《下一代先进制造技术是什么?2019年3D打印在内的14大趋势》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-02-01
  • 未来的工厂必然会采用更尖端的技术,而现在是一些新技术刚开始被主流采用的时候。CB Insights发布了2019年值得关注的14大先进制造趋势,覆盖新的生产方法和工人所运用的高科技装备等,具体包括:通用物联网、工业机器人、工业无人机、边缘计算和3D打印等。

    1. IIOT平台

    工厂拥有大量数据,2019年制造商想出应对方法了吗?

    通用物联网平台(Universal IoT platforms)是物联网领域的一个子集,可以驱动提取和集成工厂所生成数据。今年,市场寻求从风险投资和工业重量级企业加大对先进制造业物联网的投资。

    下图显示Predix的运作,这是一家提供通用工业物联网平台的先进制造初创公司。

    2.工业传感器

    工业传感器更便宜、更容易部署,制造商正在利用这类设备提供其他解决方案。

    由于业内涌入大量的风险投资,预计2019年将会出现新型且性能更好的产品,支撑先进制造业IIoT。

    下图显示物联网传感器的价格,从今年到2018年已经下降了66%,这是今年值得关注的先进制造趋势之一。

    3.工业机器人

    2019年另一个值得关注的先进制造趋势是工业机器人变得更小、更智能,与人类的联系更紧密。

    机器人灵活性、计算机视觉和人机交互的改进使机器人用例更具吸引力。今年,我们期望机器人能够更深入地进入生产过程,并进入有限的结构化环境。

    下图显示了自2015年以来,随着先进制造业的上升趋势,合作机器人也大幅增长。

    4.预测分析

    分析技术从过去事件的反应性分析,朝着对未来进行更具规范性的预测性分析发展。随着机器生成和收集更多数据,预测分析今年可能会变得更加普遍。

    5.边缘计算

    边缘计算可以为一系列先进的制造技术提供基础设施。2019年,值得关注的是额外的边缘智能,以及预测性维护、工业机器人和3D打印等技术。

    下图显示边缘计算(一种不断上升的先进制造趋势)自2015年以来大幅增长。

    6.工业无人机

    无人机的影响不可否认很广,但2018年也引发了一个问题,哪家公司将拥有工业无人机市场?今年可能会看到无人机硬件制造商开始巩固其作为市场领导者的地位。

    从长远来看,数据无人机收集可能比无人机本身更有价值。

    7.个性化制造

    随着3D打印开始广泛采用,汽车OEM在大规模定制方面变得更加出色。在2019年,我们应该会看到汽车行业进一步采用3D打印,来满足可定制车辆的需求。

    8. AR/VR

    AR可以改变工作场所的安全、培训方式和工人生产力。投资者和科技公司都发现了AR的巨大潜力,主要制造商已经开始实施该技术,并且从中受益。

    根据波音和通用电气等公司的研发成果,AR可以在2019年推动先进制造业生产力的一个阶段性变革。

    下图比较了AR和VR从2014年到2018年都不断上升的发展趋势。

    9.可穿戴技术

    工业应用中的可穿戴技术集成重点是“实用第一”,但下一步是可提高性能的技术。2019年,我们将会看到实时工作人员监控,而采用AR/VR设备会作为更具未来感可穿戴技术的领先指标。

    10.工业区块链

    在2017年和2018年之间,区块链狂热发展,而现在可以重新评估工业用区块链的实际应用。区块链炒作在2019年会慢慢消亡,预计区块链技术将会更贴近实际,实质性地用在工业安全和知识产权保护等方面。

    11.机器视觉

    人工智能和传感器技术的进步可以使机器视觉颠覆各种先进制造应用。该技术可以用于检测质量控制问题、分类库存和控制流程。今年,密切关注边缘计算和人工智能以及机器视觉,可以确定技术的发展轨迹。

    12.机器即服务

    传感器和连接设备可以发展为机器即服务模型(通常称为硬件即服务),通过这种方式公司可以加快工业机械化。

    虽然该领域的投资和启动活动目前很少,但航空航天领域的机器即服务获得大量成功,因此2019年先进制造业也将会更多采用这类技术。

    13. 3D打印

    多年来,3D打印一直被誉为“改变游戏规则”的制造技术,然而这项技术一直没能完全成型。但2019年可能是增材制造的十字路口。

    通用电气一直是该技术的最大支持者之一,但只注重削减成本可能不会让该技术发展成增长研究投资的主要来源。在2019年,软件和安全系统可能需要在3D打印真正发挥作用之前改进。

