机械设备行业市场前景及投资研究报告：国内装备企业智能制造进程

%%%%国内装备企业智能制造进程与展望2024-01-25%%1%%%%%%目

录01

智能制造解决制造业什么痛点？02

智能制造如何落地？03

智能制造前景展望%%3%%%%%01智能制造解决制造业什么痛点？%%4%%%%%%01

中国制造的智能化转型步伐较快➢➢➢智能制造被定义为基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具

图：海外制造业发展历程1950s-有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。对比海外制造业发展，伴随IT、互联网、离散控制技术等发展，海外的制造业发展已经经历了从自动化、网络化、初步智能化的转型，但转型时间经历较长。年代1980s1990s2000s2010s1980s制造业水平符号运算

专家系统

Agent网络智能化大型电脑物联网+计算能力PCsPCs互联网国内制造业转型升级的步伐明显更快。以典型的金属加工机床的产量为代表，加入WTO后，国内制造业需求快速增长，对自动化设备需求大幅提升。2001-2010年国内金切机床产量快速提升且数控化率提升较快。2010年后，作为自动化生产代表的工业机器人渗透率快速提升，国内工业机器人产量快速增长，人均工业机器人占有量迅速提升。主机云非结构化用户创建

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中心化中心化离散型服务式图：2001-2010年国内金切机床产量快速提升图：2001-2010年新增金切机床数控化率快速提升图：2010年开始国内工业机器人渗透率快速提升10035%30%25%20%15%10%5%300200%908070605040302010025020015010050150%100%50%0%0%0-50%新增金切机床数控化率金切机床产量（万台）中国工业机器人安装量（千台）增速资料：IFR，国家统计局，《From

Intelligent

Manufacturing

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Further

On》（Yao等），长江证券研究所%%5%%%%%%01

智能制造政策快速演进，持续细化完善➢从国内政策制定节奏和方向亦能看到国内智能制造产业的快速演进。资料：知领公众号，长江证券研究所%%6%%%%%01

行业痛点一：规模工业制造面临成本和效益瓶颈➢➢当前面对制造业人力成本快速提升、行业模式转变及全球供给格局调整等变化，智能制造转型更加迫切，充分解决行业痛点。制造业人力成本上升、人口红利下降。人均薪酬在持续提升，人口年龄结构趋向老龄化，面临用工难、用工贵问题。图：人口结构趋于老龄化图：人均薪酬提升带动人力资本成本上升20%18%16%14%12%10%8%72%70%68%66%64%62%60%58%12108646%24%2%00%2011

2012

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202265岁以上

0-14岁

15-59岁（右轴）城镇非私营单位就业人员平均工资（万元）城镇私营单位就业人员平均工资（万元）资料：Wind，国家统计局，长江证券研究所%%7%%%%%%01

行业痛点一：规模工业制造面临成本和效益瓶颈➢➢规模占比较大的仍然是偏传统的规模型或流程型工业，转型升级需求较强。同时，高端制造业占比提升亦在促进智能制造转型升级。图：偏传统的规模型或流程型工业行业规模较大（亿元）图：高端制造业占比提升16.0%金属制品业石油、煤炭及其他燃料加工业非金属矿物制品业15.5%15.0%14.5%14.0%13.5%13.0%有色金属冶炼及压延加工业黑色金属冶炼及压延加工业化学原料及化学制品制造业汽车制造业电气机械及器材制造业计算机、通信和其他电子设备制造业2018201920202021202204000080000120000160000高技术制造业占规模以上工业增加值比重资料：Wind，国家统计局，长江证券研究所%%8%%%%%%01

痛点二：行业制造模式在经历改变➢

制造业的终端需求在转变：大规模、小批次、流水线→小批量、多批次、定制化，柔性制造需求提升，企业经营逻辑发生变化。✓

多样化需求趋势下，更加要求企业掌握know-how，并切合实际的行业运用，加深行业理解，具备行业化、专业化能力。✓

从追求规模效应、单位降本，转变到以客户需求为核心，重构业务流程和经营模式，精益制造要求凸显。图：智能制造趋势下，企业需具备行业化和专业化的能力图：向小批量、多批次、定制化转型资料：《From

