運動控制器行業(yè)發(fā)展趨勢報告

運動控制器行業(yè)發(fā)展趨勢報告

開展主/被動結合新型機構與驅動、模塊化柔順關節(jié)、關節(jié)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(yè)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(yè)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(tǒng)，為后續(xù)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(yè)制高點。探索增材制造自由成形過程的成形幾何精度、成形效率、材料組織結構與性能的形成規(guī)律與關鍵影響因素和控制方法，為提升增材制造工藝技術和裝備設計水平提供堅實的科學支撐，并為形成重大原創(chuàng)性增材制造新技術提供科學指引。制造基礎技術與關鍵部件圍繞制造基礎技術與關鍵部件，開展基礎技術與前沿技術研究，突破關鍵技術與共性技術，建立健全基礎數據庫、工業(yè)試驗驗證平臺和安全保障技術，完善技術標準體系，為逐步解決國產裝備空心化提供技術支撐，大幅度提高為重點領域和重大成套裝備自主配套能力。（一）基礎件圍繞高速精密重載軸承開展軸承服役性能演變規(guī)律與失效機理等基礎理論、材料對性能影響規(guī)律和失效機理等研究，掌握高速、精密、重載軸承設計理論、壽命理論及試驗方法，動態(tài)性能試驗技術與方法，掌握高鐵軸箱軸承、風力發(fā)電機組主軸與齒輪箱軸承、機器人和機床精密軸承、特大型裝備靜壓軸承等設計、試驗和批量化制造核心技術，開展典型應用示范。圍繞高參數齒輪及傳動裝置開展高參數齒輪傳動嚙合失效機理、特殊條件下齒輪副基本工作理論、研究，研究高速重載齒輪傳動、輕合金齒輪、高性能蝸桿傳動及新型機構，基準級別齒輪漸開線樣板設計與超精密制造和計量，突破高參數齒輪傳動和精密減速器設計、制造和檢測共性關鍵技術，形成標準及技術規(guī)范，實現高參數齒輪及傳動裝置在民用航空裝備、工程機械、大型海洋裝備、高速列車、海上風電、機器人等裝備的示范應用。圍繞高端液壓件與密封件開展新型高功率重量比和高能量密度液壓件的設計方法研究，高參數液壓閥、泵等新結構和新方法研究。研究密封可靠性設計、延壽、運行試驗技術，開發(fā)高性能檢測、可靠性評估和測試裝備，建立性能評價體系與標準。開發(fā)高壓力等級多路閥和液壓泵、大規(guī)格柱塞泵與比例流量閥、高效率靜液傳動元件與系統(tǒng)、高參數密封件、液壓動力總成系統(tǒng)等，實現在工程機械與農業(yè)機械、重型機械、航空航天、海洋工程裝備等示范應用。（二）基礎制造工藝研究高活性金屬與鑄型界面反應機制和成形方法、鑄造全流程精確控制、鑄造過程仿真與在線檢測等關鍵技術，掌握鈦合金、高溫合金鑄件精密鑄造技術、鑄鍛件近凈成形與精準成形工藝，開展各類材料成形過程動態(tài)仿真參數優(yōu)化技術研發(fā)應用，實現典型產品應用示范。研究零件可控清潔熱處理工藝、真空等溫淬火熱處理工藝等關鍵技術，開發(fā)清潔熱處理裝備，完善熱處理工藝數據庫。開發(fā)高溫耐蝕涂層技術、潤滑耐磨抗氧化表面工藝材料、工藝及表面處理裝備。研究高速干切基本機理和新型干切機床結構，工藝參數優(yōu)化及基礎數據庫；研究微量潤滑作用機理和測試選用技術，低溫微量潤滑集成制造技術；環(huán)保清潔切削液配置技術。（三）工業(yè)性驗證平臺與基礎數據庫建立精密齒輪及傳動裝置、高壓大流量液壓元件、高參數密封件、高速重載軸承等關鍵基礎件性能及可靠性試驗平臺，工業(yè)傳感器、智能儀器儀表性能及可靠性測試平臺，對相關的基礎技術、關鍵部件與產品進行試驗驗證，完善技術標準體系。研究先進制造工藝方法、工藝基礎數據庫，研究并整合國內外制造工藝相關數據資源，建立健全制造基礎技術數據庫、基礎制造工藝資源環(huán)境屬性數據庫等。研發(fā)基礎數據采集工具和知識庫管理系統(tǒng)和標準，開發(fā)面向基礎工藝和典型產品全生命周期環(huán)境影響評價工具。（四）制造過程安全保障關鍵技術研究關鍵部件故障響應安全機制、功能安全定量計算數學模型和定性評價體系等功能安全設計與評估驗證技術；研究物理安全、功能安全、網絡安全一體化融合的方法理論、制造系統(tǒng)安全一體化管控等安全一體化融合技術；研究安全威脅和攻擊機理分析與建模、實時攻擊隔離與抑制等工業(yè)互聯網安全技術；故障預測與健康管理（PHM）等測控產品安全可用關鍵技術研究；開展功能、網絡安全工業(yè)化試驗驗證，典型工業(yè)協議安全性分析驗證，工業(yè)互聯網安全漏洞庫等研究。