川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅尾 页 的重要 声明 1/29 数 字化、低碳 化和 双循环 建重 构是制 造业 未来发 展的 三个核 心趋 势 于中国制造业来说，数字化和智能化、双碳目标 和绿色化以及内循环建设和供应链重构是当前以及未来基本明确的三个重大趋势，将直接影响国家未来的社会治理、经济发展、企业的成长、盈利模式，人民的生活和消费方式，是国家发展模式的根本性改变。未 来 的 工 业 制 造 模 式 演 进 中，增 材 制 造 的 发 展 是 对 传 统 制 造 模 式 的 补 强 和 对 工 业 制造 模式 演进的 催化 由于减材和增材制造两种技术特点的不同，它们大多是以互补的方式使用。对于确定了形状和材料的部件生产需求，就有可能使用减材制造 方法进行大规模生产。由于它们各自 的 特 点，这 两种 类 型的 制 造 相 辅 相 成，可 以快 速 创 造 出 以 前从 未 想象 过 的 精 确 零 件。通过整合各家技术，来提供增材制造的设计自由和减材制造的精度。未来增材制造将从概念上的三足鼎立走向价值分享的三分天下，即便在批量生产方面增材制造或许没有模具制造、切削加工工艺在量上那么大，但它可以用于制造出一些具有高端价值的产品，在总价值的体现上必将占有相当的市场。智 能 化 是 生 产 模 式 发 展 的 终 极 目 标，工 业 互 联 网 是 生 产 模 式 发 展 到 高 级 阶 段 的 外 在体现 智能化是生产模式发展的终极目标，柔性化是数字时代背景下商品经济发展到高级阶段对生产模式的新要求，工业互联网是生产模式发展到高级阶段的外在体现，算力是数字经济时代智能制造的基础能力。把 握制 造业生 产模 式演变 带来 的投资 机会 建议重点 关注智能制造产业链、工业互联网体系建设和能力形成产业链和算力基础实施建设产业链 相关标的。风 险提 示：宏 观经 济波动 的风 险、产 业政 策效果 低于 预期、原材 料价格 大幅 波动、市场风 格快 速变化。增材制 造是对传统制造模 式的补强，工业互 联网是 制造 模式演 进的未来 2023 年大制造行业年度 策略 所 属部门：行业公司部 分 析师：孙灿 报 告类别：行业研究报告 执 业证书：S1100517100001 报 告时间：2023 年 12 月19 日 联 系方式：S 北 京：东城区建国门内大街 28 号民生金融 中心 A 座 6 层，100005 上 海：陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼，200120 深 圳：福田区福华一路 6 号免税商务大厦 32 层，518000 成 都：高新区交子大道 177 号中海国际中 心 B 座 17 楼，610041 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 2/29 正文目录 一、数字经济时代下中国工业制造基础能力补强和升级.5 1.1.中国制造发展面临的三个核心趋势.5 1.2.新形势下工业制造模式发展演进和重构.5 1.2.1.传统工业生产总结-减量制造.6 1.2.2.现代工业生产综合-等量制造，基于减量模式的经济学改进.6 1.2.3.后现代工业发展-增量制造.7 1.2.4.三种工业制造模式的比较.8 1.2.5.未来的工业制造模式演进中，增材制造的发展是对传统制造模式的补强和对工业制造模式演进的催化.8 1.3.智能化是生产模式发展的终极目标，工业互联网是生产模式发展到高级阶段的外在体现.9 1.3.1.智能化是现代工业生产系统演进升级的终极目标.9 1.3.2.柔性制造是传统工业生产系统向智能制造系统进化过程中的基本要求.10 1.4.增材制造系统是对当前工业生产系统核心能力地补缺和补强.11 1.4.1.增材制造的定义和内涵.11 1.4.2.主流增材制造技术和工艺.13 二、工业互联网是数字浪潮下对大制造产业模式的重构和基础能力的整合升级.15 2.1.工业互联网的定义、内涵和作用.15 2.1.1.工业互联网基本定义.15 2.1.2.工业互联网的内涵和特征.15 2.1.3.中国工业互联网发展目标.16 2.1.4.工业互联网体系架构.17 2.2.算力基建的核心内容.20 2.2.1.综合算力概念的提出.20 2.2.2.综合算力概念的定义.21 2.2.3.