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川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅尾 页 的重要 声明 1/25 增 材制 造技术 和装 备是智 能制 造系统 发展 的基础 和核 心任务 和技 术方向 面向 2035 的智能制 造技术预见和路线图研究中提出智能制造系统是由智能产品、智 能 生 产 及 智 能 服 务 三 大 功 能 系 统 以 及 工 业 智 联 网 和 智 能 制 造 云 两 大 支撑系统集成而成，其中，智能产品是主体，智能生产是主线，以智能服务为中心的产业模式变革是主题，智能制造云和工业智联网是支撑。将路线图工作分为六个子方向：智能产品、离散型制造、流程型制造、新模式新业态、工业互联网、智能制造云。增材制造技术和装备是离散型智能工厂发展的重点任务之一，是 智能产品、离散性制造、新模式新业态三个核心子方向 的重要构成技术。同时，新的制造业 发展格局下，制造新需求和新模式对增材制造技术和装备的发展提出了更快更高的发展要求，而且增材制造技术是 分布式智能控制技术、离散智能工厂、个性化规模定制、共享制造、工业电子商务乃至是工业互联网和智能制造云两个路线图工作子方向的核心基础技术和装备。高 端制 造和先 进制 造产业 的发 展对智 能制 造系统 的柔 性提出 了更 高的要 求 随着市场竞争日益激烈，对个性化、多样化产品的需求日益旺盛，中、小批量生产模式取代大批量的生产模式成为制造业的主要生产模式。柔性制造系统应时而生，并且相对于刚性自动化生产线，优势逐渐显现出来。能够帮助企业在多样化需求和动态不确定的环境中生存和发展，抵抗市场风险。现如今，柔性生产能力己经成为同成本、质量和 交货期同等重要的衡量企业绩效和竞争力的指标，反映了企业应对需求多样性和环境不确定性的能力。增 材制 造的特 点决 定了其 在未 来柔性 智能 制造模 式中 不可替 代的 基础和 核心 地位 由于减材和增材制造两种技术特点的不同，它们大多是以互补的方式使用。尽管有差异，但减材制造和增材制造往往是齐头并进的。由于它们各自的特点，这两种类型的制造相辅 相 成，可 以 快速 创 造出 以 前 从 未 想 象过 的 精确 零 件。前 沿 的混 合 先进 制 造 集 成 项 目，就是通过整合各家技术，来提供增材制造的设计自由和减材制造的精度。对于减材制造和增材制造未来的发展方向，卢秉恒院士给出“减材、等材、增材三分天下”观点。他预测，不 久的将来，增材制造将从概念上的三足鼎立走向价值分享的三分天下，即便在批量生产方面增材制造或许没有模具制造、切削加工那么大，但它可以制造出一些具有高端价值的产品，在总价值的体现上必将占有相当市场。风 险提 示：增 材制 造技术 成熟 度发展 低于 预期；下游 需求不 达预 期。增 材 制造 是 柔性 智 能制 造 系统 的 基础 和 核心 技 术 科技 制造行 业2023 年 智能制 造 系列 增材制造之1 所 属部门：行业公司部 分 析师：孙灿 报 告类别：行业研究报告 执 业证书：S1100517100001 报 告时间：2023 年2 月 27 日 联 系方式：S 北 京：东城区建国门内大街 28 号民生金融 中心 A 座 6 层，100005 上 海：陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼，200120 深 圳：福田区福华一路 6 号免税商务大厦 32 层，518000 成 都：高新区交子大道 177 号中海国际中 心 B 座 17 楼，610041 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 2/25 正文目录 一、智能制造.5 1.1.智能制造系统构成.5 1.2.智能制造发展路线图.5 1.2.1.智能产品.6 1.2.2.离散型智能工厂.7 1.2.3.制造业新业态新模式.8 1.3.智能制造系统技术清单.9 1.3.1.分布式智能控制技术.9 1.3.2.人机共融机器人.9 1.3.3.智能传感器技术.10 1.3.4.离散智能工厂.10 1.3.5.企业智能决策系统.10 1.3.6.智能数控加工技术与装备.10 1.3.7.增材制造技术与装备.11 1.3.8.智能建模与仿真技术.11 1.3.9.流程智能工厂.11 1.3.10.个性化规模定制.11 1.3.11.