為紀念中華人民共和國成立75周年，全國各地區積極響應中社部提出的“強國復興有我”宣傳主旨，紛紛舉辦“中國裝備：裝備中國，邁向全球——新中國機械工業75載輝煌歷程展”系列宣傳活動。此舉旨在向祖國75歲生日獻上我們最深摯的慶賀與美好的祝愿，同時鼓舞全行業在新征程中持續譜寫“強國復興有我”的壯麗篇章。近年來，工業自動化產業展現出迅猛發展的態勢。數據顯示，全球自動化設備市場以年均超過10%的增速擴張，至2023年市場規模已達3066.7億美元，并有望于2025年突破5000億美元大關。
自“十四五”規劃實施以來，我國智能制造工程及新興產業的快速發展，極大地推動了工業自動化控制技術、產業及應用領域的進步，進而促進了我國工業自動化市場規模的持續擴大。在探索中國工業自動化產業快速發展的浪潮中，機電一體化技術作為推動中國工業4.0的核心驅動力之一，發揮著重要的作用。機電一體化技術廣泛應用于各種高精工業領域，如制造業、航空航天、醫療設備、交通運輸等。在這些領域中，機電一體化技術不僅提高了生產效率，還推動了產品的智能化和自動化升級。例如，在制造業中，機電一體化技術被廣泛應用于數控機床、工業機器人等設備中，實現了高精度、高效率的加工和生產。
以制造業為例，機電一體化技術在數控機床、工業機器人等生產設備中得到了廣泛應用，這些應用顯著提升了加工和生產的精度與效率。這一技術的采用，不僅提高了產品的質量和產量，還有效削減了生產成本，進而增強了相關企業在市場中的競爭力。那么，機電一體化技術究竟是如何推動這些積極變革的呢？在中國工業自動化產業的發展歷程中，它又占據了怎樣的重要位置？
上海世辰機電有限公司的總經理張世驊作為公司戰略決策的核心人物，張總親身經歷了世辰機電在機電一體化領域的不斷創新與突破。特別是在工業4.0和工業母機這兩個重要概念提出以來，張總一直引領著世辰機電走在行業的前沿。接下來，讓我們一同走進他的辦公室，聆聽他對于機電一體化技術的見解，以及世辰機電如何在機電一體化領域持續前行，為行業的進步貢獻自己的力量。
張總首先分享了中國工業自動化行業的現狀。近年來，中國已形成龐大的工業自動化市場，2019年至2023年間產業規模持續增長。2019年，產業規模達1895億元，同比增長1.61%；2022年攀升至2807億元，同比增長10.9%；2023年增速維持在11%。作為新興國家中最大的自動化市場，中國的設備需求持續旺盛，推動了國內產業的繁榮，并對全球市場產生了顯著影響。
工業自動化的應用正在逐漸從傳統行業向高端制造業轉型。高端制造業和新興產業，如工業機器人、半導體和高端醫療設備，成為新的增長點，對設備的精度、效率和智能化水平提出了更高要求。在國產替代加速的背景下，國內企業在高端領域實現了技術創新和市場突破，市場份額不斷提升。一些擁有自主知識產權和核心競爭力的企業迅速崛起，憑借技術創新和市場拓展能力，展現出強大的市場競爭力。張總表示，他很慶幸能帶領公司成為這一重要發展階段的見證者和參與者。
率先推動中國汽車制造柔性生產管理，樹立汽車制造柔性生產標桿
張總領導世辰機電創新開發了一套可定制化的機電一體化系統集成解決方案，專門針對國內汽車生產企業的柔性供應生產管理需求。該方案通過數字系統打通了不同廠商的設備信息連接，確保這些設備無縫協作，創新的多型號柔性生產夾具支持多種車型裝配的靈活生產。該方案在打通汽車生產企業全局信息的前提下，優化了生產流程，降低裝配錯誤和物料供應延遲，顯著提升工廠的整體生產效率。
