智能制造与机器人-2022新形势下的发展契机
发布时间:2022.05.14 浏览量:1041
智能制造与机器人
-2022新形势下的发展契机
一、智能制造与机器人的产业背景
二、智能制造与机器人的产业现状
三、智能制造与机器人的产业优势
四、中国制造业2025主攻智能制造
五、上海市如何大力发展智能制造与机器人产业
一、智能制造与机器人的产业背景
随着我国人口老龄化加剧和出生率的持续走低,致使进入生产体系的劳动力越来越少,劳动力缺口加大,持续走高的劳动成本,成为不可忽视的社会现实。在这一背景下,人口老龄化和低生育率给智能制造与机器人产业带来了补充工业及特殊场景劳动力和满足儿童/老年人生活服务等强劲需求。人工智能、物联网、大数据、云计算等技术发展,图像识别、语音识别、自然语言处理等的成熟应用,为智能机器人演进提供了坚实的发展基础。美国的“工业互联网”,德国的“工业4.0”,中国的“中国制造2025”都在推动制造企业应用工业物联网、AR、云计算等技术,实现自动化、信息化和智能化的智慧工厂。国家“十四五”规划纲要明确指出,推动制造业优化升级,深入实施智能制造和绿色制造工程,培育先进制造业集群,推动包括机器人在内的高端制造产业创新发展。
近年来,我国工业机器人领域核心共性技术与智能化水平快速提升,本体研发、系统集成、关键零部件生产得到充分发展,为制造业提质增效、换档升级提供了全新动能。此外,依托人工智能、云计算、大数据、物联网等技术的普及使用,服务机器人的功能场景不断拓展,带动相关市场规模的高速增长。在新冠病毒肺炎疫情防控期间,消毒、配送、测温、巡检等各类机器人“火线上岗”,为有效抗击疫情做出积极贡献。在我国机器人产业蓬勃发展的同时,仍然面临核心技术突破不足、创新要素配置有待优化、市场发展环境规范程度有待提升等问题。
二、智能制造与机器人产业现状
(一)智能制造与机器人产业分类及产业环节
根据机器人的应用环境,国际机器人联盟(IFR)将机器人分为工业机器人和服务机器人。我国将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。
(二)智能制造与机器人产业规模
2021年,全球机器人市场规模保持增长,但受疫情影响增速放缓,工业机器人市场自2019年后,再次出现负增长现象,服务、特种机器人因疫情“非接触”的使用场景增加,增速较为稳定。近年来,全球机器人领域相关创新机构与科技企业围绕人工智能、人机协作、多技术融合等领域不断探索,在仓储运输、智能工厂、医疗康复等领域的应用不断深入,推动机器人成为构建后疫情时代生产力的核心力量。
其中,2021年全球工业机器人市场规模为144.9亿美元;服务机器人市场规模为125.2亿美元;特种机器人市场规模为65.7亿美元。随着人工智能、大数据、5G、云计算等新一代信息技术的飞速发展,机器人能力边界持续拓展。在模块化应用、离散型场景、复杂的干扰环境、多发的不可控因素等变量叠加影响下,对机器人的要求不再局限于本体的灵活性和自动化,易控、智能、互联成为产品的重要发展方向,技术创新也围绕着安全的人机协同、人工智能和物联网等重点方向展开。
数据来源:中国电子学会
当前,我国机器人市场进入稳定增长期。虽然在2019年期间受市场需求波动的影响,我国机器人市场规模出现轻微下滑,但由于率先突破疫情影响,机器人市场呈现加速复苏趋势,大量“非接触”式服务也为机器人应该提供了更为广阔的应用空间。
中国机器人市场需求全球领先,是支撑机器人产业的发展的中坚力量,2021年中国机器人市场规模将达到839亿元,2016-2023年的平均增长率达到18.3%。其中,工业机器人市场规模为445.7亿元,占中国机器人市场规模的53.12%,占比最大;服务机器人市场规模为302.6亿元,占中国机器人市场规模的36.07%;特种机器人市场规模为90.7亿元,占中国机器人市场规模的10.81%。