Intelligent

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On》（Yao等），长江证券研究所%%9%%%%%01

痛点二：行业制造模式在经历改变➢

粗放式经营已不适合当前制造业发展需求。中国制造此前长期处于微笑曲线中间低附加值部分，侧重单位降本、规模效应。➢

精益制造要打通销售（解决客户需求、提供完整解决方案）、供应链（核心技术know-how&零部件），向微笑曲线两端发展。图：产业价值链分析资料：汇川技术公众号，长江证券研究所%%10%%%%%%01

如何架构？将智能化贯穿车间、工厂到供应链➢✓总体来看，将智能化贯穿产品全生命周期和企业全流程管理及上下游供应链。包括：

图：智能制造包含的设备、系统架构除了工业机器人、机床等自动化设备，还包含物流运输车、传感器、PLC等精细排产、精准物流、设备&生产过程监测、过程数据采集与反馈等环节。✓生产控制类软件等进行数据分析、决策，负责生产管理、物料管理、质量管理、设备管理、能耗管理等。并进一步延伸到公司生产、运销、人力资源、企业监督、客户服务、销售、采购、会计等工厂、企业运作的数字化管理。✓政策重点要求：《智能制造十四五规划》要求大力发展智能制造装备，要求突破一批“卡”基础零部件和装置，研制一批国际先进的新兴智能制造装备等。图：智能制造基础零部件和装置，智能制造装备产品矩阵丰富图：智能制造技术架构资料：亿欧智库，中国政府网，长江证券研究所%%11%%%%%%02智能制造如何落地？%%12%%%%%02

现状：国内智能制造进程稳步推进➢✓2022年我国智能制造成熟度指数为106，同比增长6%，全国制造成熟度整体水平稳步提升，37%制造业企业已经进入数字化网络化制造阶段。图：行业偏标准化制造的行业导入智能制造更早化学原料和化学制品制造业电气机械和器材制造业食品制造业72%71%72%73%70%68%68%67%14%

7%

7%14%

9%

6%14%

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7%13%

6%

8%量大面广的中小企业逐步开启智能制造转型升级，智能制造成熟度一级及以下企业占比持续下降。21%制造业企业实现了核心业务环节的数字化、网络化（成熟度二级），12%制造业企业实现网络化集成及单点智能，4%的制造业企业达到四级以上的高成熟度，实现深度智能化。从行业看，3C、汽车制造、食饮等偏标准化制造的行业导入智能制造更早，总体水平在行业内靠前。国内装备数字化智能化水平、工业软件应用率稳步提升，2022年数字化/智能化装备渗透率分别达47%、12%，同比提升4pct、4pct；研发设计类/生产制造类工业软件应用率分别达53%、35%。仅器仪表制造业医药制造业17%16%7%6%铁路、船舶、航空航天和其他运输…石油、煤炭及其他燃料加工业酒、饮料和精制茶制造业汽车制造业10%6%✓✓12%

10%

10%16%18%20%11%

6%11%

7%64%58%计算机、通信和其他电子设备制造业12%

10%图：国内装备数字化智能化水平、工业软件应用率稳步提升图：国内制造业智能制造成熟水平稳步提升图：37%制造业企业进入数字化网络化制造阶段80%70%60%50%40%30%20%10%0%75%100%40%35%30%25%20%15%10%5%37%92%

92%69%35%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%63%25%47%43%21%12%15%14%12%8%9%7%6%5%4%0%自动化装备渗透率数字化装备渗透率智能化装备渗透率2020年2021年2022年2020年一级及以下2021年二级

