拥抱智能： 2030中国智能制造 及自动化行业展望 2025年6月 伴随工业4.0的蓬勃发展和生成式AI领 域的技术颠覆，全球智能制造和工业自 动化行业变革提速。麦肯锡从自动化延 展性、自我组织、数据分析、数字化技术 栈、数字化工人、生态融合和商业模式 七个维度分析智能制造行业发展情况。 我们认为，到2030年，中国、日韩和西欧 等先进制造市场有望率先实现自动化革 命。这些市场中的领先企业，将通过多 和软件驱动、AI高度赋能的生产环境。 届时，高价值且可延展的自动化技术将 全面应用于端到端业务流程，智能工厂 具备完全集成的IT/OT技术栈，无处不 在的高阶数据分析成为新常态，基于标 准化解决方案的半开放式平台生态应用 普遍，数字化集成和AI赋能的人机结合 运营模式全面实现，大幅提升制造行业 生产效率。 中国高度重视智能制造和工业自动化 发展。国务院、工信部、发改委、科技 部等有关部门陆续出台了一系列政策鼓 在经济衰退周期，许多制造行业面临产 能过剩的行业周期，为智能制造和自动 化技术的全面推广蒙上阴影。中国作为 制造大国，更是面临国内经济结构转型 和全球产业结构重塑下加快全球布局 的双重挑战。如何利用工业自动化手段 提升生产效率和智能化程度，更好的应 对这些风险和挑战，也成为很多企业领 导人的当务之急。 在此背景下，本白皮书旨在分析关键趋 势和领先实践，为制造业企业成功实 现自动化转型提供建议和方向。首先我 们相信，受全球劳动力结构变化、颠覆

工煤矿、露天煤矿开展智能化建设可参考图 1 所示技术架构。 4 图 1 智能化建设参考技术架构 （一）井工煤矿智能化总体设计 1.总体技术要求 井工煤矿应建设智能化综合管控平台，围绕监测实时化、控 制自动化、安全本质化、管理信息化、业务协同化、知识模型化、 决策智能化的目标进行相应的业务模块应用设计，实现煤矿地质 勘探、巷道掘进、煤炭开采、主辅运输、通风、排水、供液、供 电、安全防控、经营管理等各业务系统的数据融合与智能联动控 掘系统高可靠—感知系统全覆盖—保障系统高适应”的思路，自下 而上逐步实现智能化改造。 生产煤矿进行智能化升级改造可以分为三步进行：首先，根据 煤矿实际情况与建设需求，对具体业务系统进行技术与装备升级， 提高单个设备、系统的自动化、智能化水平，并逐步实现核心装备 控制系统国产化安全可信、自主可控；其次，开展网络平台、数据 中心等升级改造，汇聚生产工艺、环境过程信息等；最后，通过大 数据、人工智能等建立相关业务智能工作流，再进行系统的整体集 开展露天煤矿信息化标准化建设工作，制定数据标准、流程 标准、操作标准；对设备、系统进行升级改造，实现全矿区网络 覆盖；开展露天煤矿智能生产系统建设，实现现场集中操控、固 定岗位无人值守、远程监控运维、生产过程自动控制等；建设露 天煤矿智能综合管控平台，进行系统整体集成，实现基于智能综 合管控平台的一体化智能协同管控。 3.新建露天煤矿智能化建设技术路径 根据新建煤矿建设条件，编制露天煤矿智能化建设总体规划，

智能化煤矿应建设统一的智能化运算平台，具备数据汇聚 存储、计算、治理、分析、服务的功能，具备数据共享、多源 数据融合、生产过程控制、生产设备运维、决策分析管理、故 障联动报警、信息引导发布等功能。能够实现各自动化、智能 化子系统集中操作、集中监控和统一调度，为安全生产、动态 监控、经营决策等提供多维数据支持。 按表 3-1 评分，总分为 100 分。按照检查存在不符合要求的 项目进行扣分，各小项分数扣完为止。 查现场和资料。不符合 要求或功能 1 处扣 5 分。 ③ 使用云平台构建算力中心。基于开源云平台框架， 统一运营运维，版本持续迭代演进，可持续同步公有 云创新能力，具备软件定义网络能力，提供软 SDN 网络实现网络自动化及云平台网络大规模扩展能力。 10 查现场和资料。不符合 要求或功能扣 10 分。 ④ 采用符合 ITIL 规范的 IT 管理方案设计数据中心。 5 查现场和资料。不符合 要求或功能扣 5 分。 10 查现场和资料。不 符合要求或 功 能 的 1 处 扣 2 分。 合计：得分+加分= 3.掘进系统 巷道掘进应采用掘进、支护、运输“三位一体”高效快速掘进 技术体系，实现全机械自动化作业，具备快速掘进能力；煤层 条件适宜的掘进工作面，应优先采用掘、支、锚、运、破碎一 体化成套技术与装备，通过掘进工作面远程集控平台，实现基 于感知信息对掘进工作面进行远程集中控制。 按表

