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工業(yè) 4.0 時代的工業(yè)自動化以及2023 年的 5 大趨勢

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,工廠自動化解決方案已幾乎滲透到每個生產(chǎn)環(huán)節(jié),決定了全球工業(yè)的發(fā)展步伐。同時,新興的高科技(例如人工智能、增強現(xiàn)實或5G網(wǎng)絡(luò))也對工業(yè)自動化產(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,工廠自動化解決方案已幾乎滲透到每個生產(chǎn)環(huán)節(jié),決定了全球工業(yè)的發(fā)展步伐。同時,新興的高科技(例如人工智能、增強現(xiàn)實或5G網(wǎng)絡(luò))也對工業(yè)自動化產(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)財富商業(yè)洞察報告顯示,2020年,全球工廠自動化行業(yè)比疫情爆發(fā)前下滑了6.5%。

Interact Analysis的一項調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,運動自動化行業(yè)在2021年將增長21.6%,2022年將增長9.1%,預(yù)計未來4-5年,每年平均增長5.5%。

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

2021年,全球新增工業(yè)機器人達到517,385臺,比去年增長31%。

通過使用智能化生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施,自動化能夠?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)自動化和控制系統(tǒng)以提高生產(chǎn)效率,降低勞動力成本。此外,工業(yè)4.0的來臨引發(fā)了對新系統(tǒng)和擴展網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的快速采用,預(yù)計這將提供巨大的市場增長機會。

疫情后的快速恢復(fù)

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

然而,事實很快證明,自動化是保護員工免受新冠病毒感染、維持企業(yè)生產(chǎn)的有效途徑。前述報告顯示,全球工廠自動化市場價值迅速回歸增長軌道。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)計到2029年,全球工廠自動化市場規(guī)模將達到大約3600億美元,年均增長率為9.8%。

自動化系統(tǒng)的范圍從小型、通常獨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,每個系統(tǒng)都是針對特定任務(wù)單獨設(shè)計的。這導(dǎo)致工業(yè)自動化市場難以準(zhǔn)確量化。另一個問題是它的許多組件已成功應(yīng)用于其他領(lǐng)域,例如樓宇自動化或醫(yī)療領(lǐng)域。

市場結(jié)構(gòu)

現(xiàn)如今,各制造業(yè)對工業(yè)自動化產(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,未來幾年,汽車行業(yè)和重工業(yè)將會最大程度地增加對自動化解決方案的需求。

去年,亞太地區(qū)在工業(yè)自動化收入中所占份額最大(超過37%)。預(yù)計到本十年末,該地區(qū)國家在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢不僅會保持,甚至?xí)M一步增強。這種強勁的增長得益于該地區(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)的實施,各種傳感器將成為工業(yè)自動化的重要組成部分。這些設(shè)備是所有執(zhí)行系統(tǒng)或控制和監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。當(dāng)然,對傳感器的高需求源于遠程監(jiān)控服務(wù)、控制和測量設(shè)備或越來越受歡迎的預(yù)測維護系統(tǒng)的需求持續(xù)增長。

這些傳感器幫助工業(yè)自動化系統(tǒng)使制造過程更加智能和高效,這將推動整個市場的進一步增長。

據(jù)估計,去年傳感器領(lǐng)域的收入增長了近22%,達到53億美元。該細分市場的進一步增長可以通過低能耗、微小尺寸(微米級甚至納米級)和低延遲的傳感器來實現(xiàn)。

驅(qū)動器

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

控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)(DCS)對于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)市場的發(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,對于自動化控制系統(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)計將增長超過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)用于多個領(lǐng)域,包括航空航天與國防、汽車、化工、能源和公共事業(yè)等。該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于能夠?qū)崟r收集數(shù)據(jù)并迅速傳輸至控制單元。

制造商對于提高生產(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,這將推動控制系統(tǒng)領(lǐng)域的進一步發(fā)展。

機器人軟件領(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)機器人數(shù)量達到了517,385臺,相較上一年增長了31%。盡管預(yù)計在未來幾年中增長速度將稍有放緩,但仍有望保持每年約7%的增長速度。

隨著對機器人以及機器人解決方案需求的增加,全球機器人軟件市場也將得到擴展。在2021年,機器人軟件市場價值約為38億美元,一年后價值增長超過10億美元。據(jù)預(yù)測,到2026年市場價值將超過144億美元,年增長率超過30%。

技術(shù)驅(qū)動增長

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

物聯(lián)網(wǎng)在自動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)?;诠I(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(如機器、設(shè)備、軟件),從而創(chuàng)造出更高效的解決方案,進而提高生產(chǎn)力。

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

驅(qū)動和制約因素

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,以及實施新的生產(chǎn)理念和先進技術(shù)。

無疑,廣泛理解的自動化作為工業(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)前的市場形勢和不斷變化的客戶期望將進一步增加對所有提高流程自動化的組件的需求。

同時,工業(yè)4.0為工業(yè)自動化行業(yè)的公司提供了開發(fā)、改進和實施新的自動化解決方案的動力。市場期待工業(yè)自動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,投資自動化意味著極高的初期成本(包括新技術(shù)的采購和必要的員工培訓(xùn))。此外,由于制造業(yè)競爭激烈,此類投資的回報期無法預(yù)見。

雖然大流行期間顯示出自動化和機器人化可能會導(dǎo)致人力短缺,但也突顯出一定的威脅。毋庸置疑,機器和機器人最終會替代人類,特別是在執(zhí)行繁瑣、繁重和危險的工作時。然而,用自動化設(shè)備和機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、機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,這將阻礙對解決方案自動化的更快投資。

2023 年工業(yè)自動化的 5 大趨勢

(1)性價比

事實是,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,同時為用戶創(chuàng)造附加值。

(2)運營支出取代資本支出投資 

許多企業(yè)因經(jīng)濟形勢暫停投資支出。然而,公司認(rèn)識到他們?nèi)匀恍枰顿Y自動化以維持業(yè)務(wù)、增長和提高效率,這涉及到向運營支出投資模式的過渡。因此,促進資本投資的租賃選擇將在自動化項目中更受歡迎。

(3)統(tǒng)一自動化

工業(yè)自動化歷來被視為人類勞動力的替代品。得益于協(xié)作機器人和自動化,公司已經(jīng)朝著人與機器協(xié)同工作的方向發(fā)展。在人、機器和生產(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。

(4)適應(yīng)自主生產(chǎn)

過去十年,中國是世界工廠,大眾消費拉動生產(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,專注于可持續(xù)性、員工福祉和質(zhì)量。自動化解決方案將不斷發(fā)展以反映這一趨勢,幫助制造商實現(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)計到 2023 年就會出現(xiàn)這種情況。

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