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运动控制——中国电子智能制造之核心

来源:CK365中国测控网

关键词:工业自动化 运动控制

2018-11-12

 自“中国制造2025”国家战略提出到发展至今,中国工业自动化已经进入快速发展阶段。无论是从产品质量、性能、外观以及产品综合性价比方面都提出了更高层次的要求,装备制造业整体性产业升级开始加速,领先制造企业对于新技术、新产品和新解决方案的需求持续上升。此时,先进的自动化企业为行业带来先进运动控制技术,成为各大制造业的一大制胜法宝。随着运动控制技术的不断进步和完善,作为一个独立的工业自动化控制类产品,运动控制系统已成为一项成熟的技术,在自动化产业中占有相当重要的地位。

根据Markets and Markets最新发布的市场研究报告,2022年全球运动控制市场预计将达到228.4亿美元,在2016年和2022年期间以5.5%的年复合增长率增长。驱动市场增长的因素包括工厂自动化的普及、对工业安全生产率的追求、生产过程中对工业机器人需求的增加以及运动控制系统中对部件易用性和集成的要求。与此同时,国内的运动控制产品(包括通用伺服系统、步进系统、运动控制器)稳步增长。2016年,中国运动控制行业整体发展取得了长足的进步,部分规模化企业的年增长率均在10%以上。

在强劲市场需求的推动下,运动控制技术发展迅速,应用广泛,尤其是机床、纺织、印刷、包装和电子等行业的快速发展有力带动了对运动控制器的需求。其中,电子制造行业市场需求的新变化:如何在小批量生产中提高产品质量、降低生产成本(能耗与维护等)、缩短机器和产品的研发与生产周期等等,正引导着运动控制沿着数字化、网络化、智能化、信息化的轨迹向前发展。

数字化——时代潮流的前沿

随着电子技术与信息产业的飞跃发展与移动互联网、大数据和中国制造2025、工业4.0、物联网及云计算技术的推动,对电子制造工艺和质量提出了更高的要求:企业需要不断满足日益缩短的新品上市周期、对清洗和无铅焊料应用更加苛刻的环保要求,并能顺应更低成本以及更加微型化的趋势。

数据是制造业实现智能制造的基础。利用物联网和大数据提升生产力,涉及生产硬件以至全套生产模式的配合,关键词就是“数据运用”。在工业4.0发展趋势下,设备联网和设备状态监测只是手段和方法,达成的最终目标是为了实现设备智能化,其核心要素是设备数据和用户,无论是设备的运行状态,还是设备的工艺信息,这些重要的信息需要全部数字化,从而为MES和ERP提供重要的数据支撑和分析决策。

数字化对电子制造业全产业链具有重要影响,是实现智能制造的核心动力。整体上看,数字化控制与模拟控制相比不仅具有控制方便,性能稳定,成本低廉等优点,同时也为运动控制实现智能化、网络化控制开辟了发展空间。

智能化——水到渠成的需求

伴随着制造业对于“工业4.0”、“中国制造2025”等战略规划更为清晰和理性的认识,整合包括生产决策、整合制造、友善人机、节能环保加工及全球化生产决策,“智能制造”成为工厂自动化的重要趋势,其中运动控制技术也在其中扮演主要关键角色,也是未来先进“智造”的核心。几乎所有的“动作”都跟运动控制有关。而现在越来越多的技术整合到系统之中,因此,运动控制不再只是控制“运动”,“智能控制”在制造的角色也日趋重要。

智能制造的兴起,带动了电子制造市场对产线与设备的高度自动化需求大幅提升,同时,少量多样化的生产模式使得大量客制化和弹性化制造需求上升,并且市场对产品“量稳质优”的要求也促使生产设备的升级与制造能力的优化进一步加速。如何利用先进的运动控制系统,为自己的生产运营带来更高的经济效益,成为用户关注的重点。对此,日本东晟IKO公司(2017慕尼黑上海电子生产设备展,展位号:E2.2406)凭借其独立技术在日本率先开发出滚针轴承,并以高技术能力为基础拓展到直线运动产品(直线导轨系列、精密定位工作台系列)等新领域。目前,公司凭借世界领先的C-Lube自润滑免维护系列产品,以及为满足多样化客户需求而开发的其他种类繁多的创造性产品,始终如一地支持科技的发展。

