點膠控制系統(tǒng)產業(yè)發(fā)展行動指南

加強與相關國家、地區(qū)及國際組織的交流，開展智能制造技術、標準、人才等合作。鼓勵跨國公司、國外科研機構等在華建設智能制造研發(fā)中心、示范工廠、培訓中心等。加強知識產權保護，推動建立數據資源產權、交易流通、跨境傳輸和安全保護等基礎制度和標準規(guī)范。依托共建一帶一路倡議、金磚國家合作機制、區(qū)域全面經濟伙伴關系協(xié)定（RCEP）等，鼓勵智能制造裝備、軟件、標準和解決方案走出去。夯實基礎支撐，構筑智能制造新保障瞄準智能制造發(fā)展趨勢，健全完善計量、標準、信息基礎設施、安全保障等發(fā)展基礎，著力構建完備可靠、先進適用、安全自主的支撐體系。深入推進標準化工作。持續(xù)優(yōu)化標準頂層設計，統(tǒng)籌推進國家智能制造標準體系和行業(yè)應用標準體系建設。加快基礎共性和關鍵技術標準制修訂，加強現有標準的優(yōu)化與協(xié)同，在智能裝備、智能工廠等方面推動形成國家標準、行業(yè)標準、團體標準、企業(yè)標準相互協(xié)調、互為補充的標準群。加快標準的貫徹執(zhí)行，支持企業(yè)依托標準開展智能車間/工廠建設。積極參與國際標準化工作，推動技術成熟度高的國家標準與國際標準同步發(fā)展。（一）完善信息基礎設施加快工業(yè)互聯(lián)網、物聯(lián)網、5G、千兆光網等新型網絡基礎設施規(guī)模化部署，鼓勵企業(yè)開展內外網升級改造，提升現場感知和數據傳輸能力。加強工業(yè)數據中心、智能計算中心等算力基礎設施建設，支撐人工智能等新技術應用。支持大型集團企業(yè)、工業(yè)園區(qū)，圍繞內部資源整合、產品全生命周期管理、產業(yè)鏈供應鏈協(xié)同、中小企業(yè)服務、工業(yè)數據處理分析，建立各具特色的工業(yè)互聯(lián)網平臺，實現全要素、全產業(yè)鏈數據的有效集成和管理。（二）加強安全保障加強智能制造安全風險研判，同步推進網絡安全、數據安全和功能安全，推動密碼技術深入應用。實施企業(yè)網絡安全分類分級管理，督促企業(yè)落實網絡安全主體責任。完善國家、地方、企業(yè)多級工控信息安全監(jiān)測預警網絡，加快建設工業(yè)互聯(lián)網安全技術監(jiān)測服務體系。探索建立數據跨境傳輸備案與監(jiān)管機制。（三）體系和安全管理制度培育安全服務機構，加大網絡安全技術產品推廣應用，提升診斷、咨詢、設計、實施等服務能力。（四）強化人才培養(yǎng)定期編制智能制造人才需求預測報告和緊缺人才需求目錄，研究制定智能制造領域職業(yè)標準。依托高技能人才培訓基地等機構，開展大規(guī)模職業(yè)培訓。加強應屆畢業(yè)生、在職人員、轉崗人員數字化技能培訓，推進產教融合型企業(yè)建設，促進智能制造企業(yè)與職業(yè)院校深度合作，探索中國特色學徒制。深化新工科建設，在智能制造領域建設一批現代產業(yè)學院和特色化示范性軟件學院，優(yōu)化學科專業(yè)和課程體系設置，加快高端人才培養(yǎng)。弘揚企業(yè)家精神和工匠精神，鼓勵開展智能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、技能競賽。運動控制行業(yè)上下游情況行業(yè)上游包括硬件類和軟件類，其中硬件類包括各類電子元器件及機械結構件，如PCB面板、IC芯片、晶體管、電阻電容等，軟件類包括編程開發(fā)工具及操作系統(tǒng)。中游核心部件包含如運動控制器、伺服驅動器、伺服電機等，下游多為點膠機、錫膏印刷機、自動光學檢測設備、貼裝機、插件機等電子制造設備廠商，其終端領域主要集中在計算機、通訊、消費電子、玩具飾品、包裝業(yè)、汽車電子、新能源制造及半導體集成電路等產業(yè)。（一）運動控制行業(yè)上游供應情況芯片類元器件特別是微處理器類芯片作為運動控制器的主要計算單元，其技術發(fā)展與整合度的提升對提高運動控制器產品性能、持續(xù)改進運動控制算法都有著積極的推動作用。國內外各半導體廠商持續(xù)研發(fā)提升芯片的性能和可靠性，對運動控制系統(tǒng)產品的質量有著積極影響。行業(yè)產品對芯片性能要求較高，原廠供應商目前主要以國外供應商為主，如TI、ST、XILINX等。受市場環(huán)境影響，2021年，國外供應商的價格持續(xù)上漲，貨期延長，對產品可持續(xù)供貨有不良影響。2022年，芯片整體供需關系由全面緊張轉變?yōu)榻Y構性短缺，一方面智能手機、PC等消費領域芯片供過于求，另一方面車用及工業(yè)芯片依舊存在短缺情況。