共享制造.11 1.3.12.工业电子商务.12 二、柔性制造是智能制造的新要求.13 2.1.柔性制造系统简介.13 2.2.柔性制造是高端制造业发展的根本需要.14 2.2.1.做好柔性批量定制混线生产模式的顶层设计规划。.14 2.2.2.研发智能制造装备并提升装配生产系统抗异常干扰能力。.15 2.2.3.研发数字化运行管理系统并提升数据驱动决策能力.15 三、新形势下工业制造模式的发展趋势.16 3.1.传统工业生产总结-减量制造.16 3.1.1.材料选用.16 3.1.2.设计.16 3.1.3.制造工艺.16 1ZFUwPsPtQqRqOoNmRsNmN6M8Q7NpNrRtRmPeRpPpNkPtRyQ6MqRoQwMrRyQMYsQzR 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 3/25 3.1.4.生产管理.16 3.2.现代工业生产综合-等量制造.17 3.2.1.基本原理.17 3.2.2.设计.17 3.2.3.制造工艺.17 3.2.4.生产管理.18 3.3.后现代工业发展-增量制造.18 3.3.1.增量制造模式背景.18 3.3.2.设计.18 3.3.3.制造工艺.18 3.3.4.生产管理.19 3.4.不同制造模式的区别.19 3.4.1.三种模式的区别.19 3.4.2.减材制造与增材制造的比较.20 3.5.增材和减材制造将是未来工业制造中不可或缺的一对互补应用.21 四、相关公司估值比较.22 风险提示.23 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 4/25 图表目 录 图 1：智能制造系统集成.5 图 2：智能制造发展路线图-智能产品发展.6 图 3：智能制造发展路线图-离散型智能工厂.7 图 4：智能制造发展路线图-制造业新业态新模式.8 图 5：减量制造流程示意.17 图 6：等量制造流程示意.18 图 7：增量制造流程示意.19 表格 1：面向2035 的智能制造技术清单（2020 版）.9 表格 2：不同制造模式的比较.19 表格 3：重点覆盖公司可比估值.22 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 5/25 一、智能制造 1.1.智能制 造系统构成 新一代信息技术与先进制造技术深度融合形成的智能制造技术，特别 是 新 一代 人工智 能技 术与 先进制 造技 术深度 融合 所形成 的新 一代智 能制 造技术，成为了 第四次工业革命的核心技术和核心驱动力。智能制造正在引领和推动第四次工业革命，引 发制 造业发 展理念、制 造模式 发生 重大而 深刻 的变革，重 塑制造 业的 技术体 系、生产模 式、发展要 素及价 值链，推动中国制造 业获得竞争新优势，推动全球制造业发展步入新阶段，实现社会生产力的整体跃升。面向2035的智能制造技术预见和路线图研究 中提出 智 能制造 系统是 由智 能产品、智能 生 产 及 智 能 服务 三 大功 能 系 统 以 及 工业 智 联网 和 智 能 制 造 云两 大 支撑 系 统 集 成 而 成，其 中，智 能 产 品是 主 体，智 能 生 产 是 主线，以智 能 服 务 为 中 心的 产 业模 式 变 革 是 主 题，智 能制 造 云和 工业 智联网 是支 撑。因此，对智 能制造技术预见和技术路线图的研究也紧紧 围 绕 这 几 个 方面 展 开。根 据 专 家 研 究领 域 分布 情 况，将 路 线图 工 作分 为 六 个 子 方 向：智 能产 品、离 散型 制造、流程 型制造、新 模式新 业态、工业 互联 网、智能 制 造云。图 1：智能制造系统集成 资料来源：面向 2035 的智 能制造 技术预见 和路线 图研究，川财 证券 研究所 1.2.智能 制 造发展路线图 技术路线图以时间为主轴，面向2035中长期，分阶段、分层次的呈现出智能制造技术和产品、离散型智能工厂、流程型智能工厂、智能制造新模式、智能制造云、工业互联网技术等六大技术领域的发展目标、需求趋势、关键技术、重点任务、辅助支撑资源等五大方面的未来发展方向，以及主要升级路径和关键时间节点。h 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 6/25 1.2.1.