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:傳動網2024年第四期
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。
文/編輯部
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?!焙托滦碗姵匮邪l值得關注。
電子、光伏、鋰電多行業“出?!?,東南亞、東歐等區域市場熱度不減;“出?!睆S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?!彪A段的一大增量來源。此外,從“出?!狈较騺砜?,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?!闭鸩酵袞|、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米全直驅龍產品開放應用。
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。
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