未來已來,擁抱變化——2024 新質生產力智能制造產業(西安)發展論壇紀實
文:編輯部2024年第1期
7 月 18-20 日,第二屆“中國(西安)先進制造暨數字工業博覽會、軍工科技產業博覽會”在西安國際會展中心舉辦,本次大會吸 引了 1500 余家涉及制造、高端數控機床、工業互聯網、工業自動化、工業機器人、航天航空、無人機、國防信息化、軍工電子、新材 料等領域企業參展參會,同期,中國傳動網、運動控制 / 直驅產業聯盟精心組織舉辦了多場“2024 新質生產力智能制造產業(西安)發 展論壇”,邀請到 20 余位產業專家與現場百余位專業觀眾共繪工業自動化新藍圖。
AI 帶來產業變革
運動控制直驅產業聯盟理事長單位、美的高創副總經理龔 黎明從今年以來的經濟形勢入手分析道,上半年國內 GDP 同比 增長 5.0%,其中一季度同比增長 5.3%,二季度同比增長 4.7%, 從中可以看到,各行各業在發展過程中所面臨的壓力,但總體 而言,呈現出“勢仍向好”的趨勢。
聚焦制造業,今年上半年,國內造船業三大指標穩步增長, 市場份額全球領先;部分對華貿易政策變更,對電動汽車、鋰 電池和光伏產品為代表的“新三樣”出口帶來了機遇與挑戰;而在目前關注度非常高的工業機器人這一細分市場,仍然保持穩 定增長,特別是國產機器人廠商的市占率突飛猛進,據行業預估, 下半年該市場仍將處于高速增長的狀態,在存量市場的博弈中, 中國企業大有可為。
在這個變革的時代,如何保持企業活力,萬變不離其宗,還是創新。例如,華為的創新力量毋庸置疑,無論經濟大環境 如何變化,擁有如此大的規模體量,華為研發投入一直都維持 在 15% 以上,可謂強大。此外,在消費降級的逆勢下,山姆會 員店的銷售額反而增長,帶給人們深刻啟示:不管是科技“硬核”創新,還是商業模式的創新,實際上還是與自身堅持不懈的定 義有關系,無論外在環境如何變化,企業唯有差異化的創新, 才能具備變革時代下的生存能力,并能保持其地位巍然不動。
將視線轉回到運動控制行業,縱觀人類科技革命,可以看到, 電機作為第二次科技革命的產物,帶領人類從蒸汽時代進入電 氣時代;而伺服驅動包括控制技術,是第三次科技革命的產物, 與半導體技術、網絡技術、控制技術共同發展。這兩者的結合, 誕生出·運動控制產業,但依然是一個外延性非常強大的行業, 第四次科技革命浪潮的來臨,搭載人工智能新技術的產品,將 不斷煥發產業新生機。
順 應 這 一 發 展, 高 創 新 開 發 的 Al 助 手 ——Serina (Servotronix Intelligent Assistant), 具備系統狀態識別、 基于大數據的專家診斷、參數自整定、故障分析、運行記錄、 語音交互、多語種識別等多種 AI 功能,將有望成為重塑未來工 業的科技力量。
貝加萊自動化(中國)有限公司技術傳播經理宋華振分享 了 AI 人工智能技術對自動化行業帶來的顛覆性革新,其中包括: 通用代替專業、AI 改變編程、AI 與控制、AI 與復雜調度、AI 改變決策、AI 改變人才需求等等。AI 幫助控制技術改變“試湊” 參數配置的模式,實現混合建模,以及物理模型精度的收斂。
AI 人工智能正越來越多地滲透進各種實際工業應用場景, 如:AIGC 與自動化工程開發、深度學習與機器視覺融合、基于 規則的智能印刷調壓、AI 推理形成自判斷與推理系統、數字化運維為機器配置私人“醫生”等等。同時,AI 人工智能技術也 帶來了一場產業變革,包括軟硬件分工、服務化、跨界進入者、 規模擴張轉向品質競爭、全球化合作更為開放多元、市場從競 爭走向競合發展等。
