉及工序良多，因此3C制造行业所需智能制造设备种类繁多，3C设备行业具有广阔的市场空间。我国是全球3C制造中心，产能居于全球首位。近年来，随着3C产品终端需求变化加快、我国人口红利逐步消失，为更好响应市场需求、实现更高效的生产制造及更高品质的质量管理，3C产品加工制造商对相关智能制造设备的需求逐步上升。此外，随着3C产品功能复杂度

17、、生产过程精密度的逐步提高，3C制造厂商对于生产环节中高精密、高稳定性的组装及检测设备的使用渗透率不断提升。据统计，2021年我国电子信息制造业固定资产投资额达到24，19706亿元，较上年增长223%。我国3C制造行业不同生产工序的智能化水平呈现不同的发展特征，前端零部件及中端模组组装工序的智能化水平较高。近年来3C产品制造厂商对生产流程中产品质量保证要求的逐渐提高，使得检测作为品质管理的重要环节日益受到重视，智能检测设备的重要性日益凸显，市场规模随着智能组装设备的广泛使用而不断提高。3C产品日益丰富的功能，将不断催生对相应功能模块进行组装或检测等的需求，成为3C设备持续发展的动力；新兴3C

18、产品将不断涌现与发展，为3C设备提供了新的发展空间。（二）锂电生产设备行业发展概况及发展趋势1、锂电行业发展概况及发展趋势在全球各国加大重视可再生资源的发展背景之下，全球锂电池市场需求高速增长，2021年全球锂电池出货量为5624GWh，同比大幅增长910%，其中动力电池占总市场规模的6597%，新能源汽车市场快速发展成为全球锂电行业发展的主要推动因素之一。我国锂电产业高速发展，已成为全球最大的锂电池制造国。我国锂电产业门类齐全，产品质量持续提升，已广泛应用于新能源汽车、3C、储能等领域。在新能源汽车领域，随着新能源汽车的高速发展，动力类电池呈现快速发展趋势；在3C领域，3C行业的不断发展促使

19、数码电池的应用环境不断丰富、渗透程度逐步提升，数码电池发展整体向好；在储能领域，储能电池作为支持可再生能源发展的关键技术，大量储能项目落地，市场需求旺盛。据统计，2021年我国锂电池出货量为327GWh，同比增长130%，预计2022年，锂电池出货量将超过600GWh，同比增速达80%。在政策及市场需求等因素的引导下，锂电制造企业将继续加大研发投入，围绕高能量密度、高循环次数、安全、环保等方面进行技术创新、迭代，锂电池产品制造技术将不断发展。从下游应用领域来看，新能源汽车市场的发展将逐渐由政策驱动转变为市场驱动，渗透率进一步提升，从而提升对动力电池的需求，动力电池企业将不断通过扩大产能，提高规

20、模效应，以提升市场竞争力；在双碳目标逐步推进的背景下储能电池的应用将更加广泛，储能电池将迎来高速增长。此外，随着下游应用领域的快速发展，终端消费产品更新换代频率不断提高，对锂电池制造厂商在产品品质、生产效率等方面均提出了更高的要求，制造厂商对高精度、高速度、高稳定性的锂电生产设备的需求日趋增长。2、锂电生产设备行业发展概况及发展趋势锂电池的制造工艺较为复杂，主要环节有前段极片制造、中段电芯制造以及后段电芯激活检测环节，锂电生产设备按照电池生产制造流程可划分为前段设备、中段设备、后段设备。近年来，我国锂电生产设备市场规模呈现爆发式增长，国产设备的性能和稳定性的逐步提升，国产化率不断提升，据统计2

21、021年我国锂电生产设备市场规模为575亿元，同比增长1003%，国产化率达90%。随着锂电技术的不断更新、迭代，锂电生产设备各环节均在进行技术升级，以更好的满足制造厂商对产品高一致性、高稳定性等方面的要求，推动制造厂商对锂电生产设备的更新换代需求。在全球各国新能源汽车发展目标明确的背景下，为应对新能源汽车市场的高速增长趋势，全球主流锂电池制造企业扩产意愿明确，对锂电生产设备的需求量将进一步增加。（三）半导体封装测试设备行业发展概况及发展趋势1、半导体行业发展概况及发展趋势半导体是一种导电性可受控制、范围可从绝缘体至导体之间的材料，是计算机、通信设备、电子产品的核心组成部分，广泛应用于生产和消

