廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架構建_趙婧

1、1 引 言智能制造裝備是在融合現(xiàn)代傳感技術、網(wǎng)絡技術、自動化技術、擬人化智能技術的基礎上,通過感知、人機交互、決策和執(zhí)行技術,實現(xiàn)制造過程高度自動化的裝備。智能制造裝備泛指采用數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術的各類制造裝備,因此智能制造裝備產(chǎn)業(yè)內涵豐富,幾乎涵蓋了裝備制造業(yè)的所有領域。我國裝備制造業(yè)大部分正處于“數(shù)控一代”的轉型期,裝備還處于從電氣化向自動化的技術升級,即智能制造的初級發(fā)展階段。與此同時智能制造已被國際認為是主流的制造技術發(fā)展趨勢。智能制造裝備作為實現(xiàn)智能制造的重要載體,該產(chǎn)業(yè)必將在未來扮演重要角色,廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架構建趙 婧 徐 劍 王 明 彭家志(廣東省標準化研

2、究院摘要:智能制造裝備在促進廣東省制造業(yè)轉型升級上扮演了重要角色。標準體系的構建能夠有層次性地推動產(chǎn)業(yè)關鍵標準、空白領域標準的制修訂,從而促進產(chǎn)業(yè)健康快速的發(fā)展。本文在對廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)技術趨勢、國內外產(chǎn)業(yè)標準化發(fā)展現(xiàn)狀的深入調研和分析研究的基礎上,提出了廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架。該標準體系具備良好的科學性和實用性,對引導廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展有重大意義。關鍵詞:標準體系 智能制造裝備 廣東DOI編碼: 10.3969/j.issn.1674-5698.2015.05.011Construction of Standard System Framework

3、 of Guangdong Intelligent ManufacturingEquipment IndustryZHAO Jing XU Jian WANG Ming PENG Jia-zhi(Guangdong Institute of StandardizationAbstract: The intelligent manufacturing equipment industry plays an important role in the promotion of transformation and upgrading of manufacturing industry in Gua

4、ngdong. The building of standard system can sequentially push the development and revision of key standards, standards in blank fields, leading the sound and rapid development of industry. This article, based on the in-depth investigation and analysis of industry status, trends of industrial technol

5、ogy and status of domestic and foreign industry standardization, puts forward the standard system framework of Guangdong intelligent manufacturing equipment industry, the good scientificity and practicability of which are of great significance for the healthy development of Guangdong intelligent man

6、ufacturing equipment industry.Keywords: standard system, intelligent manufacturing equipment, Guangdong基金項目:本文受廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金項目“高端裝備制造產(chǎn)品標準體系建設”和廣東省質檢局科技計劃項目“智能制造裝備制造產(chǎn)業(yè)標準體系規(guī)劃和路線圖研究”(項目編號“2014ZB01資助。作者簡介:趙婧,工學博士,主要研究方向為裝備制造業(yè)標準化。47發(fā)展?jié)摿Σ豢尚∮U。智能制造裝備產(chǎn)業(yè)相關標準的建立對于提高裝備質量、提高零部件及組件、軟件系統(tǒng)的互換性有重要意義。在政府、行業(yè)標準化組織及企事

7、業(yè)單位的共同推動下,已制修訂多項國家、行業(yè)、地方標準,形成了與國際同步的發(fā)展。但由于我國裝備制造業(yè)對核心及先進技術尚未完全掌握,且裝備產(chǎn)品主要占據(jù)中低端市場,導致我國裝備標準在高端裝備領域嚴重匱乏。同時在共性技術領域,雖然目前有相當數(shù)量的標準,但對比國際先進標準仍不夠完善,多數(shù)無標準制定的主導權。因此,智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準化工作仍有待加強,標準體系建設勢在必行。同時,如何增加標準體系的科學性、實用性及區(qū)域適用性值得深入研究。2 智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架國 內研究現(xiàn)狀按照智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃的定義,智能制造裝備產(chǎn)業(yè)按產(chǎn)品大類可以劃分為關鍵基礎零部件、元器件及通用部件、精密和智能

8、儀器儀表與試驗設備、高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備、智能專用設備四大領域1。關鍵基礎零部件及通用部件指的是與智能制造裝備配套的,對裝備運動精度、驅動能力等性能影響較大的零部件及組件,如精密傳動機構、傳感器、液氣密元件、伺服控制系統(tǒng)等。高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備指的是進行通用性較強的材料成型工藝如切削、鑄造、焊接、沖壓等的機床。其有兩部分的含義:一是高檔數(shù)控機床,包括搭載數(shù)控系統(tǒng)的金屬切削、特種加工、壓力成型機床。有別于傳統(tǒng)數(shù)控機床,“高檔”體現(xiàn)在大型、高速、精密、多軸、復合和高效上。二是基礎制造裝備,即除上述工藝之外的成型工藝裝備如鑄造設備等。智能儀器儀表與控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)自動化儀器儀表、精密

