读2025世界前沿技术发展报告16智能制造及赋能技术

1. 智能制造及赋能技术

1.1. 人工智能、虚拟现实、数字孪生与5G技术的深度融合正推动智能制造向更高阶段跃迁

• 1.1.1. 人工智能凭借自适应学习与实时决策能力，持续优化生产流程，实现预测性维护与柔性制造的突破

• 1.1.2. 虚拟现实技术打破物理限制，实现远程协同设计、沉浸式培训及虚拟设备调试

• 1.1.3. 数字孪生通过高精度动态建模与多源数据融合，实现产品全生命周期闭环管理，将迭代效率提升至新高度

• 1.1.4. 5G网络依托超低时延与海量连接特性，为工业物联网、边缘计算和实时反馈系统提供可靠通信基座

1.2. 技术矩阵的协同效应，正在重塑制造业的底层逻辑，推动制造业向高度自动化、个性化和可持续化方向加速发展

2. 人工智能技术赋能智能制造

2.1. 2024年，人工智能正迅速渗透至生成式设计、机器视觉、CAx（CAD、CAE、CAM等）电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）等领域，深刻地改变着传统的研发、生产与制造模式

2.2. 英伟达公司发布大语言模型工具ChipNeMo，助力实现自动化芯片设计

• 2.2.1. 针对芯片设计训练的430亿个参数的领域大模型ChipNeMo，以此提高其芯片设计团队的工作效率

• 2.2.2. 工程助理聊天机器人，为图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）​、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）和架构设计工程师提供帮助，能够理解内部硬件设计并解释复杂的设计主题

• 2.2.3. EDA脚本生成，基于Python和Tcl两个特定领域工具，为超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）定时分析任务生成脚本

• 2.2.4. Bug总结和分析，作为内部错误和问题跟踪系统的一部分，对Bug进行总结和分析

2.3. 西门子与微软扩大合作关系，提供人工智能增强解决方案

• 2.3.1. 2024年5月，西门子数字化工业软件进一步扩大与微软的合作关系，通过微软Azure云计算服务支持西门子Xcelerator as a Service工业软件解决方案，并与生成式AI和Copilot功能相集成，提供选择灵活性

• 2.3.2. Teamcenter X建立在可靠安全的软件即服务（SaaS）架构之上，能够帮助团队快速启动并管理产品数据，从而缩短周期，降低IT成本，加快创新

2.4. PCT公司发布Creo 11，进一步优化生成式设计功能

• 2.4.1. 提供了包括人工智能材料分析、生成式设计、人工智能设计顾问和智能分析等多种借助人工智能技术实现的相关功能

• 2.4.2. 增加了最小特征尺寸控制的功能，以增强设计零件的工艺性和可加工性

• 2.4.3. 基于云的Generative Design Extension（GDX）扩展，允许用户同时创建多种基于不同材料和制造场景的设计，并且会突出显示较优的设计选项以供用户查看

2.5. Autodesk公司推出发布了新型生成式AI大模型Project Bernini

• 2.5.1. 以17世纪意大利著名雕塑家和建筑师Gian Lorenzo Bernini命名的技术，能够通过输入文字描述、单张2D图像、显示物体不同视角的多张图像、点云数据甚至是体积像素等多种内容快速生成3D模型，让经验丰富的建模师在此基础上打造出精致的3D作品，从而大大简化工作流程，加速产品开发进程

2.6. Priestley's Gourmet Delights公司开设新人工智能工厂

• 2.6.1. 引入人工智能机器人面包师团队来驱动生产，成为第四次工业革命中人机协作的创新实践案例

2.7. 台积电公司与美国新思科技公司合作，加快万亿晶体管芯片开发

• 2.7.1. 针对台积电2纳米（N2）工艺优化的人工智能驱动EDA工具、1.6纳米（A16）工艺中的背面供电系统、更新的3DFabric技术IP解决方案，以及增强的3DIC Compiler和3DSO.ai工具

• 2.7.2. 旨在解决多芯片设计中的热管理、信号完整性和电源分配等问题，帮助设计人员在早期阶段识别并优化多物理场问题，提高设计效率和可靠性

• 2.7.3. 测试芯片采用了台积电的CoWoS先进封装技术和新思科技的多芯片解决方案，表现出优异的可靠性

3. 虚拟现实技术赋能智能制造

3.1. 2024年，虚拟现实技术正深度重构智能制造的价值范式，包括突破物理空间约束构建虚拟验证场域、全流程仿真降低试错成本、人机交互从机械指令到智能协同转变

3.2. 商谷东科技公司发布工业级5G双目一体式增强现实智能头盔，有效提升复杂工作效率

• 3.2.1. 行业首款工业级5G双目一体式虚拟现实智能头盔H4000

• 3.2.2. H4000可将虚拟现实技术及人工智能技术无感便捷地融入到工业场景中，成为一线作业人员的全方位智能助手

3.3. Jeh Aerospace与GridRaster公司合作将虚拟现实技术引入航空航天制造业，强化零部件制造

• 3.3.1. Jeh Aerospace和增强现实解决方案商GridRaster宣布建立战略合作伙伴关系，计划共同将空间人工智能、增强现实和虚拟现实功能引入航空航天制造中的培训、检查和工作辅助用例

