智能制造持续发力,奔向全球市场的“星辰大海”
/ 哈工汇宇产业观察 /
智能制造是指利用先进技术,如物联网(IoT)、人工智能(AI)和大数据分析等来优化制造流程和提高运营效率。它涉及到各种技术、软件系统和传感器的整合,通过创建一个互联的智能生态系统,实现实时监控、分析和自动化制造操作。智能制造的目标是提高生产率、降低成本、提高产品质量,同时确保符合法规要求和可持续发展。智能制造产业市场包括各种智能解决方案和服务,如硬件、软件和咨询服务。
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市场规模持续增长
根据Custom Market Insight Team目前进行的市场调研,全球智能制造产业市场预计将在2023年至2030年期间实现14.10%的复合年增长率。 2023年,市场规模预计将达到2996.7亿美元。到2030年,预计估值将达到7888.7亿美元。
在疫情期间,智能制造市场的重点转向了基础产品的生产,而对非基础产品的需求则有所下降。市场发展动力主要包括需求增长、政府财政援助和技术的进步。
信息技术和汽车行业是工业4.0的主要采用者。 智能制造使汽车行业实现了装配线自动化,包括整车生产。例如,奥迪的生产实验室(P-Lab)正在不断开发创新各种智能生产技术,并迅速应用到各地生产线中。工业自动化带来的好处和机遇为各行各业创造了大量需求,各行各业的公司都致力于将智能制造纳入其生产流程,从而促进了市场的整体增长。
信息技术产业对智能制造市场的存在和发展起着举足轻重的作用。 标准化促进了市场的增长,物联网(IoT)的广泛应用则起到了推波助澜的作用。物联网使市场技术可以在全球范围内轻松实现入门级制造、应用和执行。信息技术产业利用增强现实、虚拟现实、机器学习和人工智能等现代解决方案,紧跟当代挑战和需求的步伐。例如,2021年7月,高通公司将其先进的5G技术应用于智能制造,以借此释放物联网的力量。
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市场结构持续变化
1.市场分类:硬件占比高,软件增速快
2022年,软件部分占据了高达49.6%的最大收入份额,预计在今后仍将保持其市场主导地位 。软件部分对于行业迈向全自动化至关重要。有了先进的软件,机器人和无人机等机器可以在没有人工干预的情况下运行,从而降低出错的风险。借助软件,市场可在研发新型多功能解决方案方面取得重大进展。
预计从2023年到2032年,硬件领域的复合年增长率最高,将达到13.8%。 高级软件的运行需要高级且兼容的硬件。制造工厂使用的硬件必须节能、灵活,且无需人工干预即可运行。现代硬件还必须与物联网兼容,以帮助市场实现标准化。
2.技术发展:控制系统份额大
2022年,离散控制系统市场份额最大,占16.1%,预计今后仍将占据主导地位。该技术在后台运行,为管理员提供控制和监控功能。该市场提供基本和先进的技术控制以及每个流程的概览,使其可以远程访问。
另一方面,3D打印领域预计在预测期内将以17.8%的最高复合年增长率增长。智能制造商可以使用三维软件绘制和打印任何大小部件,从而节省时间和成本。智能制造市场是三维打印设备和软件的重要投资方和购买方,其使用也越来越广泛。
3.行业应用:汽车行业占比高,航空航天与国防增长快
2022年,汽车行业的市场份额最大,超过了24%,预计在预测期内的复合年增长率(CAGR)将达到15.6%。由于行业利润微薄,许多汽车制造商正在采用智能制造来减少浪费和降低成本,同时提高利润率。此外,智能制造还为汽车公司提供了一种保持产品高度标准化的方法。在工业4.0的帮助下,汽车行业可以不间断地运行,并最大限度地降低劳动力成本。
