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2023-02-04
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行业内主要企业智能制造 工业生产:机器人(300024)、华中数控(300161)、埃夫特(688165)、美智能制造 工业生产的集团(000333)、亚威股份(002559)、远光软件(002063)、科大智能(300222)、智云股份(300097)、东土科技(300353)、华工科技(000988)、科远智慧(002380)
本文核心数据智能制造 工业生产:全球智能制造行业发展历程、全球智能制造行业下属产业市场规模
正朝智能制造系统迈进
制造业的发展同所使用工具的发展是密不可分的,以工具的发明和使用为里程碑,人类经历智能制造 工业生产了石器时代、青铜器时代、铁器时代、蒸汽机时代、电气时代和以计算机为工具的信息时代。随着制造技术的发展,自动化技术在工业化大生产中得到迅速发展。制造业自动化系统也历经了数控机床(NC)、柔性制造系统(FMS)、计算机/现代集成制造系统(CIMS)的发展历程,正向着智能制造系统(IMS)迈进。
伴随信息技术的不断普及,智能制造开始逐步发展。本世纪以来众多发达国家首先认识到去工业化发展的弊端,开始实施新的战略。例如,美国出台了“先进制造业伙伴计划”、德国提出了“工业4.0”计划、欧盟“未来工厂”计划、英国出台“工业2050战略”、日本“机器人新战略”计划等。这些战略规划能为我国发展智能制造业提供有益的经验借鉴。
2015年5月,我国发布了《中国制造2025》,同样指出要以推进智能制造为主攻方向,构建以智能制造为重点的新型制造体系。可以认为,智能制造是引领“第三次工业革命”浪潮的核心动力,智能制造所涵盖的相关产业将成为未来世界工业发展领域的主导产业。
各国均有制造业智能化布局
全球范围来看,除了美国、德国走在全球智能制造行业前端,其余国家也在积极布局智能制造发展。
从企业专利数量来看,美国、日本的企业在智能制造领域优势明显,国际商业机器公司(IBM)、西门子公司、三菱电机株式会社的相关专利申请数量,分别以1741件、1580件和1081件位列榜单前三。另外,20家中国企业入选全球智能制造专利TOP100榜单,包含17家大陆地区企业和3家台湾企业。17家大陆企业包括国家电网、平安科技、格力电器、华为等知名企业;入榜的台积电、鸿海以及英业达等三家公司均为台湾地区规模较大、发展较为成熟且注重科技创新的公司,在智能制造领域储备的专利数量较多,分别拥有218件、165件和140件相关专利。
下属产业市场规模较大
智能制造产业链涉及的主要细分行业包括工业机器人、3D打印设备、数控机床、工业物联网、工业软件等,近两年产业规模实现快速增长。其中,2021年全球工业软件市场规模初步统计达到4619亿美元,工业物联网市场规模达到767亿美元,2021年全球数控机床产业规模约达到1648亿美元,总体来看,全球智能制造行业具有巨大的潜在市场空间。
智能化将为制造业带来全新变革
目前智能制造正在引领制造业服务化转型,推动制造业生产方式变革的同时促进全球供应链管理创新。在此背景下,以工业机器人为代表的智能制造装备被广泛应用,投资机会良多,吸引了跨国公司持续加大智能制造的投入。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《智能制造行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
智能制造已经成为全球制造业的重要趋势。随着人口红利的逐步消失,工厂企业需要找到一种全新的生产模式,以缓解昂贵的劳动力成本和应对快速更新的产品需求。而工业4.0模式的出现,为制造业提供了新的思路。通过物联网连接产品生命周期的所有阶段,从原料采购到生产再到交付和进入客户家中,整个过程都能可视化管理。
这也是第四次工业革命的场景,物联网为整个制造过程搭建了桥梁,创造了一个具有凝聚力的制造环境。原料供应商知道何时应该发货,制造商知道如何保证产品质量,每个客户反馈的信息让厂商获得对产品和市场新的认识,物联网解决了供应商、制造商和客户之间信息隔断的问题,智能工厂将制造业服务能力提升到一个全新的水平。
未来,物联网将给制造业带来巨大的价值,潜在价值可能会达数十万亿美元。据估计,在未来五年内以每年6%的速度增长,市场到2020年将接近700亿美元。巨大的应用场景包括 汽车 和运输、采矿、电子、化工、制药、石油和天然气等行业。那么,在新的制造场景将会怎样变化,工厂企业又将如何迎接趋势?