22、费的各个领域，是基础性、战略性产业。近年来，5G、物联网、人工智能新兴应用领域的蓬勃发展，对海量数据的有效处理提出更高的要求，使半导体产品的使用场景不断丰富，为半导体行业的发展注入了新的增长动力。受半导体产业转移的影响，我国已成为全球最大的半导体产品制造基地，并初步形成了包括芯片设计、晶圆制造、封装测试三个主要环节相关的产业链格局。在政策支持、市场拉动等因素的作用下，我国半导体行业在推进国产化的进程中继续保持快速增长态势。据统计，2021年我国集成电路产业销售额为10，45830亿元，同比增长1820%，其中设计、制造、封装测试业占比分别为4321%、3037%和2642%。封装测试位于半导体

23、产业链的后段，包括封装和测试两个环节，是半导体产业链尤为重要的环节。其中，封装是对制造完成的晶圆进行划片、贴片、键合等一系列工艺，使电路与外部器件实现连接，并为晶圆上的芯片提供保护，使其免受物理、化学等环境因素造成损伤的工艺；测试主要是对半导体性能进行测试，是保障成品质量稳定、控制系统损失的关键工艺。当前，全球封装测试市场规模与日俱增，据统计，全球封装测试市场规模从2011年的455亿美元增长至2020年的594亿美元，其间年均复合增长率约为300%。凭借巨大的消费电子市场、庞大的电子制造业基础，我国吸引了众多半导体企业在国内投资，半导体产业转移正不断深入，我国的封装测试行业，将受益于半导体产

24、业转移带来的需求传导。据统计，2021年我国半导体封装测试行业销售规模为2，763亿元，同比增长1010%，封装测试是我国半导体产业链中国产化水平较高的环节，已形成较强的国际竞争力。2、半导体封装测试设备行业发展概况及发展趋势封装测试设备包括封装设备及后道测试设备。封装设备包括划片机、贴片机、键合设备等，封装测试环节的后道测试设备主要包括测试机、分选机及探针台等。从现阶段看，封装测试设备国产化率较低，市场主要由海外企业占据，国产设备的替代空间较大。测试设备的国产化进程相对较快，已实现部分，随着国内企业不断加大研发投入，自主核心技术水平不断增强，国产化渗透率将逐步提升。在国内封装测试行业强劲的发

25、展下，各类封装测试设备的市场规模均有高速增长，据统计，2021年测试机、分选机及探针台的增速分别达到48%、70%及90%。目前我国封装测试行业发展迅速，封装测试厂商积极投入新产线以实现扩产，未来，封装测试市场尤其是先进封装测试市场的扩产需求将持续带动对封装测试设备的需求。七、 发展思路（一）探索高端，构筑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。（二）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

26、、材料参数库和制造过程核心软件产品。（三），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。（四）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。八、 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

27、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。（一）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，并为形成重大原创性增材制造新技术提供科学指引。（二）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

28、设计和跨越式技术发展。（三）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。（四）增材制造的核心装备设计与制造技术针对激光/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。（五）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

29、，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。九、 高档数控机床与基础制造装备坚持主机牵引、夯实基础、突破核心、工艺验证，聚焦航空航天和汽车两个重点服务领域，重点攻克高档数控系统和功能部件等瓶颈，完成150种以上智能、精密、高速、复合型高端制造业装备的研制和示范应用，大幅提升国家重点工程、国民经济重点领域关键制造装备国产化率，在强化高端数控装备单机智能化水平提升的基础上，逐步实现由单机示范应用向智能化制造成组成套整体解决方案的提升，扩大专项装备成果的应用成效。（一）航空航天领域高档数控装备聚焦航空航天典型结构件加工需求，以提高加工效率和质量为目标，突破关键工艺和编程等核心技术；开展高档五轴数控机床与关键成形装备等主机的应用验证与示范，推动高档数控系统和以摆角铣头为代表的关键功能部件实现批量化应用。（二）汽车制造领域高档数控装备重点研究数控机床的可靠性快速试验技术与制造保障技术、数控系统的可靠性第三方测试及可靠性增长技术，突破数控机床可靠性MTBF2000小时的技术瓶颈，通过示范应用与工艺验证，大幅提升国产数控机床的组线能力。加强成组成套工艺集成研究，为汽车关键零部件制造提供成套解决方案，实现国产高档数控机床在汽车发动机关键零部件高效柔性加工与批量化制造中的成组成套应用。