為紀念中華人民共和國成立75周年，全國各地區(qū)積極響應中社部提出的“強國復興有我”宣傳主旨，紛紛舉辦“中國裝備：裝備中國，邁向全球——新中國機械工業(yè)75載輝煌歷程展”系列宣傳活動。此舉旨在向祖國75歲生日獻上我們最深摯的慶賀與美好的祝愿，同時鼓舞全行業(yè)在新征程中持續(xù)譜寫“強國復興有我”的壯麗篇章。近年來，工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出迅猛發(fā)展的態(tài)勢。數(shù)據(jù)顯示，全球自動化設備市場以年均超過10%的增速擴張，至2023年市場規(guī)模已達3066.7億美元，并有望于2025年突破5000億美元大關。
自“十四五”規(guī)劃實施以來，我國智能制造工程及新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，極大地推動了工業(yè)自動化控制技術、產(chǎn)業(yè)及應用領域的進步，進而促進了我國工業(yè)自動化市場規(guī)模的持續(xù)擴大。在探索中國工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的浪潮中，機電一體化技術作為推動中國工業(yè)4.0的核心驅動力之一，發(fā)揮著重要的作用。機電一體化技術廣泛應用于各種高精工業(yè)領域，如制造業(yè)、航空航天、醫(yī)療設備、交通運輸?shù)取Ｔ谶@些領域中，機電一體化技術不僅提高了生產(chǎn)效率，還推動了產(chǎn)品的智能化和自動化升級。例如，在制造業(yè)中，機電一體化技術被廣泛應用于數(shù)控機床、工業(yè)機器人等設備中，實現(xiàn)了高精度、高效率的加工和生產(chǎn)。
以制造業(yè)為例，機電一體化技術在數(shù)控機床、工業(yè)機器人等生產(chǎn)設備中得到了廣泛應用，這些應用顯著提升了加工和生產(chǎn)的精度與效率。這一技術的采用，不僅提高了產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量，還有效削減了生產(chǎn)成本，進而增強了相關企業(yè)在市場中的競爭力。那么，機電一體化技術究竟是如何推動這些積極變革的呢？在中國工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程中，它又占據(jù)了怎樣的重要位置？
上海世辰機電有限公司的總經(jīng)理張世驊作為公司戰(zhàn)略決策的核心人物，張總親身經(jīng)歷了世辰機電在機電一體化領域的不斷創(chuàng)新與突破。特別是在工業(yè)4.0和工業(yè)母機這兩個重要概念提出以來，張總一直引領著世辰機電走在行業(yè)的前沿。接下來，讓我們一同走進他的辦公室，聆聽他對于機電一體化技術的見解，以及世辰機電如何在機電一體化領域持續(xù)前行，為行業(yè)的進步貢獻自己的力量。
張總首先分享了中國工業(yè)自動化行業(yè)的現(xiàn)狀。近年來，中國已形成龐大的工業(yè)自動化市場，2019年至2023年間產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長。2019年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達1895億元，同比增長1.61%；2022年攀升至2807億元，同比增長10.9%；2023年增速維持在11%。作為新興國家中最大的自動化市場，中國的設備需求持續(xù)旺盛，推動了國內產(chǎn)業(yè)的繁榮，并對全球市場產(chǎn)生了顯著影響。
工業(yè)自動化的應用正在逐漸從傳統(tǒng)行業(yè)向高端制造業(yè)轉型。高端制造業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)，如工業(yè)機器人、半導體和高端醫(yī)療設備，成為新的增長點，對設備的精度、效率和智能化水平提出了更高要求。在國產(chǎn)替代加速的背景下，國內企業(yè)在高端領域實現(xiàn)了技術創(chuàng)新和市場突破，市場份額不斷提升。一些擁有自主知識產(chǎn)權和核心競爭力的企業(yè)迅速崛起，憑借技術創(chuàng)新和市場拓展能力，展現(xiàn)出強大的市場競爭力。張總表示，他很慶幸能帶領公司成為這一重要發(fā)展階段的見證者和參與者。
率先推動中國汽車制造柔性生產(chǎn)管理，樹立汽車制造柔性生產(chǎn)標桿
張總領導世辰機電創(chuàng)新開發(fā)了一套可定制化的機電一體化系統(tǒng)集成解決方案，專門針對國內汽車生產(chǎn)企業(yè)的柔性供應生產(chǎn)管理需求。該方案通過數(shù)字系統(tǒng)打通了不同廠商的設備信息連接，確保這些設備無縫協(xié)作，創(chuàng)新的多型號柔性生產(chǎn)夾具支持多種車型裝配的靈活生產(chǎn)。該方案在打通汽車生產(chǎn)企業(yè)全局信息的前提下，優(yōu)化了生產(chǎn)流程，降低裝配錯誤和物料供應延遲，顯著提升工廠的整體生產(chǎn)效率。