三级2022年制造业企业数字化网络化水平2021年

2022年四级及以上资料：《智能制造成熟度指数报告（2022）》，长江证券研究所%%13%%%%%%02

现状：现阶段全国智能制造推进进展存在企业间差异➢大型企业更加重视系统性、整体性地推进智能制造，除了主体打造示范样板，三一、徐工、中车等集团企业亦将智能制造标准进一步深化到下属同类企业，快速复制。比如三一重工截止2022年底累计推进31家灯塔工厂建设，已实现25家灯塔工厂建成投产。徐工机械已建成智能制造能力成熟度四级工厂2家，三级工厂6家，对标成熟度5级要求加快建设。➢✓➢中小型企业首先在采购、财务、工艺设计等与供应链相关环节开展了数字化改造，基本实现与链主企业关键数据对接。而在装备、生产作业、集成内部能力建设方面智能化水平还有较大提升空间。根据《智能制造发展指数报告2021》统计，2021年全国智能制造成熟水平一级及以下水平企业95.09%是中小微企业。中小型企业制造企业多处于产业链中下游，对原材料涨价议价能力和消化能力均较弱。经济形势转变、需求结构变化、传统消费疲软凸显，增加中小企业挑战，抑制智能制造转型。此外，根据国家统计局，2022年国内共投入R&D经费3.08万亿，已连续多年保持平稳增长。其中规模以上工业企业R&D经费达1.94万亿，同比增长10.5%，为国内推进新型工业化和智能制造创新提供持续创新动力。图：《智能制造发展指数报告2021》对中小企业样本数统计，大多数中小企业处于产业链中下游图：中小微企业智能制造能力明显低于全国制造业水平图：全国研究与试验发展经费支出稳步提升汽车零部件及配件制造其他未列明通用设备制造业金属结构制造21.81.61.41.213500030000250002000015000100005000030%25%20%15%10%5%其他电子设备制造服饰制造塑料零件及其他塑料制品制造电线、电缆制造机械零部件加工包装装潢及其他印刷钢压延加工0.80.60.40.200%人员技术资源设计生产物流销售服务棉纺纱加工中小微企业水平全国制造业水平研究与试验发展经费支出（亿元）增速其他资料：《智能制造发展指数报告2021》，长江证券研究所%%14%%%%%%02政策引导明确，多个抓手实施，从企业财务到软硬件均有目标➢✓近年来连续出台智能制造发展扶持政策，以专精特新、新型工业化、CMMS行业标准等多个抓手深入推动智能制造进程。图：专精特新第1-5批已复核或公示企业数量5000435745004000350030002500200015001000500近两年国家积极推动专精特新小巨人企业建设，目前第1-5批已复核或公示企业数量分别为155、1079、2930、4357、3671家，专精特新企业要求1亿元以上企业近2年研发支出占营收比不低于3%，研发人员占企业职工总数的比例不低于15%。实质为引导中小企业积极研发转型，推动效益提升。近期，政府再提新兴工业化，目标到2035年基本实现新型工业化，其中一项基本任务大力推进数字技术与实体经济深度融合，包括以智能制造为主攻方向，以场景应用为牵引，加快重点行业智能升级，大力发展智能产品等。新型工业化内容亦在不断丰富，比如AI+制造、AI+机器人、AI+机床等新趋势。2020年，智能制造能力成熟度模型国标发布，目的是让不同类型、不同行业的制造企业站在系统、全局的角度统筹考虑智能制造规划，选择正确的路径实施智能制造过程改进工作。36712930✓✓10791550第一批第二批第三批第四批第五批专精特新小巨人企业复核&入围情况（家）图：CMMM国标在设计、生产、物流、销售等领域提出智能制造发展目标图：CMMM国标引领企业做智能制造梯次规划资料：《中国智能制造发展研究报告——能力成熟度》，新京报，工信部，长江证券研究所%%15%%%%%02

智能制造具体在哪些方面落地？➢

CMMM国标针对企业智能工厂运营，在数字化研发设计、自组织柔性生产、自组织物流、敏捷供应链、基于价值的服务、可持续制造、设备全生命周期管理、数字化人才培养均有具体细则要求。比如：CMMM为企业提出详细的方法论和业务、运营、供应链等目标图：模式目标产品设计全生命周期