智 能产 品 面向2035 年，智能产品重点任务包括面向产品设计和工艺的知识库、数据采集与处理分析技术、分布式智能控制技术、人机共融机器人、智能传感器技术等方面，每个重点任务对应着若 干子任务。图 2：智能制造发展路线图-智能产品发展 资料来源：面向 2035 的智 能制造 技术预见 和路线 图研究，川财 证券 研究所整 理 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 7/25 1.2.2.离 散型 智能工 厂 面向2035 年，离散型智能工厂发展的重点任务包括企业智能决策系统、智能数控加工技术与装备、增材制造技术与装备、智能建模与仿真技术、离散型智能工厂、智能制造标准体系等方面。图 3：智能制造发展路线图-离散型智能工厂 资料来源：面向 2035 的智 能制造 技术预见 和路线 图研究，川财 证券 研究所整 理 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 8/25 1.2.3.制 造业 新业态 新模 式 面向2035 年，制造业新业态新模式 发展的重点任务包括设备健康评估和故障预示、共享制造(协 同 与共 享)、个性 化 规 模 定 制、工 业 电子 商 务、知 识工 程 和 工业 知 识 软 件 化等。图 4：智能制造发展路线图-制造业新业态新模式 资料来源：面向 2035 的智 能制造 技术预见 和路线 图研究，川财 证券 研究所整 理 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 9/25 1.3.智能制 造系统技术清单 表格 1：面向 2035 的智能制造技术清单（2020 版）序号 关键技术名称 序号 关键技术名称 1 面向产 品设 计和 工艺 的知 识厍 15 设备健 康评 估和 故障 预示 技术 2 数据采 集、处理 和分 析技 术 16 共享制 造（协同 与共 享）3 分布式 能控 制技 术 17 个性化 规模 定制 4 人机共 融机 器人 18 知识工 程和 工业 知识 软件 化 5 嚮能传 感器 技术 19 智能工 业网 络 6 企业能 决策 系统 20 新一代 移动 和数 据通 信技 术 7 智能数 控加 工技 术与 装备 21 边缘能 技术 8 增材制 造技 术与 装备 22 标识解 析与 管理 技术 9 离散能 工厂 23 网络安 全技 术技 术 10 智能建 模与 仿真 技术 24 基于语 义的 智能 识别 技术 11 嚮能制 造标 准体 系 25 混合增 强技 术 12 智能优 化决 策技 术与 系统 26 人信 息 物理 系统(HCPS)13 流程智 能工 厂 27 工业电 了商 务 14 数字孪 生技 术 资料来源：面向 2035 的智 能制造 技术预见 和路线 图研究，川财 证券 研究所整 理 1.3.1.分 布式 智能控 制技 术 分 布 式 智 能 控 制技 术 是人 工 智 能 和 分 布式 计 算结 合 的 技 术，主要 应 用于 较 大 模 的 区 域、多 异构 半台协 作作 业多个 智能 机器（高可靠 性智 能机 器）协 同工作 的场 景。研究不同智能体之间的行为协调和工作任务协同，同时每个智能体具有其本身的目标和意愿 通过分布式人工智能，将复杂系统的多目标求解问题逐层划分为复杂程度相对较低的子问题，再由不同智能体经过沟通协作和自主决策完成，能克服单个智能机器资和能力缺乏以及功能单一等局限性。需要重点突破云计算环境下的集群机器分布式控制架构，在此基础上，研究边缘控制器的实时调度与控制一体化方法，面向任务 的语义编程及自动生成机制，面向快速高精协作的多智能机器系统的观潷模型，以及多智能机器的任务分配、协同机制和分布式控制。1.3.2.人 机共 融机器 人 人 机共 融机器 人是 把生命 系统 的优点 与机 电系统 的优 势相结 合的 智能机 器人。通过对生命 系 统 和 机 电 系统 深 度融 合 技 术 和 方 法、生 物-机 电 系 统 融 合的 调 控机 理 和 相 关 效 能 优化模型的研究，形成基于生命系统和机电系统相融合的新型感知、驱动和能量供给的智能生物功能器件单元，并通过系统集成实现同生共体、互生共融的新一代人机共融机器人。微机电系统、微纳加工技术、生命科学等众多学科领域的发展都正在促进类生命机器人领域的研究。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 10/25 1.3.3.智能传 感器 技术 智 能传 感器技 术的 发展方 向包 含多源 传感 器融合 技术 与仿生 传感 器技术 等。