西門子(中國)有限公司數字化工業集團華西大區數字化 業務總監毛惠平表示,憑借本地化完整價值鏈和全球資源,西 門子以數字化和低碳化的 “雙輪驅動”,服務于 40 余個行業的 超過 5 萬家企業客戶,為中國經濟的高質量發展注入加速度。
當前,數字化企業正通過全面的數字孿生,融合現實世界 和數字世界,實現從設計、規劃、工程到運營和優化的無縫集 成;通過數據驅動,實現產品和生產的持續改進;對產品、機器、 生產線以及整個工廠進行仿真和驗證,實現柔性高效生產。西 門子 DEGREE 框架,協助工業客戶實現可持續轉型升級。西門 子成都工廠是全國首座“雙燈塔”工廠,在產線實際搭建前,利 用數字孿生技術實現對節拍、布局、物流等的仿真驗證,大大 縮短了傳統驗證方式的時間和成本,從而達到降碳減排的目的, 并且從產品碳足跡到全面能碳管理平臺,用數據透明驅動可持 續發展。
哈爾濱工業大學教授楊明闡述了變革時代下特種伺服電機 系統的發展路徑, 電機系統是通過電磁相互作用,實現電能與 機械能相互轉換的裝置,由電機本體和驅動控制器組成,90% 的電能由發電機產生,60% 的電能經電動機消耗,因此,電機 本體和驅動控制器在提升系統的能量轉換效率方面起到至關重要的作用。
哈工大課題研究組目前在微特電機系統、高精度伺服控制、 電器與電子系統可靠性等領域取得一批國際領先水平的重大創 新成果。特種電機系統直接決定航天國防、高端裝備任務的成敗, 它需要具備強大的極端環境耐受能力、兼具更多種極限性能與 品質。具體而言,特種電機的發展方向包括:本體將朝著多參 量多尺度交叉耦合機制與數實融合設計,驅動控制走向高效能 多源協同的驅動與控制技術,AI 賦能全壽命周期的智能測評與 健康管理。未來科學研究將向極宏觀拓展、向極微觀深入、向 極端條件邁進、向極綜合交叉發力, 不斷突破人類的認知邊界。
陜鼓集團副總經理周根標介紹道,陜鼓集團經過兩次轉型, 首先,從單一設備商發展為分布式能源系統解決方案提供商; 其中低碳節約智慧系統:EL SS4.0 能源互聯島技術將傳統能源 系統與儲能系統結合,為客戶提供綠色低碳、節約高效、智慧 互聯的解決方案。
智能制造唯一目的在于踐行“源于制造、超越制造”的發 展道路,形成“對內產業數字化,對外形成數字化產業”的發展 戰略;為此,陜鼓將開啟第二次轉型,通過服務智能化、產品 智能化、過程智能化, 形成數字化路徑,最終更好地成就客戶。
華天科技(寶雞)有限公司副總經理劉小寶表示,封測行 業已成為中國大陸集成電路產業中最成熟的環節,全球十大外 包封測廠中大陸占據三席,包括長電科技、通富微電和華天科 技。中國大陸封測廠商的技術平臺已基本和海外廠商同步,先 進封裝是提升電子系統級性能的關鍵所在。先進封裝和 SiP 在 傳統封裝的基礎上增加了“提升功能密度、縮短互聯長度、進行系統重構”三項新功能,工業自動化未來在封測行業需要滿足: 不依賴于硬件的標準軟件基礎上的架構;面向客戶開放性工藝 再造能力;能夠解耦硬件及軟件;標準化自動化層降低工程時間, 不受底層硬件的影響。
開拓趨向多元化
睿工業運動控制事業部首席分析師林瑤作名為《2024 年中國 自動化市場上半年回顧及下半年市場分析》的主題演講:2024 年 上半年,制造業 PMI 在榮枯線上下浮動,制造業景氣度基本穩定, 與去年同期相比,整體自動化市場呈現負增長趨勢,多個產業投 資增速放緩,僅 3C、機床、紡織等行業有所回溫;預計下半年, 科技 / 國防 / 能源 / 糧食安全、節能減碳、設備換新、環境保護、 基礎保障、“一帶一路”等會成為經濟增長的主要驅動因素。
