在科技革命与产业变革加速演进的今天,未来制造已成为全球制造业竞争的战略制高点。工信部等七部门联合发布的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,将未来制造列为六大重点方向之首,明确提出要发展未来制造领域,发展智能制造、生物制造、纳米制造、激光制造、循环制造,突破智能控制、智能传感、模拟仿真等关键核心技术,推广柔性制造、共享制造等模式,推动工业互联网、工业元宇宙等发展。
上海在未来制造的新技术、新工艺、新材料、新设备、新模式方面形成了大量的积累和创新探索,总体处于国内领先水平。
智能制造
智能制造。智能制造是智能控制、智能传感、模拟仿真等智能技术在制造业全环节领域的应用,从而成为实现智能设计研发、智能生产、智能检测以及智能化库存和产品质量管理的一种制造业发展方式。智能制造因其高效的全流程智能化管控,可以大幅提高制造效率、实现精准控制、降低人工成本,从而未来制造的重要趋势,并且是不可逆的趋势。如今的智能制造已经超越了简单的机械设备自动化本身,大数据、数字孪生、AI等技术的应用,使得智能制造走向覆盖虚拟仿真设计、智能装备和柔性生产线的集成应用、数字化的精益管理、一体化计划调度的大模型赋能制造、数字孪生工厂、工业元宇宙应用的新时代。
智能制造领域,上海是国内最大的智能制造系统集成解决方案输出地和智能制造核心装备产业集聚区之一。其中智能制造系统集成的工业总产值突破600亿元,智能制造装备产业的规模突破1000亿元。上海还成为全国首个机器人密度纳统城市,目前机器人密度260台/万人,是国际平均水平两倍多,重点产业规上工业企业机器人密度达426台/万人;机器人市场约占全国的42%,约占全球市场的16%。截至目前,上海打造了19家国家级智能制造示范工厂,60家单位111个国家级智能制造优秀场景,国家级智能制造示范工厂和优秀场景名单总数均位于全国城市首位。
生物制造
生物制造。“合成生物,生成万物”, 所谓生物制造,指的是利用菌种、细胞、酶等生命体的生理代谢机能或催化功能,通过工业发酵工艺规模化生产人类所需的化学品和高分子材料的制造过程。随着基因组编辑技术和DNA合成技术的进步,以及以AI的利用为代表的数字技术的发展,生物技术的社会应用正在加速,被广泛应用于制造业、能源、医药品、食品等工业领域。生物制造融合了生物学、化学、工程学等多种技术,具有清洁、高效、可再生等特点,被认为具有引领“第四次工业革命”的潜力,是世界各国竞争的热点。专家表示,生物制造将带来至少三方面的重大变革:重构传统化工的生产路线、替代传统天然产物的获取方式、颠覆传统农业种养殖模式。
生物制造领域,上海作为合成生物的发源地,在食品、化妆品、生物医药等领域的创新策源与应用转化的引领优势明显;在细分类别集聚了诸多龙头企业,如平台技术服务类,为合成生物学产业上游各类技术赋能企业,代表企业包括芯宿医疗、迪赢生物、奔曜科技等。高端制造类,代表企业如材料领域的凯赛生物、蓝晶生物等,生物医药领域的宝济药业、君实生物、美迪西、药明康德等,食品领域的昌进生物、食未生物等。产业链供应类,助力提升本市合成生物学产业链配套供应类企业的发展能级,代表企业如东富龙、迪必尔、兆维科技等。
纳米制造
纳米制造。纳米制造是指具有特定功能的纳米尺度的结构、器件和系统的制造技术,主要分为两种方向,一种以微制造为基础向其制造精度的极限逼近,达到纳米加工的能力;另一种聚焦在纳米材料。微纳加工领域的研发不仅推动着微电子领域的发展,同时也催生了新型的智能传感器、纳米机器人和微型医疗设备等产业。微纳制造技术作为一种先进的制造技术,具有高精度、多功能性、定制化、低成本和环保友好等多方面的特点。这些特点使得微纳制造技术在通用设备领域有着广阔的应用前景,并有望推动相关产业的快速发展。
纳米制造领域,上海汇聚了大量创新资源,在纳米生物及医学领域优势明显,在纳米材料、纳米医药、纳米能源、纳米的元器件和设备方面具有扎实基础,涌现出一批具有行业影响力的代表企业。在纳米新材料领域,上海集聚了纳琳威、英佛曼、畅的新材料、硼矩新材料等一批代表企业,其中纳琳威是全球第二家、国内第一家也是唯一一家拥有TPU漆面保护膜全产业链的研发及生产企业;英佛曼填补了多项纳米材料工业应用的技术空白。在纳米生物医药领域,上海复旦张江生物医药股份有限公司早在2009年就上市销售国内外首个纳米药物的仿制药物—里葆多,上海谊众在纳米给药系统和抗肿瘤药剂型创新领域,拥有纳米胶束药物载体和药用高分子辅料合成的关键技术,上海细胞治疗集团、上海洛启生物医药技术有限公司等企业纳米抗体药物研发走在全国前列。
