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工業(yè) 4.0 時(shí)代的工業(yè)自動(dòng)化以及2023 年的 5 大趨勢(shì)

2023-07-25 10:46 性質(zhì):原創(chuàng) 作者:Mulan 來源:AGV網(wǎng)
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現(xiàn)如今,工廠自動(dòng)化解決方案已幾乎滲透到每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),決定了全球工業(yè)的發(fā)展步伐。同時(shí),新興的高科技(例如人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或5G網(wǎng)絡(luò))也對(duì)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)生了影響,工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的日益普及迫...

現(xiàn)如今,工廠自動(dòng)化解決方案已幾乎滲透到每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),決定了全球工業(yè)的發(fā)展步伐。同時(shí),新興的高科技(例如人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或5G網(wǎng)絡(luò))也對(duì)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)生了影響,工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的日益普及迫使制造商們不斷優(yōu)化他們的產(chǎn)品。

據(jù)財(cái)富商業(yè)洞察報(bào)告顯示,2020年,全球工廠自動(dòng)化行業(yè)比疫情爆發(fā)前下滑了6.5%。

Interact Analysis的一項(xiàng)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化行業(yè)在2021年將增長(zhǎng)21.6%,2022年將增長(zhǎng)9.1%,預(yù)計(jì)未來4-5年,每年平均增長(zhǎng)5.5%。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的快速采納使得對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求持續(xù)上漲。

2021年,全球新增工業(yè)機(jī)器人達(dá)到517,385臺(tái),比去年增長(zhǎng)31%。

通過使用智能化生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施,自動(dòng)化能夠?qū)崿F(xiàn)高效生產(chǎn)和物料管理。各產(chǎn)業(yè)正引入工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)以提高生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)力成本。此外,工業(yè)4.0的來臨引發(fā)了對(duì)新系統(tǒng)和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的快速采用,預(yù)計(jì)這將提供巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

疫情后的快速恢復(fù)

疫情期間,工廠臨時(shí)停工、生產(chǎn)受阻、旅行和商務(wù)會(huì)議可能性減少,這些因素對(duì)全球行業(yè)造成了嚴(yán)重影響。加之市場(chǎng)上原材料和勞動(dòng)力短缺,供應(yīng)鏈中斷,大部分行業(yè)的產(chǎn)量下降。工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)在所有主要市場(chǎng)也經(jīng)歷了一段低迷期。據(jù)財(cái)富商業(yè)洞察報(bào)告顯示,2020年全球經(jīng)濟(jì)比疫情爆發(fā)前一年下降了6.5%。

然而,事實(shí)很快證明,自動(dòng)化是保護(hù)員工免受新冠病毒感染、維持企業(yè)生產(chǎn)的有效途徑。前述報(bào)告顯示,全球工廠自動(dòng)化市場(chǎng)價(jià)值迅速回歸增長(zhǎng)軌道。2021年,這一數(shù)據(jù)僅為1920億美元,而到了去年已經(jīng)接近2060億美元。預(yù)計(jì)到2029年,全球工廠自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到大約3600億美元,年均增長(zhǎng)率為9.8%。

自動(dòng)化系統(tǒng)的范圍從小型、通常獨(dú)立的組件到位于生產(chǎn)車間的互聯(lián)大型工作子組件。通常情況下,每個(gè)系統(tǒng)都是針對(duì)特定任務(wù)單獨(dú)設(shè)計(jì)的。這導(dǎo)致工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)難以準(zhǔn)確量化。另一個(gè)問題是它的許多組件已成功應(yīng)用于其他領(lǐng)域,例如樓宇自動(dòng)化或醫(yī)療領(lǐng)域。

市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)如今,各制造業(yè)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的需求不斷上升。然而,最大的需求仍然來自汽車、電子、航空航天和重工業(yè)公司,這些行業(yè)目前正處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型,改造生產(chǎn)流程和引入工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)解決方案的階段。據(jù)估計(jì),未來幾年,汽車行業(yè)和重工業(yè)將會(huì)最大程度地增加對(duì)自動(dòng)化解決方案的需求。

去年,亞太地區(qū)在工業(yè)自動(dòng)化收入中所占份額最大(超過37%)。預(yù)計(jì)到本十年末,該地區(qū)國(guó)家在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)不僅會(huì)保持,甚至?xí)M(jìn)一步增強(qiáng)。這種強(qiáng)勁的增長(zhǎng)得益于該地區(qū)的關(guān)鍵參與者和活躍的公司。