運動控制系統(tǒng)產業(yè)鏈情況運動控制系統(tǒng)產業(yè)鏈上游包括各類電子元器件，如IC芯片、PCB板、晶體管、電阻電容等。產業(yè)鏈的中游主要為運動控制器、驅動器、電機、減速器和傳感器等核心部件的提供商或者運動控制系統(tǒng)解決方案提供商。產業(yè)鏈的下游是各類智能制造裝備行業(yè)。十三五以來，通過試點示范應用、系統(tǒng)解決方案供應商培育、標準體系建設等多措并舉，我國制造業(yè)數字化網絡化智能化轉型升級加速，供給能力不斷提升。在新興制造及傳統(tǒng)制造領域均涌現出大批領先的高端裝備制造企業(yè)，并發(fā)展出離散型智能制造、流程型智能制造、網絡協同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務等新模式新業(yè)態(tài)?！妒奈逯悄苤圃彀l(fā)展規(guī)劃》指出，要大力發(fā)展智能制造裝備、合力發(fā)展工業(yè)軟件產品、著力打造系統(tǒng)解決方案，推動先進工藝、信息技術與制造裝備深度融合，帶動通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級，到2025年實現研制1，000種先進智能制造裝備的目標。汽車發(fā)動機、變速箱等高效加工與近凈成形成套裝備，航空航天大型復合材料智能鋪放、成形、加工和檢測成套裝備，高精度智能化熱/冷連軋成套裝備，百萬噸以上能化乙烯成套裝備，新型干法水泥全流程智能化生產線，食品高黏度流體灌裝智能成套裝備，連續(xù)式針織物/純滌綸織物印染成套裝備，滿足GMP要求的無菌原料藥智能成套裝備，極大規(guī)模集成電路制造成套裝備，新型平板顯示制造成套裝備等。融合數字孿生、大數據、人工智能、VR/AR、5G、北斗等新技術的智能工控系統(tǒng)、智能工作母機、協作機器人等新型裝備。世界制造業(yè)發(fā)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(yè)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(yè)的深度融合，正在引發(fā)對制造業(yè)研發(fā)設計、生產制造、產業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式的深刻變革，科技創(chuàng)新已成為推動先進制造業(yè)發(fā)展的主要驅動力。（一）智能正成為制造業(yè)的關鍵要素越來越多的制造企業(yè)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(fā)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(yè)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(yè)模式變革，重塑制造業(yè)價值鏈在同質化競爭和供大于求的全球市場環(huán)境下，制造業(yè)產業(yè)價值鏈的高端向研發(fā)和產品運營維護等服務生命周期轉移，更多的制造企業(yè)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(yè)模式向定制化的規(guī)模生產和服務型生產轉變特征明顯。（三）可持續(xù)發(fā)展成為制造業(yè)與自然、社會協調的重要主題綠色發(fā)展理念逐步成為共識，激勵制造企業(yè)開始重視綠色技術在產品研發(fā)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(chuàng)新高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝和裝備，不斷降低資源消耗和環(huán)境影響，實現企業(yè)經濟效益和社會效益的協調優(yōu)化，符合經濟社會可持續(xù)發(fā)展的低碳環(huán)保和循環(huán)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(yè)大數據是制造企業(yè)高附加值增值服務的來源，制造企業(yè)全業(yè)務數據化在對制造系統(tǒng)數據采集和分析形成業(yè)務數據閉環(huán)的基礎上，將有效支撐企業(yè)制造過程優(yōu)化和經營管理決策，促進企業(yè)對市場、用戶的精準供給和企業(yè)間的資源分享利用，從而打造智慧企業(yè)，并為消費者、用戶以及企業(yè)自身創(chuàng)造顯著的增量價值。