为中国电子智能制造和机器人产业发展提供低成本、高性能的运动控制自动化核心产品解决方案,实现从“中国制造”转型为“中国智造”奉献自己的一份力量,各大运动控制厂商使出浑身解数。上银科技(2017慕尼黑上海电子生产设备展,展位号:E2.2400)立足于集团公司机电整合优势,不断投入智慧自动化创新研发,开发出全世界最完整的机器人种类。上银科技公司提供的包括滚珠丝杠、直线导轨、特殊轴承、工业机器人、晶圆机器人、医疗机器人、直线电机、线性致动器、驱动器及精密定位平台等产品系列,可广泛应用于国内外精密工业及高科技产业包含:半导体、光电产业、智能自动化、环保节能产业、精密工具机等。

当前,中国电子生产线自动化需要提高一个档次,提高到智能化,这样才能实现本质安全、柔性制造。智能制造是电子制造业发展的必然趋势,智能化将成为未来工业新常态。中国电子制造业要顺应和把握智能化的国际潮流,提升比较优势,争取先机。

网络化——愈发明显的应用

在新一轮工业互联网的建设大潮下,仅靠单一产品已无法赢得竞争,需要进行产品集成,形成系统解决方案来获得更大的市场生存空间。尽管目前伺服电机的控制端仍以脉冲系统为主,但其网络化趋势已愈发明显。为了适应当前工业制造领域对于工件尺寸、设备位移、速度控制等指标越来越高的精度要求,通过PLC(可编程控制器)控制伺服电机组建网络化、高效、易用的机电一体化平台,已逐渐成为领先制造企业的共识。

运动控制行业的网络化趋势主要表现为:以设备现场的集中控制、信息互联来构建自动化产线的基础,其中,分布式现场总线作为应用于生产现场、现场设备之间、设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点通信的数字技术显得尤为重要,建立网络型伺服系统是实现工业物联网的必要途径之一;并且在一些高端应用场合中,强调高速、实时性的工业以太网系统逐渐开始得到采用。

目前一些业界领先企业已陆续开发出支持运动控制实时应用的工业以太网标准协议,并且针对机械制造商大力推动自动化开发软件的应用,以满足生产个性化、定制化的需求。2016年10月18日,安浦鸣志公司(2017慕尼黑上海电子生产设备展,展位号:E2.2324)全新产品SS EtherCAT步进伺服驱动器和电机通过了德国ETG(EtherCAT Technology Group)的一致性测试认证。SS EtherCAT步进伺服驱动器和电机产品是SS系列家族的最新一员,在步进电机中完美的融入了闭环伺服控制技术,拥有全新的优异性能和宽广的应用领域。

从用户的需求来看,用户对整个设备的控制需求,逐步向物联网方向发展,对控制器解决方案提出的需求日新月异。目前,现有架构要求控制器提供与上层管理软件信息系统的接口直接与MESERP云端连接,生产过程的实时数据和生产设备的数据需要集成统一分析,以满足客户个性化的产品服务需求。研华控制器顺应形势完美整合物联网核心软件,直接将设备通过云端连接到物联网,此技术优势是目前研华在业界的差异竞争优点。

研华科技(2017尼黑上海电子生产设备展,展位号:E2.2342)是全球智能系统产业的领导厂商,其设备自动化事业部在智能控制产业可提供从各式工具机、塑料机、机械手控制器到自动化控制系统、节能控制系统等等产品,从模具加工、零件冲压、抛光研磨、塑料射出至机器人辅助生产等各种设备的控制系统,为目前华人区唯一有能力提供产品面向最完整、技术深度最深入的企业,并在两岸设备市场迅速扩大市占率,已成为华人控制器领导品牌。

结束语

在“中国制造2025”国家战略的推动下,中国制造业正向价值更高端的产业链延伸。加快从制造大国转向制造强国,而电子制造业作为成为我国的支柱产业,正在如日中天的发展。因此,在这样一个基于互联的智慧时代,大力发展电子制造业,抢占电子制造业的制高点---数字化、智能化、网络化,以低成本的各种形式满足个性化、智能化的需求,用创新的智慧来推动数据与机器、虚拟与现实相结合的发展。

在可预见的未来,智能制造将以前所未有的速度席卷整个制造业。随着电子行业快速向智能制造领域转型升级,单纯依靠单机的运动控制将不可持续,中国电子制造要坚持智能转型,实现中国制造业从低端向高端转变,中国的运动控制市场也必须迎头而上,不断创新突破核心技术,从而迎来新的爆发。