产工作的意见》，在“严格矿山安全生产准入”“推进矿山转型升 级”“强化组织实施”三部分 6 次提及矿山智能化工作，明确要求 “推动中小型矿山机械化升级改造和大型矿山自动化、智能化升级改 造，加快灾害严重、高海拔等矿山智能化建设，打造一批自动化、智 能化标杆矿山”“推进矿山信息化、智能化装备和机器人研发及应 用”“统筹资金渠道，加强智能化矿山建设等经费保障”。为深入贯 彻落实习近平总书记重要指示批示精神，按照国务院常务会议部署， 条件复杂，该地区形成了“重实用、求实效”的地质条件极复杂中小 型煤矿智能化建设模式。例如，四川嘉阳煤矿推进“5G+智能矿山”， 建成了采煤、掘进、供电、排水、运输等多系统智能化，实现了地面 控制工作面自动跟机率高达 95%，设备故障率显著降低，检修时间同 比下降 80%，单日生产人员从原 63 人减至 8 人，人均工效提升至 406 吨/工；青海能源鱼卡煤矿重点突破大倾角综放智能化工作面建设， 煤矿智能化建设作为安全治理体系现代化的核心驱动力，正逐步 11 重塑传统煤矿安全管理模式。通过将智能化建设与安全生产全要素的 深度融合，构建形成“感知-预警-决策-控制”的全链条防控体系。 通过协同智能监测系统、自动化装备、数字化平台，有效推动煤矿安 全管理从被动应对转为主动预防，大幅提升了风险识别能力和本质安 全水平。 1.一体化综合管控平台建设提升了煤矿安全生产管控水平。通过 构建“全域感知-智能

和阀门的方式将一个完整的供 水管网区域（ Area ）分成若干的独立小 分区（ District ）。 SMS ( 智能计量系统 ) ：通过远程方式自动收集用 户水表中的数据并记录用水量。依赖于 AMR 智能 读表技术（ Automated Meter Reading ）。是 一项自动收集能源计量设备（水表）用量和状态 数据，并将数据传输到中心数据库以便收费、排 除设备故障和分析数据的技术。 智慧水务的基础 6 • 随着国内环境监测仪器企业水平实力明显增强，目前行业竞争已由“分析仪器进口国内集成模式”转变为 “自动监测仪器和系统集成自主研发整装销售模式” • 三家上市公司各有所长，聚光科技为环境监测综合型企业，在气体自动监测系统、实验室监测设备占有 较高市场份额；先河环保主要在空气网格化监测系统、大气自动监测系统具有市场优势；雪迪龙主营产 品以气体污染源在线监测系统、过程分析系统为主。 13 盈利模式 造商到环境数据服 务提供商再到生态环境综合服务商进行转变，抢抓市场，推动了业绩的大幅提升。 23 力合科技 • 是一家先进的环境监测仪器制造商，以自主研发生产的环境检测仪器为核心，采用自动化控制与系统集 成技术，为客户提供自动化、智能化的环境监测系统及运营服务； • 2017 年营收 3.7 亿元，增长 37% ，净利润 7760 万元，增长 102% ，应收账款 1.6 亿元，经营活动产生 的净现金流

新一代网络将底层传感器采集信息做高效传输；最 终的应用层涵盖钢铁工艺知识库等多方面资源，并 以软件或云服务等形式提供给最终用户。 随着自动化程度的提高，钢铁企业已具备建立 CPS 的基础，但由于钢铁生产中存在大量时滞环 节，工艺之间又联系紧密，导致钢铁企业往往存在 管控脱节、信息化和自动化结合相对不够紧密等问 题，信息无法及时反馈到控制系统中。因此，钢铁 企业建立 CPS 系统，不但要满足钢铁生产工序内物 展，基于手机、平板电脑等移动端的云服务将是该 领域日后的主要发展方向。 人工智能技术在钢铁生产中的应用举例 群智能 (Swarm Intelligence) 群智能概念最早在分子自动机体系中提出，分 子自动机中主体在一维或多维网格空间中与相邻个 体相互作用从而实现自组织。群智能其实是指任何 一种由昆虫或其他动物的群体社会行为机制而激发 设计出的算法或分布式解决问题的策略。目前粒子 时，也采用数字孪生技术建立了 安贝格数字化工厂，最大限度实现了生产自动化与 设计自动化，在生产与设计的不断反馈中实现自我 提升，大大提高了生产效率，降低了工厂生产及运 智慧钢铁 科技前沿 Advances in Science 33 营成本。美国大和钢铁，通过数字孪生技术对厂内 设备及生产情况进行实时模拟，通过实时的 3D 设备 仿真连接到自动化系统，完成系统的测试及提前优 化。此外，在数字孪生系统下采用