    下图显示了工业3D打印的风险投资资金,这也是一个不断上升的先进制造趋势。资金从2014年开始大幅上升直到2017年达到最大值,随后在2018年急剧下降。

    14.数据互操作性

    工业物联网已经创造了大量数据,但其中大部分还没有被利用:《哈佛商业评论》的研究发现,在决策中使用的结构化数据不到一半,并且<1%的非结构化数据还没有被使用。

    现在,一批新的创业公司旨在通过整合不同来源的数据,填补这部分空缺。在2019年,期望先进的制造业采用更多的分析平台,这些平台可以轻松地与不同的或非结构化的数据集一起使用。

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=414736
相关报告
  • 《2018年3D打印行业的5大趋势——Materialise 视角》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-01-19
    • 2017年对3D打印来说是激动人心的一年,大量的新入行者进入这个大的舞台产生了无数的创新和合作。在这样一个充满活力与机会的行业,我们希望走进能够预测未来的“水晶球”,看看未来会带来什么。Materilaise作为3D打印的先行者,拥有27年以上行业经验的领导企业和很多业内专家和有远见的人,为此Materialise 邀请到了这些专家,与您分享他们对2018年3D打印行业的预测并将其总结为以下5个趋势。 1、应用驱动型创新 增材制造领域最近的研究一直致力于如何制造出更好、更快、更大、功能更全的打印机,以及探索更多可用于增材制造的新材料。虽然持续创新和提升制造能力非常重要,但要真正释放3D打印助力产业转型的力量并不能只依靠单纯地生产更大,更好的打印机。开启下一个产业转型的关键,在于我们能够真正理解哪些应用能最大化获益于增材制造技术。 换而言之,不要问这台打印机能做什么,而要问这台打印机能为你做什么。展望未来,我们相信打印机和软件将会越来越专业化,并由应用驱动,以满足特定客户和行业的需求。3D打印的潜力是无限的。当助听器行业发现3D打印的变革性力量并加以利用时,这种力量迅速以无法逆转的势头变革了整个助听器行业,在500天内,美国超过90%的助听器选择了增材制造这一全新的生产方式。这意味着,比起旁观等待3D打印技术的日臻成熟,制造企业现在就应该关注和考虑如何对3D打印加以应用。因为技术早已存在,只有投入实际应用才能真正推动变革。 2、提升自动化程度 随着3D打印技术的日臻成熟,其重点将转向简化前期和后期处理过程。 虽然大部分3D打印的生产工具和原型都已经几乎可以直接使用,只需要极少量的后处理,但还是有大量的终端部件需要极其复杂的后处理过程,这不仅是劳动密集型更是成本密集型的工作。使用普通机器人辅助工业自动化,可以通过减少生产后处理的时间和成本来大幅度提高效率。为这种普通的工业机器人配以强大的软件控制系统后,我们可以预见一个自动化的后处理系统,该系统能够确保生产的可追溯性和速度,同时又不会过度依赖人工干预。 不仅是后处理过程,软件也将越来越多地在生产准备和前期的自动化中发挥重要作用,随着金属3D打印技术的日益普及,人们对仿真软件兴趣和关注度也激增。虽然金属3D打印已经证明了它在节省时间和成本上的巨大潜力,但由于加工失败而浪费的材料成本很快就变得难以承受。因此,我们预计仿真软件将在预测加工过程,避免加工失败方面扮演越来越重要的角色。 3、整合 在过去的几年里,我们看到了3D打印技术在供应链中的地位。随着交货期的缩短和无模具生产的出现,3D打印已经被证明是对于传统资源密集型应用而言一种有效和有价值的技术,它简化了供应链,降低了库存风险。 我们认为,3D打印将在以下两个方面稳步提升其对于制造业供应链的价值:一是助力打造数字化供应链,数字化供应链的产生能实现整个商业模式的变革,就像助听器和眼镜行业一样;二是进一步与现有供应链整合。 