受新一轮科学技术革命冲击,德国实施“工业4.0”计划、美国推动“工业互联网”、我国发布“中国制造2025”战略计划,以创新发展驱动制造升级,全面推动智能制造产业发展。工业化和信息化的深度融合已然成为未来全球制造业发展的趋势,以“数字化、网络化、智能化”为主要特征的智能制造产业将是未来我国高端制造业发展的重点方向,受国家政策推动,我国制造行业掀起了一股智能制造热潮。
纵观国内外制造行业,未来智能制造产业主要沿着四大方向发展:一是机器人、人工智能、VR等对人类生活产生颠覆性影响,发展想象空间巨大的行业;二是无人机、无人驾驶等解放人类双手,智能驾驶行业;三是智能家居、智能物流、智能医疗等行业,这类行业通过智能化升级,能够使传统行业在便捷度、效率等方面有大幅提高;四是3D打印,作为智能制造产业链环节中的重要组成部分,是许多精密元件的生产途径。围绕智能制造的产业发展的重要方向,本文从应用领域、驱动因素、未来国内市场规模等维度对当前智能制造的产业热点进行全面的分析。
机器人是自动执行工作的机器装置,既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。
驱动因素——人口结构、政策利好、消费需求、技术进步推动机器人产业发展。当前,随着我国人口老龄化逐渐深入,劳动力成本快速上涨,生产方式向柔性、智能、精细转变,构建以智能制造为根本特征的新型制造体系迫在眉睫,工业机器人需求大幅增长。同时,老龄化社会服务、医疗康复、救教育娱乐等家庭服务机器人,航空航天、国防军工、精细外科和危险作业领域等领域对服务机器人的需求呈现出快速增长趋势;政策上,国家发布《机器人产业发展规划2016-2020》专项规划,明确产业发展目标和路径,未来机器人业政策环境利好。技术上,国际国内技术研发经费的持续投入大大加快了机器人技术的进步,直接推动了机器人产业的普及。
应用领域——可分为工业机器人和服务机器人两类。工业机器人应用范围比较广阔,主要用在装配、搬运、码垛、焊接、点焊、涂胶、喷涂等各领域(图1),现阶段汽车工业制造厂商是工业机器人的最大用户,未来工业机器人主要需求也仍在汽车工业;服务机器人可分为家庭服务机器人和专业服务机器人,在家庭服务方面,清洁机器人可以提供诸如扫地等清洁服务,医疗机器人可以实现微创手术、康复治疗等作用等,专用服务机器人在航空航天、国防军工、精细外科和危险作业领域等领域得到了广泛的应用(图2)。
市场规模——未来10年中国机器人市场将达6000亿。经过“十二五”时期的快速发展,中国已经成为全球工业机器人重要市场。2013年中国工业机器人销量达到36860台,同比增长41%,2015年国产机器人产值规模达到16.4亿元,产值增速达55%,中国已超越日本成为全球第一大机器人市场。据全球领先的市场研究公司IHS统计,中国工业机器人市场将保持20%的年复合增长率,到2020年达到33亿美元,销售收入占全球比例将达到25%。易观智库预测中国服务机器人市场规模2017年将突破200亿元。工信部赛迪研究院则预计,中国机器人产业2012到2022年十年间的增长率,保守估计为年均23%至36%之间,潜在市场规模达千亿级别。而根据《中国制造2025》的规划,2020、2025和2030年工业机器人销量的目标,分别是15万台、26万台和40万台,增长前景诱人,预计未来10年中国机器人市场将达6000亿元人民币。
人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科,主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机,使计算机能实现更高层次的应用。
驱动因素——上游技术基础成型和下游应用需求迫切双向推动。人工智能是人们长期以来探索和研制能进行计算、推理和思维的智能机器的必然结果。受到全球范围内下游应用需求迫切倒逼和上游技术基础成型的双向推动,近年来赢来加速发展的黄金期。
应用领域——机器视觉、模式识别、智能控制、智能信息检索等是人工智能主要应用方向。从诞生以来,人工智能理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,应用方向主要包括机器视觉、模式识别、智能控制、掌纹识别、智能信息检索等方面(图4)。如机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断,在许多人类视觉无法感知的场合发挥重要作用,如精确定律感知、危险场景感知、不可见物体感知等,机器视觉更突出他的优越性。模式识别已经在天气预报、卫星航空图片解释、工业产品检测、字符识别、语音识别、指纹识别、医学图像析等许多方面得到了成功的应用。
市场规模——2020年市场规模近百亿美元。目前国际巨头在人工智能技术上还没有完全形成垄断,我国在人工智能研究发展较快,在人工智能相关领域不断产生新的突破,未来人工智能将呈现跨越式增长。中投顾问产业研究中心预测在不包括硬件产品销售收入(如机器人、无人机、智能家居等销售)、信息搜索、资讯分发、精准广告推送等的情况下,预计2020年人工智能市场规模将接近百亿。
虚拟现实(Virtual Reality),简称VR,也被译为虚拟实境,指利用计算机技术模拟产生一个为用户提供视觉、听觉、触觉等感官模拟的三度空间虚拟世界,用户借助特殊的输入/输出设备,与虚拟世界进行自然的交互。VR 利用视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等对人体进行全方位欺骗,达到让使用者“身临其境”的效果,具有沉浸感、交互性、想象力三个核心特征。
