运动控制系统产品产业发展工作意见

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1、运动控制系统产品产业发展工作意见鼓励地方创新体系,探索各具特色的区域智能制造发展路径。推动跨地区开展智能制造关键技术创新、供需对接、人才培养等合作。鼓励地方、行业组织、龙头企业等联合推广先进技术、装备、标准和解决方案,加快智能制造进园区,提升产业集群智能化水平。支持产业特色鲜明、转型需求迫切、基础条件好的地区建设智能制造先行区,打造智能制造技术创新策源地、示范应用集聚区、关键装备和解决方案输出地。一、 推进新型创新网络建设围绕关键工艺、工业母机、数字孪生、工业智能等重点领域,支持行业龙头企业联合高校、科研院所和上下游企业建设一批制造业创新载体。鼓励研发机构创新发展机制,加强数据共享和平台共建,

2、开展协同创新。推动产业化促进组织建设,加快创新成果转移转化。建设一批试验验证平台,加速智能制造装备和系统推广应用。二、 深化开放合作加强与相关国家、地区及国际组织的交流,开展智能制造技术、标准、人才等合作。鼓励跨国公司、国外科研机构等在华建设智能制造研发中心、示范工厂、培训中心等。加强知识产权保护,推动建立数据资源产权、交易流通、跨境传输和安全保护等基础制度和标准规范。依托共建一带一路倡议、金砖国家合作机制、区域全面经济伙伴关系协定(RCEP)等,鼓励智能制造装备、软件、标准和解决方案走出去。三、 夯实基础支撑,构筑智能制造新保障瞄准智能制造发展趋势,健全完善计量、标准、信息基础设施、安全保障

3、等发展基础,着力构建完备可靠、先进适用、安全自主的支撑体系。深入推进标准化工作。持续优化标准顶层设计,统筹推进国家智能制造标准体系和行业应用标准体系建设。加快基础共性和关键技术标准制修订,加强现有标准的优化与协同,在智能装备、智能工厂等方面推动形成国家标准、行业标准、团体标准、企业标准相互协调、互为补充的标准群。加快标准的贯彻执行,支持企业依托标准开展智能车间/工厂建设。积极参与国际标准化工作,推动技术成熟度高的国家标准与国际标准同步发展。(一)完善信息基础设施加快工业互联网、物联网、5G、千兆光网等新型网络基础设施规模化部署,鼓励企业开展内外网升级改造,提升现场感知和数据传输能力。加强工业数

4、据中心、智能计算中心等算力基础设施建设,支撑人工智能等新技术应用。支持大型集团企业、工业园区,围绕内部资源整合、产品全生命周期管理、产业链供应链协同、中小企业服务、工业数据处理分析,建立各具特色的工业互联网平台,实现全要素、全产业链数据的有效集成和管理。(二)加强安全保障加强智能制造安全风险研判,同步推进网络安全、数据安全和功能安全,推动密码技术深入应用。实施企业网络安全分类分级管理,督促企业落实网络安全主体责任。完善国家、地方、企业多级工控信息安全监测预警网络,加快建设工业互联网安全技术监测服务体系。探索建立数据跨境传输备案与监管机制。(三)体系和安全管理制度培育安全服务机构,加大网络安全技

5、术产品推广应用,提升诊断、咨询、设计、实施等服务能力。(四)强化人才培养定期编制智能制造人才需求预测报告和紧缺人才需求目录,研究制定智能制造领域职业标准。依托高技能人才培训基地等机构,开展大规模职业培训。加强应届毕业生、在职人员、转岗人员数字化技能培训,推进产教融合型企业建设,促进智能制造企业与职业院校深度合作,探索中国特色学徒制。深化新工科建设,在智能制造领域建设一批现代产业学院和特色化示范性软件学院,优化学科专业和课程体系设置,加快高端人才培养。弘扬企业家精神和工匠精神,鼓励开展智能制造创新创业大赛、技能竞赛。四、 提升公共服务能力鼓励行业组织、产业园区、高校、科研院所、龙头企业等建设智能