数据来源:中国电子学会
(三)智能制造与机器人产业全国分布情况
根据我国行政和地理区划方式,结合机器人产业实地发展基础及特色,划分为京津冀、长三角、珠三角、东北、中部和西部共六大机器人产业集聚区域。围绕产业规模效益、结构水平、创新能力、集聚情况和发展环境等维度,系统综合评价各区域产业发展水平。结果显示,长三角地区在我国机器人产业发展中依然处于领先位置,珠三角地区机器人应用市场发展较为成熟,京津冀地区智能机器人自主创新能力持续加强,东北地区龙头企业表现强劲带动区域产业集聚度持续提升,中部地区注重引入其它地区机器人产业外溢资源,西部地区机器人产业规模与质量取得明显成就,后发潜力巨大。
数据来源:前瞻产业研究院
长三角区域拥有丰富的技术、人才、资金、信息等产业资源支撑,已集聚一批国内外知名机器人制造和应用企业。除全球机器人“四大家族”外,还包括本土的新松、新时达等机器人龙头企业。
从细分市场来看,我国制造企业数字化、智能化转型建设步伐日益加快,有力推动了工业机器人市场的快速发展,2020年中国工业机器人市场销售额达422.5亿元,预计2023年中国工业机器人市场销售额将达到589亿元。我国服务机器人市场快速增长,医疗、教育、公共服务等领域需求成为主要推动力,随着视觉引导机器人、陪伴服务机器人等新兴场景和产品的快速发展,2020年中国服务机器人市场销售额达222.2亿元,预计2023年中国服务机器人市场销售额将达到613.5亿元。我国地域广阔、气候多变、地质情况复杂,社会发展多元化特征明显,在应对地震、洪涝灾害、极端天气,以及矿难、火灾、安防等公共安全事件中,对特种机器人有着突出的需求,2020年中国特种机器人市场销售额达66.5亿元,预计2023年中国特种机器人市场销售额将达到185.2亿元。
数据来源:中国电子学会
三、智能制造与机器人产业优势
机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势,是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障,工业机器人将会成为智能制造中智能装备的代表。工业机器人这几年在智能制造业中表现突出,究竟有哪些优势?
工业机器人在智能制造中的应用优势:
生产效益是企业追求的目标,创新发展的动力,在工业生产中,工业机器人可替代工人去完成高难度的工作,降低人工成本。同时,枯燥机械化操作容易使工人产生情绪,影响工作精度。机器人可以很好地持续保障工作的精度,提高产品生产质量。可见,在智能制造中,工业机器人的应用可提高产品质量、降低生产成本,制造企业可获得更高的生产效益。
此外,在工业生产中,工业机器人可与不同数控机床连接,进行多种产品生产,为柔性生产线建设提供帮助。整个过程无需人工操作,工业机器人可24h进行工件生产,表现出生产效率高、产品精度高、一致性强等优势。
工业机器人如何助力智能制造:首先也是最基础的,就是加强人才培养,毕竟工业机器人属于高新技术,专业人才较为稀缺,为保障工业机器人技术的深入研发,需加强人才培养,提供人才保障。教育部门可进一步完善机器人等专业,加大教育经费投入。同时,企业需加强技术骨干的培养,定期组织技术人员到行业龙头企业及先进企业学习经验,掌握工业机器人要点,工结合生产实际,进行机器人的研发。
当然,还有老生常谈的技术创新,就目前技术水平而言,我国工业机器人研发在执行力方面与国际领先水平相差无几,但在工业机器人的功能、性能、系统集成化水平及运动精度等方面,仍存在较大差距。最后,还要加强性能优化,因为目前我国工业机器人在制造企业中的应用集中于运输、焊接等,性能相对比较单一。为扩大工业机器人应用广度,工业机器人需不断优化,结合智能制造相关企业的需求,实现机器人在生产线全覆盖,真正去实现智能制造。