多源传感器融合技术是指利用不同的时间和空间的多传感器信息资源，对按时序获得的观测信息在一定的准则下 加以 自 动分 析、综 合、支配 和 使用，获 得 被 测 对象 的 一致 性 解 释 与 描 述，以完成所需的决策和任务，使系统获得比其各组成部分更优越的性能。其主要研究内容包括数据关联、多传感器 ID/轨迹估计、采集管理等。仿生传感器是采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合组成的新型传感器，是生物医学和电子学、工程学相互渗透而发展起来的一种新型感知技术。1.3.4.离 散智 能工厂 离 散智 能工厂 能根 据产品 性能 需求进 行产 品设计 与制 造的智 能选 择，实 现个 性化定 制和柔 性制 造混流 生产。通 过设计与仿真软件实现产品的仿生、创成、拓扑优化设计。能够通过智能制造装备，对制造过程进行全流程仿真、工艺参数决策，实现制造模式选择及多类别、多模式混合加工制造，实现产品性能和制造效率的综合提升。基于全流程信息的协同优化技术，实现包括研发设计、工艺与设备、物流、质量、仓 储、销售等工厂 全流程的实时管控和协同优化。离散智能工厂重点面向3C产品小批量、多品种、快速迭代的生产需求；面向航空、航天、船舶零部件超 大型、结构复杂、轻量 化、高质量的生产需求：面向对大型燃气轮机、电推进发动机等高性能发动机的制造需求；面向汽车产品多系统、多部件及个性化定制需求。1.3.5.企 业智 能决策 系统 企 业智 能决策 系统 包括企 业战 略智能 决策 系统、产品 图谱 智能决 策系统、供 应链 管理智能 决策 系统和 工艺 选择智 能决 策系统，以 实现企 业目 标、计 划调 度、运 行指 标、生 产指令 与控 制指令 一体 化优化 决策。企业战略智能 决策系统对企业竞争优势、技术创新体系、创新绩效、环境不确定性、行业与技术发展趋势进行分析决策。产品图谱智能决策系统对产品寿命周期与竞争优势进行全流程、多要素分析，进行产品的族群、发展图谱以及实现路径规划，实现产品的价值最大化。供应链管理智能决策系统对供应链进行全要素分析，实现高效率、零库存的智能供应链管理。工艺选择智能决策系 统进行产品设计与工艺流程智能规划，对产品制造模式进行战略选择。1.3.6.智 能数 控加工 技术 与装备 智 能数 控加工 技术 包括人、计 算机、机 器一 体化 融合 理论与 技术：多 信息的感知理论与技 术 热 变 形 潮、温 度场 理 论 以 及 传 感器 布 点和 补 偿 技 术：几何 误 差建 模 与 补 偿 技 术：振动建模与抑制技术：刀具加工模型与加工状态感知技术 在机质量检测 方法技术：基于数控系统的工件加工进度提取技术：故障在线识别理论与技术：加工过程能量流模型与能效检測技术：智能决策理论与技术 智能执行理论与技术：智能维护理论与技术 智能机床综合能力评价理论与技术等 智能数控加工装备，如智能数控加工中心智能机床等，在数字化控制技术的基础上增强了加工状态的感知能力，通过网络化技术实现设 备 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 11/25 间互联互通，并应用大数据及人工智能技术，具有自感知、自分析自适应、自维护、自学习等能力，能够实现加工优化、实时补偿、智能測量、远程监控和诊断等功能。1.3.7.增 材制 造技术 与装 备 增 材制 造技术 与装 备包括 金属 增 材制 造技 术与装 备、功能 梯度 材料及结 构增 材制造 技术与 装备、生物 增材 制造技 术与 装备等 方向，以及 增材、减材、等 材一体 化智 能混合 制造技 术等 工艺方 向。金属 增材制造技术与装备通过对能束发生装置及多重能场进行建模与仿真，实现多重能量场对构件制备性能的耦合影响的精确控制、变形开裂预防及构件制造过程中的精准控形、控性，同时能实现包含非品态合金、高熵合金等特殊性能材料的大型复杂构件控形控性制造。功能梯度材料及结构增材制造技术与装备能进行金属、非金属、复合材料、陶瓷等多材料混合的3D打印，实现多类别增材制造工艺结合、增材制造与其 他制造工艺结合，并可在构件的不同部位用不同的材质，以及不同材质的渐进过渡，实现材料性能优势互补或独特组合，使构件具有超常规的优异性能。