AI+制造從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造CONTENT目錄人工智能與制造01智能制造02AI在工業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)用03機(jī)器人技術(shù)發(fā)展04商用服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)0501人工智能與制造智能制造概述智能制造定義智能制造將制造自動(dòng)化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化，它能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、信息化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。智能制造特點(diǎn)智能制造廣泛應(yīng)用于汽車、電子、機(jī)械等行業(yè)，通過(guò)引入先進(jìn)的信息技術(shù)和智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。智能制造應(yīng)用智能制造是新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。四次工業(yè)革命蒸汽動(dòng)力的崛起第一次工業(yè)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用為標(biāo)志，開啟了機(jī)器代替手工勞動(dòng)的新時(shí)代，促進(jìn)了工廠制度和大規(guī)模生產(chǎn)的誕生。電氣時(shí)代的變革第二次工業(yè)革命標(biāo)志著電力、石油化工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，引領(lǐng)了工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)木薮笞兏?，推?dòng)了科技和通信領(lǐng)域的飛速進(jìn)步。信息技術(shù)的革命第三次工業(yè)革命涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)和生物技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，原子能、電子計(jì)算機(jī)等的發(fā)明和應(yīng)用深刻影響了人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、政治和文化。第四次工業(yè)革命人工智能的崛起第四次工業(yè)革命一般指工業(yè)4.0，是利用人工智能技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，也就是智能化時(shí)代。中國(guó)制造全球認(rèn)知度中國(guó)制造作為全球認(rèn)知度極高的標(biāo)簽，其影響力遍及全球，從服裝到電子產(chǎn)品，無(wú)一不體現(xiàn)著中國(guó)龐大的工業(yè)制造體系和快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)。文化與商業(yè)文明的輸出中國(guó)制造不僅僅是物質(zhì)產(chǎn)品的出口，更是中國(guó)文化和商業(yè)文明的傳播者，通過(guò)商品將中國(guó)的人文內(nèi)涵和商業(yè)價(jià)值帶向世界各地。創(chuàng)新版圖的改變者從“中國(guó)制造”邁向“中國(guó)創(chuàng)造”，中國(guó)正逐步改變世界的創(chuàng)新版圖，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，推動(dòng)全球科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。02智能制造從勞動(dòng)密集到智能化勞動(dòng)密集型制造的局限傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型制造業(yè)依賴大量低成本勞動(dòng)力，面臨成本上升和效率低下的雙重挑戰(zhàn)，難以滿足現(xiàn)代市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的需求。工業(yè)4.0的推進(jìn)工業(yè)4.0通過(guò)整合先進(jìn)的信息技術(shù)和制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的智能化，提高生產(chǎn)效率和靈活性，是中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵路徑。智能制造的未來(lái)展望隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入應(yīng)用，智能制造將引領(lǐng)中國(guó)制造業(yè)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，實(shí)現(xiàn)從“制造”向“智造”的根本轉(zhuǎn)變。增加值與GDP比重制造業(yè)增加值占GDP比重2022年，我國(guó)制造業(yè)增加值占GDP的比重達(dá)到了26.69%，這一數(shù)據(jù)體現(xiàn)了制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和作用。制造業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)制造業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱，其增加值的增長(zhǎng)直接推動(dòng)了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的提升，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)與挑戰(zhàn)隨著科技的進(jìn)步和全球化的發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的壓力，需要不斷提高技術(shù)含量和附加值，以適應(yīng)新的市場(chǎng)需求和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。智能制造的三種基本范式傳統(tǒng)制造數(shù)字化制造需要說(shuō)明的是，數(shù)字化制造是智能制造的基礎(chǔ)，制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的密切結(jié)合重塑制造業(yè)的價(jià)值鏈，推動(dòng)制造業(yè)從數(shù)字化制造向數(shù)字化＋網(wǎng)絡(luò)化制造的范式轉(zhuǎn)變。數(shù)字化制造基礎(chǔ)數(shù)字化制造的定義數(shù)字化制造與傳統(tǒng)手動(dòng)機(jī)床相比，最大的特點(diǎn)是操作者只需根據(jù)加工要求編寫程序，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)即可自動(dòng)控制機(jī)床完成加工任務(wù)，大大提高了生產(chǎn)效率和精度。