我國制造業(yè)發(fā)展對科技創(chuàng)新的需求粗放式發(fā)展道路已經無法適應我國制造業(yè)的發(fā)展，通過科技創(chuàng)新提高制造業(yè)競爭力是必由之路。在當前我國制造業(yè)實施戰(zhàn)略轉型的關鍵時期，制造業(yè)健康快速發(fā)展對科技創(chuàng)新工作提出了明確的需求。（一）加強制造基礎能力方面的科技創(chuàng)新制造業(yè)基礎技術研究能力薄弱已經成為當前制約我國制造業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，其中基礎材料、關鍵基礎零部件、電子元器件、集成電路、傳感器、控制系統(tǒng)、軟件工具及平臺等眾多領域的基礎研究、關鍵技術研究、關鍵工藝研究都沒有掌握自主核心技術，工藝裝備、測試與實驗裝備、標準化等共性技術自主創(chuàng)新能力薄弱，亟需科技攻關。（二）亟需加強制造企業(yè)經營管理模式創(chuàng)新我國制造企業(yè)管理正處于由傳統(tǒng)管理模式向現代管理模式轉變的階段，經營目標、管理模式、管理理念和決策標準發(fā)生根本性變化，多數企業(yè)并沒有從根本上改變以產品為中心的傳統(tǒng)制造模式，無法適應互聯網、云制造等模式下的多品種大批量定制化的要求，企業(yè)管理信息化、生產過程智能化、咨詢服務網絡化的水平制約著中國制造業(yè)的快速發(fā)展。（三）亟需提升制造業(yè)智能化水平隨著中低端產品加工制造產業(yè)重心向東南亞等發(fā)展中國家轉移，我國裝備制造業(yè)在全球地位面臨挑戰(zhàn)，急需利用互聯網、物聯網、大數據、傳感器等增強裝備產品智能化程度，構建數字化、智能化、網絡化的智能化生產線和數字化工廠，從而提升生產效率、產品質量，提升產業(yè)的競爭力。（四）亟需加強新興產業(yè)關鍵裝備的研發(fā)我國新興產業(yè)所需裝備的需求缺口較大。光電子、先進光伏電池設備、新一代通信設備等發(fā)展所需的關鍵技術和核心技術的自給率較低，核心技術掌握仍較少，試驗設計能力較欠缺、技術集成能力薄弱、制造裝備進口依賴大，新興產業(yè)發(fā)展所需的關鍵裝備自給不足。（五）亟需加強綠色制造技術的研發(fā)優(yōu)質高效、節(jié)能、節(jié)材的先進基礎制造工藝和自動化、智能化技術的普及程度不高，能源消耗、材料利用率及污染排放與國際先進水平相比存在較大差距。亟需發(fā)展先進綠色制造技術與產品，突破制造業(yè)綠色產品設計、環(huán)保材料、節(jié)能環(huán)保工藝、綠色回收處理等關鍵技術，支撐制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。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(tǒng)）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(yè)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(fā)不足等問題，推動新技術研發(fā)與關鍵裝備研發(fā)的協同發(fā)展，構建高端電子制造裝備自主創(chuàng)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(fā)，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(fā)，掌握關鍵技術、開發(fā)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(yōu)化、可靠性驗證及集成應用，打造自主產業(yè)鏈，提升產業(yè)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(fā)，滿足研發(fā)或產業(yè)化需求，推動新技術研發(fā)與裝備研發(fā)的協同發(fā)展。運動控制行業(yè)整體發(fā)展趨勢和發(fā)展驅動力全球科技和產業(yè)競爭聚焦制造業(yè)，智能制造成為全球主要工業(yè)國家的重點發(fā)展方向，智能制造產業(yè)擁有廣闊的市場空間和發(fā)展前景。隨著全球新一輪科技革命和產業(yè)變革深入發(fā)展，新一代信息技術、生物技術、新材料技術、新能源技術等不斷突破，并與先進制造技術加速融合，為制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了歷史機遇。同時，國際環(huán)境日趨復雜，全球科技和產業(yè)競爭更趨激烈，大國戰(zhàn)略博弈進一步聚焦制造業(yè)，美國先進制造業(yè)領導力戰(zhàn)略、德國國家工業(yè)戰(zhàn)略2030、日本社會5．