四、中国制造业2025主攻智能制造
《中国制造2025》提出:加快机械、航空、船舶、汽车、轻工、纺织、食品、电子等行业生产设备的智能化改造,提高精准制造、敏捷制造能力;统筹布局和推动智能交通工具、智能工程机械、服务机器人、智能家电、智能照明电器、可穿戴设备等产品研发和产业化;发展基于互联网的个性化定制、众包设计、云制造等新型制造模式,推动形成基于消费需求动态感知的研发、制造和产业组织方式等。
十大重点领域
1. 生物医药及高性能医疗器械
2. 新一代信息技术产业
3. 农机装备
4. 节能与新能源汽车
5. 航空航天装备
6. 海洋工程装备及技术船舶
7. 新材料
8. 先进轨道交通设备
9. 电力装备
10. 高档数控机床和机器人
通过"三步走"实现制造强国的战略目标
第一步:到2025年
迈向制造强国行列
第二步:到2035年
我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平
第三步:到新中国成立一年周年
我国制造业大国地位更加巩固综合实力进入世界制造强国前列
投资前景预测
结合中国工业现状来看,未来十年,中国工业智能化领域将有充足发展的三类公司有:
第一类是智能工厂,分为两种,第一种是传统的工厂转型成智能工厂,第二种是一出生就是智能工厂;
第二类是解决方案公司,为制造业公司提供智能工厂顶层设计、转型路径图、软硬件一体化实施的工业智能化解决方案公司;
第三类是技术供应商,包括工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统等;
除这三类以外,虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等技术供应商也会面临巨大的发展前景。
2022中国“智能制造”领域十大趋势
智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术,贯穿于研发、设计、生产、供应、服务等制造的各个环节,实现全面智能化的新型生产方式。智能制造是我国实现中国制造2025国家战略的重要方向,备受市场各方关注。2022年,智能制造市场将有哪些重要变化?
‖趋势一
2022年中国智能制造软件市场规模将达到2610亿元,并保持每年15%的增长
中国制造业体量庞大,在数字中国的宏观环境下有强烈的智能化改造需求。随着“中国制造2025”战略不断落实,物联网、云计算、人工智能等新兴技术的大力推动,我国智能制造软件行业处于成长阶段,在此阶段绝大多数制造企业正从粗放管理转向精细化、高质量发展,同时智能制造领域也在迎来越来越多的利好政策。
机构数据显示,2022年中国智能制造软件市场规模将达到2610亿元,并保持每年15%左右的增长速度,2025年可以成长为4000亿体量的市场。其中生物制药、集成电路等细分行业是2022年热门需求行业。
‖趋势二
2022年制造企业成立数字科技子公司,对市场格局造成冲击
智能制造软件市场格局有一个显著的特征:越来越多的非传统科技企业进军数字化,自建数字科技子公司,成为改写竞争格局的重要力量,如华晨宝马组建数字子公司领悦,美的集团成立美云智数等。
2022年,随着让企业离客户更近、市场响应更快、生产效率更高、资源消耗更少的数字化需求,越来越多的大型制造企业也正在酝酿自建数字科技子公司,助力集团业务更贴合发展,也联动行业上下游资源提高整体竞争力。
‖趋势三
以“双碳”为契机,2022智能制造加速推进
2020年举行的第75届联合国大会上,中国提出了“双碳”目标,力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。作为先进生产力代表的智能制造,与“双碳”关系密切。
