智能制造與機器人-2022新形勢下的發展契機
發布時間：2022.05.14 瀏覽量：1403
智能制造與機器人
-2022新形勢下的發展契機
一、智能制造與機器人的產業背景
二、智能制造與機器人的產業現狀
三、智能制造與機器人的產業優勢
四、中國制造業2025主攻智能制造
五、上海市如何大力發展智能制造與機器人產業
一、智能制造與機器人的產業背景
隨著我國人口老齡化加劇和出生率的持續走低，致使進入生產體系的勞動力越來越少，勞動力缺口加大，持續走高的勞動成本，成為不可忽視的社會現實。在這一背景下，人口老齡化和低生育率給智能制造與機器人產業帶來了補充工業及特殊場景勞動力和滿足兒童/老年人生活服務等強勁需求。人工智能、物聯網、大數據、云計算等技術發展，圖像識別、語音識別、自然語言處理等的成熟應用，為智能機器人演進提供了堅實的發展基礎。美國的“工業互聯網”，德國的“工業4.0”，中國的“中國制造2025”都在推動制造企業應用工業物聯網、AR、云計算等技術，實現自動化、信息化和智能化的智慧工廠。國家“十四五”規劃綱要明確指出，推動制造業優化升級，深入實施智能制造和綠色制造工程，培育先進制造業集群，推動包括機器人在內的高端制造產業創新發展。
近年來，我國工業機器人領域核心共性技術與智能化水平快速提升，本體研發、系統集成、關鍵零部件生產得到充分發展，為制造業提質增效、換檔升級提供了全新動能。此外，依托人工智能、云計算、大數據、物聯網等技術的普及使用，服務機器人的功能場景不斷拓展，帶動相關市場規模的高速增長。在新冠病毒肺炎疫情防控期間，消毒、配送、測溫、巡檢等各類機器人“火線上崗”，為有效抗擊疫情做出積極貢獻。在我國機器人產業蓬勃發展的同時，仍然面臨核心技術突破不足、創新要素配置有待優化、市場發展環境規范程度有待提升等問題。
二、智能制造與機器人產業現狀
（一）智能制造與機器人產業分類及產業環節
根據機器人的應用環境，國際機器人聯盟（IFR）將機器人分為工業機器人和服務機器人。我國將機器人劃分為工業機器人、服務機器人、特種機器人三類。
（二）智能制造與機器人產業規模
2021年，全球機器人市場規模保持增長，但受疫情影響增速放緩，工業機器人市場自2019年后，再次出現負增長現象，服務、特種機器人因疫情“非接觸”的使用場景增加，增速較為穩定。近年來，全球機器人領域相關創新機構與科技企業圍繞人工智能、人機協作、多技術融合等領域不斷探索，在倉儲運輸、智能工廠、醫療康復等領域的應用不斷深入，推動機器人成為構建后疫情時代生產力的核心力量。
其中，2021年全球工業機器人市場規模為144.9億美元；服務機器人市場規模為125.2億美元；特種機器人市場規模為65.7億美元。隨著人工智能、大數據、5G、云計算等新一代信息技術的飛速發展，機器人能力邊界持續拓展。在模塊化應用、離散型場景、復雜的干擾環境、多發的不可控因素等變量疊加影響下，對機器人的要求不再局限于本體的靈活性和自動化，易控、智能、互聯成為產品的重要發展方向，技術創新也圍繞著安全的人機協同、人工智能和物聯網等重點方向展開。
數據來源：中國電子學會
當前，我國機器人市場進入穩定增長期。雖然在2019年期間受市場需求波動的影響，我國機器人市場規模出現輕微下滑，但由于率先突破疫情影響，機器人市場呈現加速復蘇趨勢，大量“非接觸”式服務也為機器人應該提供了更為廣闊的應用空間。
中國機器人市場需求全球領先，是支撐機器人產業的發展的中堅力量，2021年中國機器人市場規模將達到839億元，2016-2023年的平均增長率達到18.3%。其中，工業機器人市場規模為445.7億元，占中國機器人市場規模的53.12%，占比最大；服務機器人市場規模為302.6億元，占中國機器人市場規模的36.07%；特種機器人市場規模為90.7億元，占中國機器人市場規模的10.81%。