9、實驗室儀器儀表、工業(yè)控制計算機等1。智能專用設備指的是適用于某一行業(yè)的自動化制造與加工設備,如建材制造設備、電子制造裝備、農(nóng)業(yè)加工機械等。這四大領域又可細分為多個行業(yè)。目前智能制造裝備產(chǎn)業(yè)相關的標準化工作基本以行業(yè)為單元來開展。產(chǎn)業(yè)涉及的國家級標準化技術委員會約有21個,主要有金屬切削機床(SAC/TC 22、自動化系統(tǒng)與集成(SAC/TC 159、工業(yè)過程測量和控制(SAC/TC 124、農(nóng)業(yè)機械(SAC/TC 201、鑄造機械(SAC/TC 186等。這些標準化技術委員會基本覆蓋了智能制造裝備涵蓋的所有領域。由于智能制造裝備本身概念較新,因此鮮有智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系建設的研究報道。可以

10、查閱到的僅有中國機械工業(yè)聯(lián)合會(以下簡稱中機聯(lián)標準部提出的智能制造裝備標準體系2,標準體系框架如圖1所示。該框架第一層級基本參照了文獻1按照產(chǎn)品大類的分類方法,將智能制造裝備分為高檔數(shù)控機床與機床裝備、智能專用設備、智能儀器儀表與控制系統(tǒng)、關鍵基礎零部件及通用部件四個子領域。第二層級進一步按照行業(yè)的獨立性將產(chǎn)品大類細分為更小的子類。該體系框架對比文獻1可以發(fā)現(xiàn),第一層級基本涵蓋了智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的大類。但第二層級,有些大類下仍不完善,如智能專用設備未覆蓋文獻1指出的八大重點發(fā)展領域,其僅包含三個領域。另外,從文獻2的標準數(shù)量統(tǒng)計可以看出,該標準體系收錄的標準遠少于目前各行業(yè)現(xiàn)行的標準數(shù)量。推測

11、是由于該標準體系涵蓋的僅為智能制造裝備產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展產(chǎn)品所致。再者中機聯(lián)提出的標準體系尚無法體現(xiàn)出地方特色,它屬于一個技術層面的標準體系。3 廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀為了能更準確地制定適用于廣東省產(chǎn)業(yè)的標準體系,深入調研廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)不可或缺。通過對省內多家龍頭企業(yè)、行業(yè)協(xié)會、科研院所的走訪,我們總結了廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。目前廣東在智能制造裝備的多個裝備制造領域,如精密電子制造裝備、數(shù)控機床、鑄造機械、包裝和印刷機械、塑料機械、建材機械等位于國內前列。精密電子制造裝備的產(chǎn)值為全國第一位;機床工具行業(yè)產(chǎn)值居全國第三位;儀器儀表行業(yè)產(chǎn)值居全國第二位;機器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約占全國3,000

12、億元的三分之一等,同時廣東也是國內工業(yè)機器人應用的主要市場之一。廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)主要集中在珠江三角洲一帶,涌現(xiàn)出多個有輻射力的產(chǎn)業(yè)集群。已批建如佛山48市國家高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)核心區(qū)等多個廣東省智能制造示范基地。各集群發(fā)展各具特色,并形成了自身的技術優(yōu)勢及特色產(chǎn)品;形成了一大批在全國具有影響力的企業(yè),其中民營企業(yè)發(fā)展勢頭強勁是廣東省相比國家老工業(yè)區(qū)的一大特色。圖1 智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系(中機聯(lián)但多個智能裝備制造領域只實現(xiàn)了中低端市場的突破,高端市場和核心技術仍未掌握。如電子制造裝備中低端產(chǎn)品國產(chǎn)化率逐年大幅提升,深圳產(chǎn)值年均增長率30%,但高端產(chǎn)品如全自動貼裝機、芯片載體器件封裝設備

13、大部分還依靠進口;在關鍵基礎零部件及通用部件等關鍵與共性技術上雖有較大的突破,但距離國際先進水平仍有差距,如工業(yè)機器人的核心零部件諧波減速器目前廣東省絕大多數(shù)企業(yè)無能力制造,且工業(yè)機器人的制造模式仍為“核心零部件外購整機設計組裝”;裝備的智能化水平仍然較低,絕大多數(shù)裝備還處于由電氣化向自動化的改造升級中6。4 廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系 框架在深入了解廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及標準化需求、廣泛搜集資料的基礎上,按照GB/T 13016-2009標準體系表編制原則和要求3對標準體系編制的要求,根據(jù)文獻1、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展路線圖4、廣東省裝備制造業(yè)調整和振興規(guī)劃實施意見5、廣東

14、省數(shù)控一代機械產(chǎn)品創(chuàng)新應用示范工程“十二五”實施方案6等多份產(chǎn)業(yè)政策提出的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求,借鑒相關研究成果2、產(chǎn)業(yè)相關國內外行業(yè)標準化技術委員會標準體系建設經(jīng)驗、國際標準分類法(ICS和中國標準文獻分類法(CCS等標準分類方法,提出了廣東省智能制造裝備產(chǎn)業(yè)標準體系總體框架圖。該標準體系框架采用并列結構,層與層之間是包含與被包含關系。第一層次包括“關鍵基礎零部件及通用部件、智能儀器儀表與控制系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)與集成、高檔數(shù)控機床及基礎制造裝備、智能專用設備、重大智能制造成套設備”6個子體系。該層次的分類方法與文獻2類似,與其不同的是: (1增加了“自動化系統(tǒng)與集成”這一門類。自動化系統(tǒng)與集成主要用于