多方协同并行设提升设计数据管理水平、提升研发协作效率、缩短研发周期、降低研发成本、满足个性化定制需求基于用户个性化需求的定制化设计数字化研管理计✓在智能参数调优环节，第一步完成MES系统、设备管理系统、良率管理系统（YMS）、统计过程控制（

SPC

）等的搭建，先建立工艺参数与质量标准的监测模型。第二步导入先进生产控制（APC）、缺陷分类控制（FDC）等，使用大数据、人工智能技术构建工艺参数预测模型，实现批次化生产过程工艺参数动态监控与控制。第三步进行更深一步机器学习、深度学习，实现产品智能化调参。发设计

基于数字样机和仿真

工艺仿真与工艺平台的设计验证柔性生产排程优化自适应快速换型提升企业交付和应变能力、缩短产品制造周期、提高设备利用率和员工劳动生产率、改善产品质量自组织柔性生产作业绩效管理智能参数调优智能化品质管控基于设备、系统集成的自动化仓储物流基于多方协同的智能化物流发运多方协同的智能化供应链企业物流运作的成本和资金投入降低、仓储与配送效率提升、财物与作业准确率提升自组织物流基于数据驱动的仓储物流优化数字化供应链绩效评价降低成本和资金投入、提高市场需求响应能力、提高供应计划的准确率和及时性、缩短供应周期、降低供应风险图：智能参数调节智能化进程分步落地敏捷供应链供应链风险智能感知与决策智能产品服务需求精准识别的服务

多元融合服务生态构建产品交付全流程透明可视基于大数据分析的服务预测提升需求响应速度、服务精准度与服务效率，降低服务运营成本，提高客户满意度，增强客户粘性基于价值可持续制

安全生产闭环管理

能源精细化管控提升资源利用率、降低能耗、减少污染物排放造智慧环保管理设备数字孪生装备协同作业提升人机协作效率、提高设备生产效能、降低故障停机时长、降低设备维护成本、提高质量稳定性设备全生命周期管理故障预测性维护培养企业文化建立自主培训体系引导知识传播数字化人才培养打造企业核

建造智能制造人才队伍、落实智智能制造战略规划

心竞争力能制造人才战略资料：《中国智能制造发展研究报告——能力成熟度》，长江证券研究所%%16%%%%%%02

智能制造具体在哪些方面落地？✓在构建多方协同智能化产业链环节，从采购需求单项传递向制造业务全面协同与产业链协同优化。与上游信息共享、协同生产程度大幅提升，通过多级供应链信息共享、业务互联，实现全产业链全方位协同和智能化运行，降低供应链风险，提高供应链运行效率。图：多方协同的智能化供应链实现路径采购需求单项传递企业对供应商开展从寻源、认证、准入、评价到淘汰的全过程管理，确保供应商管理的规范性。根据工厂生产计划自动生成采购订单，通过协同平台传递至供应商端，供应商对供货的交期、数量、频次、到货日期等信息进行初步确认采购业务双向交互协同进行供应商采购业务协同、信息共享和全流程执行状态监控。基于协同平台实现采购业务的线上询报价、交期确认、销售发货执行、物流运输、到货收货确认、供货质量检验的业务协同与信息共享，监控采购业务执行异常，避免采购风险制造业务全面协同与产业链协同企业与供应商设计、生产、质量、仓库系统有效集成，实现技术要求、生产进度、库存信息、质量信息、产能信息及时共享，精准指导供应商准确排产、备货与送货，提高供货及时率和准确性资料：《中国智能制造发展研究报告——能力成熟度》，长江证券研究所%%17%%%%%%02

以成本投入换来提效降本实效，后续转型动力充足➢当前智能制造投入尚未完全转化为显著的、可量度的商业价值，企业难以预计投资回报率，可能导致转型投资不积极。而根据《中国智能制造发展研究报告——智能工厂》，为推动传统制造向智能制造转型升级，我国推

