工业自动化设备的发展历史

2016-10-15

40年代--60年代初

需求动力:市场竞争,资源利用,减轻劳动强度,提高产品质量,适应批量生产需要。主要特点:此阶段主要为单机自动化阶段,主要特点是:各种单机自动化加工设备出现,并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品:硬件数控系统的数控机床。

折叠第二阶段

60年代中--70年代初期

需求动力:市场竞争加剧,要求产品更新快,产品质量高,并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度。

主要特点:此阶段主要以自动生产线为标志,其主要特点是:在单机自动化的基础上,各种组合机床、组合生产线出现,同时软件数控系统出现并用于机床,CAD、CAM等软件开始用于实际工程的设计和制造中,此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生产和加工。典型成果和产品:用于钻、镗、铣等加工的自动生产线。

折叠第三阶段

70年代中期--至今

需求动力:市场环境的变化,使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重,要求自动化技术向其广度和深度发展,使其各相关技术高度综合,发挥整体最佳效能。

主要特点: 自70年代初期美国学者首次提出CIM概念至今,自动化领域已发生了巨大变化,其主要特点是:CIM已作为一种哲理、一种方法逐步为人们所接受;CIM也是一种实现集成的相应技术,把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。所谓哲理,就是企业应根据需求来分析并克服现存的“瓶颈”,从而实现不断提高实力、竞争力的思想策略;而作为实现集成的相应技术,一般认为是:数据获取、分配、共享;网络和通信;车间层设备控制器;计算机硬、软件的规范、标准等。同时,并行工程作为一种经营哲理和工作模式自80年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域,并将进一步促进单元自动化技术的集成。典型成果和产品:CIMS工厂,柔性制造系统(FMS)。

折叠编辑本段市场分析

工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下,按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。工业自动化是现代工业的重要标志,工业企业通过自动化技术,可实现提高生产效率、提高产品质量、节省人力成本、降低消耗(原材料+能源)和确保安全等多重目的。

据统计,企业对自动化系统的投入和效益提升的产出比通常达1:4-1:6 之高。受益于经济的蓬勃发展和制造业升级趋势,在过去的十年内中国工业自动化市场以年均两位数的增速快速增长。2010 年中国工业自动化市场规模已达943 亿元。

按照应用的领域划分,工业自动化设备包括过程自动化和工厂自动化(制造自动化)两大板块。过程自动化是指采用由检测仪表、调节器、计算机等元件组成的过程控制系统,实现石油化工、冶金、造纸等工业中的流体或粉体处理自动化。组成过程自动化控制系统的设备包括:1)控制层面:工业计算机(IPC)、PLC(可编程逻辑控制器)和DCS(分布式控制器)等;2)检测层面:机器视觉、检测仪表等;3)执行层面:调节器(气动调节阀、闸板阀、球阀等)。

工厂自动化则是针对离散工件,自动完成产品制造的全部或部分加工过程。

工厂自动化中使用的设备种类庞杂,我们将其划分为三个大类:

一、通用自动化装备

包括数控机床(CNC)、工业机器人和自动仓储设备等。通用自动化装备普遍应用于各类制造行业,功能以替代人工、提高生产精度和可靠性、提升效率为主。

二、自动装配检测生产线

可实现自动供料、自动装配、在线自动检验、自动打标包装等一系列装配流程的自动化,能够大幅节省人力、保证产品质量的稳定性,广泛应用于电子、电器、机械、汽车、食品饮料等行业。

三、专用设备自动化控制系统

应用于对各种电机拖动的工业专用设备(如造纸机械、纺织机械、注塑机、机床、风机等)的自动化控制,可实现调速控制、节能两种效果。按技术路线划分,工业自动化控制系统可分为变频控制和伺服控制两大类,两种方式在控制的精度和可靠性上存在差异,但均包括控制层、驱动层和执行层三个部分:

1、控制层

与过程自动化系统类似,工控系统的控制层通常包括HMI(人机交互界面)和PLC/DCS/IPC,负责接受、处理、反馈信息,是工控系统的“大脑”;

2、驱动层

为变频器或伺服驱动器,通过整流、逆变的方式改变电流工作频率,以调节电机的转速,是工控系统的“心脏”;

3、执行层

变频控制的执行层为普通电机、阀门、气动部件等,伺服控制的执行层为伺服电机,负责完成动作的输出,是工控系统的“双手”。

工业自动化设备属于智能装备的范畴,是“十二五”期间国家重点扶持发展的战略性新兴产业(2010 年10 月,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》)。在未来五年里,伴随着人口红利消失和原材料、能源成本的上涨,中国制造业将经历由粗放型、低附加值模式向集约型、高附加值模式的历史性转变。作为高端制造业的“基石”,工业自动化装备面临着传统产业改造提升、新兴产业发展需求双重机遇,其中我们判断行业内将出现两条显著的高速成长主线:

1)高端智能装备加速成长:前期渗透率已经较高的数控机床、过程自动化系统、变频器等产品增速在明显放缓,而随着低端劳动力成本加速上行、产业升级进入白热阶段,“替代人工”属性更强、前期渗透率较低的“高端智能装备”(如工业机器人、自动化装配线、自动化仓储设备等)有望越过产品导入期、进入高速成长期,未来5 年保持年均20-30%的快速增长;

2)本土自动化龙头崛起:受益于国家支持国产化率提升的政策意图、关键零部件的突破,掌握核心技术、研发能力强劲的国内自动化装备企业)有望加快进口替代的速度,实现超过行业平均的高速成长。


来源: