学习资料工业4.0和中国制造2025以及7大新兴产业

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第一部分工业4.0

一、内容

按一般的划分，第一次工业革命开始于18世纪后半叶，其主要标志是以蒸汽机的发明带来的机械化生产；第二次工业革命开始于19世纪后半叶，主要标志是以电力的发明带来的电气化和大规模流水线生产；第三次工业革命开始于20世纪后半叶，主要标志是通过信息技术和电气化的结合实现的自动化生产。第四次工业革命，从现在开始，其主要特征就是综合利用第一次和第二次工业革命创造的“物理系统”和第三次工业革命带来的日益完备的“信息系统”，通过两者的融合，实现智能化生产。

工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划，又称第四次工业革命。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。

二、背景

“工业4.0” 研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。

三、内涵

“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。

“工业4.0”项目主要分为三大主题：

一是“智能工厂”：重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。

二是“智能生产”：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

三是“智能物流”：主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

第二部分中国制造2025

一、内容

《中国制造2025》是中国版的“工业4.0”规划，该规划经李克强总理签批，并由国务院于2015年5月8日公布。规划提出了中国制造强国建设三个十年的“三步走”战略，是第一个十年的行动纲领,是中国工业未来10 年的发展纲领、顶层设计。

二、背景

当前，我国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。必须紧紧抓住这一重大历史机遇，按照“四个全面”战略布局要求，实施制造强国战略，加强统筹规划和前瞻部署，力争通过三个十年的努力，到新中国成立一百年时，把我

国建设成为引领世界制造业发展的制造强国。

三、任务

加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为信息化与工业化深度融合的主攻方向；着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

四、重点方向

1、新一代信息技术产业。着力提升集成电路设计水平，提升国产芯片的应用适配能力；掌握新型计算、高速互联、先进存储、体系化安全保障等核心技术，全面突破第五代移动通信（5G）技术、核心路由交换技术、超高速大容量智能光传输技术、“未来网络”核心技术和体系架构，积极推动量子计算、神经网络等发展；开发安全领域操作系统等工业基础软件，推进自主工业软件体系化发展和产业化应用。

2、高档数控机床和机器人。开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统。加快高档数控机床、增材制造等前沿技术和装备的研发；围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品。

3、航空航天装备。发展新一代运载火箭、重型运载器，提升进入空间能力。

4、海洋工程装备及高技术船舶。大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键系统和专用设备。

5、先进轨道交通装备。加快新材料、新技术和新工艺的应用，重点突破体系化安全保障、节能环保、数字化智能化网络化技术，建立世界领先的现代轨道交通产业体系。

6、节能与新能源汽车。支持电动汽车、燃料电池汽车发展，

掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力。

7、电力装备。推动大型高效超净排放煤电机组产业化和示范应用，进一步提高超大容量水电机组、核电机组、重型燃气轮机制造水平。

8、农机装备。重点发展粮、棉、油、糖等大宗粮食和战略性经济作物育、耕、种、管、收、运、贮等主要生产过程使用的先进农机装备，推进形成面向农业生产的信息化整体解决方案。

9、新材料。以特种金属功能材料、高性能结构材料、功能性高分子材料、特种无机非金属材料和先进复合材料为发展重点，加快研发先进熔炼、凝固成型、气相沉积、型材加工、高效合成等新材料制备关键技术和装备

10、生物医药及高性能医疗器械。发展针对重大疾病的化学药、中药、生物技术药物新产品，重点包括新机制和新靶点化学药、抗体药物、抗体偶联药物、全新结构蛋白及多肽药物、新型疫苗、临床优势突出的创新中药及个性化治疗药物。

第三部分七大战略性新兴产业

一、内容

国家战略性新兴产业规划及中央和地方的配套支持政策确定的7个领域（23个重点方向），“新七领域”为“节能环保、新兴信息产业、生物产业、高端装备制造业、新材料、新能源和新能源汽车”。在七大领域中，每一个大的领域中又确定了具体的分项：

