物料自动化处理设备全景调研与发展战略研究

物料自动化处理设备全景调研与发展战略研究 一、 国内物料自动化处理行业市场现状 物料自动化处理指根据下游客户的生产工艺，采用物料自动化处理产线来满足投料、存储、配料计量、输送、混合、干燥、包装等多项工艺需求，或采用单机设备来满足混合、中转等单项工艺需求，并通过软件控制系统来实现物料处理的自动化、智能化运作。物料自动化处理产线广泛应用于锂电池、精细化工、橡胶塑料、食品医药等行业。 二、 物料自动化处理面临的机遇与挑战 （一）物料自动化处理行业面临的机遇 1、物料自动化处理国家产业政策的鼓励与支持 近年来，国家出台了《中国制造2025》《十三五国家战略性新兴产业发展规划》《国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）》等多项政策，大力推动智能制造产业的发展，促进制造业产业结构转型升级。物料自动化处理产线及设备作为智能制造装备产业的重要组成部分，将持续受益于国家产业政策的红利，迎来良好的发展机遇。 2、劳动力成本不断上升，物料自动化处理产线及设备应用前景广阔 近年来，中国的人口出生率和自然增长率呈现不断下降的趋势。长期的低生育率降低了劳动力的供给水平，使得低成本劳动力成为稀缺资源。在这一背景下，传统制造业正在面临人力成本日益上升的难题，倒逼制造业企业逐步开启机器换人的步伐。 物料自动化处理产线及设备能够替代人工，实现计量、运输、搅拌、混合等工序的自动化、智能化操作，有助于解决锂电池、精细化工等下游行业的生产痛点，具有较大的应用价值和市场前景。下游行业技术、装备升级的需求将有利于物料自动化处理产线及设备大规模应用与普及。 3、国家对绿色工业日益重视，带动物料自动化处理行业发展 在全球范围内，发展绿色经济已是大势所趋。工业是实体经济的主要载体，实现绿色发展意义重大。资源能源利用效率、绿色制造水平已成为衡量国家制造业竞争力重要因素。在这种背景下，约束能耗、控污减排，加快制造业绿色转型迫在眉睫。 物料自动化处理产线及设备能有效地解决粉料、粒料、液料及浆料等散装物料处理过程中存在的易扬尘、易泄露、难计量等问题，有助于营造安全、卫生的生产环境，是高效环保节能型自动化、智能化装备，符合绿色工业的发展方向。随着国家全面推进绿色制造，加快转变经济增长方式，物料自动化处理行业迎来长期可持续增长阶段。 （二）物料自动化处理行业面临的挑战 1、物料自动化处理缺乏统一的行业标准 物料自动化处理产线及设备具有较强的行业和客户应用属性，多数属于非标准化制造装备。不同行业、客户对产品的外观尺寸、性能参数、交付标准等方面存在较大差异，造成设备、零部件等产品的通用性较差，无形中提高装备企业制造成本与终端客户的使用成本。因而，物料自动化处理行业尚需健全完善统一的产品标准、检测认证等体系，引导整体产业的健康有序发展。 2、物料自动化处理优秀复合型人才紧缺 物料自动化处理产线及设备的生产不仅涉及机械设计、电气设计、工艺加工、装配、调试，还涉及控制程序编写、数据建模分析、模块化设计制造，行业发展需要具备物料自动化处理技术和智能制造技术复合背景的高端技术人才。但目前行业内跨学科、跨领域的复合型人才较为紧缺，一定程度上制约了行业的发展。 三、 行业发展趋势 （一）智能化 智能化包括机器智能化和脑力劳动自动化两个方面。一方面，工业自动化仪表、设备和系统采用现代科学技术手段（人工智能、机器人、知识工程、神经元网络、智能体、全能体等）使机器或系统具有人的某些智能，另一方面，采用智能系统替代或扩展人的脑力劳动，实现脑力劳动自动化。新一代的工业自动化是智能自动化。近年来，工业自动化仪表正从模拟仪表走向数字化仪表，继而借助微处理器，专用集成电路（ASIC）、软件、现场总线、人工神经元等技术走向智能化，基于现场总线的智能仪表不再是传统仪表那样的硬件实体，而是基于现场总线的硬件、软件的结合体。随之，工业自动化系统产业将逐步向智能产品转化，原来的仪表研究和制造部门将淘汰陈旧低档的产品，不断研制和更新智能化程度越来越高的整机、部件和模块，如推出多品种多规格的智能工控机、智能调节器、智能传感器和智能执行机构、智能低压电器等。智能控制技术与DCS、CIMS等的结合以及工业智能机器人等技术的推广应用将使工业自动化系统跃升到一个更高水平。 （二）集成化 集成化一方面是指新一代的工业自动化系统技术，是集多种学科、多种技术，如光机电技术、信息技术、系统控制技术、人工智能等之大成，另一方面是指现代的工业自动化系统是企业生产控制、经营、管理的集成，把自动化孤岛式的单机系统、分散单元和功能软件集成为一个综合大系统，它不仅包括现场控制，而且还有营销决策、原料供应、生产计划、工艺监督等内容，这种集成已从单项局部集成向多项综合集成发展，从而可以提高企业的整体效益。现场总线智能仪表和开放式系统是综合自动化中最有效的装备。计算机集成综合自动化系统（CIMS、CIPS）是工业自动化的高级组织形式和发展方向。 （三）数字化 随着控制计算机通信和网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制和管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业到世界各地的市场。