激光制造
激光制造。随着科技和工业的发展,常规加工工艺已经难以满足精密工业的要求,在此背景下,激光技术作为一种高精度、高度可控、无损加工的先进工艺应运而生,包括制造领域中的激光切割、激光焊接、激光打标、激光刻蚀、激光打孔等工艺,以及测量和检验领域中的激光光刻、激光检测、激光控制等,被广泛应用于电子产业、汽车制造、飞机制造、轨道交通和机器制造等行业,是推动精密制造的重要方向。
激光制造领域,上海作为我国激光技术的重要研发和产业化基地,广泛应用于各个行业,持续赋能高端制造发展。上海在激光制造各领域均涌现出一批优秀企业,形成了较为完整的产业链条。在光纤激光器领域,上海飞博激光、中电科天之星激光技术(上海)、上海朗研光电等在光纤激光器方面具有较强竞争力;在激光晶体领域,芯飞睿投资1亿元建设新一代集成化激光材料及微型化激光器件总部和生产基地已基本建成;在激光切割领域,上海柏楚电子在高功率激光切割控制系统市场占有率保持国内第一;在激光增材制造领域,上海联泰科技、上海汉邦联航激光科技、镭脉工业科技等入选工信部2023年度增材制造典型应用场景。此外,美国光惠,德国罗芬、勒斯姆勒、普雷茨特、斯棱曼,比利时玛瑞斯,以及韩国奎科等激光制造龙头企业也均在上海设立合资公司。
循环制造
循环制造。循环制造包括了制造业领域的材料及废料的循环利用,具有非常广泛的内涵,既包括了循环制造的最高形式——再制造,也包括制造业的绿色低碳发展。伴随着应对全球气候变化的一致性挑战,碳中和成为重要的国际趋势,低碳、净零排放和脱碳成为未来工业发展的重要方向。而作为循环制造的最高形式——再制造,在国内尽管发展多年,但再制造技术、旧件回收利用体系以及应用市场始终没有建立起来,但再制造的发展对于有效应对日趋严格的绿色贸易壁垒,非常重要,是未来引领绿色低碳发展的重要方向。
柔性制造
柔性制造。柔性制造一方面指生产能力的柔性反应能力,也就是机器设备的小批量生产能力;另一方面指的是供应链的敏捷和精准的反应能力。柔性制造技术由柔性制造系统(FMS)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造线(FML)和柔性制造工厂(FMF),包括多台全自动数控机床、集中的控制系统及物料搬运系统、工业机器人等组成。柔性制造以“需求触发、个性定制、小批量、多品种、低成本”的优势实现了以需定产、零库存管理,能够有效适应市场需求变化,从而在制造业中的比重越来越高。柔性制造是对传统大规模制造、供应链管理、营销手段的颠覆,在需求个性化时代的重要性进一步凸显。
柔性制造领域,上海是全球柔性制造领军企业进入中国实验应用的首选地,而上海本土的柔性制造设备和系统供应商正加速崛起。上海交大智邦、上海优博多维、库卡柔性系统、芬发自动化等成为柔性制造系统开发的典型代表;上海保隆汽车、上海禾赛科技、迅达(中国)电梯、上海创元化妆品、上海太太乐福赐特食品、上海西门子开关、上海元非智能、上海紫丹食品包装印刷等企业作为柔性产线配置的标杆入选智能制造场景。
共享制造
共享制造。共享制造是一种新型的制造资源配置方式,它是共享经济在生产制造领域的应用创新。共享制造不仅包括生产设备、专用工具、生产线等制造资源的共享,还包括创新能力和服务能力的共享,如产品设计与开发能力、科研一起设备与实验能力以及物流仓储、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的共享。共享制造对于有效整合生产要素和生产能力、贯通供应链、融通大中小企业具有重要意义,是提高资源配置和使用效率的重要手段。
共享制造领域,上海形成了一批有影响力的示范平台和项目,共享资源类别和行业覆盖面呈逐步拓展的趋势。截至2023年,国家工信部共公布了32个示范平台(共享制造类)和47个共享制造示范项目,其中上海入选3个共享制造平台,包括被誉为“电子元器件的京东”的云汉芯城、中国数智化产业供应链服务引领者泓明供应链服务平台等;入选4个共享制造示范项目,包括国内同步带领域龙头领军企业五同同步带打造的共享工厂,国内最早成立的独立汽车设计公司之一龙创打造的自动驾驶共享项目等。入选总数在全国城市中位列首位。除了国家级共享制造示范平台项目外,上海每年评选的服务型制造示范项目中有不少都具有共享制造的属性,同时大量的产业互联网平台、大企业开放创新中心等也属于广义范围的共享制造平台。
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