“节能环保”中将重点突破高效节能、先进环保、循环利用。

“新兴信息产业”将聚焦下一代通信网络、物联网、三网融合、新型平板显示、高性能集成电路和高端软件。

“生物产业”将主要面向生物医药、生物农业、生物制造。

“高端装备制造业”领域重点发展航空航天、海洋工程装备和高端智能装备。

“新材料”中分列了特种功能和高性能复合材料。

“新能源”中，核能、太阳能、风能、生物质能将领衔。

“新能源汽车”主要发展方向确定为插电式混合动力汽车和纯电动汽车。

二、产业简介

1、节能环保产业

节能环保产业是指为节约能源资源、发展循环经济、保护环境提供技术基础和装备保障的产业，主要包括节能产业、资源循环利用产业和环保装备产业，涉及节能环保技术与装备、节能产品和服务等；其六大领域包括：节能技术和装备、高效节能产品、节能服务产业、先进环保技术和装备、环保产品与环保服务。“十二五”规划纲要提出，节能环保产业重点发展高效节能、先进环保、资源循环利用关键技术装备、产品和服务。

2、新兴技术产业

加快建设宽带、数字、融合、安全的信息网络基础设施，推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发及产业化，加快推进三网融合，促进物联网、云计算的研发和示范应用。

(1)下一代通信网络(NGN)指一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，它能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络。

(2)物联网是指利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。

(3)三网融合主要指电信网、移动互联网以及广播电视网的融合，此融合并非三网的物联融合，而是应用上的有机融合。

(4)新型平板显示技术包含多个方面，不仅仅局限于显示技术本身，同时还包括与显示设备关系密切的其他技术。关注热点主要有OLED、电子纸、LED背光、高端触摸屏和平板显示上游材料等。

(5)高性能集成电路,集成电路(IC)是一种微型电子器件或部件,目前中国高端集成电路产业仍然处于成长期，未来随着对专用高集成度集成电路的需求越来越大、大功率型集成电路在节能减排中的应用越来越广泛。

(6)云计算是指将计算任务分布在由大规模的数据中心或大量的计算机集群构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算能力、存储空间和各种软件服务，并通过互联网将计算资源免费或按需租用方式提供给使用者。

3、生物产业

生物产业指以生命科学理论和生物技术为基础，结合信息学、系统科学、工程控制等理论和技术手段，通过对生物体及其细胞、亚细胞和分子的组分、结构、功能与作用机理开展研究并制造产品，或改造动物、植物、微生物等并使其具有所期望的品质特性，为社会提供商品和服务的行业的统称。

(1)生物医药产业由生物技术产业与医药产业共同组成。是在分子、细胞、组织、器官乃至整个人体系统多层次认识人体的结

构、功能和其他生命现象，研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统技术的总称。

(2)生物农业是按照自然的生物学过程管理农业，适当投入能量和资源，维持系统最佳的生产力。生物农业包括转基因育种、动物疫苗、生物饲料、非化学害虫控制和生物农药几大领域。

(3)生物制造指以生物体机能进行大规模物质加工与物质转化、为社会发展提供工业商品的新行业，是以微生物细胞或以酶蛋白为催化剂进行化学品合成、或以生物质为原料转化合成能源化学品与材料，促使能源与化学品脱离石油化学工业路线的新模式，主要表现为先进发酵工程、现代酶工程、生物炼制、生物过程工程等新技术的发明与应用，具有低碳循环、绿色清洁等典型特征。

4、高端装备制造业

高端装备制造业是指生产制造高技术、高附加值的先进工业设施设备的行业。高端装备制造业是以高新技术为引领，处于价值链高端和产业链核心环节，决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业。

(1)航空装备是以市场应用为先导，以重点产品研制为主线，统筹航空技术研究、产品研发、产业化、市场开发与服务发展，重点加快大型客机、支线飞机、通用飞机和航空配套装备的发展，建立具有可持续发展能力的航空产业体系。

(2)海洋工程装备是面向国内外海洋资源开发的重大需求，以提高国际竞争力为核心，重点突破3000米深水装备的关键技术，大力发展以海洋油气为代表的海洋矿产资源开发装备，全面推进以海洋风能工程装备为代表的海洋可再生能源装备、以海水淡化和综合利用装备为代表的海洋化学资源开发装备的产业化。