从2023年到2032年,航空航天和国防工业的年均复合增长率预计将达到16.6%。在该行业中,精度至关重要,而智能制造中的先进技术可以帮助实现这一目标。例如,智能制造可以帮助快速制造火箭,这对于需要多次飞行测试的太空研究来说非常重要。此外,国防工业还对工业自动化进行了大量投资,以开发能够有效缓解新兴威胁的现代防御机制。
4.地区发展:北美仍将掌握话语权
未来几年,全球智能制造市场预计将大幅增长,而增长的动力将来自于一系列因素,包括自动化应用的不断增加和工业4.0的兴起。以下是按地区划分的全球智能制造市场洞察:
北美洲: 北美洲预计将主导全球智能制造市场,其中美国对市场增长的贡献最大。该地区拥有高度发达的制造业和大量的智能制造解决方案提供商。
欧洲: 欧洲是智能制造的另一个主要市场,德国、法国和英国等国在这方面处于领先地位。该地区非常注重创新和技术,从而推动了先进制造解决方案的发展。
亚太地区: 在中国、日本和韩国等国家的推动下,亚太地区的智能制造市场有望实现大幅增长。该地区拥有庞大的制造业基础,是一些全球最大制造商的总部所在地。
中东和非洲: 中东和非洲地区的智能制造市场预计将温和增长。该地区的制造业不断发展,预计未来几年智能制造解决方案的采用率将会增加。
拉丁美洲: 预计拉丁美洲的智能制造市场将实现适度增长,其中巴西对增长的贡献最大。该地区的制造业不断发展,预计未来几年智能制造解决方案的采用率将有所提高。
总体而言,在自动化应用日益普及和工业4.0兴起的推动下,全球智能制造市场有望在未来几年实现大幅增长。
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市场竞争推动行业整合
1.主要公司和市场份额
全球智能制造市场竞争激烈,大量中小型企业与老牌制造商争夺市场份额。大多数小型企业位于亚太地区, 该地区的市场仍处于发展阶段。随着技术的发展,生产的产品类型也在发生变化,工业自动化正在简化生产流程,使市场与技术进步同步增长。相比之下,北美和欧洲市场则由大中型公司主导。 全球范围内,主导智能制造市场的大型公司有,ABB集团、西门子、霍尼韦尔、通用电器等大型集团。
尽管竞争激烈,但技术进步使企业能够节省时间和成本,同时提高效率和效益。尽管需要一定的投资,但持续的研发也使智能制造更加普遍和标准化。智能制造的趋势是全球性的,市场跨越国界。各国政府也认识到市场的增长潜力,并提供计划和政策吸引投资者将市场引入本国。
2.企业收并购情况
近年来,智能制造市场发生了多起收并购事件。以下是几个值得注意的案例:
● 2019年,领先的软件解决方案提供商PTC收购了CAD云平台软件公司Onshape。此次收购使PTC能够扩展其智能制造软件解决方案组合模式。
● 2020年,领先的数字化转型解决方案供应商施耐德电气收购了工业自动化和过程控制系统(PCS)供应商ProLeiT AG。此次收购有助于施耐德电气扩大其在智能制造领域的产品范围。
● 2021年,全球技术公司西门子公司收购了设计到采购全链智能解决方案提供商四方维Supplyframe。此次收购有助于西门子拓展其在设计、工程和供应链管理领域的能力。
● 2021年,工业自动化和数字化解决方案的领先供应商罗克韦尔自动化公司收购了云制造执行系统(MES)和企业资源规划(ERP)软件供应商Plex Systems。此次收购有助于罗克韦尔自动化公司增强其智能制造能力,为客户提供端到端的解决方案。