0和歐盟工業(yè)5．0等以重振制造業(yè)為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，均以智能制造為主要抓手，力圖搶占全球制造業(yè)新一輪競爭制高點。我國智能制造及其基礎產業(yè)之裝備制造業(yè)近年來實現了快速發(fā)展。根據賽迪顧問發(fā)布的《2019中國智能制造發(fā)展白皮書》數據，2015年至2019年，我國智能制造裝備產業(yè)保持較快的增長趨勢，年復合增長率達18．42%，2019年我國智能制造裝備產業(yè)的市場規(guī)模已達17，775億元。國家對智能制造做了明確的中遠期發(fā)展規(guī)劃?！秶窠洕蜕鐣l(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出推動制造業(yè)優(yōu)化升級、深入實施智能制造工程，發(fā)展服務型制造新模式，推動制造業(yè)高端化智能化?！妒奈逯悄苤圃彀l(fā)展規(guī)劃》提出：到2025年，我國規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數字化，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步實現智能轉型；到2035年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)全面普及數字化，骨干企業(yè)基本實現智能轉型。綜上，智能制造是我國高質量發(fā)展的戰(zhàn)略制高點，發(fā)展前景廣闊，這也必定帶動上游運動控制系統(tǒng)等核心基礎環(huán)節(jié)的快速、高水平發(fā)展。隨著勞動力成本的上升、人口紅利的減弱，我國制造業(yè)轉型升級的需求迫切，機器替代人已成為必然的發(fā)展方向，運動控制及智能制造產業(yè)的發(fā)展有著長期的內在驅動力。我國經濟發(fā)展已進入速度變化、結構優(yōu)化和動力轉換的新常態(tài)。資源環(huán)境約束不斷強化，勞動力等生產要素成本正在上升，主要依靠資源要素投入、規(guī)模擴張的粗放發(fā)展模式已難以為繼，提質增效已成為經濟發(fā)展的主要目標。根據國家統(tǒng)計局數據，我國勞動年齡人口比例由2012年的69．2%下降至2020年的63．4%，8年間降幅達5．8個百分點；相對應的是我國制造業(yè)的年平均工資由2012年的4．17萬元快速增至2020年的8．28萬元，年復合增長率為8．95%。勞動力成本的上升、人口紅利的減弱帶給我國制造業(yè)巨大的產業(yè)升級壓力，生產制造將必然向自動化、智能化方向發(fā)展，機器替代人成為不可逆的發(fā)展方向。在后疫情經濟發(fā)展環(huán)境下，我國乃至世界范圍內的車間級設備數控化、自動化、智能化、無人化改造需求益發(fā)旺盛。制造業(yè)智能化轉型升級將催生機器視覺、先進運動控制器、高精度伺服系統(tǒng)、高性能減速器、工業(yè)軟件、工業(yè)互聯網絡技術等先進制造底層性、基礎性技術的深度應用。運動控制系統(tǒng)作為智能制造的核心關鍵環(huán)節(jié)，具有持續(xù)快速發(fā)展的長期內在驅動力。除傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級需求外，我國以半導體、新能源、機器人、3C電子等為代表的新興制造需求快速增加，運動控制及智能制造的應用領域不斷擴大，進一步推動了行業(yè)發(fā)展。我國已經在新能源汽車、光伏、集成電路、通信設備、高端顯示器件、航空航天等高端制造領域形成具備一定競爭力的產業(yè)集群，產生對國產高端裝備和基礎核心技術的廣泛應用場景。同時，傳統(tǒng)基礎制造業(yè)如紡織、印刷、物流、冶金等也在市場化規(guī)律下形成特色化產業(yè)集聚，并在全面人工替代、高速同步控制、分布式控制、傳統(tǒng)工藝數字化提煉等領域形成廣泛的智能化提升需求。新興產業(yè)的蓬勃發(fā)展和傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型升級帶來的是數萬億級的智能終端市場空間，進而帶來的是萬億級的裝備制造產業(yè)規(guī)模和數百億級的工業(yè)裝備核心部件市場規(guī)模。我國經濟社會各領域的發(fā)展，要求制造業(yè)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?yōu)橹圃鞆妵?