這套方案的推出，專注于解決傳統汽車生產中沖壓、焊裝、總裝和噴涂等主要工藝流程所面臨的挑戰。這些環節涉及多種復雜設備，且為了有效控制工藝，單純依靠人工往往無法高效安全的完成生產過程。此外，企業的信息化聯動機制相對滯后，導致生產計劃的傳達與執行缺乏有效的系統反饋。這種狀況導致了生產計劃與實際能力不匹配、物料供應不及時及裝配錯誤（如錯裝或漏裝）等問題。在快速增長的汽車市場環境下，這些因素顯著制約了工廠的生產效率。
張總團隊創新的解決方案從多個方面逐步提升了國內汽車生產的智能化和靈活性。首先，團隊率先定制化了本地制造執行系統（MES），該系統專為滿足汽車生產企業的特定需求而設計，旨在實現生產過程的實時監控、數據采集和信息流通。由于國際汽車生產工廠的MES系統無法直接適用于國內企業，張總領導團隊與國內生產企業深入交流，開發了本地化的整套MES系統。這一系統不僅滿足了特定的生產流程要求，還兼顧了信息保密和實施成本的問題，顯著提升了系統的可接受性和適用性。
在MES本土化的基礎上，張總團隊針對國內汽車生產企業在裝配工藝中面臨的信息化短板，進一步升級了整車工廠的全局聯動性。團隊通過集成化的數字化系統，實現了生產過程中的實時信息共享和反饋，確保了各工序之間的協調與高效運作。通過將不同廠商的硬件配件信息整合到同一平臺上，確保了生產線資源的最大化利用。該系統支持多種零配件供應商的接入，使得生產過程中可以靈活選擇最佳的零配件供應方案。同時，通過管理系統進行零部件的溯源和追蹤，保障了每個零件的來源可追溯，從而確保了汽車生產及使用的安全性。
在軟件升級的同時，張總領導團隊創新設計了生產線柔性夾具系統，將傳統“一對一”的專用夾具模式升級為“一對多”。這一設計使同一平臺下的不同車型零件能夠靈活切換，無需整體拆裝移位，從而大幅提升了生產線的靈活性和經濟性。例如，不同車型及其變種型號（如汽油版、插電混動版，兩廂或三廂車型）可在部分生產環節實現共線生產。柔性夾具根據市場需求和排產要求實時調整，減少了30%以上的停產調整時間，并降低30%以上的產線建設和設備投資成本。通過優化設備利用率與靈活排程，生產效率提升約20%-40%。整體而言，該方案通過軟硬件深度融合，優化生產流程、降低生產成本，助力行業向智能化、信息化和柔性化方向發展，樹立了行業標桿。
突破傳統傳動系統技術瓶頸，引領高精度傳動系統發展
機電一體化系統集成解決方案的成功實踐為汽車制造業開辟了新視角。然而，要推動中國制造業持續發展，關鍵在于提升高端制造機床設備的質量。為了在市場競爭中立于不敗之地，必須從根本上提高設備的精度和可靠性。為此，張總領導團隊深入研究高精度傳動技術，最終在傳動系統的最大精度、最高動態性能、最佳剛度和最長壽命等方面取得重要突破，同時在緊湊結構中實現了高精度與高扭矩的有效配合。
張總向記者介紹了中國當前機床在精度、扭矩和穩定性方面的相對不足。作為機床主要驅動設備，減速器的傳動系統精度和扭矩是評估其性能的重要指標。隨著行業發展，市場對高精度、高可靠性和高負載能力的需求不斷增長。在高端制造中，雖然進口機床常被視為最佳選擇，但價格昂貴且限制較多的情況困擾著制造企業。同時，國內機床在驅動系統方面受到線性傳動系統精度和結構設計的限制影響，還不能滿足高端制造的生產要求。在中國高端制造轉型的關鍵時期，張總領導公司創新推出的高精度傳動系統定制化解決方案。該傳動系統包含了多項行業創新為行業的發展提供了新的思路，包括創新的法蘭設計、定制化齒輪設計、定制化驅動方案、定制化潤滑和軸承油封，以及傳動系統創新智能化管理。