综合算力需求旺盛.21 2.2.4.“东数西算”是综合算力的大背景.22 三、投资建议.23 3.1.智能制造产业链.23 3.1.1.智能制造基础能力建设.23 XVEVvMnQtQpOrPtQnQoRpO7NbP7NnPoOmOmPeRmNsQiNtRmM6MmNrRwMmOtQvPsOpM 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 3/29 3.1.2.智能制造的先进制造产业应用.24 3.2.工业互联网体系建设和能力形成产业链.24 3.2.1.工业互联网应用产业链.24 3.2.2.智能电网产业链.24 3.3.算力基础设施建设产业链.24 3.3.1.泛半导体产业链.24 3.3.2.数据交换设备产业链.25 风险提示.26 附录引文.27 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 4/29 图表目录 图 1：中国制造业发展面临的新形势.5 图 2：重构生产要素体系是经济转型的基础.5 图 3：减量制造流程示意.6 图 4：等量制造流程示意.7 图 5：增量制造流程示意.8 图 6：未来的智能制造系统集成.10 图 7：增材制造技术的发展阶段.14 图 8：增材制造技术的成型工艺.15 图 9：物联网是物质世界数字化的基本手段.16 图 10：工业互联网体系架构 2.0.17 图 11：工业互联网业务视图.18 图 12：工业互联网功能架构.19 图 13：工业互联网实施框架.19 图 14：工业互联网技术体系.20 图 16：2022 年2 月东数西算工程正式全面启动.22 表格 1：不同制造模式的比较.8 表格 2：重点覆盖公司可比估值.25 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 5/29 一、数 字 经 济 时 代 下中 国 工 业 制 造 基础 能 力 补 强 和 升级 1.1.中国制 造发展面临的 三个 核心趋势 我国在过去30 年的发 展中，经济的高速发展和巨大的国内市场成就了制造业的高增长，但相对应的巨量基数则是持续成长的最大阻力。随着国家进入了重工业化后期，社会总需 求 增 速 必 然 放缓，但对 产 品 的 种 类、层 次 和质 量 的 要 求 越 来越 高，也 越 来 越 特 性 化。资源和环境约束不断强化，劳动力等生产要素成本不断上升，投资和出口增速明显放缓，主要依靠资源要素投入、规模扩张的粗放发展模式难以为继。中国制造业中的优势行业，除非将市场放眼到全球，在全球市场取得优势竞争地位，否则纯粹只考虑国内市场，未来量的 增长空间有限。针对复杂多变的国内外局面，国家也积极继续进行前瞻布局，正式提出了国家发展的数字化、绿色化理念和趋势，明确了将数字、知识、碳排放等确认成为新的生产要素，明确 了逐 步形成 以国 内大循 环为 主体、国 内国际双 循环 相互促 进的 新发展 格局 的战略 部署。所 以，对于中 国制 造业来 说，数字化 和智 能化、双碳 目标 和 绿色 化以及 内循 环建设 和供应 链 重 构 是 当 前以 及 未来 基 本 明 确 的 三个 重 大趋 势，将 直 接 影响 国 家未 来 的 社 会 治 理、经 济发 展、企 业的 成长、盈利 模式，人民 的生活 和消 费方式，是 国家发 展模 式的根 本性改 变。图 1：中国制造业发展面临的新形势 图 2：重构生产要素体 系是经济转型的基础 资料来源：IFinD，制造业专 题报 告：制造业产业升 级，新能源 和军工的热 点问题，川财证 券研究 所 整理 资料 来源：IFinD，制造业 专题报 告：制 造业产 业升级，新 能源和军工的热 点问题，川财证 券研究 所 整理 1.2.新形势 下工业制造模式发 展演进和重构 人类生产制造方式的发展经历了等材制造、减材制造、增材制造三个阶段。1.等 材制 造，是 指通 过铸、锻、焊等方 式生 产制造 产品，材料 重量 基本不 变。2.减 材 制 造，是 指在 工 业革 命 之 后，使 用车、铣、刨、磨 等 设 备对 材 料进 行 切 削 加 工，以 达到 设计形 状。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 6/29 3.增 材制 造，是 指通 过光固 化、选择性 激光 烧结、熔融 堆积等 技术，使材 料一 点一点 累加，形 成需要 的形 状。