數(shù)字化制造的特點(diǎn)數(shù)字化制造的出現(xiàn)，使得制造業(yè)從傳統(tǒng)的“人一物理”二元系統(tǒng)發(fā)展成為“人一信息一物理”三元系統(tǒng)，這不僅改變了生產(chǎn)方式，也對(duì)制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。數(shù)字化制造的影響數(shù)字化制造，也稱為第一代智能制造，是智能制造的基本范式。它通過(guò)在人和機(jī)床之間增加數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從“人一物理”二元系統(tǒng)到“人一信息一物理”三元系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。數(shù)字化+網(wǎng)絡(luò)化制造新一代智能制造03AI在工業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)用生產(chǎn)工藝創(chuàng)新AI在半導(dǎo)體制造的應(yīng)用利用AI技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體制造過(guò)程進(jìn)行智能優(yōu)化，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和知識(shí)圖譜構(gòu)建，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)向更高精度發(fā)展。生物制品工藝的智能化飛機(jī)總裝工藝知識(shí)圖譜將AI應(yīng)用于生物制品的研發(fā)與生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生物反應(yīng)過(guò)程的精確控制和優(yōu)化，加速新藥的開發(fā)周期，提高生物制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。通過(guò)AI技術(shù)對(duì)飛機(jī)總裝過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，建立包含人員、業(yè)務(wù)、產(chǎn)品和技術(shù)的知識(shí)圖譜，有效提升飛機(jī)制造的效率和準(zhǔn)確性。010203生產(chǎn)制造優(yōu)化工業(yè)流程優(yōu)化通過(guò)利用人工智能建立過(guò)程模型，尋找最佳的過(guò)程參數(shù)組合，減少人工知識(shí)依賴，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐智能控制、噴煤智能控制等。智能質(zhì)量管理機(jī)器視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品表面磨損、凹陷、劃痕等各類缺陷的檢測(cè)，這是工業(yè)智能應(yīng)用普及程度最高、相對(duì)最為成熟的場(chǎng)景。設(shè)備資產(chǎn)管理優(yōu)化通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和建模，實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)和進(jìn)化，并在故障發(fā)生之前基于AI模型預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障隱患。經(jīng)營(yíng)管理決策智能分析在決策中的應(yīng)用通過(guò)集成AI技術(shù)的商業(yè)智能平臺(tái)，企業(yè)能夠?qū)θ謹(jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，從而在經(jīng)營(yíng)管理中做出更加精準(zhǔn)的決策，提升業(yè)務(wù)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。利用AI技術(shù)在商業(yè)智能平臺(tái)上的應(yīng)用，企業(yè)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)客戶的生命價(jià)值，為制定個(gè)性化營(yíng)銷策略和提高客戶滿意度提供數(shù)據(jù)支持。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與管理優(yōu)化AI技術(shù)在商業(yè)智能平臺(tái)的運(yùn)用使得企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控并分析潛在風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)智能預(yù)警系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整經(jīng)營(yíng)策略，有效降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)?？蛻羯鼉r(jià)值預(yù)測(cè)04機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人概念機(jī)器人是一種能夠半自主或全自主工作的智能機(jī)器。機(jī)器人具有感知、決策、執(zhí)行等基本特征，可以輔助甚至替代人類完成危險(xiǎn)、繁重、復(fù)雜的工作，提高工作效率與質(zhì)量，服務(wù)人類生活，擴(kuò)大或延伸人的活動(dòng)及能力范圍。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深。機(jī)器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透，人們研制出各式各樣的具有感知、決策、行動(dòng)和交互能力的機(jī)器人產(chǎn)品。機(jī)器人構(gòu)成機(jī)器人構(gòu)成機(jī)器人分類根據(jù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景不同，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人兩大類，17個(gè)小類（見圖7.71）。服務(wù)機(jī)器人圖7.72顯示了三種服務(wù)機(jī)器人：送菜機(jī)器人、導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人和掃地機(jī)器人。航天機(jī)器人軍用與特種機(jī)器人軍用機(jī)器人的廣泛應(yīng)用軍用機(jī)器人作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的重要組成部分，其應(yīng)用范圍從物資運(yùn)輸?shù)綗o(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)進(jìn)攻，極大地提高了軍事行動(dòng)的效率和安全性。