這套方案的推出，專注于解決傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)中沖壓、焊裝、總裝和噴涂等主要工藝流程所面臨的挑戰(zhàn)。這些環(huán)節(jié)涉及多種復雜設備，且為了有效控制工藝，單純依靠人工往往無法高效安全的完成生產(chǎn)過程。此外，企業(yè)的信息化聯(lián)動機制相對滯后，導致生產(chǎn)計劃的傳達與執(zhí)行缺乏有效的系統(tǒng)反饋。這種狀況導致了生產(chǎn)計劃與實際能力不匹配、物料供應不及時及裝配錯誤（如錯裝或漏裝）等問題。在快速增長的汽車市場環(huán)境下，這些因素顯著制約了工廠的生產(chǎn)效率。
張總團隊創(chuàng)新的解決方案從多個方面逐步提升了國內汽車生產(chǎn)的智能化和靈活性。首先，團隊率先定制化了本地制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），該系統(tǒng)專為滿足汽車生產(chǎn)企業(yè)的特定需求而設計，旨在實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和信息流通。由于國際汽車生產(chǎn)工廠的MES系統(tǒng)無法直接適用于國內企業(yè)，張總領導團隊與國內生產(chǎn)企業(yè)深入交流，開發(fā)了本地化的整套MES系統(tǒng)。這一系統(tǒng)不僅滿足了特定的生產(chǎn)流程要求，還兼顧了信息保密和實施成本的問題，顯著提升了系統(tǒng)的可接受性和適用性。
在MES本土化的基礎上，張總團隊針對國內汽車生產(chǎn)企業(yè)在裝配工藝中面臨的信息化短板，進一步升級了整車工廠的全局聯(lián)動性。團隊通過集成化的數(shù)字化系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的實時信息共享和反饋，確保了各工序之間的協(xié)調與高效運作。通過將不同廠商的硬件配件信息整合到同一平臺上，確保了生產(chǎn)線資源的最大化利用。該系統(tǒng)支持多種零配件供應商的接入，使得生產(chǎn)過程中可以靈活選擇最佳的零配件供應方案。同時，通過管理系統(tǒng)進行零部件的溯源和追蹤，保障了每個零件的來源可追溯，從而確保了汽車生產(chǎn)及使用的安全性。
在軟件升級的同時，張總領導團隊創(chuàng)新設計了生產(chǎn)線柔性夾具系統(tǒng)，將傳統(tǒng)“一對一”的專用夾具模式升級為“一對多”。這一設計使同一平臺下的不同車型零件能夠靈活切換，無需整體拆裝移位，從而大幅提升了生產(chǎn)線的靈活性和經(jīng)濟性。例如，不同車型及其變種型號（如汽油版、插電混動版，兩廂或三廂車型）可在部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)共線生產(chǎn)。柔性夾具根據(jù)市場需求和排產(chǎn)要求實時調整，減少了30%以上的停產(chǎn)調整時間，并降低30%以上的產(chǎn)線建設和設備投資成本。通過優(yōu)化設備利用率與靈活排程，生產(chǎn)效率提升約20%-40%。整體而言，該方案通過軟硬件深度融合，優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低生產(chǎn)成本，助力行業(yè)向智能化、信息化和柔性化方向發(fā)展，樹立了行業(yè)標桿。
突破傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)技術瓶頸，引領高精度傳動系統(tǒng)發(fā)展
機電一體化系統(tǒng)集成解決方案的成功實踐為汽車制造業(yè)開辟了新視角。然而，要推動中國制造業(yè)持續(xù)發(fā)展，關鍵在于提升高端制造機床設備的質量。為了在市場競爭中立于不敗之地，必須從根本上提高設備的精度和可靠性。為此，張總領導團隊深入研究高精度傳動技術，最終在傳動系統(tǒng)的最大精度、最高動態(tài)性能、最佳剛度和最長壽命等方面取得重要突破，同時在緊湊結構中實現(xiàn)了高精度與高扭矩的有效配合。
張總向記者介紹了中國當前機床在精度、扭矩和穩(wěn)定性方面的相對不足。作為機床主要驅動設備，減速器的傳動系統(tǒng)精度和扭矩是評估其性能的重要指標。隨著行業(yè)發(fā)展，市場對高精度、高可靠性和高負載能力的需求不斷增長。在高端制造中，雖然進口機床常被視為最佳選擇，但價格昂貴且限制較多的情況困擾著制造企業(yè)。同時，國內機床在驅動系統(tǒng)方面受到線性傳動系統(tǒng)精度和結構設計的限制影響，還不能滿足高端制造的生產(chǎn)要求。在中國高端制造轉型的關鍵時期，張總領導公司創(chuàng)新推出的高精度傳動系統(tǒng)定制化解決方案。該傳動系統(tǒng)包含了多項行業(yè)創(chuàng)新為行業(yè)的發(fā)展提供了新的思路，包括創(chuàng)新的法蘭設計、定制化齒輪設計、定制化驅動方案、定制化潤滑和軸承油封，以及傳動系統(tǒng)創(chuàng)新智能化管理。