无论是等材制造还是减材制造，在工业制造过程中，产品的设计都会受到制造工艺的影响和限制，设计师并不能够随心所欲的放开想象，追求最理想的产品效果。随 着 增材制造 技术 和传统 工艺 的完美 结合，工业 制造 变得越 来越 简单、越来 越高效；对 于增材 制造而 言，任何产 品数 据，都 可以 通过增 材制 造的方 式来 实现，对工 业制造 领域 带来了 革命性 的变 化。1.2.1.传 统工 业生产 总结-减量 制造 减 量制 造以自 然材 料为主 要加 工对象，减量制造 主要 通过批 量生 产获得 大量 规范化 产品，以 此实 现生产 目的。在 制造过程中大量运用铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础技术逐步强化自然材料的物理性能。制造工具主要有切削机床和切削刀具，以传统切削加工为主，常见的金属切削加工方式有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨削等。减量制造的基本原理是通过材料去除工艺，按一定方式从材料物质或工件上切除多余材料，得到所需形状、大小和预定功能的成品或半成品，此类工艺要求物质（工件）表面有足够多余材料。减量制造关于产品和生产流程在设计范畴上是孤立和片面的，产品设计仅强调产品价值，流程设计局限于单一生产环节。减量制造以传统递阶组织结构为主要形式，这种模式强调分工和隶属关系，在工序上具有较强逻辑关系。其管理技术创新过程比较漫长，时间跨度较大。图 3：减量制造流程示 意 资料来源：现代工 业制造 模式的 变迁及比 较研究，川财证 券研究 所整理 1.2.2.现 代工 业生产 综合-等量 制造，基于 减量 模式的 经济 学改进 等量制造将传统制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程等高新技术结合，开发大量新型单元技术。等量制造不同于减量制造之处在于加强了废弃物质的回收再利用，提高己有原材料的利用效率，通过回收和再利用技术使有限投入得到最大产出。出现剩余物最小化管理、零排放等模式，这一制造方式实质在于减少工业生产损耗。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 7/29 等量制造以现代计算机辅助设计为主要手段，设计组织方式上等量制造采用并行设计方式。等量制造中的设计将产品使用价值与生产成本统，但仍然局限于经济领域。在等量制造中，主要通过 批量 生产获得经济利润，实现生产目的。图 4：等量制造流程示 意 资料来源：现代工 业制造 模式的 变迁及比 较研究，川财证 券研究 所整理 1.2.3.后 现代 工业发 展-增量制 造 增 量 制 造 通 过 微 观 层 次 上 原 子 或 分 子 按 照 预 期 设 计 的 意 愿 人 为 叠 加 而 最 终 形 成 预 期 有用物品。增量制造的支撑技术主要集中在制造技术和材料技术两大领域。制造技术以纳米技术、仿生制造技术、智能制造技术和集成制造技术为主，对基础技术和单元技术系统实现集成；在材料技术领域主要以具有仿生特性、智能型人造材料技术为主。增量制造设计追求产品使用价值和价值的和谐统。设计范畴扩展到非经济领诸如自然环境、生态平衡、人文和谐等的，增量制造以绿色设计为主。力求小型化（少用料）、多功能、可回收利用（减 少环境破坏）；在设计 生产流程时追求节能、减少制造环节，提高物质效能。在设计生产工艺时，力求生产自动化。为此，智能设计、仿真设计、仿生设计和虚拟设计成为增量制造的主要设计手段。增量制造的设计主要分为三大内容：面向环境设计、面向能源设计和面向材料设计。其衡量标准在于生态环境的好坏与产品效能的高低。增量制造模式生产环节简化为两个：直接成形和装配。为此，增量制造采用快速原型制造技术通过CAD、数控技 术、电 子 技 术 及激 光技 术 集 成 实 现 从 产品 设计 到 三 维 实 体 原 型制造一体化。它包括CAD 模型建立、前处理（将模型分层切片）、快速原型制作过程和后处理（固化处理）等。此外，增量生产对设计、成形、装配等经过统 一建模形成虚拟环境、过程以优化产品和工艺在制造过程中还运用仿生、智能技术实现自行制造。