广东省智能制造装备产业标准体系框架构建_赵婧

1、1 引 言智能制造装备是在融合现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术的基础上,通过感知、人机交互、决策和执行技术,实现制造过程高度自动化的装备。智能制造装备泛指采用数字化、网络化、智能化技术的各类制造装备,因此智能制造装备产业内涵丰富,几乎涵盖了装备制造业的所有领域。我国装备制造业大部分正处于“数控一代”的转型期,装备还处于从电气化向自动化的技术升级,即智能制造的初级发展阶段。与此同时智能制造已被国际认为是主流的制造技术发展趋势。智能制造装备作为实现智能制造的重要载体,该产业必将在未来扮演重要角色,广东省智能制造装备产业标准体系框架构建赵 婧 徐 剑 王 明 彭家志(广东省标准化研

2、究院摘要:智能制造装备在促进广东省制造业转型升级上扮演了重要角色。标准体系的构建能够有层次性地推动产业关键标准、空白领域标准的制修订,从而促进产业健康快速的发展。本文在对广东省智能制造装备产业发展现状、产业技术趋势、国内外产业标准化发展现状的深入调研和分析研究的基础上,提出了广东省智能制造装备产业标准体系框架。该标准体系具备良好的科学性和实用性,对引导广东省智能制造装备产业健康发展有重大意义。关键词:标准体系 智能制造装备 广东DOI编码: 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基金项目:本文受广东省战略性新兴产业发展专项资金项目“高端装备制造产品标准体系建设”和广东省质检局科技计划项目“智能制造装备制造产业标准体系规划和路线图研究”(项目编号“2014ZB01资助。作者简介:赵婧,工学博士,主要研究方向为装备制造业标准化。47发展潜力不可小觑。智能制造装备产业相关标准的建立对于提高装备质量、提高零部件及组件、软件系统的互换性有重要意义。在政府、行业标准化组织及企事

7、业单位的共同推动下,已制修订多项国家、行业、地方标准,形成了与国际同步的发展。但由于我国装备制造业对核心及先进技术尚未完全掌握,且装备产品主要占据中低端市场,导致我国装备标准在高端装备领域严重匮乏。同时在共性技术领域,虽然目前有相当数量的标准,但对比国际先进标准仍不够完善,多数无标准制定的主导权。因此,智能制造装备产业标准化工作仍有待加强,标准体系建设势在必行。同时,如何增加标准体系的科学性、实用性及区域适用性值得深入研究。2 智能制造装备产业标准体系框架国 内研究现状按照智能制造装备产业“十二五”发展规划的定义,智能制造装备产业按产品大类可以划分为关键基础零部件、元器件及通用部件、精密和智能

8、仪器仪表与试验设备、高档数控机床与基础制造装备、智能专用设备四大领域1。关键基础零部件及通用部件指的是与智能制造装备配套的,对装备运动精度、驱动能力等性能影响较大的零部件及组件,如精密传动机构、传感器、液气密元件、伺服控制系统等。高档数控机床与基础制造装备指的是进行通用性较强的材料成型工艺如切削、铸造、焊接、冲压等的机床。其有两部分的含义:一是高档数控机床,包括搭载数控系统的金属切削、特种加工、压力成型机床。有别于传统数控机床,“高档”体现在大型、高速、精密、多轴、复合和高效上。二是基础制造装备,即除上述工艺之外的成型工艺装备如铸造设备等。智能仪器仪表与控制系统主要包括工业自动化仪器仪表、精密

9、实验室仪器仪表、工业控制计算机等1。智能专用设备指的是适用于某一行业的自动化制造与加工设备,如建材制造设备、电子制造装备、农业加工机械等。这四大领域又可细分为多个行业。目前智能制造装备产业相关的标准化工作基本以行业为单元来开展。产业涉及的国家级标准化技术委员会约有21个,主要有金属切削机床(SAC/TC 22、自动化系统与集成(SAC/TC 159、工业过程测量和控制(SAC/TC 124、农业机械(SAC/TC 201、铸造机械(SAC/TC 186等。这些标准化技术委员会基本覆盖了智能制造装备涵盖的所有领域。由于智能制造装备本身概念较新,因此鲜有智能制造装备产业标准体系建设的研究报道。可以