，是我國制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。發(fā)展先進制造技術，增強制造領域的自主創(chuàng)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(yè)水平。長期以來，我國制造業(yè)基礎技術研究薄弱已經成為制約制造業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。我國制造業(yè)向智能制造發(fā)展，必須依靠傳感、控制、通信、工業(yè)軟件等底層基礎技術的突破和深度應用。《十四五智能制造發(fā)展規(guī)劃》明確提出，要加強關鍵核心技術攻關，攻克智能感知、高性能控制、人機協作、精益管控、供應鏈協同等共性技術，針對感知、控制、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的短板弱項，要加強用產學研聯合創(chuàng)新，突破一批基礎零部件和裝置。加強自主可控供給能力是我國智能制造發(fā)展的重點任務?！妒奈逯悄苤圃彀l(fā)展規(guī)劃》明確提出，到2025年，我國的供給能力明顯增強，智能制造裝備和工業(yè)軟件技術水平和市場競爭力顯著提升，國內市場滿足率要分別超過70%和50%。因此，在當前的世界經濟環(huán)境下，我國智能制造領域實現自主可控、將是長期的發(fā)展趨勢，運動控制行業(yè)作為關鍵核心環(huán)節(jié)，將充分受益于進程。運動控制系統(tǒng)是智能制造裝備的大腦、工業(yè)控制的核心，在智能制造大力推進、傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級、新興制造需求快速增加以及等背景下，先進的運動控制系統(tǒng)融合了傳感、通信、控制、工業(yè)軟件、機構優(yōu)化等多項基礎技術，決定了工業(yè)現場核心裝備及關鍵工序的數字化、網絡化、智能化水平，是高端裝備的核心基礎部件，也是智能制造落地的關鍵環(huán)節(jié)。經過多年發(fā)展，中國制造業(yè)已經實現了全世界最完整的全產業(yè)鏈基礎，具有全世界最豐富的工藝業(yè)態(tài)和供應鏈群和全世界最龐大的消費群體。運動控制系統(tǒng)融于廣泛的新場景、新服務、新業(yè)態(tài)的現代智能制造場景中，呈持續(xù)增長的發(fā)展趨勢。結合有關運動控制器及伺服系統(tǒng)市場的研究數據，2019年我國運動控制系統(tǒng)的總體市場規(guī)模約為425億元。根據國際市場研究機構MarketsandMarkets發(fā)布的研究報告，2020年全球智能制造市場規(guī)模2，147億美元，預計到2025年將增至3，848億美元，復合增長率達到12．4%。據此假設按照運動控制系統(tǒng)年復合增長率10%測算，2022年，我國運動控制系統(tǒng)市場將接近570億元。中國制造業(yè)具備全球最完整的全產業(yè)鏈基礎，但過于離散的制造業(yè)帶來人、財、物和能源的極大浪費。疫情蔓延帶來的全球供應鏈斷裂更加劇了全球制造業(yè)的離散度和中間消耗，國際制造業(yè)產業(yè)鏈分工模式面臨調整，區(qū)域化全鏈協作需求對制造產業(yè)布局影響明顯，產業(yè)鏈需要周期更短、響應更快、靈活性和柔性更強；從消費端來看，國產消費產品正在蓬勃興起，個性化體驗感的創(chuàng)新驅動、高質量供給引領和創(chuàng)造新需求成為必然。受消費和供應兩端的需求變化拉動，正在重構的制造產業(yè)鏈生態(tài)圈將發(fā)揮中小制造型企業(yè)的靈活性，通過工業(yè)互聯網與智能化手段拉通企業(yè)間的數據流、信息流，實現設備互聯互通，節(jié)能降耗，提質增效，全面無人化等，設備全生命周期綜合投資回報率的計算（一次性投入和綜合維護成本）取代固定資產一次性投資回報率的計算成為企業(yè)主關注的問題。這一系列的變化，在推動整體制造業(yè)向精益管理綜合能力和全局效益的提升上發(fā)展，這是制造業(yè)智能化的關鍵價值，而作為智能制造核心實現路徑就是：在制造業(yè)關鍵工藝裝備和自動化裝備實現國產自主可控的同時，通過運動控制系統(tǒng)的綜合能力提升，實現其長期穩(wěn)定可靠地工作、數據安全與智能地交互、遠程故障診斷以及更高能效利用率。智能工廠適應工廠智能化的發(fā)展趨勢，重點研發(fā)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(fā)、技術的工程化和產業(yè)化。提升我國工業(yè)自動化行業(yè)的整體創(chuàng)新水平和自主裝備能力，滿足國家科技創(chuàng)新、產業(yè)升級和轉型的重大戰(zhàn)略需求。