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 8/29 图 5：增量制造流程示 意 资料来源：现代工 业制造 模式的 变迁及比 较研究，川财证 券研究 所整理 1.2.4.三种 工 业制造 模式 的 比较 由于基本原理不同，三种制造模式存在的差别体现如下表。表格 1：不同制造 模式的 比较 减 量 制造 等 量 制造 以 环 境为 本 制造哲理 以生产为 本 以人为本 以环境为 本 生产目标 经济效益 经济效益、社会 效益 生态效益、社会 效益、经济效益 基本原理 物质质量 递减 物质质量 不变 物质质量 递增 竞争优势 规模效应、价格 成本、质 量、市 场、反应速度 可持续发 展 资源配置 方式 自然资源、劳动、设备 信息、资 本 技术、知 识 资源利用 效率 低 高 极高 废物生成 率 高 低 零 核心技术 机械加工 技术 信息、微 电子技 术 纳米技术 制造方式 手工、机 械、流 水线 自动化 智能、自 动化 成形精密 度 粗糙 精密 超精密 工序集中 度 分散 分散 集中 生产规模 批量生产 个量生产 随（变）量生产 制造时间 长短 长 短 瞬间 制造灵活 度 刚性 柔性 刚柔相济 资料来源：现代工 业制造 模式的 变迁及比 较研究，川财证 券研究 所整理 1.2.5.未来 的 工业制 造模 式 演进 中，增材制造 的 发展是对 传统 制造 模式 的补强 和对工业 制造 模式演 进的 催化 由 于减 材和增 材 制 造两种 技术 特点的 不同，它们 大多 是以互 补的 方式使 用。自从增材制造 技 术 开 始 强 劲增 长 以来，它 最 常 被 用于 原 型制 作。凭 借 着 增材 制 造本 身 的 技 术 优 势，它允许快速和低成本地制造多个部件，因此提供了 快速迭代的可能性。对 于 确 定 了 形 状和 材 料的 部 件 生 产 需 求，就 有可 能 使 用 减 材 制造 方 法进 行 大 规 模 生 产。一 些 工 艺，如 激光 切 割和 水 射 流 切 割，可 以 在很 短 的 时 间 内 设计 出 大量 的 零 件。然 而，其他方法，如数控加工，可能非常耗时。这种技术需要一个重要的编程步骤，以及必要的人力成本。今天，数控加工主要用于注塑模具的制造，这是一种成型的制造技术。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 9/29 虽 然减 材制造 可以 对物体 进行 修复，但增材 制造 在这 一领域 提供 了更多 可能 性。定向能量沉积（DED）工艺，它 可以用来修复金属零件，而不必改变它们。具体而言，该技术能够在现有的零件上增加材料，从而避免了不必要地进行组装或更换大型零件。在更大的范围内，增材技术允许复制有问题或被时间磨损的零件，所有这些都是按需和小批量进行的。用户可以修复他们的零件，而不是扔掉，并将其对环境的影响降到最低。尽 管有 差异，但减材 制造 和增 材制造 往往 是齐头 并进 的。由于它们各 自的特点，这两种类型的制造相辅相成，可以快速创造出以前从未想象过的精确零件。通过整合各家技术，来提供增材制造的设计自由和减材制造的精度。卢 秉恒 院士在 我 国增材 制造 技术与 产业 发展研 究 一文中，对 于减材 制造 和增材 制造未来的发展方向，给出“减材、等材、增材三 分天下”的观点。他预测，不 久的 将来，增材制造 将从概念上的三足鼎立走向价值分享的三分天下，即便在批量生产方面增材制造或许没有模具制造、切削加工 工艺在量上 那么大，但它可以 用于制造出一些具有高端价值的产品，在总价值的体现上必将占有 相当的 市场。1.3.智能 化是生产模式发展 的终极目标，工业 互联网是生产模式 发展到高级阶段 的外在体现 智能化是生产模式发展的终极目标，柔性化是数字时代背景下商品经济发展到高级阶段对生产模式的新要求，工业互联网是生产模式发展到高级阶段的外在体现，算力是数字经济时代智能制造的基础能力。1.3.1.智能 化 是现代 工业 生产系 统演 进升级 的终 极目标 面向2035 的 智能制 造技 术预 见和路 线图 研究 中提出 智能 制造系 统是 由智 能产品、智能 生 产 及 智 能 服务 三 大功 能 系 统 以 及 工业 智 联网 和 智 能 制 造 云两 大 支撑 系 统 集 成 而 成，其中，智 能 产 品是 主 体，智 能 生 产 是 主线，以智 能 服 务 为 中 心的 产 业模 式 变 革 是 主 题，智能制造云和工业智联网是支撑。