未来制造企业会利用大数据、人工智能和物联网技术,在智慧园区内建设基于智能制造核心驱动的能效管理系统,对设备能耗信息、环境信息及运营信息进行统计、分析,得出与能涌消耗及能滞效率相关的决策性数据和信息,帮助管理人员了解历史和当前的能涌使用状况,及预测未来的能耗趋势,辅助管理人员做出正确的能滞改善策略,实现多能涌、多业态和多用户的综合管理。“双碳”对于厂商而言,是一个发展契机,覆盖产品、技术、营销等诸多方面。
‖趋势四
2022年需要把目光从“企业内”转向“企业间”,抓住产业链协同市场
新冠疫情给世界经济带来严重冲击,也引起了我国在构建产业链方面的思考。强链、补链、链长、链主、产业链升级频频被提及,产业链数字化是继部门信息化、企业信息化、企业数字化之后的下一个数字化方向。用数字技术升级产业链上下游的传统交互模式,产品上下游共同协作,构建高弹性、强协同、抗压能力强的产业链势在必行。
机构数据显示,头部软件及云厂商中至少30%已经意识到这种市场转变并积极做出应对。2022年,厂商需要把目光从“企业内”转向“企业间”,抓住产业链协同市场。
‖趋势五
2022年,云边协同架构将对云架构会形成一定的替代作用
随着物联网等技术的不断发展、数据的不断增加,基于云的物联网解决方案渐渐无法满足企业日益增长的需求,越来越多的企业开始将目光转向边缘计算,并将其作为云的延伸扩展,以加快数据分析的速度,便于企业更快更好的做出决策。
相比其他行业,制造业的数字化转型有着“海量数据”“即时交互”和“稳定安全”的强烈需求。近几年制造业转型案例中,边缘端设备开始频繁出现。通过与人工智能、大数据、5G 等技术的配合,形成更加高效与低成本的解决方案。云边协同的出现与实践,正是为了弥补传统中心化云服务的短板,可以减少延迟、提高可扩展性、增强对信息的访问量,并使业务开发变得更加敏捷。
‖趋势六
2022年,AR&MR等人机交互技术带动用户体验升级
如何将数字环境中的人、体验和业务结合起来,持续创造更好的用户体验成为企业管理的重点关注对象之一。AR&MR等人机交互技术大有作为,沉浸式交互方式可以给制造业用户带来全新的体验。
应用场景包括AR设备管理、AR培训、AR巡点检、AR远超诊断等。2022年,将会有更多的智能制造软件厂商尝试将AR&MR等人机交互技术应用于制造业。
‖趋势七
“IT+OT数据贯通、数据驱动”是数据要素在制造业落地的重要抓手
制造业曾经的常见应用是项目管理、研发管理和协同工具等,随着数字化时代的发展,实现了软件化并产生了大量数据。数据分为两类:IT 数据与OT数据。
基于物理实体的基本状态,并将两类数据融合,可以构建设施、设备和产品的完整数字孪生模型,涵盖从收到订单、制作生产、到发货物流监控全过程,实时监测,还可以在数字世界提前预测未来可能的业务变化,做出数据驱动的决策,提高智能制造敏捷性。因此,“IT+OT数据贯通、数据驱动”在构建智能工厂中意义重大,是数据要素在制造业落地的重要抓手。
‖趋势八
数据安全位居厂商技术关注度排行榜第一名,2022厂商需更加重视
机构数据显示,厂商技术关注度排行榜第一名是数据安全,23%的厂商表示这是他们重点关注的技术。之所以出现这一现象,因为数据是DT(数据技术)时代的基石,数据安全作为其数据治理的重要组成部分,关乎数据治理的成败。
无论出于业务发展的内在需要,还是《中华人民共和国数据安全法》等外部合法合规要求,如何做好数据安全治理 ,保障数据安全,是2022年制造企业和智能制造软件厂商重视的问题。
‖趋势九
2022年专精特新企业值得所有厂商关注