數據來源：中國電子學會
（三）智能制造與機器人產業全國分布情況
根據我國行政和地理區劃方式，結合機器人產業實地發展基礎及特色，劃分為京津冀、長三角、珠三角、東北、中部和西部共六大機器人產業集聚區域。圍繞產業規模效益、結構水平、創新能力、集聚情況和發展環境等維度，系統綜合評價各區域產業發展水平。結果顯示，長三角地區在我國機器人產業發展中依然處于領先位置，珠三角地區機器人應用市場發展較為成熟，京津冀地區智能機器人自主創新能力持續加強，東北地區龍頭企業表現強勁帶動區域產業集聚度持續提升，中部地區注重引入其它地區機器人產業外溢資源，西部地區機器人產業規模與質量取得明顯成就，后發潛力巨大。
數據來源：前瞻產業研究院
長三角區域擁有豐富的技術、人才、資金、信息等產業資源支撐，已集聚一批國內外知名機器人制造和應用企業。除全球機器人“四大家族”外，還包括本土的新松、新時達等機器人龍頭企業。
從細分市場來看，我國制造企業數字化、智能化轉型建設步伐日益加快，有力推動了工業機器人市場的快速發展，2020年中國工業機器人市場銷售額達422.5億元，預計2023年中國工業機器人市場銷售額將達到589億元。我國服務機器人市場快速增長，醫療、教育、公共服務等領域需求成為主要推動力，隨著視覺引導機器人、陪伴服務機器人等新興場景和產品的快速發展，2020年中國服務機器人市場銷售額達222.2億元，預計2023年中國服務機器人市場銷售額將達到613.5億元。我國地域廣闊、氣候多變、地質情況復雜，社會發展多元化特征明顯，在應對地震、洪澇災害、極端天氣，以及礦難、火災、安防等公共安全事件中，對特種機器人有著突出的需求，2020年中國特種機器人市場銷售額達66.5億元，預計2023年中國特種機器人市場銷售額將達到185.2億元。
數據來源：中國電子學會
三、智能制造與機器人產業優勢
機器人替代人工生產是未來制造業重要的發展趨勢，是實現智能制造的基礎，也是未來實現工業自動化、數字化、智能化的保障，工業機器人將會成為智能制造中智能裝備的代表。工業機器人這幾年在智能制造業中表現突出，究竟有哪些優勢?
工業機器人在智能制造中的應用優勢：
生產效益是企業追求的目標，創新發展的動力，在工業生產中，工業機器人可替代工人去完成高難度的工作，降低人工成本。同時，枯燥機械化操作容易使工人產生情緒，影響工作精度。機器人可以很好地持續保障工作的精度，提高產品生產質量。可見，在智能制造中，工業機器人的應用可提高產品質量、降低生產成本，制造企業可獲得更高的生產效益。
此外，在工業生產中，工業機器人可與不同數控機床連接，進行多種產品生產，為柔性生產線建設提供幫助。整個過程無需人工操作，工業機器人可24h進行工件生產，表現出生產效率高、產品精度高、一致性強等優勢。
工業機器人如何助力智能制造：首先也是最基礎的，就是加強人才培養，畢竟工業機器人屬于高新技術，專業人才較為稀缺，為保障工業機器人技術的深入研發，需加強人才培養，提供人才保障。教育部門可進一步完善機器人等專業，加大教育經費投入。同時，企業需加強技術骨干的培養，定期組織技術人員到行業龍頭企業及先進企業學習經驗，掌握工業機器人要點，工結合生產實際，進行機器人的研發。
當然，還有老生常談的技術創新，就目前技術水平而言，我國工業機器人研發在執行力方面與國際領先水平相差無幾，但在工業機器人的功能、性能、系統集成化水平及運動精度等方面，仍存在較大差距。最后，還要加強性能優化，因為目前我國工業機器人在制造企業中的應用集中于運輸、焊接等，性能相對比較單一。為擴大工業機器人應用廣度，工業機器人需不斷優化，結合智能制造相關企業的需求，實現機器人在生產線全覆蓋，真正去實現智能制造。