90年代发展起来的现场总线广泛用于过程自动化和制造自动化等领域的现场设备互连通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础沟通了现场设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。现场总线技术的推广应用，因特网技术、企业内联网外联网技术与工业自动化技术的紧密结合，使未来的工业自动化系统向开放型网络式综合控制与管理系统发展。 四、 中国自动化行业的未来展望 2022年8月，云南昆明举办了2021中国自动化大会。大会集中展示了一批中国自动化创新成果。六十年来，中国自动化行业已成长为一棵根基深厚、枝繁叶茂的参天大树，孕育产生了许多新兴学科，在空天科技、深地深海前沿领域、轨道交通、生物医疗、智慧农业、社会治理等方面发挥着不可替代的作用，取得重要突破。 从半自动化的人机协同，到全自动的去人化生产线，机械替代人工是实现信息数据化、数据抓取、数据整合、数据计算、数据分析的重要基础。伴随云计算、大数据、人工智能、区块链这几大关键数字技术的快速发展成熟，数字化及智能化已强势进入大众的视野。数据显示，全球第三产业的数字经济渗透率平均为39．4%，中国第三产业该数据为惊人的40．7%。然而，在第二产业的工业领域中，全球的数字经济渗透率为23．5%，而中国的该数据仅为21%，在全球处于中位水平。可以窥见，数字经济在第二产业的贡献率还有相当大的进步空间。 2021年工信部会同有关部门起草了《十四五智能制造发展规划》（征求意见稿），并于同年4月14日面向社会公开征求意见。征求意见稿明确，到2025年，规模以上制造业企业基本普及数字化，重点行业骨干企业初步实现智能转型。到2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化，骨干企业基本实现智能转型。 数字化的根基为万物数码化，即将各类信息转化为数据的形式并记录保存用以分析决策并最终赋能到全部生产经营流程中。通过数据+算法的加持，数据决策逐步代替传统的经验决策，即运用大数据分析手段，对数据资源进行挖掘和分析，从而形成决策建议与实施方案，为探索未知、求解问题提供新的思维方法。 在这个过程中，工业自动化关键零部件及集成设备几乎无处不在。万物互联的工业场景下，底层逻辑依然是通过深度学习形成的规律性预判并自主指导工业产线的自主化运转。这场轰轰烈烈的生产变革，无论从政策环境、人才结构、全球贸易格局等外部因素，还是技术应用经验、创新研发赶超等产业内因，中国自动化行业都具有得天独厚的优势。 2021年第十四个五年规划和2035年远景目标纲要，标志着数字化转型正式上升为国家明确的政策方向。近年来，工信部、国资委等相继出台推动数字化转型的政策文件，31省市全面推动数字技术与实体经济深度融合。与此同时，在碳中和、碳达峰的时代背景下，新能源行业进入又一轮的快速发展通道，掀起锂电、光伏、风电等新能源行业的扩产潮，为数字化转型下的工业自动化提供成长必要的市场空间。 五、 物料自动化处理行业简介 粉料粒料液料及浆料等散装物料是锂电池、精细化工、食品、医药等众多行业原材料或半成品、产成品的主要形态，在处理过程中存在易扬尘、易泄露、难计量等难题。人工操作不仅容易导致物料浪费、生产低效、管理成本高，而且可能对员工的身体健康造成不利影响。针对散装物料处理的痛点，物料自动化处理应运而生且不断延伸发展。例如，通过喂料机可以在密封环境下实现物料的自动投放，解决人工处理扬尘风险。 在物料处理过程中，通过将喂料机、解包站、气力输送设备、搅拌机、混合机、干燥机、除尘机、包装机等物料自动化处理设备及产线/设备控制系统等组合成成套装备，借助传感技术、数据分析技术等现代科技手段对物料的精度、温度、压力、流量等工艺参数进行自动采集、传输、汇总与分析，实现物料处理过程的可视化管理，提高生产的精益化程度，减少人工操作所带来的失误及安全隐患，为质量控制与溯源、工艺流程优化奠定良好的基础。此外，还可以实现对产线及设备的实时监控和预警，有效提高产线及设备运行的稳定性，降低整体运维成本。 根据《战略性新兴产业分类（2018）》，物料自动化处理作为流程型工业自动化、数字化、智能化的重要装备支撑，属于2高端装备制造产业中的2．1智能制造装备产业，具体属于2．1．2重大成套设备制造。 六、 物料自动化处理产线主要应用领域 物料自动化处理系统具有自动化、智能化、数字化、高精度等特征，是智能工厂及智能制造的重要组成部分，受智能制造相关政策的鼓励和支持。 从国际市场来看，基伊埃集团（GEA）、布勒集团（Bühler）、泽普林集团（Zeppelin）等跨国企业由于较早进入市场，具有深厚的技术底蕴、成熟的应用经验及长远的品牌影响力，在全球范围内拥有广泛的客户群体，形成了明显的先发优势，处于行业的领先地位。 国内目前物料自动化处理行业较为分散，尚未出现广泛涵盖各个应用行业的大型龙头企业。多数企业聚焦于个别应用领域，凭借技术积累，提供物料自动化处理产线或部分关键单机设备。