设一批智能制造示范工厂，目前来看价值成效改善明显。✓✓创新效率提升明显。包括产品研发周期平均缩短28.0%，最高缩短70%；服务响应时间平均缩短27.9%，最高缩短80%。运营水平显著改善。运营成本平均下降18.6%，物流成本占比企业运营成本平均降低15.56%，库存周转率平均提升达25.0%，产品不良率品平均下降24.4%，资源综合利用率平均提升达21.9%，设备综合利用率平均提升达25.0%，订单准时交付率平均提升21.8%，订单完成周期平均缩短27.9%。节能减排效果显著。二氧化碳排放平均降低13.3%，最高降低53%，超过六成企业降低超过10%。✓✓具体地，《中国智能制造发展研究报告——智能工厂》公布了原材料、装备、消费品和电子信息行业九家领先的智能工厂业绩改善情况。图：部分行业领先智能工厂业绩改善情况资料：《中国智能制造发展研究报告》（中国信通院），长江证券研究所%%18%%%%%02

头部企业的智能制造落地措施➢多个细分子行业头部引领国内智能制造落地，成为行业标杆。图：部分赛道头部企业引领行业智能制造发展公司行业智能制造落地进展大力推进智能制造，获批工信部2022年新一代信息技术与制造业融合发展试点示范项目4个，获评智能制造示范工厂5个、中国中车轨交装备智能制造优秀场景2个，建成智能化产线21条。2008年开启数字化工厂建设，2016年公司从内部流程信息化走向产业链大数据治理并成立树根互联，打造工业互联网服务平台。截止2022年底，公司累计推进31家灯塔工厂建设，已实现25家灯塔工厂建成投产。其中长沙18号工厂通过智能制造实现产能扩大123%、生产率提高98%、单位制造成本降低29%。三一重工工程机械已建成智能制造能力成熟度四级工厂2家，三级工厂6家，对标成熟度5级要求加快建设。2021年徐工重型5G智能工厂快速落地智能装备改造，实现生产效率提升50%、运用成本降低23%，新产品周期缩短36%，产品一次校验不合格率下降36%，能源利用率提升12.8%。在下料、焊接、机加、涂装、装配、调试、物流等环节布局绿色技术和智能制造技术，不同环节材料利用率、效率、产品合格率均有显著提升。中联重科智慧产业城土方机械制造已达成全流程智能制造，生产挖机的1500多个零部件为无人化配送，依托高效协同的数字孪生系统，平均每6分钟可以下线一台挖掘机。徐工机械中联重科工程机械工程机械恒立液压中集集团工程机械2023年国家级智能制造示范工厂揭榜单位企业，建设有油缸智能车间、高精密铸件智能工厂、高端液压泵阀智能工厂。截止2022年，累计9家企业建成省级智能制造或数字化工厂，2022年开始继续打造全球灯塔工厂，导入数字化绩效管理系统（DPM）、数字孪生/仿真、人工智能/机器学习等。集装箱、海工大力建设质量信息化系统，CRM、SAP、MES、OA等系统的上线打通客户端、供应商、厂内交付全部环节，同步建立质量智能分析BI，以快速、准确的质量数据为持续改善提供有效数据。积极打造数字化车间和智能工厂，建成全5G支持的智能车间，推进以智能制造为目标的MES、WMS、机联网项目，致力于建设国内领先、国际先进的离散型工业车辆智能制造体系厂，进一步提高劳动生产率，提升产品品质，近年开展蚌埠液力扩建及智能制造基地、衡阳合力扩建及智能制造南方基地等项目建设。创世纪机床叉车安徽合力公司深入实施智能制造，基于数字孪生、5G应用技术、工业互联网、智能焊接、自动涂装等智能制造工艺技术革新生产方式，以数据驱动生产流程再造。建成600余台各类智能机器人、20余条智能化集成生产线、10余条喷涂流水线、50余台AGV智能物流车、5个智能化立体库组成的零部件及整车制造绿色未来工厂