15、解決自動化設備、儀器儀表硬件與軟件系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳遞、信息共享、互操作的問題,其符合未來工業(yè)設備大型化、連續(xù)化、高參數(shù)化的要求;同時這一門類屬智能制造裝備的共性技術,目前現(xiàn)行標準數(shù)量較多,是產(chǎn)業(yè)標準化的關鍵領域。(2增加了“重大智能制造成套設備”這一門類,主要包括文獻1提及的八大關鍵領域的成套生產(chǎn)線設備。由于其標準化的對象是一系列設備,既要考慮單個設備的性能要求,又要考慮整體的協(xié)調,為標準化的難點,但成套裝備是裝備制造業(yè)亟待突破的方向,因此將其納入本體系。各子體系可進一步劃分為標準門類。關鍵基礎零部件及通用部件子體系包括“新型傳感器及系統(tǒng)、精密傳動裝置、液氣密元件及系統(tǒng)、伺服控制機構”4個標準門

16、類。這4個門類屬于智能制造裝備的共性模塊,即感知模塊、執(zhí)行模塊、控制模塊所使用的關鍵零部件。這種劃分基本符合文獻2中對關鍵基礎零部件及通用部件的分類方法,同時又根據(jù)文獻1對“核心智能測控裝置與部件”的定義,增加了“新型傳感器及系統(tǒng)”。智能制造裝備標準體系高檔數(shù)控機床與基礎裝備智能專用裝備智能儀器表與控制系統(tǒng)關鍵基礎零部件及通用部件高檔數(shù)控機床基礎制造裝備大型智能工程機械智能印刷設備智能控制系統(tǒng)高可靠性液壓、液力、氣動和密封元件及系統(tǒng)精密控制儀表精密、重載齒輪傳動裝置精密科學儀表高度、精密重載軸承泵和閘門工業(yè)機器人大功率、高性能電力電子器件及變頻調速系統(tǒng)智能化高效節(jié)能農(nóng)業(yè)機械49呂政等. 智能制

17、造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃J. 工業(yè)年鑒, 2012. 中國財政經(jīng)濟出版社.中機聯(lián)標準部. 智能制造裝備標準體系研究J. 儀器儀表標準化與計量, 2012(2: 57.GB/T 13016-2009.標準體系表編制原則和要求S.工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司. 智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展路線圖Z. 2012.廣東省人民政府辦公廳.廣東省裝備制造業(yè)調整和振興規(guī)劃實施意見Z. 2009.廣東省科學技術廳. 廣東省數(shù)控一代機械產(chǎn)品創(chuàng)新應用示范工程“十二五”實施方案Z. 2011.廣東省標準化研究院. 廣東省高端裝備制造產(chǎn)業(yè)標準體系規(guī)劃與路線圖(2014-2018R. 2014(待出版.參考文獻123

18、4567(責任編輯:趙子軍智能儀器儀表與控制系統(tǒng)子體系包括“精密實驗室儀器設備、工業(yè)自動化儀表、工業(yè)控制計算機、新型環(huán)保儀表”五個標準門類。劃分方法借鑒了文獻2,同時對名稱按照CCS法做了一定的修正或歸類,如將“壓力、流量、物位、成分儀表”2修正為“工業(yè)自動化儀表”等?？紤]到中國市場對環(huán)保儀器儀表的迫切需求,本體系將處于高端領域的環(huán)保儀表(如環(huán)境質量監(jiān)測儀器儀表、環(huán)境水質監(jiān)測儀器儀表等納入本體系,定義為“新型環(huán)保儀表”。自動化系統(tǒng)與集成子體系包括“工業(yè)通信網(wǎng)絡、工業(yè)數(shù)據(jù)、體系結構和集成框架”三個標準門類。分類方法參考了全國工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成標準化技術委員會組織的架構方式。高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備子體系包括“金屬切削數(shù)控機床、特種加工數(shù)控機床、金屬成型數(shù)控機床、機床功能部件、機床數(shù)控系統(tǒng)”5個標準門類。前三個門類按照材料成型工藝來劃分。機床功能部件是具有相對通用性并可實現(xiàn)數(shù)控機床獨立功能的關鍵部件,如絲杠、導軌等;機床數(shù)控系統(tǒng)是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素。因此將這兩者單獨列為門類。智能專用設備子體系包括“工業(yè)機器人、重型工程機械、建材自動化生產(chǎn)設備、高端塑料加工設備、高端印刷和包裝設備、精密電子制造裝備、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械、新型環(huán)保節(jié)能設備、智能電力和電網(wǎng)裝備、3D打印成型設備、其他專用設備”10個標準門類。根據(jù)廣東省產(chǎn)業(yè)的實際情況并參