因此，对智 能制造技术预见和技术路线图的研究也紧紧围绕这几个方面展开，但不完全相同。根据专家研究领域分布情况，将路线图工作分为六个子方向：智能产品、离散型制造、流程 型制造、新模式新业态、工业互联网、能制造云。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 10/29 图 6：未来的智能制造 系统集成 资料来源：面向2035 的智能 制造 技术预见 和路线 图研究，川财证 券研究所 1.3.2.柔 性制 造是传统 工 业生产 系统 向智能 制造 系统 进 化过 程中 的 基本 要求 1.柔 性制 造 的定 义和 内涵 20世纪50年代，少品种、大批量的刚性流水线生产是主要的生产方式。随着市场竞争日益激烈，对个性化、多样化产品的需求日益旺盛，中、小批量生产模式取代大批量的生产模式成为制造业的主要生产模式。柔性制造系统能够帮助企业在多样化需求和动态不确定的环境中生存和发展，抵抗市场风险。发展到当前，柔性生产能力己经成为同成本、质量和交货期同等重要的衡量企业绩效和竞争力的指标，反映了企业应对需求多样性和环境不确定性的能力。数字化、网络化、智能化 制造将生产过程中数字化设计、制造工艺、数字化装备等制造技术、制造软件、管理技术、智能及信息技术、工业互联网等集成创新与交叉融合发展。贯穿于研发、设计、生 产、物流、销售、服务 等制造活动全生命周期的各个环节，旨在高效、优质、低耗、清洁、安全、敏捷地制造产品、服务用户的制造模式，代表制造业生产模式演进 的未来。大规模个性化定制、网络化协同制造等创新产业模式的出现，先进制造与信息技术、工业互联网融合，极大地改变了产品的设计、制造、提供甚至使用方式。产品生命周期日益缩短，更新速度日益加快，制造业企业的生产方式己由面向产品的生产逐渐转变为面向市场的生产。智能制造的内涵和特征在不断发展和深化，以适应多种混合型制造场景和模式的变化。2.柔 性制 造是制 造业 数字化 智能 化 发展 的基本 功能 美 国 国家 标 准与 技术 院(MST)认 为：智能制造解决差异化更大的定制化服务、更小的生产 批量 和不可 预知 的供应 链变 更，应对制 造复杂 系统 的不确 定性，实现 数据 驱动从 规模化 生产 到定制 化生 产。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 11/29 制造业数字化、网络化 和 智能化过程，促使承载信息和知识数据在产品研发、生产计划、生产执行、市场营销、售后服务等环节有序自由流动，实现生产全过程、产品全生命周期、全产业链的高效运转和价值再造。基于现代传感技术、网络技术、自动化技术、工业智能技术等基础，通过智能化的状态感知、实时分析、科学决策和精准执行技术，实现产品设计过程、生产制造执行过程和制造装备智能化。两化融合和工业互联网的推进，正在加速中国新型工业化的进程，赋能行业的数字化转型，并成为高质量发展的重要引擎。自动化改造升级、信息化基础条件和应用能力建设发展，有力地促进了企业技术创新和管理变革，为建设未来标准化的数字 化和智能化的 工厂夯实了基础。在 国家 大力推 进新基 建的 指引下，针 对产品 高质 量交付、降 低生产 成本 和提高 生产 效能的 需求，更需 要加大 力度 发展数 字制 造、智 能制 造、网 络制 造的技 术与 装备，更好 地建立 快速 响应、高度柔 性且 透明协 同的 智能工 厂。高 端 装 备 制 造 业如 航 空航 天、轨 道 交 通、汽 车船 舶 等 行 业 领 域，是 直接 关 系 国 家 安 全、国民经济战略发展的高技术产业，是先进制造业的典型代表，是知识密集型、技术密集型的高端产业。其产品结构和制造工艺过程复杂，配套零件种类、数量众多，使得生产制 造 过 程、协 调关 系 非常 繁 杂 且 研 制 生产 周 期长，同 时 质 量 控制 严 格且 可 靠 性 要 求 高。因高 端装 备制造 具有 技术 难度 大、多 品种、单台 套、小批量、变批 量等 特点，在产 品种类、订 单数 量和生 产节拍 上存 在不确 定性，提高 高端 装备制 造的 国际竞 争力 更需要 用数字 技术、智能 技术、网络 技术 改造提 升和 发展数 字装 备、智 能装 备，实 现个 性化数 字化柔 性生 产制造，快 速、敏 捷地 响应和 满足 市场需 求。3.