10、查阅到的仅有中国机械工业联合会(以下简称中机联标准部提出的智能制造装备标准体系2,标准体系框架如图1所示。该框架第一层级基本参照了文献1按照产品大类的分类方法,将智能制造装备分为高档数控机床与机床装备、智能专用设备、智能仪器仪表与控制系统、关键基础零部件及通用部件四个子领域。第二层级进一步按照行业的独立性将产品大类细分为更小的子类。该体系框架对比文献1可以发现,第一层级基本涵盖了智能制造装备产业的大类。但第二层级,有些大类下仍不完善,如智能专用设备未覆盖文献1指出的八大重点发展领域,其仅包含三个领域。另外,从文献2的标准数量统计可以看出,该标准体系收录的标准远少于目前各行业现行的标准数量。推测

11、是由于该标准体系涵盖的仅为智能制造装备产业重点发展产品所致。再者中机联提出的标准体系尚无法体现出地方特色,它属于一个技术层面的标准体系。3 广东省智能制造装备产业现状为了能更准确地制定适用于广东省产业的标准体系,深入调研广东省智能制造装备产业不可或缺。通过对省内多家龙头企业、行业协会、科研院所的走访,我们总结了广东省智能制造装备产业现状。目前广东在智能制造装备的多个装备制造领域,如精密电子制造装备、数控机床、铸造机械、包装和印刷机械、塑料机械、建材机械等位于国内前列。精密电子制造装备的产值为全国第一位;机床工具行业产值居全国第三位;仪器仪表行业产值居全国第二位;机器人产业产值约占全国3,000

12、亿元的三分之一等,同时广东也是国内工业机器人应用的主要市场之一。广东省智能制造装备产业主要集中在珠江三角洲一带,涌现出多个有辐射力的产业集群。已批建如佛山48市国家高新技术产业开发区核心区等多个广东省智能制造示范基地。各集群发展各具特色,并形成了自身的技术优势及特色产品;形成了一大批在全国具有影响力的企业,其中民营企业发展势头强劲是广东省相比国家老工业区的一大特色。图1 智能制造装备产业标准体系(中机联但多个智能装备制造领域只实现了中低端市场的突破,高端市场和核心技术仍未掌握。如电子制造装备中低端产品国产化率逐年大幅提升,深圳产值年均增长率30%,但高端产品如全自动贴装机、芯片载体器件封装设备

13、大部分还依靠进口;在关键基础零部件及通用部件等关键与共性技术上虽有较大的突破,但距离国际先进水平仍有差距,如工业机器人的核心零部件谐波减速器目前广东省绝大多数企业无能力制造,且工业机器人的制造模式仍为“核心零部件外购整机设计组装”;装备的智能化水平仍然较低,绝大多数装备还处于由电气化向自动化的改造升级中6。4 广东省智能制造装备产业标准体系 框架在深入了解广东省智能制造装备产业现状及标准化需求、广泛搜集资料的基础上,按照GB/T 13016-2009标准体系表编制原则和要求3对标准体系编制的要求,根据文献1、智能制造装备产业“十二五”发展路线图4、广东省装备制造业调整和振兴规划实施意见5、广东

14、省数控一代机械产品创新应用示范工程“十二五”实施方案6等多份产业政策提出的产业发展要求,借鉴相关研究成果2、产业相关国内外行业标准化技术委员会标准体系建设经验、国际标准分类法(ICS和中国标准文献分类法(CCS等标准分类方法,提出了广东省智能制造装备产业标准体系总体框架图。该标准体系框架采用并列结构,层与层之间是包含与被包含关系。第一层次包括“关键基础零部件及通用部件、智能仪器仪表与控制系统、自动化系统与集成、高档数控机床及基础制造装备、智能专用设备、重大智能制造成套设备”6个子体系。该层次的分类方法与文献2类似,与其不同的是: (1增加了“自动化系统与集成”这一门类。自动化系统与集成主要用于