具體來看,新材料、新產品、新技術以及消費周期多因素 帶動 3C 行業回暖;包裝機械(制藥、食品飲料) 等細分市場帶 來新驅動力;國內鋰電池行業“內卷”加劇,“出海”和新型電 池研發值得關注。
電子、光伏、鋰電多行業“出海”,東南亞、東歐等區域 市場熱度不減;“出海”廠商的技術實力和品牌影響力在不斷提 升,“專精特新” 企業含量明顯提升,成為中國企業“出海”階 段的一大增量來源。此外,從“出海”方向來看,廠商正由近及 遠,由成熟到新興逐步擴張,墨西哥、巴西、土耳其等國家憑 借政策和地理位置等因素,成為近兩年出海的熱點區域;歐洲 和北美洲作為發達國家集中地區, 高價值客戶較為集中,是企 業出海的最終目的地。而從未來趨勢來看,在“一帶一路”等策略引領下,中國企業“出海”正逐步往中東、非洲等新興區域擴 散,多元化程度逐漸提升。
珠海格力智能裝備有限公司副總經理劉煜介紹說,格力智 能裝備自 2015 年采用直驅技術以來,至今已迭代至第 5 代技術, 目前格力數控機床已完成直驅 2-3M 行程立加機 3 米全直驅龍 產品的開發應用。
在汽車輕量化零部件制造過程中,針對尺寸大、行程長、 加工存在大量空運行時間等現象,格力直線電機憑借運行速度快、 啟停效率高等優點,減少了大量空運行時間,大幅提高了加工 效率。
深圳市兆威機電股份有限公司業務經理晏超表示,兆威具 備 20 余年傳動設計開發經驗,擁有完整自主知識產權的齒輪箱 綜合設計平臺,是國內少數能采用多種制造工藝和多種材料進 行小模數齒輪開發的企業。兆威專注微型驅動領域,擁有微電 機專業技術團隊及自研技術體系,具有多種類電機開發制造經 驗,產品性能達到行業一流水平。
兆威機電的研發團隊以零件、傳動和控制三大 BU 為基礎, 為客戶提供“微傳動 + 微控制”的一體化微型驅動系統解決方, 高性能產品系列被廣泛應用于醫療植入設備、微型無人機、光 學調節、機器人靈巧手、航空舵機、數控機床、激光焊接等高 端裝備領域 。
清能德創電氣技術(北京)有限公司副總經理湯小平以伺 服系統為例,分析了人形機器人開發對于核心零部件的需求與 挑戰,他指出, 目前人形機器人的構成模式大致上表現為以控 制器和直線、旋轉型執行器為基礎構建機器人本體,搭配各類傳感器,形成感知能力,電驅型機器人執行器的組成分為兩大類: 一類是旋轉式執行器(驅動器、編碼器、無框力矩電機、減速機、 力傳感器),另一類是直線式執行器(驅動器、編碼器、無框 力矩電機、絲杠、力傳感器)。
整體而言,電驅旋轉執行器在扭矩 / 功率密度方面還有欠 缺,為此,在伺服驅動器部分,提高功率 / 扭矩密度是重中之 重,可以通過利用新型寬禁帶功率器件的特點和優勢(更快的 開關頻率、更強的耐溫能力、更高的能源效率、更少的無源器 件等) ,以及開發高響應控制算法和智能柔性伺服控制等方式 來實現。下一代人形關節模組仍面臨諸多挑戰,包括:功率密 度應得到數倍提高、重量將降為幾分之一、成本將降為幾分之 一甚至十分之一等等, 這些都需要核心零部件繼續優化提升。 清能德創作為關鍵零部件廠商,是北京人形機器人創新中心及 SAC/TC591/WG2 機器人標委會人形機器人標準工作組的核心 成員,可提供單獨高性能驅動器以及一體化關節模組,能夠基 本滿足當前人形機器人腰、髖、膝、肩等關節的性能要求。
