2021年世界先进制造业状况综述
技术支持的智能制造已经显示出实际效果，大型制造企业和研究机构已经开始测试和部署专用5G网络。Flawn的Hof生产技术和应用材料研究所与爱立信联合测试了一种5G传感器技术，该技术具有超级可靠和低延迟的通信，可以准确检测以前无法监控的机床故障。英国汽车电池制造商Hyperbat与英国电信、爱立信和英伟达合作，将全球首个“5G虚拟现实数字双胞胎解决方案”应用于混合动力和电动汽车的制造过程。美国美国电话电报公司公司为福特的第一家电动汽车工厂部署了专用5G蜂窝网络，旨在促进更先进制造技术的部署。
3D打印技术不断取得突破，4D打印技术成为增材制造领域新的发展方向。劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校开发了“3D生长”增材制造技术，可以控制晶体材料的结晶形成所需的结构。这项技术有望在纳米级微调电子和光学设备的制造中提供前所未有的精度。加泰罗尼亚生物工程研究所利用3D生物打印技术，开发了一种基于骨骼肌细胞的厘米级生物混合游泳机器人。机器人可以通过反馈回路进行自我训练，具有较快的移动速度。中科院上海微系统所胡涛团队与上海交通大学合作开发基因重组蜘蛛丝蛋白光刻胶。其优异的机械强度和良好的生物相容性可进一步帮助开发载药、可驱动、可降解的4D纳米功能器件，在智能仿生传感、药物递送纳米机器人、类器官芯片等研究领域具有明显的应用前景。英国拉夫堡大学开发了一种“材料加工与挤压增材制造”的混合方法，通过改变丙酮的用量和位置来控制零件的变形模式等力学性能，从而为材料的成型能力增加了新的维度。
全球“灯塔工厂”持续扩张，中国“灯塔工厂”比重进一步提升。2021年3月和9月，世界经济论坛两次评选“灯塔工厂”，共有36家新工厂入围，其中中国有15家入围。到2021年12月，全球“灯塔工厂”数量已达90家，其中中国增至31家，占比34%，成为“灯塔工厂”数量最多的国家。美的集团通过打通线上线下，实现了全价值链的数字化运营、智能化生产调度和数字化物流管理，生产效率提升28%，单位成本降低14%，订单交付周期缩短56%；阿里的犀牛智能制造实现了用户直接制造的大规模定制，交付时间缩短75%，库存减少30%。
2022年世界先进制造业趋势展望
工业机器人和专业服务机器人产业持续增长。根据波士顿咨询公司发布的研究报告，2030年全球机器人市场预计将达到1600-2600亿美元，其中专业服务机器人市场将达到900-1700亿美元，远超传统工业机器人和合作机器人400-500亿美元的市场规模。美国《2021年美国创新与竞争法案》和《无尽前沿法案》中的拨款方案，主张政府通过对关键领域的公共投资来增强美国的新科技实力，要求美国国家科学基金会在5年内对机器人、自动化、先进制造、人工智能等10个关键领域投资1000亿美元。法国提出了“法国2030”投资计划，计划在5年内投资300亿欧元发展先进技术，以提升法国工业的竞争力，其中8亿欧元计划投入发展机器人产业。2021年1-10月，中国工业机器人产量为29.81万台，同比增长51.9%，但9月和10月均出现环比下降。预计2022年中国工业机器人产量将继续增长，但增速将放缓。
人工智能技术与制造业的深度融合已经成为重要趋势。市场研究机构“细致研究”发布了《制造业中的人工智能——全球机会分析与行业预测》报告。预计2021-2028年制造业市场人工智能技术年复合增长率将达到38.6%，到2028年其规模将达到139.6亿美元。Nanotronics发布了其第四代人工智能软件inteligence，可以实现复杂表面的快速检测。西门子与谷歌云签署合作协议，将谷歌云领先的数据云、人工智能/机器学习技术与西门子工厂自动化解决方案整合，这将有助于简化目前人工智能在工业应用中的部署，使制造商能够在更多业务领域部署和实施人工智能应用，从而优化工厂生产流程，提高生产力。
制造业的网络安全备受关注。美国MxD组织发布了新版《战略投资计划2021》及其三年路线图。它计划在2021年至2023年投资制造业的网络安全项目，以帮助建立一个安全稳定的制造业良性生态系统。美国能源部正式成立网络安全制造创新研究所，旨在通过解决自动化和供应链网络的关键挑战，使美国制造业拥有更高的能效和网络安全性。该研究所将在未来5年内获得7000万美元的联邦资金和4000万美元的私人费用分摊。英国“数字工程技术与创新”项目组联合英国电信和东芝的欧洲研究团队，创建了英国首个工业量子安全网络，成功实现了远程制造中实时数据的安全共享。DETI是英国数字化转型行动计划的一部分，从英国西部联合行政局获得了500万英镑的资金。未来，它还将获得空 Guest、GKN航空航天和劳斯莱斯等合作伙伴的资金和实物支持。
作者简介
李伟，itei第二研究室研究助理
研究方向:新材料和先进制造领域的战略、技术和产业前沿
联系人:liweike@drciite.org
作者李维科
编辑郑石
研究所简介
国际技术经济研究所成立于1985年11月，是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构。其主要职能是研究我国经济、科技和社会发展中的重大政策性、战略性和前瞻性问题，跟踪分析世界科技和经济发展趋势，为中央政府和有关部委提供决策咨询服务。“全球科技地图”是国际技术经济研究所的官方微信账号，致力于向公众传递前沿科技信息和科技创新洞察。
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