2011 年 7 月,工信部《中国产业发展和产业政策报告(2011)》 提出:“大力推动中小企业向“专精特新”方向发展,即“专业化、精细化、特色化、新颖化”。这是“专精特新”第一次出现在我们视野中。此后,工信部又于2013年发布关于促进中小企业“专精特新”发展的指导意见,2018 年提出要开展专精特新“小巨人”培育工作。直到十年后的今天,“专精特新”才真正火了起来。截止2021年9月,工信部已公布三批专精特新“小巨人”企业名单,共计4762家企业上榜。
2022年,会有更多具有核心技术的专精特新制造企业迎来新发展,他们是智能制造的重要新市场,值得所有厂商关注。
‖趋势十
人才缺乏问题,2022年会更加突出
未来,企业将不断加强智能制造水平,不断提高设备的数字化和网络化,加强数字化设计,建设智能化车间,大量应用集成技术,挖掘分析生产制造数据。越来越多的制造企业意识到智能制造是提升核心竞争力的关键,智能制造人才需求量大并且不断攀升。
既懂IT又懂制造的智能制造人才需求量增加速度高于供给的,市场处于人才缺乏专题, 2022年这一情况会更加突出。需要政府、高校、厂商和企业等各方高度关注体系化的智能制造人才培养问题。
五、上海市如何大力发展智能制造与机器人产业
(一)2022年,上海要以场景引领、核心突破为重点,推动智能机器人产业快速发展
一是推动工业机器人升级,促进工业机器人产业突破,2022年工业机器人产量超过8万台。发展应用于加工、装配、焊接、打磨、码垛、分拣、洁净等场景的高精度工业机器人,突破具备柔性交互与高仿人化特征的6轴及以上协作机器人与自适应机器人,全面覆盖汽车、航空航天、船舶海工、消费电子、集成电路等行业应用。
二是扩大服务(特种)机器人规模,促进服务机器人产业发展,形成3个以上服务机器人产业发展集群。发展应用于清洁、教育、养老、娱乐、商业服务、公共服务等场景的服务机器人产品,推动骨科、腔镜、神经外科手术机器人与康复机器人产业化发展,开发安防巡检、诊断维修、应急救援、农业生产等领域特种机器人,加强人工智能技术与服务机器人融合应用。
三是突破机器人核心零部件,发展高精密减速器、高性能伺服电机和驱动器、高速高性能控制器、高精度传感器及智能模组等,提升机器人核心关节可靠性与性能稳定性。
(二)上海市对于智能制造与机器人产业的导向政策
根据《上海市建设具有全球影响力的科技创新中心“十四五”规划》、《上海市促进中小企业发展条例》等文件精神,智能制造与机器人产业目前已成为上海市未来五年产业发展的重点方向,为服务“制造强国”建设战略目标,建立具有国际领先水平的智能制造技术产品支撑体系,形成世界先进机器人研发、制造及系统集成的重要基地。市区两级均已有众多智能制造与机器人产业政府扶持项目。
(三)上海市对于智能制造与机器人产业各级扶持政策
(四)上海智能制造与机器人产业发展蓝图
2021年7月21日,上海市人民政府办公厅印发《上海市战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》,明确提出重点发展 “9+X”战略性新兴产业和先导产业。其中,“9”个战略性新兴产业重点领域包括集成电路、生物医药、人工智能等三大核心产业,以及新能源汽车、高端装备、航空航天、信息通信、新材料、新兴数字产业等六大重点产业。人工智能领域作为上海市新兴产业重要板块,主要发展智能芯片、智能软件、自动驾驶、智能机器人四个领域。其中智能机器人作为制造业基础领域,是上海重点产业区发展热点。
结合上海产业地图和产业功能区块定位,上海机器人领域的产业布局主要集中于宝山、浦东及嘉定等区域,上海宝山区的机器人产业园、张江康桥机器人谷、嘉定北虹桥智能制造产业园等是重点集聚区。
图片来源:上海市经信委
智能制造与机器人产业是上海人工智能和智能制造的重要版图,也是上海抢占全球制造业价值链高端与创新链龙头的抓手,e通世界产业园作为青浦区西虹桥区域最大规模的民营产业园区,同样是把智能制造与机器人作为重点产业大力发展,希望本期的e通世界产业观察所带来的视角,能令读者可以更透彻的了解这一产业以及其发展趋势。