6、制造公共服务平台,支持标准试验验证平台和现有服务机构提升检验检测、咨询诊断、计量测试、安全评估、培训推广等服务能力。制定智能制造公共服务平台规范,构建优势互补、协同发展的服务网络。建立长效评价机制,鼓励第三方机构开展智能制造能力成熟度评估,研究发布行业和区域智能制造发展指数。五、 现状与形势近十年来,通过产学研用协同创新、行业企业示范应用、央地联合统筹推进,我国智能制造发展取得长足进步。供给能力不断提升,智能制造装备市场满足率超过50%,主营业务收入超10亿元的系统解决方案供应商达40余家。支撑体系逐步完善,构建了国际先行的标准体系,发布国家标准285项,牵头制定国际标准28项;培育具有行业和

7、区域影响力的工业互联网平台近80个。推广应用成效明显,试点示范项目生产效率平均提高45%、产品研制周期平均缩短35%、产品不良品率平均降低35%,涌现出离散型智能制造、流程型智能制造、网络协同制造、大规模个性化定制、远程运维服务等新模式新业态。但与高质量发展的要求相比,智能制造发展仍存在供给适配性不高、创新能力不强、应用深度广度不够、专业人才缺乏等问题。随着全球新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,新一代信息通信、生物、新材料、新能源等技术不断突破,并与先进制造技术加速融合,为制造业高端化、智能化、绿色化发展提供了历史机遇。同时,世界处于百年未有之大变局,国际环境日趋复杂,全球科技和产业竞争更趋激

8、烈,大国战略博弈进一步聚焦制造业,美国先进制造业领导力战略、德国国家工业战略2030、日本社会50等以重振制造业为核心的发展战略,均以智能制造为主要抓手,力图抢占全球制造业新一轮竞争制高点。当前,我国已转向高质量发展阶段,正处于转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期,但制造业供给与市场需求适配性不高、产业链供应链稳定面临挑战、资源环境要素约束趋紧等问题凸显。站在新一轮科技革命和产业变革与我国加快高质量发展的历史性交汇点,要坚定不移地以智能制造为主攻方向,推动产业技术变革和优化升级,推动制造业产业模式和企业形态根本性转变,以鼎新带动革故,提高质量、效率效益,减少资源能源消耗,畅通产业链

9、供应链,助力碳达峰碳中和,促进我国制造业迈向全球价值链中高端。六、 运动控制行业技术水平随着自动化技术的发展,运动控制作为自动化制造的基础技术,逐渐与CAD/CAPP/CAM技术集成,形成了面向特定领域(如激光切割、点胶、标刻、焊接、工业机器人等),融合行业工艺知识和控制器编程软件,形成以运动控制为基础的系统技术。(一)通用运动控制技术一个典型的运动控制系统主要包括运动控制器、驱动器和电机、以及传感器等三大部件,分别完成运动规划、运动执行和运动感知三大功能,融合了电子电气、控制工程、计算机科学、通信技术及传感检测等领域技术。1、运动控制行业运动控制器技术运动控制器主要完成运动规划功能。运动控制

10、器是一个可编程装置,根据用户设定的期望位置、速度、加速度等,产生各运动曲线,输出给电机驱动器,并监控I/O状态、电机或机械装置实际位置,实现开环或闭环控制。运动控制器由硬件和软件组成,其中软件包括实时操作系统、运动控制运行库、用户运动控制应用程序等构成。对于点位运动,运动控制器需要实现单轴和多轴独立运动控制;对于轨迹运动,运动控制器具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补等;为提高运动效率同时降低运动冲击,轨迹运动往往要实现前瞻速度规划。为适应加工过程中位置和速度变化,需要具有动态改变位置、改变速度技术。为了手动调整加工对象位置,运动控制器通常搭载手轮控制技术。运动控制器常用的电子凸轮技术和电子齿轮

11、技术实现同步控制。二者都是通过采样主动轴位置,一般通过编码器获取,根据凸轮曲线或减速比计算出从动轴运动信息,控制从动轴电机的运动。主动轴和从动轴之间无直接的机械联接。对于电子加工设备,为保证视觉系统与运动位置的高速、精确同步,运动控制器需要实现位置比较输出,运动控制器同时具有编码器位置锁存功能。2、运动控制行业伺服驱动技术伺服驱动技术主要用于完成运动执行功能。伺服驱动技术接收运动控制器发来的运动指令,将弱电指令信号放大到电机运行所需要的高压/大电流,控制驱动元件使其按照指令要求运动,因此,需要满足运动过程动态响应等性能指标。由于电子加工需要较高精度和响应特性,所以主要的加工轴一般采用交流伺服驱

