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1、常规机械密封专题调研报告进入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。一、 我国制造业发展取得的成绩（一）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。2014年，我国工业增加值达到228万亿元，占GDP的比重达到358
2、5%。2013年我国制造业产出占世界比重达到208%。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。（二）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，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
3、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。（三）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2016年财富世界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。2015年，我国规模以上制造业研发投入强度达到091%；企业发明专利申请583万件，占国内发明专利申请受理量的602；企业获得发明专利授权159万件，占国内发明专利授权量的605。企业作为市场主体，在自主创新中继续发挥
4、决定性作用。（四）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。二、 制造基础技术与关键部件围绕制造基础技术与关键部件，开展基础技术与前沿技术研究，突破关键技术与共性技术，建立健全基础数据库、工业试验验证平台和安全保障技术，完善技术标准体系，为逐步解决国产装备空心化提供技术支撑，大幅度提高为重点领域和重大成套装备自主配套能力。（一）基础
5、件围绕高速精密重载轴承开展轴承服役性能演变规律与失效机理等基础理论、材料对性能影响规律和失效机理等研究，掌握高速、精密、重载轴承设计理论、寿命理论及试验方法，动态性能试验技术与方法，掌握高铁轴箱轴承、风力发电机组主轴与齿轮箱轴承、机器人和机床精密轴承、特大型装备静压轴承等设计、试验和批量化制造核心技术，开展典型应用示范。围绕高参数齿轮及传动装置开展高参数齿轮传动啮合失效机理、特殊条件下齿轮副基本工作理论、研究，研究高速重载齿轮传动、轻合金齿轮、高性能蜗杆传动及新型机构，基准级别齿轮渐开线样板设计与超精密制造和计量，突破高参数齿轮传动和精密减速器设计、制造和检测共性关键技术，形成标准及技术规范，
6、实现高参数齿轮及传动装置在民用航空装备、工程机械、大型海洋装备、高速列车、海上风电、机器人等装备的示范应用。围绕高端液压件与密封件开展新型高功率重量比和高能量密度液压件的设计方法研究，高参数液压阀、泵等新结构和新方法研究。研究密封可靠性设计、延寿、运行试验技术，开发高性能检测、可靠性评估和测试装备，建立性能评价体系与标准。开发高压力等级多路阀和液压泵、大规格柱塞泵与比例流量阀、高效率静液传动元件与系统、高参数密封件、液压动力总成系统等，实现在工程机械与农业机械、重型机械、航空航天、海洋工程装备等示范应用。（二）基础制造工艺研究高活性金属与铸型界面反应机制和成形方法、铸造全流程精确控制、铸造过程
7、仿真与在线检测等关键技术，掌握钛合金、高温合金铸件精密铸造技术、铸锻件近净成形与精准成形工艺，开展各类材料成形过程动态仿真参数优化技术研发应用，实现典型产品应用示范。研究零件可控清洁热处理工艺、真空等温淬火热处理工艺等关键技术，开发清洁热处理装备，完善热处理工艺数据库。开发高温耐蚀涂层技术、润滑耐磨抗氧化表面工艺材料、工艺及表面处理装备。研究高速干切基本机理和新型干切机床结构，工艺参数优化及基础数据库；研究微量润滑作用机理和测试选用技术，低温微量润滑集成制造技术；环保清洁切削液配置技术。（三）工业性验证平台与基础数据库建立精密齿轮及传动装置、高压大流量液压元件、高参数密封件、高速重载轴承等关键
8、基础件性能及可靠性试验平台，工业传感器、智能仪器仪表性能及可靠性测试平台，对相关的基础技术、关键部件与产品进行试验验证，完善技术标准体系。研究先进制造工艺方法、工艺基础数据库，研究并整合国内外制造工艺相关数据资源，建立健全制造基础技术数据库、基础制造工艺资源环境属性数据库等。研发基础数据采集工具和知识库管理系统和标准，开发面向基础工艺和典型产品全生命周期环境影响评价工具。（四）制造过程安全保障关键技术研究关键部件故障响应安全机制、功能安全定量计算数学模型和定性评价体系等功能安全设计与评估验证技术；研究物理安全、功能安全、网络安全一体化融合的方法理论、制造系统安全一体化管控等安全一体化融合技术；