（一）工業(yè)互聯網技術與系統(tǒng)針對物理信息系統(tǒng)中信息與物理交叉融合造成的復雜性系統(tǒng)問題，建立工業(yè)互聯網復雜系統(tǒng)模型，攻克以智能工廠為對象的全網互聯技術，給出工業(yè)互聯網復雜系統(tǒng)的實現能力、性能分析與評價方法。重點研究工業(yè)互聯網一體化架構、工業(yè)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(tài)自組織軟件定義的工業(yè)控制網絡技術、工業(yè)互聯網驗證測試平臺。攻克大規(guī)模、異構、高實時、高安全、可重構工業(yè)互聯網共性關鍵技術，實現工業(yè)互聯網系統(tǒng)安全可靠應用，建立工業(yè)互聯網與智能工廠測試驗證平臺。（二）智能控制器與系統(tǒng)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(tǒng)與關鍵技術、新一代SCADA系統(tǒng)與關鍵技術、工業(yè)組態(tài)和工業(yè)監(jiān)控等工業(yè)軟件、精密系統(tǒng)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(tǒng)設計、控制與優(yōu)化針對智能工廠的工程化基礎方法和實施手段，研究開發(fā)面向CPS的工程工具和實時在線優(yōu)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(yōu)化控制技術、先進制造智能服務體系與全流程智能優(yōu)化技術、全過程的數據實時獲取分析與信息整合技術、工業(yè)互聯網語義化編程技術與組態(tài)工具、分子級表征建模工具與在線實時優(yōu)化控制系統(tǒng)設計平臺、模塊化協同設計工具與實時控制系統(tǒng)設計平臺。攻克分子級表征與建模、多層域多尺度建模、系統(tǒng)設計、基于知識和數據的仿真模擬與實時優(yōu)化、在線服務與全流程優(yōu)化技術，實現仿真設計與控制優(yōu)化系統(tǒng)工具與平臺。（四）CPS制造執(zhí)行系統(tǒng)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(zhí)行系統(tǒng)、制造過程能效仿真、監(jiān)測與管控技術、生產要素的狀態(tài)監(jiān)測診斷與健康管理技術、企業(yè)級輔助決策智能化與可視化平臺。攻克服務總線、動態(tài)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(tǒng)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(yè)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(tǒng)可重構技術、產線裝備可重構技術、工業(yè)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。增材制造重點解決增材制造領域微觀成形機理、工藝過程控制、缺陷特征分析等科學問題，突破一批重點成形工藝及裝備產品，在航空航天、汽車能源、家電、生物醫(yī)療等領域開展應用，引領增材制造產業(yè)發(fā)展。形成創(chuàng)新設計、材料及制備、工藝及裝備、核心零部件、計量、軟件、標準等相對完善的技術創(chuàng)新與研發(fā)體系，結合重大需求開展應用示范，具備開展大規(guī)模產業(yè)化應用的技術基礎。（一）增材制造控形控性的科學基礎探索增材制造自由成形過程的成形幾何精度、成形效率、材料組織結構與性能的形成規(guī)律與關鍵影響因素和控制方法，為提升增材制造工藝技術和裝備設計水平提供堅實的科學支撐，并為形成重大原創(chuàng)性增材制造新技術提供科學指引。（二）基于增材制造的結構優(yōu)化設計技術發(fā)展基于增材制造工藝特性，融合力學、物理與化學多種功能的結構優(yōu)化設計技術，為結構整體化、輕量化、高性能化和滿足聲、光、電、磁、熱等多功能化提供設計方法和設計軟件，支撐我國高端裝備的自主創(chuàng)新設計和跨越式技術發(fā)展。（三）增材制造專用材料制備技術基于增材制造的工藝特性和應用需求，開展增材制造專用金屬和非金屬材料的設計與制備技術研究，最大限度地發(fā)揮增材制造技術優(yōu)勢，大幅度拓展增材制造的產業(yè)化應用領域。（四）增材制造的核心裝備設計與制造技術針對激光/電子束選區(qū)熔化、激光選區(qū)燒結、高能束金屬沉積