驱动因素——消费升级、技术进步、应用前领域广阔驱动虚拟现实(VR)行业发展热潮。需求端,随着消费级产品陆续推出以及随之而来的媒体宣传,消费者对VR产业的认知度逐渐提升,扩大了潜在用户群体规模。消费者有能力并且有意愿购买,同时其核心功能具有不可替代性,手势识别、动作捕捉等变革性的交互方式及沉浸性决定了其在某些领域存在着不可替代的需求。供给端,技术进步与资本介入使体验提升、成本降低、内容丰富,带动产业快速发展,期待颠覆性产品出现。应用端,VR 有着广阔的应用场景。
应用领域——应用领域广阔,已应用于医疗、娱乐、航天、房地产、教育、旅游、军事等领域。目前虚拟现实应用在企业级市场已经广泛应用,其中在军事训练中的应用已较为成熟。此外,也已在建筑、教育、设计、医疗、展览等领域有一定程度的应用。如虚拟医疗,可以帮助、医生来决定最安全有效的方法定位肿瘤,决定手术切口,在汽车制造领域,员工可以带上虚拟现实头盔来检查汽车的内部和外部等。
市场规模——2020市场规模将超550亿,消费级市场拓展逐步深入。在全球互联网入口终端升级浪潮的背景下,现有的智能手机配置已不能完全满足物联网时代连接人与人、人与物和物与物的关系需求,人机交互高智能化升级是大势所趋。VR在多方面已显示出超越智能手机的潜力,是下一代人机交互平台的强力候选,发展前景广阔。艾媒咨询数据显示,2015年中国虚拟现实行业市场规模为15.4亿元,2020年市场规模预计将超过550亿元。在资本的推动下,将会有越来越多的企业涉足虚拟现实领域,大量头戴眼镜盒子、外接式头戴显示器等VR设备将进一步向消费级市场拓展。
无人机即无人驾驶飞机,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,被誉为“空中机器人”,其关键价值在于替代人类完成空中作业,并能够形成空中平台,结合其他部件进行扩展应用。
应用领域——无人机主要可分为军用级、工业级和消费级无人机。(1)、军用无人机对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等有着更高的要求,是技术水平最高的无人机,包括侦察、诱饵、电子对抗、通信中继、靶机和无人战斗机等机型。(2)、工业级无人机主要应用在农业、气象、勘测资源、快递速运、电力巡线、检灾、测绘等领域。(3)、消费级无人机一般采用成本较低的多旋翼平台,用于航拍、游戏等休闲用途(图3)。
驱动因素——政策管制放开、技术更新和应用需求是无人机产业发展三大驱动力。政策上,当前我国低空领域改革已经进入深化阶段,政策限制逐步放开,将推动我国无人机的推广应用;技术上,随着移动终端的兴起,芯片、电池、惯性传感器、通讯芯片等产业链迅速成熟,成本曲线下降,使无人机核心硬件的小型化、低功耗需求得到满足,同时军用无人机技术转民,尤其是无人机航空发动机的民用化降低了技术壁垒;应用需求方面,无人机民用领域广泛,其潜在市场需求不亚于军用无人机,民用消费级无人机市场尚处于成长期,民用专业级无人机处于需求爆发前期。
市场规模——2025将达750亿,工业和消费级无人机进入快速成长期。据前瞻产业研究院保守估计,中国无人机当前产值在36-40亿人民币之间。未来我国军用和民用无人机将由2013年的6.2亿美元增至2022年的22.8亿美元,2013-2022年的需求总额将超过134亿美元,十年复合增长15.57%。艾瑞咨询在《2016年中国无人机行业研究报告》中称我国小型民用无人机市场进入快速成长期,预计2025年,国内无人机市场总规模将达到750亿元人民币。其中,航拍、农林、安防等将成为无人机应用的热门领域,航拍市场规模将达到为300亿,农林植保约为200亿,安防市场约为150亿,电力巡检约为50亿。报告分析认为,近年来中国小型民用无人机市场规模增速达到50%以上,产品服务类型日益丰富,并且出现独角兽“大疆创新”,占据全球70%的消费级市场,标志着行业已经进入成长期。
无人驾驶是指通过给车辆装载多种感应设备,计算规划行驶路线,控制车身状态,有效消除交通安全事故,实现安全高效到达目的地,是智能汽车发展的最高形态。
尽管智能化、电动化是汽车领域的发展趋势,但这并不能意味着无人驾驶就很快实现,法律、技术等方面的难题还未能解决。随着云计算、人工智能、信息融合等等高新技术不断进步,相关概念和技术的沉淀,无人驾驶汽车未来将加快发展,不过现阶段行业仍处于技术积累与产品革新层面,离商业化量产还有很长一段距离。
市场规模——2020年泛智能驾驶市场规模可达2300亿元。“无人驾驶”是汽车智能化和互联网化的发展结果。Analysys 易观分析认为,我国无人驾驶汽车已经过多年的摸索,目前仍处于探索期,预计将在2020年以后市场将会进入启动期。前瞻产业研究院市场预计2020年国内泛智能驾驶市场空间达2300亿元。IHS Automotive预测,全球无人驾驶量产汽车将在2025年上市,估计销量可达23万辆,到2035年,无人驾驶汽车年销量将达到1180万辆,约占总销量的10%,其中中国无人驾驶汽车市场份额可达24%。
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