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头豹跟你聊聊智能机床那些事儿

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头豹跟你聊聊智能机床那些事儿

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2020年中国智能机床行业概览
2020年中国智能机床行业概览

头豹研究院

发布时间

2020-4-27 00:00

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全文字数:2542字,精读时间:5分钟


本文援引于报告《2020年中国智能机床行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。

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建立智能化工厂是智能制造发展的内在要求

智能制造具有以智能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征。建立智能化工厂是智能制造发展的内在要求。智能机床、智能设备、智能车间、智能工厂互为包含与被包含的关系。智能车间是智能工厂的重要组成部分,智能设备是智能车间的重要支撑,智能机床则是众多智能设备中的一种类型。

智能车间有别于传统车间,区别主要在于设备、通信方式、生产过程以及工作人员职责。智能设备和工作人员都接收云服务里的信息,并根据指令进行工作。智能设备主要完成工件的加工、运输和打包工作。工作人员完成对智能设备的操作和售后服务等工作。

 

机床和智能机床定义

机床指按所需形状及大小,透过切割、铣削、镗削、磨削、钻孔、剪切或其他定型方法,按可接受的精确度切割多余物料并进行抛光处理以制成工件的机器。

由于智能化机床正处于起步阶段,目前业内对智能机床还没有统一定义。日本马扎克公司对智能机床的定义是:能自行监控,可自行分析众多与机床、加工状态、环境有关的信息及其他因素,然后自行采取应对措施来保证最优化加工的机床。

按材料成型方式,可将机床分为金属切削机床、金属成形机床和其他机床。按选择/移动控制方法,可将机床分为传统机床和数控高精密机床。

 

智能机床主要功能和技术理论

智能机床在普通数控机床的基础上新增了数据收集模块、控制模块和通信模块。按照机床的作用,智能机床可以分为:智能车床、智能铣床、智能镗床、智能磨床、智能加工中心等。

 

在加工制造过程中,智能机床可起到智能辅助决策、自动感知、智能监测、智能调节和智能维护作用,从而支持加工制造过程高效、优质和低耗的多目标优化运行。

 

随着计算机网络、通信、人工智能技术的发展,基于八大技术的智能机床技术理论逐渐形成体系。相较于普通数控机床,数据收集、控制、通信模块在智能机床中发挥了重要作用。数据收集主要由现场布置的智能传感器来完成,智能机床的主要用途决定了智能传感器的类型,常见的智能传感器有力、温度、振动、声音、能量、液体、身份识别等智能传感器。控制模块主要基于数控程序在线调节算法、工艺参数智能决策与优化方法、执行部件协调技术、自动上下料控制技术等方法。通信模块则是基于无线通信网络技术。

 

中国智能机床行业产业链

中国智能机床行业产业链分为三个环节,产业链上游参与者为零部件供应商;产业链中游参与者为机床制造商;产业链下游应用领域为汽车、消费电子、航天工业、工程机械、电力、冶金等。

 

中国智能机床行业产业链的上游参与主体为零部件供应商。机床主要的零部件包括:结构件、控制系统、驱动系统、传动系统、刀库、刀塔及组件、光栅尺等。从零部件供应情况看,高端数控机床对零部件性能要求严格,机床制造商通常选择零部件性能优异的国外品牌,如英国西风的主轴、日本NSK的丝杆、德国力士乐的导轨、日本发那科的数控系统。由于工业基础薄弱,国产品牌在零部件的可靠性和稳定性上普遍不如国外品牌,高端数控机床核心零部件长期处于受制于人的局面。

 

中国智能机床行业产业链中游参与主体为机床制造商。机床主机厂家主要把握前端的产品和模块设计以及核心技术的研发,后端的核心部件生产和整机组装,其他的功能部件通过专业配套和整合设备资源采取外购的方式完成。功能部件的专业化使得主机厂家可节省固定资产投资,实现生产规模的快速提高,同时大幅度降低了机床主机的生产成本,形成主机、配套、系统相互依存的产业格局。

 

机床作为高端装备制造业的工作母机,下游应用广泛,包括汽车、3C类电子、国防及航天、能源设备、船舶、机械、石油化工等行业。汽车行业是机床最重要的下游应用领域,其次是3C类电子行业,据统计,约80%的机床应用于汽车与3C类电子行业的生产环节。近年来,汽车行业与3C类电子行业景气度有所下滑,叠加新冠疫情影响,汽车与3C类电子市场新增投资减少,未能充分释放对机床的消费需求。

 

政策推动数控机床高端化

在国家大力支持智能制造背景下,智能制造基础共性和关键技术得到重点发展。中国数控机床市场规模由2015年的1,148.0亿元上升至2019年的1,313.6亿元,年复合增速达到3.4%。其中,2019年由于下游汽车与消费电子行业市场景气度不高,机床产销量出现下滑。2020年初,在新冠肺炎疫情的影响下,国民经济遭遇严重冲击,工厂订单减少,机床消费需求受到抑制,预计在疫情被控制后,下游工厂生产恢复正常,对机床消费需求将逐渐释放。总体来看,在强大的政策推动下,中国机床的数控化率将得到进一步提高。


中国机床需经历从“数控机床高端化” 到“数控机床智能化”的过程

未来中国智能机床行业的发展将实行“三步走”策略,第一步:突破核心零部件技术,实现数控机床高端化;第二步:在高端数控机床的发展基础上,提高机床智能化水平;第三步:实现智能机床的大批量生产。当前中国数控机床的单机技术仍未成熟,核心零部件外购比例高,多数需从海外进口,高端数控机床主要依赖进口。为扭转这一落后局面,《中国制造2025》将数控机床列为“加快突破的战略必争领域”,制定这一战略目标主要基于数控机床产业的战略特征以及发展阶段特征,国产机床产品在加工精度、可靠性、效率、自动化、智能化和环保等方面与发达国家的机床产品相比还存在一定差距,产业整体竞争力不强。因此,发展高端数控机床是中国机床生产制造商当前的首要目标。


深度见解:未来研究将集中在智能机床的自主感知和自主学习技术

目前中国科研机构对机床智能化的探索尚处于起步阶段,还未取得实质性进展和显著的应用成效。由于对智能机床缺乏足够认识,从事智能机床研发的企业较少。未来,在核心零部件可靠性提高后,机床企业将投入更多精力到智能机床的自主感知和自主学习技术领域工作中来。

 

智能机床自主感知需要通过数据收集模块完成,用数据化分析代替人员经验判断。数据收集模块主要用于工况信息和设备信息的收集。工况信息包括工件加工过程中刀具的材料、切削速度、切削温度等信息。设备信息包括机床各关键部件的参数,以便对设备进行健康评估、预测设备故障,对设备提前进行检修。

 

自主学习是智能机床发展的另一大难点。现实生产加工过程情况复杂多变,智能机床需要在不确定环境下,通过大量的数据训练实现深度学习,分析已有的案例,自主学习相关控制和决策算法,并在实际工作中不断提升这种能力。


头豹跟你聊聊智能机床那些事儿,高端装备制造,高端数控机床,伺服电机,工业,行业报告
全文字数:2542字,精读时间:5分钟本文援引于报告《2020年中国智能机床行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。头豹科技创新网内容覆盖全行业、深入垂直领域,行业报告每日更新;政策图录、数据工具助您轻松了解市场动态;智能关键词轻松搜索,直奔行业热点内容。诚挚欢迎各界精英交流合作,头豹承接行业研究、市场调研、产业规划、企业研究、商业计划、战略规划等业务,您可发送邮件或
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