研 发数 字化运 行管 理系统 并提 升数据 驱动 决策能 力 针对多品种、变批量生产制造模式带来的挑战，构建可以在正确的时间以正确的制造成本生产出质量合格、数量正确的商品并提供优质服务的柔性智能工厂体系，将显著提高生产制造效率和产品质量水平，从根本上提升市场竞争力。1.4.增材制 造 系统是 对当前工 业生产 系统 核心能 力 地补缺和补强 1.4.1.增 材制 造的定 义和 内涵 1.增 材制 造的定 义 增 材制 造（Additive Manufacturing，简称 AM）亦 被称 为3D 打印，是 以数 字化模 型为基 础，将材料 以逐 层堆积 的方 式制造 出实 体物品 的新 兴制造 技术。其 属于一类综合型运用技术，作为一项新兴制造技术兴起于上世纪八十年代并迅得到速 发展，其有效地融合了数字造型、机电控制、信息、材料化学等前沿技术知识，集成了机械加工技术、数字化技术、激光技术和材料科学等多项现代科技成果。增材制造技术是当前国际先进制造技术发展的前沿，同时也是目前智能制造体系的重要 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 12/29 组成部分。世界科技强国都将增材制造技术作为未来产业发展新的增长点加以培育和支持，欧美等发达国家纷纷制定了发展增材制造技术的国家战略，美国“America Makes”、欧盟“Horizon 2020”、德国“工业 4.0”等战 略计划均将其列入提升国家竞争力、应对未来挑战亟需发展的先进制造技术。我国也将增材制造列入了 国家制造 战略，在“十三五”期间进行了重点支持和发展。2.增 材制 造的优 势和 适用 增 材制 造技术 是基 于离散、堆 积的思 想，按照零 件三 维模型 的数 据，逐 层堆 积材料 最终形 成实 体零件。相比较 于传统的切削“减材”加工工艺，该技术最大优势是摆脱传统刀具的束缚、降低工序、节约材料、极大缩短产品的生产制造周期，尤其适合于小批量的产品制造。而且因为不需要进行减材制造的流程规划，所以很大程度上简化了生产复杂零件的流程，颠覆了传统制造的理念和模式。增 材制 造技术 是朝 着“物 质数 字化”和“逐 层构 建方 法”迈 出的重 要一 步，这 两种 方法共 同打 开了设 计空 间。材料类型和相位可以根据需要变化，小（纳米/微型）设备可以根据需要选择性地 插入，实现复杂形状，并与传感器集成在一起。3D 打印 发展 目标的 最高愿 景，即 三维 制造的 产品 不仅 具有必 要的 复杂形 状，还 包括“感知”所 处环 境、收 集能量 和传 达其状 态的 特性。随着经济发展、科学技术的日新月异和社会需求不断变化，产品的更新换代速度不断加快，新产品开发周期不断缩短已成众望所归，增材制造技术的应运而生将会对现在制造技术的发展产生重要的影响。3D 打 印机是 增材 制造的 核心 设备，是 集机 械、控 制、计 算机技 术为一 体的 复合型 机电 系统。主要 包括：高 精度机 械系 统、喷涂 系统、成 型环 境等。同 时，新的 印刷 材料、设 计、控 制软 件等，亦是 该系统 的重 要环节。增材制造生产的零件可以用作原型和产品。产品零件在生产的最后阶段（环节）应反映出设计者的预期要求。无论是原型还是产品，都应根据零件的类型、应用领域、以及成本和交付周期等选择不同的工艺和原材料类型。零件的设计及所参考的规范由设计者决定。零件制造商应与用户密切 协调，根据用户的意见和要求选择相应制造方案。3.增 材制 造打印 成型 的主要 过程 增 材制 造 工艺 链的 特点是 基于 零件三 维 CAD 数据 进行 直接制 造，不 需要 模具 制造等 中间过 程。增材制造工艺链可分为两类：单步工艺：用单 步操作完成零件或实物制造的增材制造工艺，可以同时得到产品预期的基本几何形状和基本性能；多步工艺：用两步或两步以上操作完成零件或实物制造的增材制造工艺。通常第一步操作得到零件或实物的基本几何形状，通过后续操作使其达到预期的基本性能。依据最终应用需求的不同 以上两种工艺可能需要进行一道或多道的后处理 使零件达 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 13/29 到最终性能要求，这些后处理工艺都是常见的非增材制造工艺过程。1)三 维设 计 三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是 STL 文件格式。