通过整合不同公司的专业知识和能力,为客户提供全面的解决方案,预计这些并购将推动智能制造市场的增长。
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发展趋势、机遇与挑战
1.智能制造市场趋势
智能制造行业的一些重要市场趋势包括:
工业物联网(IIoT): IIoT与智能制造技术的整合有助于进行实时数据分析、预测性维护和远程监控,从而提高制造过程的效率和生产力。
先进的机器人技术: 在智能制造中使用先进的机器人技术有助于实现重复性和危险性任务的自动化,提高生产速度,降低劳动力成本,并改善产品质量。
数字孪生: 数字孪生是模拟制造工厂物理流程和系统的虚拟模型,可深入了解制造流程,减少停机时间,提高产品质量。
云计算: 基于云计算的智能制造解决方案具有实时数据访问、利益相关者之间轻松协作和可扩展性等优势。
人工智能(AI): 基于人工智能的智能制造解决方案有助于预测性维护、质量控制和生产优化。
增强现实(AR): 增强现实技术通过为工人提供实时信息和指导,有助于改善工人安全、减少错误和提高生产率。
网络安全: 随着智能制造流程的连接性和数据驱动性越来越强,网络安全威胁也在不断增加。确保采取适当的网络安全措施是智能制造市场的一个重要趋势。
2.智能制造产业机遇
智能制造市场为产业创新发展提供了重大机遇。
先进技术的集成。 其中一个重要机遇就是将工业物联网(IIoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML)等先进技术集成到制造流程中。这种整合可以帮助制造商提高效率、降低成本并提高整体产品质量。
工业4.0的采用。 它涉及智能技术的使用,包括网络物理系统、物联网(IoT)、云计算和认知计算。这种方法有助于制造商开发智能、互联和灵活的制造系统,能够应对不断变化的客户需求和市场条件。
合规需求的增长。 各行各业对法规合规性的需求日益增长,这是智能制造市场的另一个重要机遇。制造商必须遵守各种法规和标准,以确保产品质量、安全性和可追溯性。采用智能技术可以帮助制造商更好地遵守这些法规和标准,从而提高整体产品质量和客户满意度。
总之,智能制造市场为制造商提供了巨大的机遇,使其能够加强制造流程、提高产品质量并获得市场竞争优势。
3.智能制造面临的挑战
网络安全威胁: 在智能制造中使用与互联网连接的设备和系统会造成潜在的网络攻击漏洞,从而导致重大数据泄露、生产停机和经济损失。
缺乏标准化: 智能制造技术缺乏一套通用的标准,会给互操作性带来挑战,并限制其广泛应用。
实施成本高: 实施智能制造技术的成本可能很高,尤其是对于资源有限的中小型企业(SMEs)而言。
劳动力适应性: 采用智能制造技术需要一支熟练掌握其使用方法并经过培训的劳动力队伍,这可能会在劳动力管理和培训方面给企业带来挑战。
数据隐私问题: 智能制造技术会产生和收集大量数据,这可能会引发对数据隐私和所有权的担忧。
全文摘译自《Global Smart Manufacturing Market 2023–2032》
走进智能工厂:“先进”藏在看不到的地方
新华全媒头条·开年经济观察 | 从工厂、产业链、产品看先进制造——2024年开年经济一线观察之五
创新是新型工业化的根本动力。2023年底召开的中央经济工作会议部署今年经济工作时指出,以科技创新引领现代化产业体系建设。
岁末年初,新华社记者走访工程机械、新能源汽车、电子信息等企业,观察创新如何改变工厂、产业链和产品,探寻先进制造新趋势。
工厂:看得见的智能,看不见的积淀
越来越多用户个性化订购汽车,从车身颜色到轮毂大小都不一样,工厂如何承接多样化的订单?