15、解决自动化设备、仪器仪表硬件与软件系统之间数据传递、信息共享、互操作的问题,其符合未来工业设备大型化、连续化、高参数化的要求;同时这一门类属智能制造装备的共性技术,目前现行标准数量较多,是产业标准化的关键领域。(2增加了“重大智能制造成套设备”这一门类,主要包括文献1提及的八大关键领域的成套生产线设备。由于其标准化的对象是一系列设备,既要考虑单个设备的性能要求,又要考虑整体的协调,为标准化的难点,但成套装备是装备制造业亟待突破的方向,因此将其纳入本体系。各子体系可进一步划分为标准门类。关键基础零部件及通用部件子体系包括“新型传感器及系统、精密传动装置、液气密元件及系统、伺服控制机构”4个标准门

16、类。这4个门类属于智能制造装备的共性模块,即感知模块、执行模块、控制模块所使用的关键零部件。这种划分基本符合文献2中对关键基础零部件及通用部件的分类方法,同时又根据文献1对“核心智能测控装置与部件”的定义,增加了“新型传感器及系统”。智能制造装备标准体系高档数控机床与基础装备智能专用装备智能仪器表与控制系统关键基础零部件及通用部件高档数控机床基础制造装备大型智能工程机械智能印刷设备智能控制系统高可靠性液压、液力、气动和密封元件及系统精密控制仪表精密、重载齿轮传动装置精密科学仪表高度、精密重载轴承泵和闸门工业机器人大功率、高性能电力电子器件及变频调速系统智能化高效节能农业机械49吕政等. 智能制

17、造装备产业“十二五”发展规划J. 工业年鉴, 2012. 中国财政经济出版社.中机联标准部. 智能制造装备标准体系研究J. 仪器仪表标准化与计量, 2012(2: 57.GB/T 13016-2009.标准体系表编制原则和要求S.工业和信息化部装备工业司. 智能制造装备产业“十二五”发展路线图Z. 2012.广东省人民政府办公厅.广东省装备制造业调整和振兴规划实施意见Z. 2009.广东省科学技术厅. 广东省数控一代机械产品创新应用示范工程“十二五”实施方案Z. 2011.广东省标准化研究院. 广东省高端装备制造产业标准体系规划与路线图(2014-2018R. 2014(待出版.参考文献123

18、4567(责任编辑:赵子军智能仪器仪表与控制系统子体系包括“精密实验室仪器设备、工业自动化仪表、工业控制计算机、新型环保仪表”五个标准门类。划分方法借鉴了文献2,同时对名称按照CCS法做了一定的修正或归类,如将“压力、流量、物位、成分仪表”2修正为“工业自动化仪表”等。考虑到中国市场对环保仪器仪表的迫切需求,本体系将处于高端领域的环保仪表(如环境质量监测仪器仪表、环境水质监测仪器仪表等纳入本体系,定义为“新型环保仪表”。自动化系统与集成子体系包括“工业通信网络、工业数据、体系结构和集成框架”三个标准门类。分类方法参考了全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会组织的架构方式。高档数控机床与基础制造装备子体系包括“金属切削数控机床、特种加工数控机床、金属成型数控机床、机床功能部件、机床数控系统”5个标准门类。前三个门类按照材料成型工艺来划分。机床功能部件是具有相对通用性并可实现数控机床独立功能的关键部件,如丝杠、导轨等;机床数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。因此将这两者单独列为门类。智能专用设备子体系包括“工业机器人、重型工程机械、建材自动化生产设备、高端塑料加工设备、高端印刷和包装设备、精密电子制造装备、现代农业机械、新型环保节能设备、智能电力和电网装备、3D打印成型设备、其他专用设备”10个标准门类。根据广东省产业的实际情况并参