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工业自动化—驱动“制造”走向“智造”

卢厚春
2020-06-19 10:20

工业自动化—驱动“制造”走向“智造”

                                        工业是立国之本,强国之基。

作为现代工业最重要的技术之一,

工业自动化技术应用广泛,

市场空间巨大,前景光明。

今天就带您了解工业自动化技术及相关产业。

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一、定  义

 

工业自动化技术:是指在无人干预的情况下通过程序控制使得机器设备完成工作流程的技术。



二、分  类

 

1、从技术构成上分,工业自动化又可分为:

1)、执行系统,例如工业机器人、伺服系统、传感、视觉、减速器及轴承等;

2)、控制系统,例如工控操作软件、可编程逻辑器件、仿真软件、控制软件、通信软件与接口等;

3)、装备集成系统,例如基础制造装备、自动化生产线、自动化物流成套装备、电子制造成套装备、新能源制造成套装备等。


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2、从客户需求上分,工业自动化又可以分为:

1)、非标自动化,是指根据客户需求定制的非标准类的自动化产品。非标自动化是按企业用户工艺要求而量身设计、定制的自动化产品,其操作方便、灵活不单一,功能可按用户的要求而添加,可更改余地大。

2)、标准自动化,标准自动化是指按统一的技术要求制造的自动化产品,产品需要符合国家或者行业标准要求,技术限制相对较多。

三、发  展

 

随着移动终端、新能源、新材料以及医疗等技术不断更新,工业自动化技术也得到快速发展。全球工业自动化发展上主要经历了三个阶段:

起步阶段:20 世纪 40~60 年代。1952 年世界第一台数控机床在美国诞生,工业自动化随工业化大生产应运而生,该阶段应用的机器人不需具备较强的灵活性,仅需完成重复装卸一种零件等简单工作,对提高生产效率和产品质量发挥了重要作用。

发展阶段:20 世纪 60~70 年代。在单机自动化的基础上,各种组合机床、组合生产线相继出现,同时软件数控系统出现并应用于机床等设备,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)等软件开始应用于工程的设计和制造。

稳定阶段:20 世纪 80 年代以来,为适应工件的多品种和小批量生产,工业自动化向集成化、网络化、柔性化方向发展,其中计算机集成制造系统(CIMS)和柔性制造系统(FMS)为该阶段的主要应用成果。

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快速发展阶段:2008 年国际金融危机发生后,发达国家纷纷实施“再工业化”战略,重塑制造业竞争新优势,加速推进新一轮全球贸易投资新格局,推动工业自动化技术快速发展。

例如:2010 年 7 月,德国政府发布《高技术战略 2020》,确定十大未来项目,其中之一就是“工业 4.0”,目的是支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。

2012 年 2 月,美国国家科学技术委员会发布《先进制造业国家战略计划》报告,该报告从投资、劳动力和创新等方面提出了美国先进制造业发展的目标和对策。与此同时,一些发展中国家也在加快谋划和布局,积极参与全球产业再分工,承接产业及资本转移,拓展国际市场空间。

自2015年起,我国先后发布了《中国制造2025》、《智能制造发展规划(2016-2020年)》等战略规划,明确提出要推进制造过程智能化,通过搭建智慧工厂,使企业生产过程自动化、数字化、智能化。

四、现  状


受政策驱动与人工成本攀升影响,近年来,我国的工业自动化产业得到了较大发展,诞生了一大批具有国际竞争力的企业,例如重庆川仪、京仪集团、浙江中控、和利时、新松机器人、三一重工、中联重科、汇川技术等。


经过多年发展,我国的工业自动化产业虽然取得了长足进步。但与国际先进水平相比,我国企业无论是从规模还是核心技术的掌握程度上来看,还有较大差距。以2017年工业机器人产业为例,全球四大工业机器人家族中,瑞士ABB实现营收2242.01亿,发那科实现营收429.17亿,安川电机实现营收264.91亿元,库卡实现营收267亿元。而对比我国国内四大工业机器人家族:新松机器人、新时达、埃斯顿和拓斯达,2017年的营业收入则仅为25.8亿元、16.77亿元、6.65亿元和5.08亿元。


相对国外企业而言,我国工业机器人企业在交货期、服务的响应速度以及价格等方面具有优势。之所以落后于人,关键原因还是伺服电机、控制器、减速器等核心零部件还得依赖进口,导致机器人在稳定性及可靠性等方面不如国外企业。以减速器为例,目前全球75%的减速器市场被日本的哈默纳科和纳博控制,而纳博一家就约占60%的份额。该公司是世界上顶尖的专业机器人用精密摆线针轮减速机制造商,其核心产品为精密减速机RV系列。精密减速器制造,投资大、技术难度高,有很高的壁垒。长期在核心零部件发展滞后,是制约我国工业机器人产业发展、导致产业落后的根本原因。


除工业机器人外,完美的工业自动化方案还需要机械、软件、电气控制和传感等一系列的集成。而在这一系列技术环节上,我国也多方位处于落后,要走的路还很长。以PLC(可编程逻辑器件)为例,目前,全世界PLC生产厂家约200家,生产300多个品种。主要的国外生产厂家包括西门子、施耐德、罗克韦尔、欧姆龙、三菱、通用、富士、日立、光洋等等。据中国报告网发布的《2017-2022年中国控制器(plc)市场产销调研及运营管理深度分析报告》调查结果表明,西门子在中国的PLC市场中份额最大,达到40.7%。紧随其后的是三菱的13.8%和欧姆龙的11.9%,三家就占据了国内PLC六成以上的份额。除了PLC外,DCS(集散控制)系统主要生产厂家也集中在美、日、德等国,如美国的霍尼韦尔、福克斯波罗;日本横河、德国西门子、瑞士ABB等。


应当看到,我国工业起步较晚,相较于发达国家,我国的工业自动化技术还存在较大差距。但有庞大的市场作支撑加上本土作战优势,国内一些企业正在奋起直追,例如工业机器人关键零部件方面,秦川发展、广州数控、英威腾、固高科技等一批知名企业正在迎头赶上,逐步缩小与国外四大家族之间的差距;PLC方面,有汇川技术、无锡信捷以及北京和利时等优秀公司;DCS领域公司包括和利时、上海新华、浙江中控、国电智深、南京科远等;工控PC机国内的主要生产厂家有研祥智能、北大方正、华北工控公司等等。以上这些公司不仅占据了一定的市场份额,积累了发展的资本和技术,同时使得国外引进的系统价格也大幅度下降,为我国自动化推广事业作出了巨大贡献。

五、展  望

 

我国正处于工业化建设中期,随着经济结构调整与产业升级,工业自动化产业的投资需求会相应增大,将为行业带来前所未有的市场机遇。虽然,我国的自动化技术在一些方面与发达国家存在差距,但只要正视差距,加大人才、资金与研发方面的投入力度,稳步前进,奋起直追,相信不久的将来,国产品牌一定能占领国内市场,走向国际。

 


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