，形成了青山工业园、横畈科技园两大智能化生产基地。杭叉集团叉车资料：各公司公告，湖南日报，慧聪工程机械网，长江证券研究所%%19%%%%%%03智能制造前景展望%%20%%%%%%03

智能制造将是长期机遇➢➢国内智能制造市场持续提升，根据，2022年中国智能制造装备产值达2.7万亿，预计2024年达到3.4万亿。相应地，从智能制造产品框架来看，从减速器、视觉系统、伺服控制系统等零部件到工业机器人、激光设备、物流设备等整机&系统均具备长期成长空间。图：智能制造产业整体规模稳步提升图：国内工业机器人销量持续增长图：中国机器视觉市场规模及预测（亿元）4.03028.240050%45%40%35%30%25%20%15%10%5%3.4349.025.63.23.53502520151052.7282.63.02.52.01.51.00.50.0300250200150100502.42.117.1225.61.814.9168.91.5138.200%02016

2017

2018

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2022E2023E2024E2025E201820192020202120222023E2024E20192020202120222D视觉市场规模（亿元）3D视觉市场规模（亿元）中国智能制造装备市场规模（万亿）合计增速（右轴）国内工业机器人销量（万台）图：国内低压变频器/低压伺服收入总体稳步提升图：2022年国内金属加工机床消费达1815亿图：国内激光设备市场稳步提升35030025020015010050100050%316.0309.5250030%20%10%0%900800700600500400300200100045%40%35%30%25%20%15%10%5%264.6237.1200015001000500232.5212.7155.5-10%-20%-30%0%002017201820192020202120222023H12015

2016

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2023E

2024E销售收入（亿元）同比低压变频器需求（亿元）交流伺服需求（亿元）中国金属加工机床消费额（亿元）同比资料：MIR，中商研究院，中国激光产业发展报告，长江证券研究所%%21%%%%%AI、大模型等技术走向成熟将使智能制造转型更具溢价03➢在智能转型过程中，AI的作用将更加明显，包括数据追踪和分析（理解自然语言、读取数据）、实时监控和故障诊断（发现异常情况、识别潜在原因）、预测性维护、优化和管理员工培训等，可助力中国企业降低试错成本，帮助企业实现更高的制造效率和更少的停机时间。✓

AI赋能制造业数字化转型既包括对基础能力强化，如AI+机床、AI+视觉、AI+机器人等；也包括对传统工艺流程的简化，如AI+数码印花、AI+工业编程等。•AI+机床：加速国内数控系统的经验积累过程，通过对数据库中自学习优化并提供智能决策，包括加工工艺的智能推理制定，加工信息的自主建模与智能分析，加工过程智能决策、智能控制等，代替人工做经验判断，有望更快形成海外数控系统以“时间”及“经验”铸就的技术壁垒。AI+机器人：可以让机器人真正拥有大脑，执行一些需要随机应变的任务，而不仅是完成事先设定的固定任务。在生产运行的应用阶段，大模型为机器人执行任务提供了推理决策的能力，大模型将指令自动翻译成机器可以理解的代码，指挥机器执行任务，有效提升生产效率。往后看，人形机器人在工厂制造端的非标场景替代人工，将是国内智能制造转向发展的新方向和新里程碑。•图：AI、数字孪生等新技术有望助力国产数控系统“换道超车”图：搭载ChatGPT的机器人可以执行高级语言命令（传统机器人需按照代码执行）数控系统人工智能、数字孪生等新技术运用框架根据材料特征智能规划工艺路线多步加工考虑最优加工路径（以叶轮加工为例）资料：微软《ChatGPT

forRobotics》，《基于改进BP神经网络面向STEP-NC

2.5D制造特征的智能宏观工艺规划》（张禹等），《Machining

strategy

development

and

parameter

selection

in5-axismilling

basedonprocess

simulations》（TUNC等），《机床智能控制系统体系框架及关键技术研究进展》（孟博洋等）长江证券研究22所%%%%%%%%03

关注4个重点领域的智能制造发展➢

电子信息领域：建立复杂电磁环境下企业通信网络和主动安全防护系统、推