生物增材制造技 术 与 装 备 能 够实 现 非活 性 器 械 和 生 物活 性 组织 与 器 官 的 匹 配性 设 计；通 过 对 多 尺 度、多材料、多细胞、多组织液通道的智能控制，实现非活性器械与生物活性组织与器官的精 准 打 印；与 微纳 生 物传 感、神 经 元 再生 相 结合 实 现 与 宿 主 组织 及 神经 系 统 相 融 相 生。1.3.8.智 能建 模与仿 真技 术 智能建模与仿真将来自多传感器、多尺度的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合，并进行异构数据与结构性数据的融合，将机理模型和数据模型相结合，实现全流程多层次多尺度多场耦合的一体化建模，将不同领域的仿真模型软件通过统一的接口，软件总线、数据共享或网络等技术，组装成具备多种功能的综合仿真软件系统。在进行大规模复杂系统的仿真时，可通过采用协调一致的结构、标准和协议，利用网络设备将分散在各地的仿真设备进行互联，形成综合性仿真环境。1.3.9.流 程智 能工厂 流程智能工厂以优化运行指标为目标，自适应决策控制系统的设定值，实现运行指标的优化控制、自主控制。能及时预测与诊断异常工况，当异常工况出现时，通过自愈控制，排除异常工况，实现安全优化 运行；将机理模型与数据模型深度融合，建立有效的动态智能模型，实现生产装置的动态自主学习与基于数据驱动的自主控制。实现全流程质量管理和数据自由流通。重点满足钢铁、石化、选矿、有色等流程智能工厂的技术和系统需求。1.3.10.个 性化 规模定 制 个性化模定制将人工智能和决策支持系统相结合，通过专家系统，使 决策支持系统能够充分地应用人类的知识，包括对问题的描述性知识，决策过程的过程性知识，求解问题的推理性知识等，通过逻辑推理来帮助解决个性化定制问題中的复杂决策问题。1.3.11.共 享制 造 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 12/25 共享制造具体可分为：制造能力共享。聚焦加工制造能 力的共享创新，重点发展汇聚生产设备、专用工具、生产线等制造资源的共享平台，发展多工厂协同的共享制造服务，发展集聚中小企业共性制造需求的共享工厂，发展以租代售、按需使用的设备共享服务；创新能力共享。围绕中小企业、创业企业灵活多样且低成本的创新需求，发展汇聚社会多元化智力资源的产品设计与开发能力共享，扩展科研仪器设备与试验能力共享；服务能力共享。围绕物流仓储、产品检测、设 备维护、验货验厂、供 应链管理、数据存储 与 分 析 等 企 业普 遍 存在 的 共 性 服 务 需求，整合 海 量 社 会 服 务资 源，探 索 发 展 集 约 化、智能化、个性化的服 务能力共享。1.3.12.工 业电 子商务 工业电子商务通过工业企业交易方式与经营模式的网络化、协同化和智能化，推动企业在研发创新、生产管控、供应链管理、经营管控、财务管控和用户服务等方面传统能力的改造升级，帮助工业企业加快培育基于需求精准识别和定义、资源动态整合、产品或服务快速交付和全生命周期动态服务等方面的新型能力，形成个性化定制、服务化转型、网络化协同等新模式新业态。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 13/25 二、柔性制造是 智 能制 造 的 新 要 求 2.1.柔性制 造系统简介 20世纪50年代，少品种、大批量的刚性流水线生产是主要的生产方式。随 着市 场竞 争日益 激烈，对个 性化、多样 化产 品的需 求日 益旺盛，中、小 批量生 产模式 取代 大批量 的生产 模式 成为制 造业 的主要 生产 模式。柔性制造 系统(Flexible Manufactunng Systems，FMS)，应时而生，并且相对于刚性自动化生产线，优势逐渐显现出来：能 够帮 助企业 在多 样化需 求和 动态不 确定 的环境 中生存 和发 展，抵 抗市 场风险。现 如今，柔性 生产能 力己 经成为 同成 本、质 量和 交货期 同等重 要的 衡量企 业绩 效和竞 争力 的指标，反映了企 业应 对需求 多样 性和 环 境不 确定性 的能力。FMS具有自动化程度高、适应性强等特点，尤 其适用于多品种、中小批量生产。相对刚性生产线，柔性制造系统的优势体现在对制造过程变化的适应性上：一方面是适应系统外部的变化，反映系统的加工能力，例如加工零件类型改变时，能很好的适应新产品的加工；另一方面是适应系统内部的变化，反映系统的抗干扰能力，例如可以很好地适应插单生产。20世纪60年代中期，FMS首先在英国和美国出现，80年代得以现实和并进入商品化时代。