4、合作 合作是在制造业中进一步普及3D打印应用的关键。增强现有行业参与者之间的协作,如硬件、软件和服务提供商之间的合作,将产生更优化和更易集成的产品,并且推动其更快地投入使用。 此外,3D打印行业企业与客户之间更紧密的合作也同样值得期待,我们可将其称之为“共同创造”,“共同创造”即构建一个集成3D打印软件、工程和制造的知识框架,将其与客户在特定细分市场的知识相结合。这才是创新的真正推动力,将带来变革性影响。 5、金属3D打印初露锋芒 金属3D打印正在迅速发展,打印成本降低,行业应用也越来越广泛。2018年新技术产生的同时现有技术也将取得新突破。我们相信金属3D打印永远不会取代传统的制造技术——但是作为一种补充的制造技术,它的重要性正日益凸显。展望未来,在解决特定生产需求和生产复杂定制化终端应用产品时,金属3D打印将变得越来越重要。 因此,Materialise今年收购了ACTech,一家德国制造公司,该公司主要从事高度复杂的金属原型铸造。凭借ACTech在金属方面的专业知识和Materialise在3D打印领域成熟的市场和应用经验,我们定将金属3D打印技术提升到新的高度。
  • 《先进制造2020年前沿科技发展态势及2021年趋势展望》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2021-03-03
    • 世界先进制造领域2020年态势总结 受新冠疫情影响,全球制造业发展滞缓。2020年,全球制造业受新冠肺炎疫情影响严重。前半年制造业处于严重萎缩状态,5月份全球制造业PMI指数跌至40%以下,降至2018年以来最低谷。后半年全球经济开始复苏,制造业缓慢回升。世界主要国家均采取各类措施刺激发展,对冲疫情影响。美国启动“大众企业贷款计划”,以支持受疫情影响的中小企业。英国通过降息、拨款、拟定创业就业计划等措施,应对出现的失业潮。欧盟签署总额5400亿欧元的紧急救助计划,并酝酿采取措施吸引制造业回归,降低供应链外部依赖。德国信贷扩张,国家为企业提供不设上限的贷款金额,同时为小微企业提供500亿欧元的紧急援助,保障就业。 5G技术赋能工业领域,促进智能制造新发展。英国投资900万英镑启动名为“5G-Encode”的5G技术与制造业融合项目,将探索工业环境中专用5G网络的新业务模型,研究5G在改善复合材料设计和生产过程中的实际应用。韩国现代重工集团与电信运营商KT公司合作开发基于5G网络的先进智能船厂解决方案,进一步提升自主机器人技术,以提高效率和安全性。法国施耐德电气和Orange电信在勒沃德勒伊工厂部署工业领域的室内5G通讯基础网络,通过5G技术将增强现实技术应用于运维活动,并部署远程机器人实现远程观察,旨在将5G技术应用于现代工业环境,打造可靠、可扩展、可持续的连接解决方案,以满足未来工业需求。英国电信(BT)与伍斯特郡5G测试平台(W5G)开展合作,加速实时5G专用网络建设,促进实现制造过程的智能化、动态化和全自动化,推动工业4.0和智能制造发展。 数字孪生技术与解决方案帮助制造业效能大幅提升。美国Authentist公司将Nebumind公司的数字孪生工具集成到制造执行系统中,生成“数字孪生”可视化效果,将3D打印设备参数和传感器数据与原始零件几何形状融合,帮助用户识别各零件的问题区域,提高检查效率,使返工需求识别速度可提高10倍。南卡罗来纳大学为美海军舰船开发“数字孪生”系统,以提高美海军舰船动力系统和平台的韧性、效率、适应性和自主性,并为舰船上昂贵的电气部件提供实时监测和预测性维护。英国宇航系统公司采用数字孪生技术对第六代战斗机“暴风”的概念外形进行设计和测试,同时试飞员能够在陆基模拟器上驾驶战机,数字孪生后续还可为飞机全生命周期的各环节提供支持。 3D打印技术与成果持续更新,行业应用逐步深化。美国马萨诸塞大学开发出一种融合了注塑元素的新型3D打印技术。该方法先3D打印出外壳结构,然后向空腔内注射塑料进行填充,其打印速度比传统的FDM技术快3倍。