制造业是技术创新的主战场,也是供给侧结构改革的重要领域,人工智能与制造业的深度融合正在引发影响深远的产业变革。市场研究机构MarketsandMarkets发布的报告显示,2023年全球制造业人工智能(AI)市场规模约为32亿美元,预计到2028年将增长至208亿美元,预测期间复合年增长率高达45.6%。如果预测成真的话,该市场无疑可以用飞速发展来形容。
人工智能在制造业中的应用趋势
制造业的数字化提高了访问、分析和管理海量数据的能力,同时迅速发展了工厂的信息架构。通过传感器从传统企业和供应链获取的数据,对于制造工厂的成功运营起着至关重要的作用。制造业中强耦合的数字化系统可以通过提高缺陷跟踪和预测能力,来提高整体质量并降低成本。
在此过程中,数据从安装在工厂内的各种传感器中收集。通过大数据解决方案对数据进行进一步处理、分析并提岀不同的机制以提高生产效率。在这期间,基于人工智能的系统有助于产生各种可操作的解决方案,如预测性维护、生产规划、现场服务和物料移动等。
以西门子(德国)将大数据应用于基于人工智能的智能盒为例,这些智能盒集成了传感器和用于数据传输的通信接口。通过分析数据,人工智能系统可以得出机器状况的结果并检测异常情况,从而提供预测性维护。
目前,很多企业使用的软件通常是基于规则的处理方式来实现业务流程自动化,这种模式帮助企业提高了少数特定流程的生产效率,但这种基于规则的软件无法进行自我学习并随着经验的积累而改进。将机器学习(ML)和自然语言处理(NLP)等人工智能工具整合到企业软件系统中,可以增强其在处理特定流程时不断改进的能力,从而达到持续优化企业流程和生产力的目的,而不仅仅是一次性的提升。这些因素被业界认为是智能业务流程需求的驱动力,也是制造业人工智能市场的增长机遇之一。
尽管人工智能技术为制造企业提供了宝贵的工具,可以增强预测性维护和机械检测流程。然而,由于存在管理不善导致成本增加的潜在风险,制造企业在为其昂贵的机械设备采用基于人工智能的新技术时有时候会表现的犹豫不决。
与此同时,为了创建、监督复杂的人工智能系统并将其付诸实践,企业需要一支具备特定技能的员工队伍。负责处理人工智能系统的人员应具备认知计算、机器学习、人工智能、深度学习和图像识别等技术方面的知识。然而,在新兴经济体中,合格劳动力的短缺是无法忽视的挑战,尤其是与美国、英国、日本和德国等人工智能先进国家相比。
为了迈向人工智能工厂车间,制造企业必须对现有劳动力进行再培训,并开发、构建和训练人工智能系统。然而,将人工智能解决方案集成到现有系统中是一项艰巨的任务,需要大量的数据处理以复制人脑的行为,即使微小的错误也可能导致系统故障或对预期结果产生不利影响。
此外,中小型企业(SMB)对人工智能系统的应用不足,以及投资回报缓慢带来的影响,也进一步削弱了人工智能系统在制造业的应用。
多样化的发展前景
据MarketsandMarkets的调研显示,2022年,软件领域占据制造业人工智能市场较大份额。基于产品的制造业人工智能市场可以细分为硬件、软件和服务。其中,软件市场又进一步细分为人工智能平台和人工智能解决方案。人工智能软件能够执行智能功能,而智能软件的开发涉及模仿推理、学习、解决问题、感知和知识表示几种能力。随着各行各业越来越多地采用人工智能解决方案和平台,以及人工智能在制造业的应用范围不断扩大,共同推动人工智能应用在制造业领域的增长。
此外,MarketsandMarkets对制造业人工智能市场,从2023年至2028年的发展情况进行了预测:
1)预测性维修和机械检测应用将占据市场主要份额
人工智能技术在预测性维护和机械检测中用于定期检查、检验、润滑、测试和设备调整。预测性维护是一种数据驱动的方法,利用人工智能预测设备或机器何时会出现故障,这样可以及时进行维护,防止故障发生。
人工智能算法的应用,例如机器学习和深度学习模型,分析历史数据以识别故障模式和趋势。通过预测设备故障和性能下降,有助于预防未来可能发生的问题。
2)金属和重型机械行业的应用将增长最快
金属和重型机械包括各种机械的生产,应用于建筑、基础设施开发和制造行业。在金属和重型机械行业中实施人工智能可以帮助制造商提前分析机器状况,避免计划外停机和浪费。此外,现场服务在该行业也发挥着重要作用。现场服务主要用于收集和感知不同的数据,如热、声、光、气味和涡流。收集到的数据会发送给操作员,以便根据工厂的情况进行分析并采取行动。
3)亚太地区在预测期内的复合年增长率最高
亚太地区市场可分为中国、日本、韩国和其他亚太地区。以中国、日本和韩国为首的亚太地区被认为是全球最大的工业机器人市场。工业机器人会产生大量数据,这些数据被用于深度学习算法,以进一步训练机器人,而亚太地区快速的工业化促进了制造业的发展。
此外,在亚太地区国家中存在许多中小型企业。人工智能的应用可以使机器人更加智能,减少机器停机时间,提高生产率。工业机器人在制造工厂中的采用率越来越高,预计将推动亚太地区制造业人工智能市场的增长。
制造业中的顶级人工智能公司主要市场参与者包括西门子、IBM、英特尔、英伟达、通用电气、微软、谷歌和亚马逊等。这些公司采用了不同的增长策略,如推出新产品、进行收购以及合作等,来巩固它们在人工智能制造市场的地位。这些策略的实施使这些公司在制造业人工智能领域获得了更广泛的应用和影响力。
今年8月,英伟达(NVIDIA)发布全新的NVIDIA OVX服务器,这款服务器搭载了新型的NVIDIA®L40S GPU,它是一款通用数据中心处理器。它的设计旨在通过NVIDIAOmniverse平台加速处理一些最密集和最复杂的运算应用,这些应用包括但不限于人工智能的训练和推理、3D设计和可视化、视频处理以及工业数字化等。
(本文整理自MarketsandMarkets发布的报告)
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