具备智能制造特点FMS的意义传统理论认 为，柔性制造系统一般 由三 部分组成：多工位的数控加 工单元，自动化的物料贮运单元和计算机控制信息单元。以往，柔性制造系统的研究往往偏重于对系统硬件搭建的研究、传输线单元设计与研究和柔性系统运输调度问题的研究。柔性制造系统作为一个系统，孤立地研究某一项问题，研究结果往往与实际生产有所偏差，例如在做生产调度研究时，忽略不同零件加工工时的影响；其次，柔性制造系统在具体应用中同样存在设备停机时间过长，生产计划混乱，或者计划不能按时执行等情况，例如机床因故障停机，或者系统无法迅速响应计划更改；再者，柔性制造系统内部不可避免地存在信息孤岛，传统的柔性制造系统理论并不强 调各单元之间的数据共享和数据交换。实际上，智能制造能有效地解决上述问题，并且能够帮助柔性制造系统更好地发挥制造柔性，提高生产效率。数字化、智能化、网络化制造将生产过程中数字化设计、制造工艺、数字化装备等制造技术、制造软件、管理技术、智能及信息技术、工业互联网等集成创新与交叉融合发展。贯穿于研发、设计、生 产、物流、销售、服务 等制造活动全生命周期的各个环节，旨在高效、优质、低耗、清洁、安全、敏捷地制造产品、服务用户的制造模式，代表制造业的未来。智能制造基本范式的演进发展，使得智能产品、智能装备、智能生产和智能服务等不断 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 14/25 创新和持续优化。大规模个性化定制、网络化协同制造等创新产业模式的出现，先进制造与信息技术、工业互联网融合，极大地改变了产 品的设计、制造、提供甚至使用方式。产品生命周期日益缩短，更新速度日益加快，制造业企业的生产方式己由面向产品的生产逐渐转变为面向市场的生产。围绕发展高质量产品与高端装备，利用先进制造、智能制造、绿色制造等技术实现高效、优质、低耗、清洁、安全、敏捷地制造。智能制造的内涵和特征在不断发展和深化，以适应多种混合型制造场景和模式的变化。2.2.柔性制 造是高端制造业发 展的根本需要 美 国 国家 标 准与 技 术研宄 院(MST)认为：智能制造解决差异化更大的定制化服务、更小的 生产 批量和 不可 预知的 供应 链变更，应 对制造 复杂 系统的 不确 定性，实现 数据 驱动从规 模化 生产到 定制 化生产。制造业数字化、智 能化、网络化过程，促 使承载信息和知识数据在产品研发、生产计划、生产执行、市场营销、售后服务等环节有序自由流动，实现生产全过程、产品全生命周期、全产业链的高效运转和价值再造。基于现代传感技术、网络技术、自动化技术、工业智能技术等基础，通过智能化的状态感知、实时分析、科学决策和精准执行技术，实现产品设计过程、生产制造执行过程和制造装备智能化。两化融合和工业互联网的推进，正在加速中国新型工业化的进程，赋能行业的数字化转型，并成为高质量发展的重要引擎。自动化改造 升级、信息化基础条件和应用能力建设发展，有力地促进了企业技术创新和管理变革，为建设未来标准化的数字工厂、智能工厂、网络制造工厂夯实了基础。在国家 大力 推进新 基建 的指引 下，针对 产品高 质量交 付、降低 生产成 本和提 高生 产效能 的需求，更 需要加 大力 度发展 数字 制造、智能 制造、网络 制造的 技术 与装备，更 好地建 立快速 响应、高度 柔性 且透明 协同 的智能 工厂。高 端 装 备 制 造 业如 航 空航 天、轨 道 交 通、汽 车船 舶 等 行 业 领 域，是 直接 关 系 国 家 安 全、国民经济战略发展的高技术产业，是先进制造业的典型代表，是知识密集型、技术密集型的高端产业。其产品结构和 制造工艺过程复杂，配套零件种类、数量众多，使得生产制 造 过 程、协 调关 系 非常 繁 杂 且 研 制 生产 周 期长，同 时 质 量 控制 严 格且 可 靠 性 要 求 高。因高 端装 备制造 具有 技术 难度 大、多 品种、单台 套、小批量、变批 量等 特点，在产 品种类、订 单数 量和生 产节拍 上存 在不确 定性，提高 高端 装备制 造的 国际竞 争力 更需要 用数字 技术、智能 技术、网络 技术 改造提 升和 发展数 字装 备、智 能装 备，实 现个 性化数 字化柔 性生 产制造，快 速、敏 捷地 响应和 满足 市场需 求。为了更好地实现高端装备制造业的数字化、智能化、网络化，建设满足柔性批量定制生产的数字化生产线、数字制造车间和智 能制造工厂，以工艺数字化、装备智能化、系统网络化为核心构建安全高效的数字化、智能化、网络化制造系统，迫切需要开展以下工作。