四、中國制造業2025主攻智能制造
《中國制造2025》提出：加快機械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業生產設備的智能化改造，提高精準制造、敏捷制造能力；統籌布局和推動智能交通工具、智能工程機械、服務機器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設備等產品研發和產業化；發展基于互聯網的個性化定制、眾包設計、云制造等新型制造模式，推動形成基于消費需求動態感知的研發、制造和產業組織方式等。
十大重點領域
1. 生物醫藥及高性能醫療器械
2. 新一代信息技術產業
3. 農機裝備
4. 節能與新能源汽車
5. 航空航天裝備
6. 海洋工程裝備及技術船舶
7. 新材料
8. 先進軌道交通設備
9. 電力裝備
10. 高檔數控機床和機器人
通過"三步走"實現制造強國的戰略目標
第一步：到2025年
邁向制造強國行列
第二步：到2035年
我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平
第三步：到新中國成立一年周年
我國制造業大國地位更加鞏固綜合實力進入世界制造強國前列
投資前景預測
結合中國工業現狀來看，未來十年，中國工業智能化領域將有充足發展的三類公司有：
第一類是智能工廠，分為兩種，第一種是傳統的工廠轉型成智能工廠，第二種是一出生就是智能工廠；
第二類是解決方案公司，為制造業公司提供智能工廠頂層設計、轉型路徑圖、軟硬件一體化實施的工業智能化解決方案公司；
第三類是技術供應商，包括工業物聯網、工業網絡安全、工業大數據、云計算平臺、MES系統等；
除這三類以外，虛擬現實、人工智能、知識工作自動化等技術供應商也會面臨巨大的發展前景。
2022中國“智能制造”領域十大趨勢
智能制造是基于新一代信息通信技術與先進制造技術，貫穿于研發、設計、生產、供應、服務等制造的各個環節，實現全面智能化的新型生產方式。智能制造是我國實現中國制造2025國家戰略的重要方向，備受市場各方關注。2022年，智能制造市場將有哪些重要變化？
‖趨勢一
2022年中國智能制造軟件市場規模將達到2610億元，并保持每年15%的增長
中國制造業體量龐大，在數字中國的宏觀環境下有強烈的智能化改造需求。隨著“中國制造2025”戰略不斷落實，物聯網、云計算、人工智能等新興技術的大力推動，我國智能制造軟件行業處于成長階段，在此階段絕大多數制造企業正從粗放管理轉向精細化、高質量發展，同時智能制造領域也在迎來越來越多的利好政策。
機構數據顯示，2022年中國智能制造軟件市場規模將達到2610億元，并保持每年15%左右的增長速度，2025年可以成長為4000億體量的市場。其中生物制藥、集成電路等細分行業是2022年熱門需求行業。
‖趨勢二
2022年制造企業成立數字科技子公司，對市場格局造成沖擊
智能制造軟件市場格局有一個顯著的特征：越來越多的非傳統科技企業進軍數字化，自建數字科技子公司，成為改寫競爭格局的重要力量，如華晨寶馬組建數字子公司領悅，美的集團成立美云智數等。
2022年，隨著讓企業離客戶更近、市場響應更快、生產效率更高、資源消耗更少的數字化需求，越來越多的大型制造企業也正在醞釀自建數字科技子公司，助力集團業務更貼合發展，也聯動行業上下游資源提高整體競爭力。
‖趨勢三
以“雙碳”為契機，2022智能制造加速推進
2020年舉行的第75屆聯合國大會上，中國提出了“雙碳”目標，力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。作為先進生產力代表的智能制造，與“雙碳”關系密切。