首先，創新法蘭設計，有效提高傳動系統組裝與生產效率。法蘭作為連接兩段設備的重要組件，既提供穩固的連接，確保系統密封，防止泄漏，又簡化了設備的拆卸和維護。通過合理的設計，法蘭能夠有效分散壓力，減少材料疲勞，從而提升裝配效率并降低生產誤差。傳統法蘭設計在傳動系統中常面臨組裝效率低和誤差大的問題。基于公司的數據庫資源，張總通過優化法蘭的形狀和接口，設計出具有匹配廣泛主流電機法蘭，增加了柔性適配性，簡化了裝配過程，使組件更快速、準確地結合。
其次，創新定制齒輪設計和定制驅動方案，以應對不同的應用場景。齒輪在傳動系統中的作用是負責將動力從一個部件有效地傳遞到另一個部件。通過相互嚙合，齒輪能夠實現動力傳遞，并且可以根據齒輪的大小和齒數調整轉速和扭矩。正確的齒輪設計可以有效減少摩擦和磨損，延長設備的使用壽命，提高運行效率。張總通過齒輪定制化設計，選用激光焊接、法蘭連接、花鍵等不同的輸出連接形式增強輸出的剛度，使得齒輪能夠滿足不同使用環境的特定負載、轉速和精度需求，確保整個傳動系統高效、穩定地運行。同時，結合定制化驅動方案，讓傳動系統能夠在不同場景保持最佳效率運轉。
此外，張總創新性地定制了潤滑方案和軸承油封，通過選擇最合適的油封和潤滑劑配方，以及根據使用情況進行潤滑的自動化系統，有效延長了設備的潤滑持久性，從而提升了整套傳動系統的使用壽命和整體性能，確保設備在運行過程中的高穩定性。更重要的是，結合傳感器和網絡通訊技術，傳動系統實現了智能化管理，支持實時監控和數據分析，使管理人員能夠迅速調整系統參數，增強設備的適應性與穩定性。這種高可知性對于管理人員而言至關重要。
最后，張總在設計中注重緊湊外形，這不僅有效節省了空間，還顯著降低了系統的慣量，減少了因慣性引起的形變，從而提升了運行精度。慣量是物體抵抗運動狀態改變的能力，具體來說，物體的慣量與其質量成正比。對于靜止的物體來說，慣量越大，啟動它所需的力量就越大；對于運動的物體來說，慣量越大，減速或改變運動方向所需的力量也越大。在傳動系統中，較大的慣量會導致系統反應遲緩，影響整體效率和精度。張總率先在緊湊結構中實現高精度與高扭矩輸出。這一設計提升了齒輪的傳動效率，減少了能量損耗，確保設備在各種工況下的最佳性能與響應速度，使傳動系統能夠在復雜環境中保持卓越表現。
這只是中國高端制造發展歷程中的一小部分，而張總及其團隊正處于這一變革的前沿。談及未來發展時，張總指出，隨著人工智能、物聯網和大數據等新興技術的不斷融合，機電一體化將邁向更高的智能化水平。這將不僅提升設備的自主決策能力，還能實現更加靈活的生產模式，滿足市場多樣化的需求。
在高端制造中，智能機器人正日益普及，尤其是那些集成了視覺識別、機器學習和實時數據分析等技術的機器人。通過與機電一體化系統的深度結合，這些機器人變得愈加智能化，能夠執行更復雜的任務，并模仿人類的行為和動作。整合先進的傳感器、人工智能和控制技術后，機器人可以更有效地感知環境、分析數據，并作出靈活的反應。這種智能化不僅提升了機器人的功能，還使其在生產流程中能更好地與人類協作，適應不斷變化的工作需求。未來，張總相信，機器人與機電一體化的深度融合將引領制造業進入一個更加智能、高效的新時代。
在未來，世辰機電將繼續投入資源于高端制造技術的研發，探索更多智能應用場景，以助力中國制造業的轉型升級。張總相信，在智能制造的浪潮下，世辰機電將繼續秉持“創新、協作、共贏”的理念，以科技推動進步，以智慧引領未來，為中國制造業的轉型升級貢獻更大的力量。
——信息來自：界面新聞