2.2.1.做 好柔 性批量 定制 混线生 产模 式的顶 层设 计规划。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 15/25 高端产品和高端装备的研制大多都是多部门跨业务 领域协同完成的，在构建智能制造体系 的 过 程 中，需要 依 据智 能 制 造 能 力 成熟 度 模型 从 基 本 范 式、功 能 和结 构 多 维 度 出 发，结合产品特点和批产的实际需求制定行动计划和实施路径。更好地解决各制造环节上的智能制造基础和水平参差不齐、应用系统边界划分不清、部分系统重复建设、工厂生产执行层黑箱和存在大量信息“孤岛”等系统性问题，构建基于统一数据源的敏捷研制体系。提升分布式协同研制能力，建立能够支持持续、稳定、高效批量生产的智能化柔性产线技术体系，更好地满足航空航天等高端产品与高端装备的快速研制和混型批量生产需求。2.2.2.研 发智 能制造 装备 并提升 装配 生产系 统抗 异常干 扰能 力。航空航天等高端产品的制造工艺过程复杂，技术难度高，生产对象多品种、变批量，甚至存在单件和极小量的混线生产，对生产系统的柔性提出了更高要求。现有装配生产系统主要依据装配工艺流程设计的节拍式模式，在面向航空航天产品类型多、制造离散程度高且异常扰动因素多的生产模式下，生产工装数量多且转换频繁、设备综合效率低且质量一致性不高，不能适应柔性生产的要求。由于生产系统的设计柔性不足，系统对生产线设计更改、关键件缺件、质量问题、未完工保留线设计更改、关键件缺件、质量问题、未完工保留等动态异常变化的适应能力较差。同时，对制造全要素建模、误差传播机制以及全流程多目标持续优化的机理研宄不足，单机设备的数字化、智能化、网络化水平不够，使得柔性制造系统动态重构能力较弱、生产计划难以制定、生产资源齐套性差且过程管控难度大。2.2.3.研 发数 字化运 行管 理系统 并提 升数据 驱动 决策能 力 如果难以及时准确地掌握生产现场各种资源状态，就难以保证信息的继承性与可追溯性，不能全面建立生产各环节数据关联关系，难以及时感知和预测质量、成本、进度、设备的状态与发展趋势，对全线运行态势的集成掌控能力较弱。数据信息的产生 与问题的反馈较慢，机理模型缺乏沉淀，数据效能难以充分发挥，甚至涉及数据保密等要求，依然需要大量纸质文件。缺乏面向多层级、多角色需求的生产透明综合管控系统，决策缺少丰富且有效的数据支撑。产品全流程质量数据采集覆盖不全，质量数据集成分析能力弱，质量数据应用效能差。因为缺乏基于知识、数据等建立的运行管理系统，自主分析与决策的动态调整能力弱，制造工艺设计缺少数据依据、工艺决策能力低下、非关键制造工艺不达标等，无法做出及时调整，产品整体不合格的现象经常发生。针对多品种、变批量生产制造模式带来的挑战，构建可以在正确的 时间以正确的制造成本生产出质量合格、数量正确的商品并提供优质服务的柔性智能工厂体系，将显著提高生产制造效率和产品质量水平，从根本上提升市场竞争力。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 16/25 三、新形势下工 业 制造 模 式 的发展 趋势 人类生产制造方式的发展经历了等材制造、减材制造、增材制造三个阶段。1.等 材制 造，是 指通过 铸、锻、焊 等方式 生产 制造 产品，材料 重量基 本不 变，已 有3000多 年的 历史。2.减 材制 造，是 指在 工业革 命之 后，使 用车、铣、刨、磨 等设 备对材 料进 行切 削加工，以 达到 设计形 状，已有300 多年的 历史。3.增 材制 造，是指 通过 光固 化、选 择性激 光烧 结、熔 融堆 积等技 术，使材 料一 点一点累 加，形成需 要的 形状。无论是等材制造还是减材制造，在工业制造过程中，产品的设计都会受到制造工艺的影响和限制，设计师并不能够随心所欲的放开想象，追求最理想的产品效果。随着增材制造 技术 和传统 工艺 的完美 结合，工业 制造 变得越 来越 简单、越来 越高效；对 于增材 制造而 言，任何产 品数 据，都 可以 通过 增 材制 造 的方 式来 实现，对工 业制造 领域 带来了 革命性 的变 化。3.1.传统工 业生产总结-减量制 造 3.1.1.材 料选 用 减量制造以自然材料为主要加工对象。在制造过程中大量运用铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础技术逐步强化自然材料的物理性能。3.1.2.