2023年世界前沿科技发展态势总结及趋势展望——先进制造领域

一、世界先进制造领域2023年态势总结

多国提高先进制造业投资和创新力度，旨在促进本国先进制造业发展并提高供应链韧性。美国能源部成立“州制造业领导计划”，旨在消除中小型制造商获得智能制造技术和高性能计算工具的障碍，提高生产率；国防部通过《国防生产法》授权，支持美国国内发展印刷电路板和先进封装工业基地建设，提高国内微电子制造业韧性；国防部从《芯片与科学法案》中拨款2.38亿美元用于建设国内8个微电子区域中心，旨在刺激国内微电子制造业发展，减少军用芯片对外依赖。英国商业和贸易部发布《先进制造业计划》，旨在通过提高投资、促进国际合作和降低成本等方式发展汽车、氢能、航空航天等战略性制造业。韩国产业通商资源部出台《机器人产业发展战略》，计划到2030年投资超3万亿韩元（约23.3亿美元），将机器人市场规模增至20万亿韩元（约155亿美元）以上，并提出到2030年在各领域推广使用百万台机器人的目标。中国工业和信息化部印发《制造业技术创新体系建设和应用实施意见》，明确到2025年、2027年两个阶段目标，进一步优化创新资源配置，支撑产业基础能力建设，打造体系化竞争新优势。

机器人技术应用场景不断拓展，为生产和生活带来更多创新。美国波士顿动力公司推出升级版机器狗Spot 3.3，可检测移动物体、自动开门等，提高了执行工业任务的能力；麻省理工学院开发出可在各种地形上踢足球的四足机器人；北卡罗来纳州立大学和爱荷华州立大学开发出能够准确测量田间玉米植株叶片角度的轮式机器人，为植物育种者提供数据支持。德国马克斯普朗克智能系统研究所开发出可用于海洋垃圾清理和生物研究的多功能水下机器人。西班牙胡安卡洛斯国王大学和马德里自治大学开发出一种自主地面机器人，可在发生紧急情况时协助消防员进行室内救援。日本Agrist公司研发出辣椒采摘机器人，可代替农场工人作业，提高本国种植产量。韩国首尔国立大学研究人员开发出可以自毁并不留任何痕迹的机器人，有望保护机密或危险任务中的数据；国立全北大学开发出具有光子晶体特性的软机器人，可用于检测甲醇污染。中国大连理工大学开发的自主连续体机器人创下最远距离命中移动靶心世界纪录；开普勒探索机器人公司发布先行者系列人形机器人，可用于工业生产、户外巡检等多元场景。

3D打印国防应用领域快速发展，助力后勤和战备能力升级。美国国防承包商雪鸟技术公司推出集装箱式端到端金属3D打印平台，可实现随时随地快速生产临时性和长效性用途零件；美国海军在“巴丹（Bataan）”号两栖攻击舰上成功部署Phillips Additive Hybrid增减材混合制造系统，并短时间内完成受损部件的即时修复；海军陆战队在综合训练演习期间首次实现在MV-22B鱼鹰运输机高速飞行过程中成功3D打印医疗模具。英国国防公司London Defense R&D推出世界首个3D打印反无人机系统LD-80。德国莱茵金属公司推出其战场移动智能工厂，利用金属3D打印和后处理功能实现了军用车辆备件的移动生产。俄罗斯利用3D打印技术制造低成本自杀式无人机“食尸鬼”（Ghoul）。乌克兰开始在作战环境中测试远程3D打印的泰坦猎鹰侦察无人机。

生成式人工智能与制造业加速融合，推动新型工业化快速发展。美国英伟达公司将与富士康合作建设“人工智能工厂”，这是一座提供超算能力的新型数据中心，旨在加速自动驾驶汽车、自主机器和工业机器人的开发。德国博世公司计划在其制造厂启动生成式人工智能项目，以缩短生产周期并提高效率，并有望在2024年推广至其全部工厂；西门子公司与微软公司将合作开发人工智能助手，有可能彻底改变制造业的设计、开发、制造和运营方式，使人机协作变得更加广泛。日本丰田公司将利用文本转图像的人工智能技术生成符合工程和制造约束的车辆设计，加快新产品开发时间。

人形机器人技术加速演进，继续成为研发热点。据ResearchAndMarkets最新报告显示，预计2023年全球仿人机器人市场规模达30.4亿美元，并将在2027年之前保持41.16%的复合年均增长率。美国国家航空航天局正在与机器人公司合作，旨在开发未来用于太空的人形机器人；特斯拉人形机器人擎天柱2（Optimus Gen 2）重量更轻、速度更快、灵活性方面也取得重要进展，有望在未来两年具备实用性并逐步进入市场。韩国现代汽车向波士顿动力人工智能研究所投资4亿美元，将开展人工智能技术与人形机器人技术等的融合研究，该研究所还将建立一个欧洲分支机构，计划于2024年在瑞士启动。中国北京人形机器人创新中心有限公司正式成立，将开展通用人形机器人本体原型、人形机器人通用大模型等5项重点任务攻关。

3D打印技术蓬勃发展，将开启一系列高性能应用。据Market Research Report报告显示，预计2024年全球3D打印市场价值将达到240亿美元，保持高速发展态势，到2033年将超过1354亿美元。美国国家航空航天局将于2024年向国际空间站运送一台欧洲空间局的金属3D打印机，实验结果将推动太空零件制造和修复的方式改进；相对论空间公司应用3D打印技术的大型Terran R火箭项目计划于2024年推出，并于2026年实现首飞。德国宝马增材制造园区的Polyline项目已成功安装大规模聚合物零件自动增材制造生产线，为汽车行业大规模3D打印应用提供新方案。挪威航空航天级结构部件3D打印公司Norsk Titanium公司快速等离子沉积技术已获得空客公司认证，并将于2024年交付。中国铂力特完成30.3亿元人民币定增募资，将大幅提升金属3D打印生产能力。