一个STL 文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY 是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML 或者WRL 文件经常被用作全彩打印的输入文件。2)切 片处 理 打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。打印机打出的截面的厚度（即 Z 方向）以及平面方向即 X-Y 方向的分辨率是以 dpi（像素/英寸）或者微米来计算的。一般的厚度为 100 微米，即 0.1 毫米，也有部分打印机如Objet Connex 系列还有三维 Systems ProJet 列可以打印出16 微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为 50 到 100 个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。3)去 除支 撑物完 成打 印 三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像图像 上 的 锯 齿 一 样），要获 得 更 高 分 辨 率的 物 品可 以 通 过 如 下 方法：先用 当 前 的 三 维 打 印机 打 出 稍 大 一 点的 物 体，再 稍 微 经 过 表面 打 磨即 可 得 到 表 面 光滑 的“高 分 辨 率”物 品。有 些 技 术 可 以 同时 使 用多 种 材 料 进 行 打印。有些 技 术 在 打 印 的过 程 中还 会 用 到 支 撑 物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶物）作为支撑物。1.4.2.主 流增 材制造 技术 和工艺 1.以 3D 打印 为代表 的增材 制造 技术的 发展 历程 增材制造技术的发展大致分为“快速原型制造”和“金属直接增材制造”两个阶段。快速原型制造包括光固化 快速成形(SLA)、薄 材叠 层/叠层实体制造(SHL/LOM)、熔融堆积成形(FDM)和选区激光烧结（SLS），由于受工 艺和材料的限制，加工的成品无法达到产品 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 14/29 级别性能要求，只能作为原型，或用于模具制造的样件，所以被称为“快速原型制造。然而激 光粉 末床熔 合（LPBF/SLM）、激光近净 成形（LENS）、电 子束熔 化（EBSM）、电子束送丝制造（EBF）和丝材电弧增材制造（WAAM）以激光束、电子束、等离子束或电弧为热源，能对制备好的金属粉材或丝材进行逐层熔化或堆积，可直接制造出金属零件成品或半成品，因此被称为“金属直接增材制造。增 材 制 造 技 术 随着 技 术、材 料、工 艺 的发 展，打 印 的 成 品 在 结构 和 性能 上 有 很 大 改 善，正在由原型向产品逐步升级。图 7：增材制造技术的 发展阶段 资料来源：增材制 造的现 状与应 用综述，川 财证券 研究所 2.主 流增 材制造 成形 工艺 国际标准ISO17296-2-2015 增材制造总则第 2 部分：工艺分类和原料，将增材制造的成形工艺划分为7 个类型：立体光固化(SLA)、薄材叠层或片材层压或(SHL/LOM)、材料挤出(Material Extrusion)、黏结剂喷射(Binder Jetting)、材 料喷射(Material Jetting)、粉 末 床 熔 融(Powder Bed Fusion)和 定 向 能 量 沉 积(Directed Energy Deposition）。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 15/29 图 8：增材制造技术的 成型工艺 资料来源：增材制 造的现 状与应 用综述，川 财证券 研究所 二、工 业 互 联 网 是 数 字 浪 潮 下 对 大 制 造 产 业 模式的 重 构 和基础能力的整合升级 2.1.工业互 联网的定义、内涵 和作用 2.1.1.工 业互 联网 基 本定 义 工业互联网是新一代工业浪潮的产物，全球主要国家在工业互联网探索和实践中形成了不同的认识。