特種機(jī)器人的專業(yè)領(lǐng)域特種機(jī)器人主要應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域，如救援、偵查等，一般由經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)的人員操作或使用，輔助和/或代替人執(zhí)行任務(wù)。特種機(jī)器人的分類教育機(jī)器人教育機(jī)器人的普及趨勢(shì)教育機(jī)器人不僅作為獨(dú)立的課程存在，還被有效地整合到現(xiàn)有的教學(xué)大綱中，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)。教育機(jī)器人的課程整合教育機(jī)器人市場(chǎng)正在迅速擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將持續(xù)增長(zhǎng)，這主要得益于家長(zhǎng)和教育機(jī)構(gòu)對(duì)STEM教育重視程度的提升。教育機(jī)器人的市場(chǎng)潛力隨著科技的進(jìn)步，教育機(jī)器人以其獨(dú)特的互動(dòng)性和趣味性，正逐步在中小學(xué)校園中普及，成為提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的新工具。工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀從1920年“robot”這個(gè)詞被捷克劇作家創(chuàng)造出來(lái)，到現(xiàn)在機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展了百余年。從最初的單純用于搬運(yùn)的工業(yè)機(jī)器人，到第二代具有視覺傳感器以及信息處理技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人，再到能夠理解人類語(yǔ)言“智能機(jī)器人”。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用日新月異（見圖7.79）。工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在短短100多年的時(shí)間中，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在眾多制造業(yè)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是汽車及汽車零部件制造業(yè)，并且正在不斷地向其他領(lǐng)域拓展。如機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)中，焊接機(jī)器人、磨拋加工機(jī)器人、激光加工機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、真空機(jī)器人、巡檢機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人都已被大量采用（見圖7.80）。工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向①協(xié)作機(jī)器人:機(jī)器人助手和伙伴②云機(jī)器人:依靠云計(jì)算機(jī)處理大量的數(shù)據(jù)。③柔軟觸感機(jī)器人：能夠適應(yīng)各種非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，與人類的交互也更安全。機(jī)器人本體利用柔軟材料制作，驅(qū)動(dòng)方式主要取決于所使用的智能材料；一般有介電彈性體、離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料等等，大多數(shù)軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)是模仿自然界各種生物，如蚯蚓、章魚、水母等。④低成本機(jī)器人：有沒有簡(jiǎn)單點(diǎn)但又能造出智能而非智障的機(jī)器人方法？有的！SegwayRobotics正在打造普適型機(jī)器人軟硬件，希望憑借簡(jiǎn)單易用的機(jī)器人Loomo開發(fā)包幫助每個(gè)人打造夢(mèng)想中的機(jī)器人。⑤民間無(wú)人機(jī)：diydrones是一個(gè)著名的無(wú)人機(jī)愛好者網(wǎng)站，它擁有超過(guò)20,000名成員，他們自己設(shè)計(jì)建造自主飛行器。在不斷擴(kuò)大的開源軟件和硬件資源的帶動(dòng)下，無(wú)人飛行器行業(yè)值得期待。⑥服務(wù)機(jī)器人：智能化水平提高，服務(wù)領(lǐng)域不斷拓展。05商用服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)全球與中國(guó)市場(chǎng)010203全球市場(chǎng)頭部企業(yè)優(yōu)勢(shì)在全球商用服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，頭部企業(yè)的優(yōu)勢(shì)顯著，馬太效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。這些企業(yè)在技術(shù)、品牌和市場(chǎng)份額等方面都占據(jù)領(lǐng)先地位，引領(lǐng)著行業(yè)的發(fā)展方向。中國(guó)市場(chǎng)集中度高中國(guó)市場(chǎng)的商用服務(wù)機(jī)器人行業(yè)集中度較高，前三大企業(yè)的市場(chǎng)份額接近一半。這種高度集中的市場(chǎng)格局使得頭部企業(yè)能夠更好地發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，提升競(jìng)爭(zhēng)力。普渡機(jī)器人領(lǐng)先地位普渡機(jī)器人在全球和中國(guó)市場(chǎng)均處于領(lǐng)先地位，其在中國(guó)市場(chǎng)的份額為17%，在全球市場(chǎng)的份額為23%。這得益于普渡機(jī)器人在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)等方面的卓越表現(xiàn)。頭部企業(yè)優(yōu)勢(shì)市場(chǎng)集中度高在中國(guó)市場(chǎng)，頭部企業(yè)的集中度極高，前三家企業(yè)占據(jù)了近一半的市場(chǎng)份額，顯示出明顯的馬太效應(yīng)，即強(qiáng)者愈強(qiáng)，弱者愈弱。全球領(lǐng)先地位普渡機(jī)器人在全球和中國(guó)市場(chǎng)均處于領(lǐng)先地位，其在中國(guó)市場(chǎng)的份額達(dá)到17%，在全球市場(chǎng)的份額更是高達(dá)23%，展現(xiàn)了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。收入占比大2023年，中國(guó)企業(yè)總收入超過(guò)全球一半，這進(jìn)一步證明了中國(guó)頭部企業(yè)的優(yōu)勢(shì)地位，以及其在全球范圍內(nèi)的影響力。普渡機(jī)器人表現(xiàn)全球市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位在中國(guó)市場(chǎng)，普渡機(jī)器人的表現(xiàn)尤為突出，市場(chǎng)份額高