一体化设计和环境友好型设计等。 （3）基于深度图像的场景解析 基于深度图像的场景解析主要是指基于深度图像及其对应的 RGB 图像，对图像中的每个像素进行类 别标签分配，从而实现对整个场景的全面解析。其典型应用是自动驾驶和机器人导航领域的道路环境的语 义分割。仅基于 RGB 图像的场景解析方法在具有相似物体或复杂背景的场景中往往表现不佳，而深度图 像包含了更多的位置和轮廓信息，赋予算法更强的上下文解读能力，从而实现更精细的场景解析。 基于深度图像的场景解析 随着自动驾驶和机器人导航技术在 AI 2.0 时代的蓬勃发展，在长尾场景下的安全隐患成为这类技术大 范围落地的最大障碍。这类安全隐患很大一部分是由感知失效或感知偏差导致的，利用先进的感知技术降 低感知偏差、减少感知失效，对于提高自动驾驶系统决策的准确性、减少自动驾驶事故等方面具有重要意义。 在众多感知技术中，场景解析技术凭借其对整个场景的稠密预测，成为最常用的自动驾驶感知方法之一。 色彩通道关联的深度图像修正技术、高层语义特征引导的语义分割技术等是该 方面的发展趋势。 总之，基于深度图像的场景解析技术在深度传感器技术、人工智能、空间感知等多学科领域具有重要 研究价值，对保障自动驾驶道路安全、提高机器人作业感知能力等方面具有重要的实际意义。 该前沿中核心论文的主要产出国家中，核心论文发表量排在第一位的是中国，篇均被引频次排在第一 位的是德国（表 2.11），中国与新加坡存在合作（图

实现全流程管理信息化、数字化，利用大数据技术分 析能效能耗，预测能源产生和消耗，评价能源管理水 平，实现科学化的管理节能； 自动化运行 优化工艺流程，提高自动化运行水平，让生产操作简 单、易用、安全、稳定； 集约化操控 对基础设备进行升级改造，实现站所室全面无人值守 和集中操控； 平台建设目标 智能化管理 自动化运行 集约化操控 平台系统功能总貌 智 能 化 能 源 管 控 平 台 远程紧急停机 消防 实绩报表 设备管理 定位管理 交接管理 水效专家 生产监视 远程控制 趋势查询 事件管理 故障报警 电力调度 自动电压控制 系统自诊断 平台系统功能 - 远程集控 动力调度 计量管理 数据采集 远程紧急停机 电子操作牌 电力保护 需量及负荷 消防 / 气体监视 远 程 集 控 系 统 平台系统功能

求和储能电站的运行方式，对储 能电站的实时自动监控和调节。 主要功能有： Ø能量管理功能 Ø功率控制功能 Ø监视功能 Ø数据库的管理 12/26 u基础型式：集装箱电池舱基础采用钢筋混凝土条形基础。基础上部预埋 钢构件，用于与集装箱底座连接。 u检修通道：集装箱底部设有检修坑，两侧安装电缆支架作为电缆通道。 设计方案—基础设计 13/26 u消防型式选择：采用管网式全自动七氟丙烷灭火系统、消防预警系统。 警系统。 u消防系统组成：消防系统由火灾探测器、控制器、可燃气体检测、储存瓶组、 管网、喷头、泄压阀、声光报警、气体喷洒指示灯、紧急启停按钮、手动自动开 关等组成。 设计方案—储能电站消防 14/26 设计方案—设计要点 01 03 储能电站容量的确定 与风电场的关系 一次调频的逻辑 02 设计要点 15/26 设计方案—储能电站容量的选择 p功率选择 Ø安徽电网调峰压力紧张时段出 Ø一次调频系统与风电场升压 站AGC处于并行状态。当系 统频率没有越限，AGC正常 工作状态，一次调频系统不 动作。 正常状态 一次调频 动作时 一次调频 结束时 Ø当频率越限时，一次调 频系统自动起动，并闭锁 AGC装置调节储能部分 的功能。 Ø频率恢复正常时，一次调频 系统退出运行，由AGC控制 储能电站的运行状态。 18/26 19 /26 目录 Contents 设计方案