西安交通大學人工智能學院人工智能與機器人研究所教授 張雪濤詳細講解了人機混合增強智能及其應用,人類面臨的許 多問題具有不確定性、脆弱性和開放性,任何智能程度的機器 都無法完全取代人類,需要將人的作用或人的認知模型引入到 人工智能系統中,形成人機混合增強智能的新形態,其中包含 兩類基本形式:一類是人在回路的人機協同混合增強智能;第 二類是將認知模型嵌入機器學習系統中,形成基于認知計算的 混合增強智能。
發展受生物智能啟發的混合增強智能的關鍵問題是要形成有效的認知計算框架,基本組成包含感知、注意、理解、證實、 規劃和評測六個相互關聯的認知環節。
北京精雕科技集團有限公司市場開發部經理王寧介紹了企 業在精雕精密數控加工中心領域的開發歷程,經過了 30 年的迭 代發展,北京精雕清醒地認識到:機床行業的可持續發展必須 要建立在雄厚的基礎積累之上。從 2002 年起,北京精雕累計 投入超過 65 億元進行基礎建設工作,尤其是在“微米級”精密 加工領域形成了規模性突破,其核心技術產品包括數控系統、 CAM 軟件、關鍵功能部件包括高速精密電主軸、高精度直驅轉 臺等。
當前,五軸數控機床技術帶來的改變包括促進工藝變化、 流程變化、模式革新、顛覆性變革等。北京精雕以數字化工程 服務為著力點,從工藝端和設備端入手幫助用戶進行優化,利 用數字化技術賦能零件制造,大幅改善各工序的作業質量和效 率,形成高效能方案。
長沙一派直驅科技股份有限公司董事長朱更紅介紹了直線 電機的應用優勢,一派直驅生產的直線電機目前已被應用于高 檔數控機床、高端裝備業等領域。為了攻克成本控制與性價比、 機械結果的適用性設計、驅動控制的瓶頸(負載變化與推力波 動)、開放式電機的防護、電機的發熱、散熱、隔熱等應用難題, 一派直驅針對多種直線電機測試平臺進行了深入的研究。
固高科技股份有限公司事業部總監王礴表示,公司致力于 全面建設全國產 / 自主化運動控制核心零部件平臺,為數控機床、機器人、自動化、PLC、視覺、CAD/CAM、云邊端工業軟 件融合協作。固高全互聯網架構下的控制技術包括:IEC61131- 3+ 低代碼編程環境、PLCOpen Part l/Part ll、PLCOpen Part lV、CNC 自定義功能庫、Robotics 自定義功能塊、Fieldbus 現 場總線、視控一體平臺等,已積累了多項高端數控、視覺控制 一體、特種伺服電機、數字化改造案例。
歐德神思(CODESYS)軟件集團銷售總監田偉重點介紹 了基于 CODESYS 自動化軟件平臺的開放式控制系統和基于 CODESYS 自動化軟件的虛擬控制技術。開放式控制系統具備模 塊化、網絡化、可重構、可擴展、支持跨平臺互聯互通、可移 植性強等技術優勢。模塊化結構是指系統架構中的各功能模塊 基于“低耦合原則”、相對獨立;用戶可快速完成針對不同硬件 平臺(CPU \ OS)的系統移植和適配;項目開發工程師能夠容 易地獨立開發一系列行業專用功能塊(Function Block)和個 性化功能庫(Library)等模塊;與工業云實時通信,通過智能 算法進行控制優化。
上海新時達機器人有限公司 SCARA 機器人產品總監張春 輝分享了新時達眾為興 SCARA 機器人的最新開發進展,作為新 時達 SCARA 機器人品牌“ADTECH 眾為興”, 以運動控制技術 為核心,專注于 4 軸 SCARA 機器人控制器軟硬件和本體自主 研發,自主掌握機器人高速高精度運動控制算法、伺服控制算法、 驅控一體控制器、機器視覺等機器人核心技術。