9、研究安全威胁和攻击机理分析与建模、实时攻击隔离与抑制等工业互联网安全技术；故障预测与健康管理（PHM）等测控产品安全可用关键技术研究；开展功能、网络安全工业化试验验证，典型工业协议安全性分析验证，工业互联网安全漏洞库等研究。三、 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。（一）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
10、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。（二）服务促进产业模式变革，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。（三）可持续发展成
11、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。（四）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
12、业，并为消费者、用户以及企业自身创造显著的增量价值。四、 机械密封行业与上下游行业的关联性机械密封的上游行业为金属、橡胶、塑料和石墨等材料及其制品和仪器仪表制造业，下游行业包括压缩机、泵、釜等输送或搅拌流体的旋转机械设备制造业，终端应用行业包括石油化工、煤化工、管道输送、电力、冶金、制药、食品、船舶、航空航天等行业。（一）上游行业与机械密封行业的关联性分析机械密封上游行业的经营者众多，市场竞争较为充分，处于相对成熟的发展阶段。本行业与上游产业的关联性主要包括：（1）上游原材料的品类属性繁多，价格特点各异，如不锈钢等金属材料具有大宗商品性质，频繁的价格变动会引起本行业成本波动，而仪器仪表等产品的
13、价格相对稳定；（2）上游行业的产品质量的提升将有利于本行业产品及服务的推广；（3）上游行业的技术更新和产品研发将促进本行业的产品升级和应用范围的扩大，有利于促进本行业的快速发展。（二）下游行业与机械密封行业的关联性分析机械密封下游的石油化工、煤化工等行业既是关乎国计民生的基础性行业，也是与经济政策环境高度相关的周期性行业。目前，随着炼化一体化得到国家政策的大力支持，石油化工、煤化工行业迎来项目建设新周期，一带一路国家战略为国内企业走出国门提供机遇，机械密封市场空间快速扩张，叠加密封产品的工业消耗品特性，使得下游行业需求保持持续增长态势。随着下游行业的发展不断深化，大型化、规模化、环保化、集成化
14、、高参数化、智能化等特点成为未来装备的发展特征，下游行业主机设备对各类高参数、专用化、高稳定性、长寿命的高端机械密封需求不断增加，将推动机械密封行业加大技术研发力度，提升自主创新能力。五、 机械密封行业进入壁垒（一）机械密封行业生产技术壁垒中高端机械密封产品是根据主机设备结构和用户工艺特点需求进行定制化设计和制造的非标准化产品。机械密封产品稳定运行受到设计技术、基础材料性能、制造加工工艺、配套辅助系统、安装调试技术等多因素的影响。因此，机械密封生产企业在产品设计、制造工艺、质量管理、试验测试、技术服务等方面需要拥有较高的技术水平。干气密封对理论分析和计算能力的要求更高，需要综合运用流体力学、传
15、热学、结构力学、摩擦学、材料学等多学科知识，耦合各种物理场进行综合分析，然后进行工程分析、设计，再到精密机械加工、激光加工，通过试验测试阶段后，最后才能进入工业现场安装、调试、运行。因此，对于新进入企业来说，需要面临较高的技术壁垒。尤其是在高端干气密封领域，新进入企业需要长时间的设计、生产、应用经验积累才能形成一定的竞争力，其面临的技术壁垒更高。（二）机械密封行业专业人才壁垒机械密封行业，尤其是干气密封、液膜密封领域，是典型的跨学科边缘领域。在理论方面，本行业涉及流体力学、传热学、摩擦与润滑学、材料学等众多专业理论学科，需要具备跨领域研究能力的研发人员；在工程方面，本行业涉及化工工艺、流体机械
16、、化工设备、机械制造、工业自动化、计算机、材料工程等众多专业工程学科，需要具备密封产品设计能力的工程技术人员；在生产、测试、现场服务方面，本行业需要优秀的生产技术工人，以及经验丰富的测试、现场服务人员。目前，国内开设密封专业的高校较少，而且高校密封专业的研究人员的工程经验相对不足。因此，机械密封行业的专业人才最终还是主要依靠企业自身团队的精心培养。新进入企业在人才方面面临很高的进入壁垒。（三）机械密封行业客户认证壁垒对于机械密封生产厂商而言，下游客户主要分布在石油化工、煤化工等行业。行业的大型客户不会将价格作为选择供应商的唯一衡量标准，还会从产品质量、技术研发、生产规模、服务响应等多方面进行综合评定，并提出明确的业绩和资质要求。新进入企业，缺乏业绩和相应配套实力，很难取得客户的信任。终端用户对主机设备运行的安全性高度重视，机械密封生产厂商通过严格的考核验证并进