• 3.3.2. 增强培训计划，虚拟现实和增强现实技术将使Jeh Aerospace为其员工提供沉浸式培训体验，从而提高技能发展并降低培训成本

• 3.3.3. 改进检查和维护，空间人工智能与虚拟现实技术的集成将有助于促进更高效、更准确的检查和维护程序，技术人员将能将数字信息叠加到物理组件上，以增强精确诊断、质量检查并降低出错的可能性

• 3.3.4. 工作助理应用程序，基于虚拟现实的工作助理工具将为车间技术人员提供实时指导和支持，通过简化工作流程和最大限度减少停机时间来帮助提高生产力

3.4. 海信旗下聚好看科技公司展示虚拟现实远程协作解决方案，提升故障处理效率

• 3.4.1. “人工智能+增强现实”工业解决方案，包括增强现实仿真实训和虚拟现实远程协作

• 3.4.2. 通过构建高度逼真的虚拟仿真场景，员工可以在安全的环境中进行操作训练

4. 数字孪生技术赋能智能制造

4.1. 2024年，数字孪生技术通过虚实融合、实时反馈与全局优化，推动制造业从“物理试错”转向“虚拟验证”​

4.2. 三星计划采用英伟达Omniverse平台的数字孪生技术，提高良品率

• 4.2.1. 减少产品缺陷，提高良品率，以期缩小与中国台积电的差距

• 4.2.2. 数字孪生技术可创建真实世界的虚拟副本，然后利用人工智能和大数据分析预测潜在问题

4.3. 富士康使用数字孪生训练机器人并简化装配流程

• 4.3.1. 使用西门子Xcelerator产品组合中的Teamcenter和英伟达Omniverse来构建其数字孪生

• 4.3.2. 利用模拟工厂可提高复杂服务器的生产效率，从而大幅节约成本，每年减少30%以上的千瓦时用电量

4.4. 西门子将Xcelerator平台与美国英伟达公司Omniverse Cloud API连接，可直接构建并运行数字孪生体

• 4.4.1. 2024年10月，德国西门子数字工业软件与美国英伟达公司共同推出一款新产品，将西门子Xcelerator平台与英伟达Omniverse Cloud API连接，以构建基于物理的实时协作和可视化，生成式AI技术可直接集成到Teamcenter X中，使工程团队能够创建“极具直观、照片级逼真、实时且基于物理的数字孪生体，消除工作流程中的浪费和错误”​

5. 5G技术赋能智能制造

5.1. 2024年，5G技术在智能制造中具备的超低时延控制、海量设备连接、高可靠通信等价值不断凸显

5.2. 从“单点自动化”到“全局智能化”的跨越式升级

5.3. 宝马沈阳工厂成功实现工业5G全连接技术在生产端的落地，正式开启无线生产

• 5.3.1. 最新5G通信增强技术具备超高可靠性（99.99%）和超低时延（32毫秒）的特点，可实现全厂海量数据的实时高速率传输，帮助宝马工厂更可靠地进行实时综合监控与分析，实现对生产线设备的无线自动控制、对移动设备的精准调度，以及对系统的远程测试和故障诊断等

• 5.3.2. 5G技术使其能够与其他机器、传感器和控制系统高效实时通信，有效提高作业准确性和安全性，还能迅速适应实时变化的生产条件或要求

5.4. 特斯拉持续在全球超级工厂布局5G专用网络，加速产能提升

5.5. 长飞光纤光缆股份有限公司5G工厂获授牌，实现光纤预制棒、光纤、光缆智能制造新模式

• 5.5.1. 长飞光缆5G工厂融合了长飞光云工业互联网平台，以“双千兆”网络作为承载底座，基于5G和千兆光网的超大带宽、超低时延、先进可靠等特征，助力工业通信网络迭代升级

• 5.5.2. 通过融合物联网、无人叉车、数字孪生等“硬核黑科技”​，工厂得以实现智能化、透明化管理，推动整体生产效率提升20%