12、动器和交流电机。整个系统包括驱动信号控制转换、电力电子驱动放大、位置调节、速度调节、电流调节、位置检测等。每个交流伺服驱动器一般有三个闭环,即电流环、速度环和位置环。电流环为伺服电机提供转矩,一般情况下与电机匹配,不需要外部控制。速度环控制电机转速,常采用比例积分调节器,比例积分参数取决于负载大小和机械传动系统刚度、间隙等特性。位置环控制各电机按指令位置精确定位,部分简单的位置环只采用了比例控制。为保证良好的快速性、稳定性,伺服系统要求具有高增益,但这会导致系统不稳定,所以往往在PID控制基础上,增加前馈控制,因此需要伺服系统具有PID参数的自整定功能。此外,伺服驱动内已广泛采用信号滤波技术,

13、解决电信号的各种干扰。3、运动控制行业信号检测技术信号检测技术主要完成运动感知功能。运动控制系统中最常使用的是位置检测装置,利于位置检测装置实时测量执行部件的位移信号,通过求导或偏差运算,即可获得速度和加速度信息。将执行部件的实际位置反馈给伺服驱动系统或运动控制器,实现半闭环、闭环控制。根据测量方法可分为增量式和绝对式,直接测量和间接测量;按信号形式,可分为模拟式和数字式。随着运动控制系统向智能化方向发展,在传统光栅尺、编码器检测位置的基础上,引入了机器视觉技术,包括单目视觉和双目视觉,可以实现更复杂的工作环境。(二)运动控制行业CAD技术CAD技术是指在零件加工的设计过程中,以计算机作为工具

14、,进行设计的一切实用技术的总和,最广泛的应用是二维、三维的几何形体的建模、绘图、设计等。CAD技术需要支持第三方工业设计软件如AutoCAD、Solidworks、UG等输出的零件图纸的识别、编辑和优化处理,最终生成零件加工模型。在美国、英国、日本等工业化进程较早的国家,CAD技术已被广泛应用于设计与制造的各个领域。国内CAD技术发展较晚,目前主要以二维平面设计为主,近两年以PCL开源库为基础的三维空间设计逐渐成熟。(三)运动控制行业CAM技术CAM技术是指在机械制造业中,利用计算机通过各种数值控制机床和设备,自动完成从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动。在CAD输出的加工模型的基础上,

15、根据零件加工的工艺要求,可通过计算机辅助生成最优的控制参数和加工模型。针对不同的制造过程,CAM所需的技术有较大差异。例如点胶行业CAM注重于流体控制、点胶路径优化以及胶阀控制与轨迹运动配合等相关控制参数;激光切割行业CAM注重于切割轨迹排版以及光路、激光焦点等控制参数。目前国内制造业CAM技术飞速发展,相较于国外基于标准数控系统开发的计算机辅助制造软件,国内的软件设计不需要专业的数控编程能力,降低了使用门槛。(四)运动控制行业工业机器人编程技术(SDE)规划机器人按照要求在三维空间内完成指定的工艺动作称为工业机器人编程技术(SDE)。工业机器人编程主要分三类:一是示教编程,操作人员通过示教编

16、程器移动移动机器人的终端(胶头、焊枪、切割头等)跟踪加工轨迹并实时记录轨迹信息以及设置加工工艺参数,机器人根据记录信息逐点重现加工工艺,该方案面对复杂的零件编程效率低下;二是离线编程,操作人员依靠计算机图形技术建立机器人工作模型和零件三维模型,模拟三维图形动画编程结果。三是独立编程,该方案是实现机器人智能化的基础,依靠各种外部传感器使机器人能够全面感知真实的加工环境,并确定工艺参数和运行路径。独立编程不仅提高了机器人的自主性和适应性,也是工业机器人未来的发展趋势。(五)运动控制行业工艺软件组件技术(CAPP)组件是指应用系统中可以明确识别的,具有一定功能的构成模块。随着制造业流水化程度越来越高,工艺系统加工任务不固定,工艺软件组件技术主要用于工艺软件在加工场景中的快速切换。如电子装备流水线上的点胶工位,不同的零件需要对应不同的胶水与胶阀以及工艺控制参数,需要组件化的胶阀工艺控制模块就能快满足现场的使用要求,

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