设计 减量制造关于产品和生产流程在设计范畴上是孤立和片面的。产品设计仅强调产品价值，流程设计局限于单一生产环节。从设计组织方式看减量制造是一种传统顺序设计。此外，减量制造设计以优良性能设计基础技术为主，主要包括可靠性设计（产品可靠性、生产可靠性）、制造系统动态设计、优化设计等。衡量设计成败的核心指标在于产品开发应用的质量和成本。3.1.3.制 造工 艺 减量制造的基本原理是通过材料去除 工艺，按一定方式从材料物质或工件上切除多余材料，得到所需形状、大小和预定功能的成品或半成品，此类工艺要求物质（工件）表面有足够多余材料。制造工具主要有切削机床和切削刀具，以传统切削加工为主。常见的金属切削加工方式有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨削等。减量制造主要通过批量生产获得大量规范化产品，以此实现生产目的。3.1.4.生 产管 理 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 17/25 减量制造以传统递阶组织 结构为主要形式，这种模式强调分工和隶属关系，在工序上具有较强逻辑关系。其管理技术创新过程比较漫长，时间跨度较大。有代表性的系统管理技术是：专业化分工、科层递阶控制。及时制造、看板技术、全面质量管理等。图 5：减量制造流程示意 资料来源：现代 工业制 造模式 的变 迁及比较 研究，川财证 券研究 所整 理 3.2.现代工 业生产综合-等量制 造 3.2.1.基 本原 理 等量制造将传统制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程等高新技术结合，开发大量新型单元技术：清洁生产、极限加工、新材料成形与加工。激光与高密度能源加工等技术。等 量制 造不同 于减 量制造 之处 在于加 强了 废弃物 质的 回收再 利用，提高 己有 原材料 的利用 效率，通过 回收 和再利 用技 术使有 限投 入得到 最大 产出。出现 剩余物 最小 化管理、零排 放等 模式。这一 制造方 式实 质在于 减少 工业生 产损 耗。3.2.2.设计 等量制造中的设计将产品使用价值与生产成本统。但仍然局限于经济领域。等量制造以现代计算机辅助设计为主要手段，设计组织方式上等量制造采用并行设计方式。支撑这种设计的相关技术主要有：多媒体技术、数据标准与接口技术、计算机网络、模块化技术、可拆卸技术、回收 技术等。在产品设计中追求省料、减少废物、闭路循环。衡量设计成败的核心指标在于产品开发应市的时间、质量、成本/价格。3.2.3.制 造工 艺 在减量制造基本原理的基础 上，等量制造通过对工业生产和产品使用废弃物质的回收和再利用，提高了对己有原材料的利用效率。等量制造流程的设计以局部 循环为核心。等量制造目的在于通过提高制造工艺的精密度、低能耗、洁净度，减少生产损耗；对己有剩余物回收再利用，使原始材料得到最大限度利用。在等量制造中，主要通过个量生产获得经济利润，实现生产目的。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 18/25 图 6：等量制造流程示意 资料来源：现代 工业制 造模式 的变 迁及比较 研究，川财证 券研究 所整 理 3.2.4.生 产管 理 等量制造组织结构为按项目组织的多功能小组，采用并行工作方式的三维矩阵组织。这种生产组织模式强调自愿并行处理。物质回收和再利用。突破传统工序逻辑关系，在时间坐标上相互重叠与交叉，小组协同完成产品制造。等量制造管理技术主要包括：清洁生产技术、废物最小化管理技术。末端治理技术和精益制造技术等。3.3.后现代 工业发展-增量制造 3.3.1.增 量制 造模式 背景 增 量 制 造 的 支 撑技 术 主要 集 中 在 制 造 技术 和 材料 技 术 两 大 领 域。制 造技 术 以 纳 米 技 术、仿生制造技术、智能制造技术和集成制造技术为主，对基础技术和单元技术系统实现集成；在材料技术领域主要以具有仿生特性、智能型人造材料技术为主。3.3.2.设计 增量制造设计追求产品使用价值和价值的和谐统。设计范畴扩展到非经济领诸如自然环境、生态平衡、人文和谐等的，增量制造以绿色设计为主。力求小型化（少用料）、多功能、可回收利用（减 少环境破坏）；在设计 生产流程时追求节能、减少制造环节，提高物质效能。在设计生产工艺
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