近日,在蔚来合肥第二生产基地,记者看到8万平方米的车身车间里700多台橙色机器人各司其职。涂装车间设有“魔方”车辆存取平台,改变以往涂装车间按订单顺序涂装颜色、不停更换喷枪的方式,把平面库存优化为立体空间,设置6层408个车位,减少生产停顿。总装车间用“飞地”自动装配岛,将前后风挡、玻璃车顶、仪表台、尾门四大件集成在同一个全自动装配岛完成安装。
这是2023年10月10日拍摄的蔚来合肥第二生产基地。新华社发
“自动装配岛用并行制造方案替代串行制造方案,让车间流水线的‘单行道’变成了‘立交桥’,整体调试周期比传统方案缩短三分之二。”蔚来合肥区域公司总经理余东明说,工厂实现高效柔性化生产,可满足350多万种个性化配置组合,从收到订单到整车下线仅需14天。
以人工智能、大数据、工业互联网为代表的数字技术成为引领新一轮产业变革的关键力量,正在改变着越来越多的中国工厂:
在小米手机“黑灯工厂”,一部手机从无到有的200多道工序大部分靠智能设备完成。每隔40秒,一块贴满1500多个元器件的主板从贴片机里送出,被AGV小车运到测试环节轨道上,机械手依次把主板送到测试点。
在徐工集团轮式起重机产业制造基地,5毫米至30毫米厚的钢制板材经过智能化分拣、自动化组焊、无人化加工等工艺,每25分钟能组装下线一台约有5200个零部件、重量达34吨的起重机。
海尔洗衣机互联工厂应用“5.5G”、先进算法和数字孪生等技术,实时追踪上千辆物料车的全流程轨迹并调度,还有自检自查总装效率、智能推荐效率优化方案的能力,实现降本提效……
数据显示,截至2023年12月底,我国已培育421家国家级示范工厂、万余家省级数字化车间和智能工厂。
加快制造业数字化转型是顺应新工业革命趋势、提升工业现代化水平、建设现代化产业体系的必然要求。工业和信息化部新闻发言人、运行监测协调局局长陶青表示,工信部将坚持以推进信息化与新型工业化深度融合为主线,筑牢基础,一体推进,摸清企业转型需求和痛点难点,坚持分企施策,鼓励数字化基础较好的企业加快向智能化方向升级。
还有一些“先进”,藏在看不见的地方。
露点温度零下70摄氏度——在惠州赣锋锂电科技有限公司注液车间,记者隔着玻璃看到电子屏显示这个指标。
“用这个指标可监测车间的干燥度,实现极致控水,因为水会影响电子产品质量。”企业负责人陶哲说。
同在惠州的德赛西威则要求“做显示屏的车间,洁净度要达到制药厂级”,即每立方英尺空气里的0.5微米的尘埃粒小于1000个。进车间前,工人要到风淋室除尘,随后换全套防尘服、鞋套和头套。物料也不例外,也要进风淋室。
2023年12月5日,参观者在位于广东惠州的德赛西威智慧出行体验馆内体验。新华社记者 黄国保 摄
在江苏溧阳,一家电池企业的厂房每小时要过滤25次空气,洁净度与心脏搭桥手术室相当。
从控水到除尘,看似细枝末节,实际是长期积淀的工艺规范,代表着先进制造的方向。
赛迪研究院总工程师秦海林说,随着新一代信息技术加速与制造业融合,制造业生产方式与企业形态正在发生变革。在看得见的层面有智能设备的应用、柔性生产线的建设和数据平台的搭建,在看不见的层面也在积累制造的能力与技艺,这些不断构筑着中国工厂的制造优势。
产业链:一面是聚集协同,一面是垂直一体化
广东广州,珠江在番禺东北部蜿蜒流淌,画下一道弧线。眉弯处,7500亩的广汽智联新能源汽车产业园内一片繁忙,去年48万辆新能源汽车在这里生产,销往世界。
这是2023年7月3日拍摄的广汽埃安展示的电池系统。新华社记者 邓华 摄
2023年12月,产业园内的因湃电池智能生态工厂投产。几百米外的锐湃电驱工厂计划今年1月30日投产。产业园内的电池、电驱、电控三大核心技术的零部件生产排期与广汽埃安整车厂有望形成更紧密的高效互动。目前,以整车厂为核心,可实现10公里内电池、电控、底盘、车身等核心零部件配套供应,50公里内60%以上配套供应,100公里范围内80%以上配套供应。
“我们打造了最快3小时的供应链,在100公里范围内构建主要的零部件供应,不仅是减少运输、仓储环节,也是加强协同,提高生产效率和产品质量。”广汽埃安总经理古惠南说。