傳感器

隨著第四次工業(yè)革命和物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施,各種傳感器將成為工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分。這些設(shè)備是所有執(zhí)行系統(tǒng)或控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。當(dāng)然,對(duì)傳感器的高需求源于遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)、控制和測(cè)量設(shè)備或越來越受歡迎的預(yù)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)的需求持續(xù)增長(zhǎng)。

這些傳感器幫助工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)使制造過程更加智能和高效,這將推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的進(jìn)一步增長(zhǎng)。

據(jù)估計(jì),去年傳感器領(lǐng)域的收入增長(zhǎng)了近22%,達(dá)到53億美元。該細(xì)分市場(chǎng)的進(jìn)一步增長(zhǎng)可以通過低能耗、微小尺寸(微米級(jí)甚至納米級(jí))和低延遲的傳感器來實(shí)現(xiàn)。

驅(qū)動(dòng)器

運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化,即伺服電機(jī)、控制器和各種其他類型的驅(qū)動(dòng)器,也有顯著的增長(zhǎng)。Interact Analysis的研究顯示,該行業(yè)2021年增長(zhǎng)21.6%,2022年增長(zhǎng)9.1%。預(yù)計(jì)未來4-5年,每年平均增長(zhǎng)5.5%。該行業(yè)在很大程度上得到了金屬加工機(jī)械和工業(yè)機(jī)器人制造商的推動(dòng)。

控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)(DCS)對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)的發(fā)展起著決定性的影響。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛采納,對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求持續(xù)攀升。此外,5G的出現(xiàn)以及在發(fā)電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用預(yù)計(jì)將加速物聯(lián)網(wǎng)和DCS的深度融合,從而提高產(chǎn)出性能。

在未來的5年內(nèi),SCADA系統(tǒng)的需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)超過10%,這將是工業(yè)4.0理念深化發(fā)展的直接結(jié)果。目前,SCADA系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,包括航空航天與國(guó)防、汽車、化工、能源和公共事業(yè)等。該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崟r(shí)收集數(shù)據(jù)并迅速傳輸至控制單元。

制造商對(duì)于提高生產(chǎn)效率的智能化和數(shù)字化生產(chǎn)流程的需求持續(xù)增加,這將推動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

機(jī)器人軟件領(lǐng)域

2021年(我們獲得的最新數(shù)據(jù)年份),全球新安裝的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量達(dá)到了517,385臺(tái),相較上一年增長(zhǎng)了31%。盡管預(yù)計(jì)在未來幾年中增長(zhǎng)速度將稍有放緩,但仍有望保持每年約7%的增長(zhǎng)速度。

隨著對(duì)機(jī)器人以及機(jī)器人解決方案需求的增加,全球機(jī)器人軟件市場(chǎng)也將得到擴(kuò)展。在2021年,機(jī)器人軟件市場(chǎng)價(jià)值約為38億美元,一年后價(jià)值增長(zhǎng)超過10億美元。據(jù)預(yù)測(cè),到2026年市場(chǎng)價(jià)值將超過144億美元,年增長(zhǎng)率超過30%。

技術(shù)驅(qū)動(dòng)增長(zhǎng)

技術(shù)的進(jìn)步對(duì)工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。市場(chǎng)的主要參與者也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),他們正在致力于開發(fā)先進(jìn)的解決方案。目前,這些突破性技術(shù)包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生、人工智能和云技術(shù)等。

物聯(lián)網(wǎng)在自動(dòng)化過程中將扮演越來越重要的角色,這將助力打造高效且成本低廉的生產(chǎn)系統(tǒng)。基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案將能夠整合生產(chǎn)企業(yè)的各類資源(如機(jī)器、設(shè)備、軟件),從而創(chuàng)造出更高效的解決方案,進(jìn)而提高生產(chǎn)力。

利用人工智能、高級(jí)分析和邊緣計(jì)算來分析從各種流程中收集的數(shù)據(jù),可以提供有價(jià)值信息的訪問,從而優(yōu)化這些流程和資源的使用。

驅(qū)動(dòng)和制約因素

第四次工業(yè)革命從根本上改變了生產(chǎn)方式和所有相關(guān)流程。持續(xù)變化的客戶需求,如高度個(gè)性化的訂單或極短的交貨期,迫使制造商采取不同的、更加靈活的方法,以及實(shí)施新的生產(chǎn)理念和先進(jìn)技術(shù)。