首先，創(chuàng)新法蘭設計，有效提高傳動系統(tǒng)組裝與生產(chǎn)效率。法蘭作為連接兩段設備的重要組件，既提供穩(wěn)固的連接，確保系統(tǒng)密封，防止泄漏，又簡化了設備的拆卸和維護。通過合理的設計，法蘭能夠有效分散壓力，減少材料疲勞，從而提升裝配效率并降低生產(chǎn)誤差。傳統(tǒng)法蘭設計在傳動系統(tǒng)中常面臨組裝效率低和誤差大的問題?；诠镜臄?shù)據(jù)庫資源，張總通過優(yōu)化法蘭的形狀和接口，設計出具有匹配廣泛主流電機法蘭，增加了柔性適配性，簡化了裝配過程，使組件更快速、準確地結合。
其次，創(chuàng)新定制齒輪設計和定制驅動方案，以應對不同的應用場景。齒輪在傳動系統(tǒng)中的作用是負責將動力從一個部件有效地傳遞到另一個部件。通過相互嚙合，齒輪能夠實現(xiàn)動力傳遞，并且可以根據(jù)齒輪的大小和齒數(shù)調整轉速和扭矩。正確的齒輪設計可以有效減少摩擦和磨損，延長設備的使用壽命，提高運行效率。張總通過齒輪定制化設計，選用激光焊接、法蘭連接、花鍵等不同的輸出連接形式增強輸出的剛度，使得齒輪能夠滿足不同使用環(huán)境的特定負載、轉速和精度需求，確保整個傳動系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地運行。同時，結合定制化驅動方案，讓傳動系統(tǒng)能夠在不同場景保持最佳效率運轉。
此外，張總創(chuàng)新性地定制了潤滑方案和軸承油封，通過選擇最合適的油封和潤滑劑配方，以及根據(jù)使用情況進行潤滑的自動化系統(tǒng)，有效延長了設備的潤滑持久性，從而提升了整套傳動系統(tǒng)的使用壽命和整體性能，確保設備在運行過程中的高穩(wěn)定性。更重要的是，結合傳感器和網(wǎng)絡通訊技術，傳動系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化管理，支持實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，使管理人員能夠迅速調整系統(tǒng)參數(shù)，增強設備的適應性與穩(wěn)定性。這種高可知性對于管理人員而言至關重要。
最后，張總在設計中注重緊湊外形，這不僅有效節(jié)省了空間，還顯著降低了系統(tǒng)的慣量，減少了因慣性引起的形變，從而提升了運行精度。慣量是物體抵抗運動狀態(tài)改變的能力，具體來說，物體的慣量與其質量成正比。對于靜止的物體來說，慣量越大，啟動它所需的力量就越大；對于運動的物體來說，慣量越大，減速或改變運動方向所需的力量也越大。在傳動系統(tǒng)中，較大的慣量會導致系統(tǒng)反應遲緩，影響整體效率和精度。張總率先在緊湊結構中實現(xiàn)高精度與高扭矩輸出。這一設計提升了齒輪的傳動效率，減少了能量損耗，確保設備在各種工況下的最佳性能與響應速度，使傳動系統(tǒng)能夠在復雜環(huán)境中保持卓越表現(xiàn)。
這只是中國高端制造發(fā)展歷程中的一小部分，而張總及其團隊正處于這一變革的前沿。談及未來發(fā)展時，張總指出，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新興技術的不斷融合，機電一體化將邁向更高的智能化水平。這將不僅提升設備的自主決策能力，還能實現(xiàn)更加靈活的生產(chǎn)模式，滿足市場多樣化的需求。
在高端制造中，智能機器人正日益普及，尤其是那些集成了視覺識別、機器學習和實時數(shù)據(jù)分析等技術的機器人。通過與機電一體化系統(tǒng)的深度結合，這些機器人變得愈加智能化，能夠執(zhí)行更復雜的任務，并模仿人類的行為和動作。整合先進的傳感器、人工智能和控制技術后，機器人可以更有效地感知環(huán)境、分析數(shù)據(jù)，并作出靈活的反應。這種智能化不僅提升了機器人的功能，還使其在生產(chǎn)流程中能更好地與人類協(xié)作，適應不斷變化的工作需求。未來，張總相信，機器人與機電一體化的深度融合將引領制造業(yè)進入一個更加智能、高效的新時代。
在未來，世辰機電將繼續(xù)投入資源于高端制造技術的研發(fā)，探索更多智能應用場景，以助力中國制造業(yè)的轉型升級。張總相信，在智能制造的浪潮下，世辰機電將繼續(xù)秉持“創(chuàng)新、協(xié)作、共贏”的理念，以科技推動進步，以智慧引領未來，為中國制造業(yè)的轉型升級貢獻更大的力量。
——信息來自：界面新聞