未來制造企業會利用大數據、人工智能和物聯網技術，在智慧園區內建設基于智能制造核心驅動的能效管理系統，對設備能耗信息、環境信息及運營信息進行統計、分析，得出與能涌消耗及能滯效率相關的決策性數據和信息，幫助管理人員了解歷史和當前的能涌使用狀況，及預測未來的能耗趨勢，輔助管理人員做出正確的能滯改善策略，實現多能涌、多業態和多用戶的綜合管理。“雙碳”對于廠商而言，是一個發展契機，覆蓋產品、技術、營銷等諸多方面。
‖趨勢四
2022年需要把目光從“企業內”轉向“企業間”，抓住產業鏈協同市場
新冠疫情給世界經濟帶來嚴重沖擊，也引起了我國在構建產業鏈方面的思考。強鏈、補鏈、鏈長、鏈主、產業鏈升級頻頻被提及，產業鏈數字化是繼部門信息化、企業信息化、企業數字化之后的下一個數字化方向。用數字技術升級產業鏈上下游的傳統交互模式，產品上下游共同協作，構建高彈性、強協同、抗壓能力強的產業鏈勢在必行。
機構數據顯示，頭部軟件及云廠商中至少30%已經意識到這種市場轉變并積極做出應對。2022年，廠商需要把目光從“企業內”轉向“企業間”，抓住產業鏈協同市場。
‖趨勢五
2022年，云邊協同架構將對云架構會形成一定的替代作用
隨著物聯網等技術的不斷發展、數據的不斷增加，基于云的物聯網解決方案漸漸無法滿足企業日益增長的需求，越來越多的企業開始將目光轉向邊緣計算，并將其作為云的延伸擴展，以加快數據分析的速度，便于企業更快更好的做出決策。
相比其他行業，制造業的數字化轉型有著“海量數據”“即時交互”和“穩定安全”的強烈需求。近幾年制造業轉型案例中，邊緣端設備開始頻繁出現。通過與人工智能、大數據、5G 等技術的配合，形成更加高效與低成本的解決方案。云邊協同的出現與實踐，正是為了彌補傳統中心化云服務的短板，可以減少延遲、提高可擴展性、增強對信息的訪問量，并使業務開發變得更加敏捷。
‖趨勢六
2022年，AR＆MR等人機交互技術帶動用戶體驗升級
如何將數字環境中的人、體驗和業務結合起來，持續創造更好的用戶體驗成為企業管理的重點關注對象之一。AR＆MR等人機交互技術大有作為，沉浸式交互方式可以給制造業用戶帶來全新的體驗。
應用場景包括AR設備管理、AR培訓、AR巡點檢、AR遠超診斷等。2022年，將會有更多的智能制造軟件廠商嘗試將AR＆MR等人機交互技術應用于制造業。
‖趨勢七
“IT+OT數據貫通、數據驅動”是數據要素在制造業落地的重要抓手
制造業曾經的常見應用是項目管理、研發管理和協同工具等，隨著數字化時代的發展，實現了軟件化并產生了大量數據。數據分為兩類：IT 數據與OT數據。
基于物理實體的基本狀態，并將兩類數據融合，可以構建設施、設備和產品的完整數字孿生模型，涵蓋從收到訂單、制作生產、到發貨物流監控全過程，實時監測，還可以在數字世界提前預測未來可能的業務變化，做出數據驅動的決策，提高智能制造敏捷性。因此，“IT+OT數據貫通、數據驅動”在構建智能工廠中意義重大，是數據要素在制造業落地的重要抓手。
‖趨勢八
數據安全位居廠商技術關注度排行榜第一名，2022廠商需更加重視
機構數據顯示，廠商技術關注度排行榜第一名是數據安全，23%的廠商表示這是他們重點關注的技術。之所以出現這一現象，因為數據是DT（數據技術）時代的基石，數據安全作為其數據治理的重要組成部分，關乎數據治理的成敗。
無論出于業務發展的內在需要，還是《中華人民共和國數據安全法》等外部合法合規要求，如何做好數據安全治理 ，保障數據安全，是2022年制造企業和智能制造軟件廠商重視的問題。
‖趨勢九
2022年專精特新企業值得所有廠商關注
