世界先進制造領域2021年態勢總結
5G技術賦能智能制造顯現實效，大型制造企業與研究機構開始測試與部署私有5G網絡。德國弗勞恩霍夫生產技術和應用材料研究所與愛立信聯合測試一種超可靠、低延時通信的5G傳感器技術，以精確檢測此前無法監控到的機床故障。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虛擬現實數字孿生解決方案”應用于混合動力和電動汽車生產制造過程。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蜂窩網絡，旨在為部署更多先進制造技術提供便利。
3D打印技術持續取得突破，4D打印技術成為增材制造領域新的發展方向。美國勞倫斯·伯克利國家實驗室和加州大學伯克利分校開發出“3D生長”增材制造技術，可控制晶體材料結晶形成所需結構，該技術有望在納米級微調電子和光學設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生物打印技術開發了一款以骨骼肌細胞為基礎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練且具有較快的運動速度。中國中科院上海微系統所陶虎團隊與上海交通大學合作，開發出基因重組蜘蛛絲蛋白光刻膠，其優異的機械強度和良好的生物相容性可進一步助力可載藥、可驅動、可降解的4D（時空可變形）納米功能器件開發，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域具有明確的應用前景。英國拉夫堡大學開發出“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，實現了全價值鏈數字化運營、智能排產、數字化物流管理，將生產效率提高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了用戶直連制造的大規模定制化生產，交付時間縮短75%、庫存減少30%。
世界先進制造領域2022年趨勢展望
工業機器人與專業服務機器人產業持續增長。美國波士頓咨詢公司發布研究報告顯示，全球機器人市場規模在2030年有望達到1600億-2600億美元，其中專業服務機器人市場規模將達到900億-1700億美元，遠超傳統工業機器人和協作機器人400億-500億美元的市場規模。美國《2021年美國創新和競爭法案》中的撥款方案和《無盡前沿法案》，主張政府應通過關鍵領域的公共投資增強美國新技術實力，并要求美國國家科學基金會5年內在機器人、自動化、先進制造、人工智能等10個關鍵領域投資1000億美元。法國提出“法國2030”投資計劃，擬在5年內投資300億歐元，發展先進技術，以提升法國產業的競爭力，其中計劃投資8億歐元用于發展機器人產業。2021年1-10月，中國工業機器人產量為29.81萬臺，同比增加51.9%，但9月和10月均出現環比下降。預計2022年中國工業機器人產量將持續增長，但增速將放緩。
人工智能技術與制造業深度融合成為重要趨勢。市場研究機構Meticulous Research發布《制造業中的人工智能——全球機會分析和行業預測（2021-2028）》報告，預計制造業市場中的人工智能技術在2021-2028年的年復合增長率可達38.6%，其規模到2028年將達到139.6億美元。美國Nanotronics公司發布其第四代人工智能軟件nTelligence，可實現復雜表面的快速檢測。德國西門子公司和谷歌云簽署合作協議，旨在將谷歌云的領先數據云、人工智能/機器學習技術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應用中的人工智能部署工作，使制造商可在更多業務范圍內部署實施人工智能應用，以優化工廠生產流程、提高生產力。
制造業網絡安全問題受到高度關注。美國MxD機構發布新版《2021年戰略投資計劃》和該計劃的3年路線圖，擬在2021-2023年對制造業網絡安全領域項目進行投資，助力打造安全穩固的制造業良性生態系統。美國能源部正式組建網絡安全制造創新研究院，旨在通過解決制造業在自動化和供應鏈網絡方面的關鍵挑戰，使美國制造業具有更高的能源效率和網絡安全性，該研究院在未來5年內將獲得7000萬美元聯邦資金以及4000萬美元私人分攤費用。英國“數字工程技術與創新”（DETI）項目團隊與英國電信、東芝公司歐洲研究團隊聯合創建英國首個工業量子安全網絡，成功實現遠程制造實時數據的安全共享。DETI是英國數字化轉型行動計劃的一部分，已從英格蘭西部聯合管理局（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。
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