世界先進制造領(lǐng)域2021年態(tài)勢總結(jié)

5G技術(shù)賦能智能制造顯現(xiàn)實效，大型制造企業(yè)與研究機構(gòu)開始測試與部署私有5G網(wǎng)絡(luò)。德國弗勞恩霍夫生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用材料研究所與愛立信聯(lián)合測試一種超可靠、低延時通信的5G傳感器技術(shù)，以精確檢測此前無法監(jiān)控到的機床故障。英國汽車電池制造商Hyperbat公司通過與英國電信、愛立信、英偉達合作，將全球首個“5G虛擬現(xiàn)實數(shù)字孿生解決方案”應(yīng)用于混合動力和電動汽車生產(chǎn)制造過程。美國AT&T公司為福特公司首個電動汽車工廠部署了私有5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，旨在為部署更多先進制造技術(shù)提供便利。

3D打印技術(shù)持續(xù)取得突破，4D打印技術(shù)成為增材制造領(lǐng)域新的發(fā)展方向。美國勞倫斯·伯克利國家實驗室和加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)出“3D生長”增材制造技術(shù)，可控制晶體材料結(jié)晶形成所需結(jié)構(gòu)，該技術(shù)有望在納米級微調(diào)電子和光學(xué)設(shè)備的制造方面提供前所未有的精度。西班牙加泰羅尼亞生物工程研究所利用3D生物打印技術(shù)開發(fā)了一款以骨骼肌細胞為基礎(chǔ)的厘米級生物混合游泳機器人，該機器人可以通過反饋回路進行自我訓(xùn)練且具有較快的運動速度。中國中科院上海微系統(tǒng)所陶虎團隊與上海交通大學(xué)合作，開發(fā)出基因重組蜘蛛絲蛋白光刻膠，其優(yōu)異的機械強度和良好的生物相容性可進一步助力可載藥、可驅(qū)動、可降解的4D（時空可變形）納米功能器件開發(fā)，在智能仿生感知、藥物遞送納米機器人、類器官芯片等研究領(lǐng)域具有明確的應(yīng)用前景。英國拉夫堡大學(xué)開發(fā)出“材料處理擠出增材制造”（MaTrEx-AM）的混合方法，該方法可通過改變丙酮的使用量和使用位置來控制零件的變形方式等機械性能，為材料成型能力增加了新的維度。

全球“燈塔工廠”持續(xù)擴圍，中國“燈塔工廠”占比進一步提升。2021年3月和9月，世界經(jīng)濟論壇兩次評選“燈塔工廠”，共新增36家工廠，其中中國有15家入圍。截至2021年12月，全球“燈塔工廠”累計已達90家，其中中國累計增至31家（中國大陸地區(qū)28家），占比達到34%，是擁有“燈塔工廠”最多的國家。美的集團通過打通線上線下，實現(xiàn)了全價值鏈數(shù)字化運營、智能排產(chǎn)、數(shù)字化物流管理，將生產(chǎn)效率提高28%、單位成本降低14%、訂單交付期縮短56%；阿里旗下的犀牛智造實現(xiàn)了用戶直連制造的大規(guī)模定制化生產(chǎn)，交付時間縮短75%、庫存減少30%。

世界先進制造領(lǐng)域2022年趨勢展望

工業(yè)機器人與專業(yè)服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長。美國波士頓咨詢公司發(fā)布研究報告顯示，全球機器人市場規(guī)模在2030年有望達到1600億-2600億美元，其中專業(yè)服務(wù)機器人市場規(guī)模將達到900億-1700億美元，遠超傳統(tǒng)工業(yè)機器人和協(xié)作機器人400億-500億美元的市場規(guī)模。美國主張政府應(yīng)通過關(guān)鍵領(lǐng)域的公共投資增強美國新技術(shù)實力，并要求美國國家科學(xué)基金會5年內(nèi)在機器人、自動化、先進制造、人工智能等10個關(guān)鍵領(lǐng)域投資1000億美元。法國提出“法國2030”投資計劃，擬在5年內(nèi)投資300億歐元，發(fā)展先進技術(shù)，以提升法國產(chǎn)業(yè)的競爭力，其中計劃投資8億歐元用于發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)。2021年1-10月，中國工業(yè)機器人產(chǎn)量為29.81萬臺，同比增加51.9%，但9月和10月均出現(xiàn)環(huán)比下降。預(yù)計2022年中國工業(yè)機器人產(chǎn)量將持續(xù)增長，但增速將放緩。

人工智能技術(shù)與制造業(yè)深度融合成為重要趨勢。市場研究機構(gòu)Meticulous Research發(fā)布《制造業(yè)中的人工智能——全球機會分析和行業(yè)預(yù)測（2021-2028）》報告，預(yù)計制造業(yè)市場中的人工智能技術(shù)在2021-2028年的年復(fù)合增長率可達38.6%，其規(guī)模到2028年將達到139.6億美元。美國Nanotronics公司發(fā)布其第四代人工智能軟件nTelligence，可實現(xiàn)復(fù)雜表面的快速檢測。德國西門子公司和谷歌云簽署合作協(xié)議，旨在將谷歌云的領(lǐng)先數(shù)據(jù)云、人工智能/機器學(xué)習(xí)技術(shù)與西門子工廠自動化解決方案相集成，有助于簡化目前工業(yè)應(yīng)用中的人工智能部署工作，使制造商可在更多業(yè)務(wù)范圍內(nèi)部署實施人工智能應(yīng)用，以優(yōu)化工廠生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)力。

制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全問題受到高度關(guān)注。美國MxD機構(gòu)發(fā)布新版《2021年戰(zhàn)略投資計劃》和該計劃的3年路線圖，擬在2021-2023年對制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域項目進行投資，助力打造安全穩(wěn)固的制造業(yè)良性生態(tài)系統(tǒng)。美國能源部正式組建網(wǎng)絡(luò)安全制造創(chuàng)新研究院，旨在通過解決制造業(yè)在自動化和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)方面的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，使美國制造業(yè)具有更高的能源效率和網(wǎng)絡(luò)安全性，該研究院在未來5年內(nèi)將獲得7000萬美元聯(lián)邦資金以及4000萬美元私人分攤費用。英國“數(shù)字工程技術(shù)與創(chuàng)新”（DETI）項目團隊與英國電信、東芝公司歐洲研究團隊聯(lián)合創(chuàng)建英國首個工業(yè)量子安全網(wǎng)絡(luò)，成功實現(xiàn)遠程制造實時數(shù)據(jù)的安全共享。DETI是英國數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動計劃的一部分，已從英格蘭西部聯(lián)合管理局（WECA）獲得500萬英鎊資金，未來還將獲得空客、GKN宇航、羅羅公司等合作伙伴的資金及實物支持。

作者丨 李維科

編輯丨 鄭實