美国橡树岭国家实验室利用3D打印技术,在3个月内完成了核反应堆原型的设计与制造,并利用制造过程中的持续监测和人工智能技术完善原型堆的设计,以进一步评估材料和性能。美国3D打印初创公司Relativity Space完成了其3D打印火箭发动机Aeon 1的首次地面全周期点火运行实验。Aeon 1共含100多个零件,平均制造周期仅为一个月,其成本和工序都大大减少。美陆军立项研究利用增材制造技术开发下一代弹药,以增强弹药的穿透能力和杀伤力,帮助实现更高的初速度和更远的射程。 世界先进制造领域2021年趋势展望 机器人技术与应用齐头并进,商业落地进程提速。机器人基础与前沿技术迭代速度将持续增快,主要将围绕人工智能、人机协作等方向展开;全球服务机器人市场空间广阔,规模将不断扩大。机器人公司波士顿动力积极开发配件,帮助已实现商业化的Spot机器人应用程序更加多样化,2021年将为其配备机械臂,以执行开关门和物品拾取等任务,同时还将配备自充电基座,使其能够在无人操作环境下自行返回充电。韩国SK电讯和日本欧姆龙合作开发出搭载了AI、5G、机器人自动控制等尖端技术的防疫AI机器人,这种机器人可与搭载5G网络的服务器实时交换数据,执行建筑物消杀、体温检查、驱散聚集人群等任务。预计这种机器人2021年起将向国外出口。 智能工厂建设推进,助力制造业升级转型。作为智能制造的重要载体,智能工厂成为未来制造业发展的必然趋势。2020年,世界经济论坛已遴选出54家灯塔工厂作为全球智能工厂标杆,预计2021年全球智能工厂建设步伐将进一步加快。日本发那科集团上海智能工厂三期项目开建,该工厂将通过发那科的工程集成及技术服务能力,利用其IoT、AI等智能制造技术,建成集生产、研发、展示、销售、系统集成与服务为一体的机器人超级智能工厂。韩国中小企业和创业部计划在2025年前将智能工厂的推进率从22%提高到30%,将其数量增加至1000家,并从中选出代表不同的行业的100家工厂作为“灯塔”,在工业园区建立数字集群,推动制造业与第一、三产业结合。 人工智能技术与制造业深度融合成为重要趋势。市场研究机构Research and Markets发布《制造业中的人工智能——到2027年的全球预测》报告,指出制造业中的人工智能技术在2019年~2027年预测期内年复合增长率可达39.7%,预计到2027年将达到270亿美元。英国信息技术公司AVEVA与加拿大Axonify公司共同推出基于人工智能的微学习解决方案,提供具有丰富扩展现实功能的仿真培训,以及用于教学设计和课程开发工具的一体化教学平台,首创在制造业培训领域借助人工智能技术对员工进行个性化高效培训的范例。德国开发出可监测机器人装配线故障的智能系统。这种智能系统基于人工智能算法,可忽略不相关的背景噪音,并区分多个目标声音,通过监测机器人正确作业时本应发出的声音来判断其是否正常工作,以进行预测性维护。Geek+物流机器人公司应用先进机器人和人工智能技术,依托稳定可靠的硬件和高效算法大幅提升全球性供应链智能化水平,使物流更经济实用、高效率、灵活、安全和敏捷。 政策支持与技术进步齐发力,助推自动驾驶汽车发展。IDC《全球自动驾驶汽车预测报告(2020~2024)》显示,预计2021年全球L1~L5级自动驾驶汽车出货量将达到3605万辆。中国工信部发布的《汽车驾驶自动化分级》从2021年1月1日起正式实施。该文件明确了自动驾驶汽车的分级定义、分级原则,将为后续相关法律法规与标准的出台提供支撑。英国政府计划在2021年将自动驾驶汽车合法化,允许自动驾驶车辆在高速公路的慢车道上以不高于112公里的时速行驶。Waymo公司计划在2021年与俄亥俄州交通研究中心(TRC)开展合作,共同打造囊括丘陵以及密集型城市环境的全新测试场地,以便在不常见或危险性较大的场景中对自动驾驶汽车进行测试。中国无人驾驶卡车公司图森未来获得美国卡车制造商Navistar投资,双方将共同研发L4级无人驾驶卡车,并计划在2024年前实现量产。