2011 年 7 月，工信部《中國產業發展和產業政策報告（2011）》 提出：“大力推動中小企業向“專精特新”方向發展，即“專業化、精細化、特色化、新穎化”。這是“專精特新”第一次出現在我們視野中。此后，工信部又于2013年發布關于促進中小企業“專精特新”發展的指導意見，2018 年提出要開展專精特新“小巨人”培育工作。直到十年后的今天，“專精特新”才真正火了起來。截止2021年9月，工信部已公布三批專精特新“小巨人”企業名單，共計4762家企業上榜。
2022年，會有更多具有核心技術的專精特新制造企業迎來新發展，他們是智能制造的重要新市場，值得所有廠商關注。
‖趨勢十
人才缺乏問題，2022年會更加突出
未來，企業將不斷加強智能制造水平，不斷提高設備的數字化和網絡化，加強數字化設計，建設智能化車間，大量應用集成技術，挖掘分析生產制造數據。越來越多的制造企業意識到智能制造是提升核心競爭力的關鍵，智能制造人才需求量大并且不斷攀升。
既懂IT又懂制造的智能制造人才需求量增加速度高于供給的，市場處于人才缺乏專題， 2022年這一情況會更加突出。需要政府、高校、廠商和企業等各方高度關注體系化的智能制造人才培養問題。
五、上海市如何大力發展智能制造與機器人產業
（一）2022年，上海要以場景引領、核心突破為重點，推動智能機器人產業快速發展
一是推動工業機器人升級，促進工業機器人產業突破，2022年工業機器人產量超過8萬臺。發展應用于加工、裝配、焊接、打磨、碼垛、分揀、潔凈等場景的高精度工業機器人，突破具備柔性交互與高仿人化特征的6軸及以上協作機器人與自適應機器人，全面覆蓋汽車、航空航天、船舶海工、消費電子、集成電路等行業應用。
二是擴大服務(特種)機器人規模，促進服務機器人產業發展，形成3個以上服務機器人產業發展集群。發展應用于清潔、教育、養老、娛樂、商業服務、公共服務等場景的服務機器人產品，推動骨科、腔鏡、神經外科手術機器人與康復機器人產業化發展，開發安防巡檢、診斷維修、應急救援、農業生產等領域特種機器人，加強人工智能技術與服務機器人融合應用。
三是突破機器人核心零部件，發展高精密減速器、高性能伺服電機和驅動器、高速高性能控制器、高精度傳感器及智能模組等，提升機器人核心關節可靠性與性能穩定性。
（二）上海市對于智能制造與機器人產業的導向政策
根據《上海市建設具有全球影響力的科技創新中心“十四五”規劃》、《上海市促進中小企業發展條例》等文件精神，智能制造與機器人產業目前已成為上海市未來五年產業發展的重點方向，為服務“制造強國”建設戰略目標，建立具有國際領先水平的智能制造技術產品支撐體系，形成世界先進機器人研發、制造及系統集成的重要基地。市區兩級均已有眾多智能制造與機器人產業政府扶持項目。
（三）上海市對于智能制造與機器人產業各級扶持政策
（四）上海智能制造與機器人產業發展藍圖
2021年7月21日，上海市人民政府辦公廳印發《上海市戰略性新興產業和先導產業發展“十四五”規劃》，明確提出重點發展 “9+X”戰略性新興產業和先導產業。其中，“9”個戰略性新興產業重點領域包括集成電路、生物醫藥、人工智能等三大核心產業，以及新能源汽車、高端裝備、航空航天、信息通信、新材料、新興數字產業等六大重點產業。人工智能領域作為上海市新興產業重要板塊，主要發展智能芯片、智能軟件、自動駕駛、智能機器人四個領域。其中智能機器人作為制造業基礎領域，是上海重點產業區發展熱點。
結合上海產業地圖和產業功能區塊定位，上海機器人領域的產業布局主要集中于寶山、浦東及嘉定等區域，上海寶山區的機器人產業園、張江康橋機器人谷、嘉定北虹橋智能制造產業園等是重點集聚區。
圖片來源：上海市經信委
智能制造與機器人產業是上海人工智能和智能制造的重要版圖，也是上海搶占全球制造業價值鏈高端與創新鏈龍頭的抓手，e通世界產業園作為青浦區西虹橋區域最大規模的民營產業園區，同樣是把智能制造與機器人作為重點產業大力發展，希望本期的e通世界產業觀察所帶來的視角，能令讀者可以更透徹的了解這一產業以及其發展趨勢。
