世界智能制造装备产业发展总体现状和趋势(4)

2019-03-03 10:31

到2020年,我国将建立完善的智能制造装备产业体系,产业销售收入超过30000亿元,实现装备的智能化及制造过程的自动化。“十二五”期间,我国国民经济重点产业的发展、重大工程建设、传统产业的升级改造、战略性新兴产业的培育壮大和能源资源环境的约束,对智能制造装备产业提出了更高的要求,并提供了巨大的市场空间。未来5-10年,我国智能制造装备产业将迎来发展的重要战略机遇期。

当前,世界智能制造装备技术总体呈现出高性能化、智能化、集

成化、绿色化的发展趋势。 (一)高性能化

智能制造装备性能将不断提高,即表现为高速度、高精度、高功能性,并便于操作和维修。

以数控机床为例,随着国民经济飞速发展和工业自动化水平的不

断提高,制造业向着高、精、尖方向发展,特别是汽车、船舶、纺织、电子技术、航空航天的迅猛发展,对加工中心的速度和生产效率要求也越来越高,高效、高精、高速化加工中心已经是数控机床行业流行的趋势。例如,2013年4月22日-27日在北京举行的第十三届中国国际机床展(CIMT 2013)上,瑞士阿奇?夏米尔公司的HSM4 00ULP五轴五联动高速加工中心主轴转速高达42000r/min;日本牧野(MAKINO)的F8大型精密立式加工中心,定位精度0.15μm,重复定位精度1.0μm;美国哈挺公司的T42超精密车削中心,主轴跳动小于0.5μm,重复定位精度小于2μm,工件圆度0.25μm,轮廓精度5μm

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16 和连续加工精度5μm;瑞士Rollomatic公司的GrindSmart Nano6数控微型刀具磨床,磨削直径?0.03mm – ?2mm,磨削工件的同轴度、表面粗糙度以及尺寸精度都进入了纳米级。

再看工业机器人,全球领先的工业机器人供应商之一德国库卡公

司(KUKA)于2012年11月6-10日在上海新国际博览中心举办的“第十四届中国国际工业博览会”上,展示了其一款全能型高负荷机器人KR 210 R2700 extra,这款高负荷六轴机器人可谓 “KR QUANTEC extra”家族中的全能型机器人,拥有210公斤的负载能力和50公斤的附加负载,最大作用范围达2700毫米,较长的作用范围和高度的灵活性使其成为不可或缺的好帮手,尤其在点焊、搬运和装卸领域颇受市场欢迎。与其它型号相比,KR 210 R2700 extra在 210 公斤/2700 毫米的应用级别里,更精致、更紧凑、更稳定。其通过降低运动部件的重量,在精度、性能、能耗以及可用性方面树立了全新标杆,能以最小投资成本实现多样性和灵活性的最大化。在2012年6月4日至7日在北京中国国际博览中心(新馆)举办的第十七届北京?埃森焊接与切割展览会上,日本FANUC公司向全球首次展出了其2012新品机器人FANUC R-0iA,FANUC R-0iA是一款具有智能化功能的六轴机器人,其机身设计紧凑、细巧,整体结构超轻量,占地面积小,特别适用于在狭小空间内的弧焊作业。与同系列机器人相比较,R-0iA机器人的本体重量进一步降低,仅110kg,运动半径却进一步扩大,达1437mm,并拥有高速动作和高定位精度等优越的工作性能,在同系列中具有最高性能的动作能力。

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17 (二)智能化

智能化是智能制造装备的重要发展趋势,主要表现在装备能根据

用户要求完成制造过程的自动化,并对制造对象和制造环境具有高度适应性,实现制造过程的优化。

以工业机器人为例,随着系统化生产的发展,模糊控制、人工神

经网络等技术的进一步应用,工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,且采用模块化结构;人机界面更加友好,大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

2011年11月1-5日在上海新国际博览中心举办的中国国际工业

博览会上,日本FANUC公司首次亮相的“真空袋装药剂整列”的FANUC机器人系统,演示机器人在食品医药行业快速拾取,视觉定位,准确抓取,进而进行装配整列的工序,该系统通过两台机器人吸盘装臵不停的吸取工件,为客户演示在包装、装配、搬运、拣选等现代工厂生产中柔性化、高速、智能化的应用趋势。另外,有4台FANUC M-1iA小型高速拳头型机器人展示了巧克力豆的拣选、高速搬运钢珠、密封垫的插取,以及贴标签等操作。

在2012年“第十四届中国国际工业博览会”上,ABB公司重点展

出了四个机器人解决方案,它们可满足客户在不同工作场合和环境下的需求。其中,“机器人车身擦净及内喷自动工作站”是ABB针对汽车制造业最新推出的工业机器人解决方案,它取代了传统往复机龙

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18 门擦净系统,在喷涂前有效去除车身表面灰尘颗粒,帮助客户实现高效完美的车身洁净和内部喷涂,其全自动化生产流程还能确保生产连贯性,实现更高效的自动化生产;“冰淇淋自动装箱工作站”广泛应用于冰淇淋、饼干等袋装或盒装产品装箱,能让生产流程更加高效、快速;“鼠标装配工作站”主要应用于电子消费产品生产流程中小工件的取放和装配工序,可有效的提高生产效率和产品质量并降低工程设计难度;而应用于汽车零部件点焊工艺的“机器人点焊工作站”,其焊枪的同一枪体设计可大大减少备件的使用和更换,同时还有运行速度快和节省生产空间等特点。 (三)集成化

智能制造装备正向技术集成、系统集成的方向发展,主要体现在

生产工艺技术、硬件、软件与应用技术的集成及设备的成套,同时还体现在生物、纳米、新能源、新材料等跨学科高技术的集成,从而使装备得到不断提高和升级,甚至发生深刻变化。

以智能控制系统为例,集散控制系统(DCS)的集成化体现在两

个方面:功能的集成和产品的集成。过去的DCS厂商基本上是以自主开发为主,提供的系统也是自己的系统。受信息技术(网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等)发展的影响,以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加,各DCS厂商(以艾默生、霍尼韦尔、福克斯波罗、横河电机、ABB为代表)纷纷提升DCS系统的技术水平,并

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19 不断地丰富其内容,目前集散控制系统(DCS)已经进入第四代。第四代DCS更强调系统集成性和方案能力,DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功能之外,还集成了可编程控制器(PLC)、采集发送器(RTU)、现场总线控制系统(FCS)、各种多回路调节器、各种智能采集或控制单元等。

此外,各DCS厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为

核心技术,而是纷纷把DCS的各个组成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如,多数DCS厂商自己不再开发组态软件平台,而转入采用兄弟公司(如Foxboro用Wonderware软件为基础)的通用组态软件平台,或其它公司提供的软件平台(Emerson用Intellution的软件平台做基础)。此外,许多DCS厂家甚至I/O组件也采用OEM方式,如Foxboro采用Eurothem的I/O模块,横河的R3采用富士电机的Processio作为I/O单元基础,Honeywell公司的PKS系统则采用Rockweell公司的PLC单元作为现场控制站。 (四)绿色化

资源、能源的压力,使装备必须考虑从设计、制造、包装、运输、

使用到报废处理的全生命周期中,对环境负面影响极小,资源利用率极高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造是提高智能制造装备资源循环利用效率和降低环境排放的关键途径。

从近几年举行的国际机床展看,数控机床除了向高速、高精度、

多轴联动、复合加工和智能化方向发展外,也更重视环保化,绿色生

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