無疑,廣泛理解的自動(dòng)化作為工業(yè)4.0中的這些流程的基礎(chǔ),可以提升生產(chǎn)力并優(yōu)化使用現(xiàn)代制造解決方案。當(dāng)前的市場(chǎng)形勢(shì)和不斷變化的客戶期望將進(jìn)一步增加對(duì)所有提高流程自動(dòng)化的組件的需求。

同時(shí),工業(yè)4.0為工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的公司提供了開發(fā)、改進(jìn)和實(shí)施新的自動(dòng)化解決方案的動(dòng)力。市場(chǎng)期待工業(yè)自動(dòng)化的所有組件都能滿足物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化或更廣義上的第四次工業(yè)革命的要求。因此,對(duì)所有能夠收集和分析生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的智能工業(yè)自動(dòng)化解決方案(如傳感器、控制器、控制系統(tǒng)和其他組件)的需求正在增加,這些解決方案可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)采取適當(dāng)?shù)膬?yōu)化步驟。

然而,一些企業(yè)家(特別是中小企業(yè)界的企業(yè)家)仍然認(rèn)為,投資自動(dòng)化意味著極高的初期成本(包括新技術(shù)的采購(gòu)和必要的員工培訓(xùn))。此外,由于制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,此類投資的回報(bào)期無法預(yù)見。

雖然大流行期間顯示出自動(dòng)化和機(jī)器人化可能會(huì)導(dǎo)致人力短缺,但也突顯出一定的威脅。毋庸置疑,機(jī)器和機(jī)器人最終會(huì)替代人類,特別是在執(zhí)行繁瑣、繁重和危險(xiǎn)的工作時(shí)。然而,用自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器取代人力的過程將需要更多合格的工程師,例如在系統(tǒng)和解決方案設(shè)計(jì)、機(jī)器人編程以及人工智能領(lǐng)域。

人力短缺可能成為許多企業(yè)的一大障礙,這將阻礙對(duì)解決方案自動(dòng)化的更快投資。

2023 年工業(yè)自動(dòng)化的 5 大趨勢(shì)

(1)性價(jià)比

事實(shí)是,通貨膨脹將在 2023 年增加設(shè)備和零部件的成本。因此,自動(dòng)化供應(yīng)商需要專注于提供解決方案,以抵消這些成本的增加,同時(shí)為用戶創(chuàng)造附加值。

(2)運(yùn)營(yíng)支出取代資本支出投資 

許多企業(yè)因經(jīng)濟(jì)形勢(shì)暫停投資支出。然而,公司認(rèn)識(shí)到他們?nèi)匀恍枰顿Y自動(dòng)化以維持業(yè)務(wù)、增長(zhǎng)和提高效率,這涉及到向運(yùn)營(yíng)支出投資模式的過渡。因此,促進(jìn)資本投資的租賃選擇將在自動(dòng)化項(xiàng)目中更受歡迎。

(3)統(tǒng)一自動(dòng)化

工業(yè)自動(dòng)化歷來被視為人類勞動(dòng)力的替代品。得益于協(xié)作機(jī)器人和自動(dòng)化,公司已經(jīng)朝著人與機(jī)器協(xié)同工作的方向發(fā)展。在人、機(jī)器和生產(chǎn)環(huán)境之間建立更和諧、更牢固的關(guān)系將成為現(xiàn)在的主要焦點(diǎn)。

(4)適應(yīng)自主生產(chǎn)

過去十年,中國(guó)是世界工廠,大眾消費(fèi)拉動(dòng)生產(chǎn)。如今,公司正在放棄這種方法,轉(zhuǎn)向“自主”生產(chǎn),以犧牲產(chǎn)量為代價(jià),專注于可持續(xù)性、員工福祉和質(zhì)量。自動(dòng)化解決方案將不斷發(fā)展以反映這一趨勢(shì),幫助制造商實(shí)現(xiàn)碳中和、數(shù)字化并提高生活質(zhì)量。

(5) 防止供應(yīng)鏈不穩(wěn)定

2022年,行業(yè)遭受多次供應(yīng)沖擊,主要是芯片供應(yīng)中斷。因此,公司必須重新設(shè)計(jì)他們的產(chǎn)品,使其在組件兼容性方面盡可能通用。公司還提高了生產(chǎn)流程的靈活性,并根據(jù)零部件短缺周期調(diào)整了生產(chǎn)能力。這些舉措的結(jié)果應(yīng)該是更好地防范供應(yīng)不確定性,預(yù)計(jì)到 2023 年就會(huì)出現(xiàn)這種情況。

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