制造业供应链的变革
消费市场的需求变化如此之快,对于传统的制造业无疑是一大难题。客户实时期望不断上升,供应链越来越复杂,通过人力分析或者落后的工具去管理控制制造过程,已经难以满足当前市场需求。而智能工厂通过智能传感器和物联网采集的大量实时数据,再基于云端高算力服务器的分析,以及创造更灵活的生产流程来跟上客户需求的步伐。
智能制造的模式与传统制造完全不同,依托于先进的数字化制造技术,工厂可以进行按需生产,从世界各地供应商采购原料,避免了大量库存的风险,并通过社交媒体管理客户反馈,实现个性化的制造,达到更快、更灵活、更高效的产品交付水平。
得益于物联网和数字化技术的发展,智能制造为工厂带来了新的能力,虽然升级智能工厂并不是必要的,但却是非常有价值的事。利用优化的供应链,不仅可以减少交货时间和成本,同时基于市场信息的掌握,还可以减少生产过程缺陷产品数量。
产品质量保持一致性
过去的制造业,当工厂收到车间信息或者从客户调查到数据的时候,产品已经进入了客户群体,也就是损害已经产生了,给用户留下了低质量的印象。而新的制造模式,借助于物联网技术,允许工厂企业实时收集到传输数据,可以及时洞察到问题所在,并在产品造成严重问题之前进行更改。
未来的产品将放置智能传感器,这些感知零件将能够确保每件产品一致性的质量水平,无论是电子消费品、家用电器还是工业类设备,传感器能够将产品的异常数据汇报给厂家,然后工厂提供更准时的售后服务。还有,工厂可以从数据中分析产品的不足,在下一件产品上进行优化,最终能够更好的保证产品的质量。
这种方式避免了客户投诉和公司品牌的损害,同时可能为公司节省巨大的成本。过去, 汽车 产品重大问题发生后,大量召回的事件屡见不鲜,不仅导致公司品牌影响力的下跌,还要负出沉重的金钱代价。
物联网连接制造过程的好处在于,一旦发现问题或者缺陷,可以在错误产生严重后果之前及时进行自我修复。尤其在人工智能突破的今天,可以快速分析出存在的隐患,以近乎实时的速度完成生产质量的管控,并带来更好的产品和更少的损失。
预测性维护的重要价值
工厂生产线意外停机事件和计划外的维护将会给企业带来巨大损失,每一台设备和机器都不可能保持不出问题,但停机在计划之外发生,不仅让公司蒙受生产损失的打击,同时也拖低了生产效率。在成本越来越贵的今天,这种意外停机可能需要较长时间去检查维修,并要支付巨额金钱,对于中小企业更是无法承受的。
在工业4.0的模式里,有一种预测性维护的方法,通过在智能工厂中生产设备上放置各种传感器,从而能够实时自动监测机器磨损的情况。再借用于机器学习算法,可以准确跟踪零件和机器的更换时间。
预测性维护有助于在错误发生之前安排更换设备部件,而且可以安排合理的更换时间,例如在机器闲置的时段,就不会占用生产时间。这样不仅可以保证生产线的效率,同时提高了工厂整体敏捷性。
如何构建智能工厂?
智能工厂是未来制造业发展的必然趋势,目前已经有一些优秀的案例,例如全球大型制造商包括通用电气、西门子、霍尼韦尔、三菱电机、罗克韦尔自动化、施耐德电气、通用动力等都在尝试新的制造模式。不过,升级智能工厂要结合自身的需要和环境特点,不同的企业应该采用不同的方式,这样才能达到其想要的效果。
通常企业转型有几个目标方向,例如缓解决劳动力成本,降低工厂的整体成本;提升生产线的效率,将产品的交付时间缩短;增加工厂的灵活性,以便于能够快速响应市场的需求等等。企业可以根据自身的需求,制造完善的升级方案。
首先要构建物联网将传感器、电机、开关和其他各种小工具联网,工业4.0时代的智能工厂包括生产线、机器人、物联网、远程自动化等内容。此外,还涉及到生产网络和定制生产系统、产品的虚拟规划以及生产和远程维护等。
智能制造的定义是:智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合,它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起,实现工厂和企业中能量、生产率、成本的实时管理。
中国要实施智能制造,必须坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展。以此作为发展方针,推行数字化、网络化和智能化制造,提升产品的设计能力,完善制造业技术创新体系,强化制造基础,提升产品质量,推行绿色制造,培养具有全球竞争力的企业群体和优势产业,发展现代制造服务。
智能制造的内涵非常深远,中美德三国对智能制造的定义和战略虽有差异,但其主旨均为以CPS(信息物理系统)为核心的智能制造。
从技术重点来看,虽然中文表述都是智能制造,但英文原文使用上,工业4.0白皮书中德国人一直用Smart Factory和Smart Manufacturing来表述智能工厂和智能制造,即德国的“智能”用的是Smart。
美国GE用的是Intelligent,强调智能装置、智能系统、智能决策;而我国的“智能制造”强调信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行。
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