自主可控、安全可靠的产业体系是新型工业化的前提条件和战略支撑。工业和信息化部提出,2024年全面实施制造业重点产业链高质量发展行动,巩固提升优势产业领先地位,加快强链补链延链,提升全产业竞争力。
在珠三角,既有产业聚集形成的“3小时供应链”,也有企业在打造垂直一体化供应。
总部位于深圳的比亚迪公司2023年生产304万辆新能源车,同比增长62%,这背后是几乎全链条的“比亚迪造”,既有电池、电驱、电控等核心零部件,也包括车用芯片、新材料、半导体等。
观众在2023粤港澳大湾区车展比亚迪展台了解新能源汽车(2023年6月16日摄)。新华社记者 梁旭 摄
“新冠疫情期间,智能集成制动系统等部件的供应遇到一定阻滞,我们就自主研发这些部件,目前形成了垂直整合,降本增效。”比亚迪品牌及公关处总经理李云飞说。垂直一体化供应有赖于强大的自主研发能力。比亚迪目前有约10万名研发人员,近年推出刀片电池、e平台3.0等先进技术。
“专业化分工和一体化发展是供应链的两种主要形态,各有其优势,产业集聚制造出的产品效率高、质量稳定,垂直一体化的优点是供应链的稳定性和可控性更强。”国务院发展研究中心产业经济研究部副部长许召元说。
工业和信息化部相关负责人认为,我国工业总体上仍然大而不强、全而不优,发展不平衡不充分问题突出,一些关键核心技术受制于人,产业链供应链风险隐患增多。
“前瞻性谋划、系统性布局、整体性推进。”工业和信息化部科技司司长谢少锋表示,工信部将超前谋划部署相关领域重大战略、政策,继续加强全产业链谋划和中长期系统布局,并在持续培育国家新型工业化示范区和先进制造业集群、完善产业科技创新体系、推动人工智能赋能全产业体系等方面重点推进。
产品:有形的硬件,无形的生态
制造业是贯彻新发展理念的重要阵地,是推动高质量发展的重要引擎。
产品良率是衡量制造能力最直接的指标。“动力电池对安全性要求极高,我们提出极限制造目标,采用传感技术、智能建模等全流程管控安全隐患,降低产品不良率。”宁德时代董事长曾毓群说。
图片2023年12月1日,在北京举办的首届中国国际供应链促进博览会上,参观者在智能汽车链展区宁德时代新能源科技股份有限公司展台了解新能源汽车智能换电系统。新华社记者 李贺 摄
“我们生产的电路板力争‘零返修’。一块电路板经过自动贴片线之后,如检测发现不合格,行业常规做法是重回产线维修,我们是分析后报废,不再使用。”德赛西威执行副总裁杨勇说。
满足老百姓个性化、多样化、不断升级的产品和服务需求是推进新型工业化的出发点和落脚点。越来越多企业不仅制造更好的产品,而且运用新技术升级服务。
2023年12月1日,“三一集团C端客户设备大数据管理平台”屏幕上显示着15.8万台工程机械设备实时运行情况。该平台已累计接入90多万台设备的数据。记者看到,当天12时27分,地图上吉林松原亮起黄灯,是当地一名挖掘机客户发出维修请求;12时28分,工程师姜子鑫接单;13时10分,故障排除,客户设备恢复运行。
这是2023年3月31日在长沙“三一科技节”上拍摄的挖掘机。新华社记者 白田田 摄
“每一台三一的设备都搭载控制器,让成千上万的工程机械迈入大数据时代。”三一集团轮值董事长唐修国说,设备使用中产生的数据可用于指导企业服务提升、研发创新和业务拓展,海量数据也形成业内知名的三一“挖掘机指数”。
专家认为,充分利用数字化智能化技术,向高附加值的研发和服务等环节延伸,是制造业升级的重要方向之一。
“过去通讯、交通等技术不发达情况下,企业无法提供很多的产品服务,只能聚焦于制造环节,但当前数字技术和全球化高度发展,为制造业企业向设计端和销售端升级创造了更好的条件。”许召元说。
科创引领的数智化浪潮,催生出庞大的后市场体系。多名分析人士表示,中国制造正在经历从“买定离手、钱货两清”向“售后无忧、产品增值”发展。
中国制造业“强起来”的步伐坚定向前。按照中央经济工作会议部署,相关部门和行业正在推进科技创新和产业创新融合,提升产业链水平,着力构建以先进制造业为骨干的现代化产业体系。
(来源:新华社)
【编辑:姚昊】
【来源:新华社】
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