(3)智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和

深度融合。重点突破关键智能技术、核心智能测控装置与部件，开发智能基础制造装备和重大智能制造成套装备，促进“两化”融合条件下的产业发展模式创新。

5、新材料产业

“新材料产业”包括新材料及其相关产品和技术装备。具体涵盖：新材料本身形成的产业；新材料技术及其装备制造业；传统材料技术提升的产业等。

新材料的分类:按照应用领域来分,一般把新材料归为以下几大类:

(1) 信息材料包括集成电路及半导体材料，以硅材料为主体，新的化合物半导体材料及新一代高温半导体材料也是重要组成部分。

(2) 能源材料主要包括专用薄膜，聚合物电解液，催化剂和电极，先进光电材料，特制光谱塑料和涂层，碳纳米管，金属氢化物浆料，高温超导材料等。

(3)生物材料是和生命系统结合,用以诊断,治疗或替换机体组织,器官或增进其功能的材料。主要包括金属和合金，陶瓷，高分子材料，复合材料和生物质材料等。

(4) 汽车材料属于技术要求高,技术含量高,附加值高的三高产品，主要趋势是高强度钢和超高强度钢，铝合金，镁合金，塑料和复合材料等的应用。

(5)纳米材料与技术, 纳米是长度单位，1纳米是1米的十亿分之一，大约相当于1根头发的八万分之一。纳米材料及技术在电子信息产业，生物医药产业，能源产业，环境保护等方面，对相关材料的制备和应用都将产生革命性的影响。

(6)超导材料与技术是21世纪具有战略意义的高新技术，广泛用于能源，医疗，交通，科学研究及国防军工等重大领域。超导材料的应用主要取决于材料本身性能及其制备技术的发展。

(7)稀土材料是利用稀土元素优异的磁，光，电等特性开发出的一系列不可取代的，性能优越的新材料。稀土材料被广泛应用于冶金机械，石油化工，轻工农业，电子信息，能源环保，国防军工等多个领域，是当今世界各国改造传统产业，发展高新技术和国防尖端技术不可缺少的战略物资。

(8)新型钢铁材料是重要的基础材料，广泛应用于能源开发,交通运输，石油化工，机械电力，轻工纺织，医疗卫生，建筑建材，家电通讯，国防建设以及高科技产业，并具有较强的竞争优势。

(9)新型有色金属合金材料主要包括铝，镁，钛等轻金属合金以及粉末冶金材料，高纯金属材料等。

(10)新型建筑材料主要包括新型墙体材料，化学建材，新型保温隔热材料，建筑装饰装修材料等。国际上建材的趋势正向环保，节能，多功能化方向发展。

(11)新型化工材料主要包括有机氟材料，有机硅材料，高性能纤维，纳米化工材料，无机功能材料等。

(12)生态环境材料主要包括环境相容材料，如纯天然材料(木材,石材等)，仿生物材料(人工骨,人工器脏等)，绿色包装材料(绿色包装袋,包装容器)，生态建材(无毒装饰材料等);环境降解材料(生物降解塑料等);环境工程材料,如环境修复材料,环境净化材料(分子筛,离子筛材料),环境替代材料(无磷洗衣粉助剂)等.

(13)军工新材料国防科技,国防力量的强弱和国民经济的发展具有重要推动作用,是武器装备的物质基础和技术先导,是决定武器装备性能的重要因素,也是拓展武器装备新功能和降低武器装备全寿命费用,取得和保持武器装备竞争优势的原动力.

6、新能源产业

新能源产业指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

(1)核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，可通过核裂变、核聚变、核衰变释放能量。核能现今主要用于发电，核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。

(2)太阳能指太阳的热辐射能, 是一种新兴的可再生能源。目前主要的利用形式是太阳能热发电、太阳能光伏发电、太阳能水泵、太阳热水器、太阳能建筑、太阳能干燥等。

(3)风能是由于地球表面大量空气流动所产生的动能，风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力。

(4)生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

7、新能源汽车

新能源汽车产业是从事新能源汽车生产与应用的行业。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。主要包括：

(1)插电式混合动力汽车是新型的混合动力电动汽车。区别于传统汽油动力与电驱动结合的混合动力，插电式混合动力驱动原理、驱动单元与电动车相同，唯一不同的是车上装备有一台发动机。

(2)纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。