眾為興 SCARA 機器人控制系統 QC410 采用多核異構驅控一體設計,動力學高階算法使運行更穩、更快,PC 編程仿真軟 件 ARStudio,具備簡單高效的視覺自動標定技術、高速飛拍技 術、流水線動態跟隨技術等,目前在 3C、包裝印刷、鋰電、光 伏等行業得到了廣泛應用。
南京實點科技有限公司副總經理侯峰表示,隨著智能技術 的不斷發展,數字量、模擬量、智能 I/O 模塊的相關技術正在 不斷革新,具備了更高的實時性、可靠性、擴展性和靈活性。 I/O 模塊作為工業自動化的核心組成部分,智能化、自適應、 便捷性、可靠性、多樣化、高性能等將成為未來的主要發展趨勢。
南京誠達工業互聯網有限公司總經理胡友前分享了工業網 絡的發展趨勢,包括:TSN 推動 IT、OT 融合實現一網到底;AI 在工業網絡被廣泛應用;無線技術從 5G 到無線 IO-Link。5G 的低時延可以滿足工業自動化實時性要求,由于成本等原因, 目前并未廣泛普及。無線 IO-Link 的主要特點有:通用的全球 標準 IEC61131-9;確定性、兼容性、可縮放性、快速(延遲低 至 5ms),目前主要應用場景有:獨立搬運系統如轉臺和旋轉臺; 數控機床、磨床、銑床;機器人和協作機器人;產線;AMR 移 動設備;交叉帶分揀系統等。
南京德克威爾自動化有限公司產品總監侯邦武介紹道,工 業物聯網(IloT)和工業 4.0 理念的提出,推動分布式系統向更 高層次的智能化和互聯化發展。分布式系統將控制任務分配至 多個獨立控制單元,控制單元間通過網絡互相連接和協調工作, 可以降低布線復雜度、模塊化設計、高可靠性、靈活擴展性。
在智能化發展的大趨勢下,對于邊緣計算與分布式控制、高速通信與分布式控制等提出了更高要求,并帶來了更多挑戰, 為此,德克威爾推出的 RX 擴展式高性能 IO、LS 離散式 IO、 MTC 系列多功能閥島、SD 系列高防護 IO 等新品都是應因“智 造未來”的創新探索。
浙江國能科技有限公司營銷副總經理史兵敏表示,國能 科技作為一家化學高分子材料的國家級高新技術企業,專注于 先進化學高分子材料在集成電路、芯片、半導體材料的封裝、 粘接和涂層。公司主導產品包括 UV 光輻射固化膠、芯片封裝 膠、導熱膠等環氧系列、有機硅導熱膠,產品具備軍工保密資 質 GJB 9001C-2017 認證,在兵器、航空航天等領域獲得 100 多項自主可控知識產權(國內外發明和實用新型) ,并獲得 SGS、REACH、RoHs、CE、FDA 等中國、歐盟、美國及其他市 場的各種標準認證,ISO9001、IS014001、BSCI 歐洲企業認證 等質量、管理體系資質。
上海弘快科技有限公司王戰義主要介紹了用于國產芯片封 裝及 PCB 設計的 RedEDA 軟件,作為一款原理圖設計軟件,其 提供包含元件 Symbol 創建、元件瀏覽、原理圖繪制、中文輸 入與編輯、DRC/ERC 檢查、BOM 管理、網表生成、與 RedPCB 交互等功能,以及中英文切換操作界面,易學易用。
深圳市矩控新辰科技有限公司表示,矩控新辰重新定義了 數字化工廠控制架構,推出了 IT 和 OT 融合既兼容傳統控制系 統、向工業互聯網提供直通 OT 端的開放計算平臺、基于“云 - 邊 - 端”三層架構的邊緣智能控制系統,為客戶提供了一整套更有 利于數字化轉型的工業控制產品。
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