中国对工业互联网的定义来自工业互联网产业联盟（AII），分为宏观层面和技术层面：从 宏观 层面看，工 业互联 网通 过工业 经济 全要素、全 产业链、全 价值链 的全 面连接，支撑 制造 业数字 化、网络化、智 能化转 型，不断催 生新 模式、新业 态、新 产业，重塑 工业生 产制 造和服 务体 系，实 现工 业经济 高质 量发展。从 技术 层面看，工 业互联 网是 新型网 络、先进计 算、大数据、人 工智能 等新 一代信 息通信 技术 与制造 技术 融合的 新型 工业数 字化 系统，它 广泛 连接人、机、物等 各类 生产要 素，构 建支 撑海量 工业 数据管 理、建模与 分析 的数字 化平 台，提 供端 到端的 安全 保障，以此驱 动制 造业的 智能 化发展，引 发制造 模式、服务 模式 与商业 模式 的创新 变革。2.1.2.工 业互 联网的内 涵 和特征 工业互联网是满足工业智能化发展需求，具有低时延、高可靠、广覆盖特点的关键网络基础设施，是新一代信息通信技术与先进制造业深度融合所形成的新兴业态与应用模式。在新一代信息技术与制造技术深度融合的背景下，在工业数字化、网络化、智能化转型需求的带动下，以泛在互联、全面感知、智能优化、安全稳固为特征的工业互联网应运而生。工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 16/29 工业互联网作为全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式，通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接，正在全球范围内不断颠覆传统制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级、新兴产业加速发展壮大。图 9：物联网是物质世 界数字化的基本手段 资料来源：数字经 济专题 报告：拥抱数字 经济，加速转 型升级，启 动增长新 引擎，川 财证券 研究所 2.1.3.中国 工 业互联 网发 展目标 国 务院 关于深 化“互联网+先 进制造 业”发展工 业互 联网的 指导 意见中 提出：立足国情，面向未来，打造与我国经济发展相适应的工业互联网生态体系，使我国工业互联网发展水平走在国际前列，争取实现并跑乃至领跑。到 2025 年，基本形成 具备国际竞争力的基础设施和产业体系。覆盖各地区、各行业的工 业 互 联 网 网 络基 础 设施 基 本 建 成。工业 互 联网 标 识 解 析 体 系不 断 健全 并 规 模 化 推 广。形成 3-5 个达到国际 水准的工业互联网平台。产业体系较为健全，掌握关键核心技术，供给能力显著增强，形成一批具有国际竞争力的龙头企业。基本建立起较为完备可靠的工业互联网安全保障体系。新技术、新模式、新业态大规模推广应用，推动两化融合迈上新台阶。其中，在 2018-2020 年三年起步阶段，初步建成低时延、高可靠、广 覆盖的工业互联网网络基础设施，初步构建工业互联网标识解析体系，初步形成各有侧重、协同集聚发展的工业互联网平台体系，初步建立工业互联网安全保障体系。到 2035 年，建成国际 领先的工业互联网网络基础设施和平台，形成国际先进的技术与产业体系，工业互联网全面深度应用并在优势行业形成创新引领能力，安全保障能力全 川财 证券 研究报 告 本报告 由川 财证 券有 限责 任 公司 编制 谨 请参 阅本 页 的 重要 声明 17/29 面提升，重点领域实现国际领先。到本世纪中叶，工业互联网网络基础设施全面支撑经济社会发展，工业互联网创新发展能 力、技 术 产 业体 系 以及 融 合 应 用 等 全面 达 到国 际 先 进 水 平，综 合 实力 进 入 世 界 前 列。2.1.4.工 业互 联网体 系架 构 工业互联网产业联盟（AII）在工业互联网体系架构白皮书中提出，工业互联网体系架构2.0 包括业务视图、功能架构、实施框架三大板块，形成以商业目标和业务需求为牵引，进而确系统功能定义与实施部署方式的设计思路，自上向下层层细化和深入。图 10：工业互联网体系架构 2.0 资料来源：工业互 联网体 系架构（版本2.0），川 财证券 研究所 业务视图 明 确了 企业应用 工业 互联网 实现 数字化 转型 的目标、方 向、业 务场 景及相 应的数 字化 能力。业务视图 首先提出了工业互联网驱动的产业数字化转型的总体目标和方向，以及这一趋势下企业应用工业互联网构建数字化竞争力的愿景、路径和举措。这在企业内部