（二）運動控制行業(yè)下游發(fā)展情況1、電子制造設備行業(yè)基本情況行業(yè)下游主要為電子制造設備行業(yè)，其中主要包括電工機械專用設備制造、半導體器件專用設備制造、電子元器件與機電組件設備制造及其他電子專用設備制造。電子制造設備主要用于實現電子產品（含元件、組件及成品）制造工藝自動化，其工藝種類眾多，工藝場景復雜多樣。針對元件級電子產品的制程工藝包括半導體的晶圓加工、晶片封裝及測試等。組件級電子產品的制程工藝包括集成電路組件的貼裝、插裝、點膠及制程中的質量檢測等。成品級電子產品的制造工藝主要是各零部件及組件的裝配，包括智能手機、平板電腦、智能穿戴設備的自動化線工作流程組裝生產。近年來全球電子產品需求旺盛，其中3C類電子產品產銷量不斷攀升，推動了我國電子制造設備市場蓬勃發(fā)展。2、電子制造設備行業(yè)的主要特點電子制造設備的用途廣泛，民用類產品從家用電子玩具到智能可穿戴設備，商用類產品從電子元器件到汽車電子產品。不同類型的電子產品，對應電子制造設備的研發(fā)難度及生產制造有著不同的要求。根據加工產品的不同，電子制造設備可分為元件級、組件級和成品級。元件級電子制造設備對控制精度、加工效率及可靠性要求極高，需要設備廠商在制程工藝、系統(tǒng)工程、機械設計、電控應用及軟件系統(tǒng)開發(fā)等多個方面都具備長時間的技術積累。國內組件級電子制造設備廠商通過近三十年的技術積累，已突破部分技術壁壘，但在經營過程中面臨用工成本上升、財務管理不善等風險。國內成品級電子制造設備廠商的設備大多應用于非標自動化生產線，要求設備廠商短時間內完成樣機工藝驗證、參與生產線安裝及調試、后續(xù)需求修訂，業(yè)務過程是工藝需求開發(fā)、樣機工藝驗證、需求變更、開發(fā)糾正、再驗證測試的反復循環(huán)，需要設備廠商持續(xù)的研發(fā)投入。相較于國外電子設備制造廠商，我國廠商起步較晚、技術積累不足，國內廠商與國外廠商競爭過程中的優(yōu)勢來源于行業(yè)上下游的協(xié)同發(fā)展。近年來，以計算機、通訊及消費類電子產品為代表的電子產品生命周期變化加快。在物聯(lián)網、5G、新能源、人工智能等技術驅動下，電子產品的產品形態(tài)及生產模式都發(fā)生了較大改變。電子產品的物理形態(tài)越來越小，能耗要求越來越低，產品迭代不斷加快。生產廠商對生產管理的要求不斷提升，要求上游設備廠商必須具備精密可靠制造工藝和快速響應能力。因此，國內電子制造設備廠商設備的核心運動控制部件多以上游的運動控制廠商為主，將研發(fā)投入集中于產品加工工藝及機械設計。國內廠商與其供應體系的合作模式，縮短了產品的研發(fā)周期，降低了單個廠商的研發(fā)風險。依托于國內完備的供應體系，成品級電子制造設備廠商得以快速響應下游客戶的需求。近年來，以蘋果、特斯拉為代表的電子產品廠商在國內建立生產線，結合國內華為、比亞迪等電子產品廠商的不斷發(fā)展，國內電子制造設備廠商蓬勃發(fā)展。根據國家統(tǒng)計局的數據，2017年至2021年，我國電子信息制造業(yè)固定資產年平均增長17．3%，高于制造業(yè)年平均增長率8．5%。3、電子制造設備中運動控制系統(tǒng)產品的應用情況國內運動控制產品主要滿足了電子制造設備廠商的技術性需求及業(yè)務性需求。技術性需求主要涉及對設備的控制精度、加工效率、系統(tǒng)可靠性、設備用戶的使用要求（工藝編程效率，設備可維護性）及設備應用現場的總體控制技術（如信息化適應，設備間通訊管理）等要求。業(yè)務性需求主要涉及研發(fā)利用效率、二次開發(fā)柔性、采購、生產及售后服務的可接受程度。要滿足技術性需求，需要運動控制產品本身的功能和性能與電子制造設備匹配。目前，國產運動控制產品在高端應用（如半導體封測）領域，產品性能與國外廠商仍存在一定差距。但在大多數電子制造設備應用領域，國產通用運動控制器、伺服驅動系統(tǒng)以及專用控制系統(tǒng)軟件產品的應用已十分廣泛。此外，國內運動控制廠商通過成本優(yōu)勢、服務優(yōu)勢等更好滿足了國內電子制造設備廠商的業(yè)務性需求。技術性需求又與設備制造商自身的研發(fā)能力相關，如國外半導體封裝測試設備廠商（如ASM、諾信、Asymtek），其規(guī)模較大、研發(fā)實力較強，設備中的運動控制器、驅動器等部件，都是基于系統(tǒng)性設計而自主研發(fā)生產的，部分非重要部件對外采購。檢測類設備和非標自動化設備生產廠商大多采用向專業(yè)運動控制企業(yè)采購通用運動控制器及伺服驅動系統(tǒng)，基于其二次開發(fā)或系統(tǒng)集成利用。激光切割、點膠機等設備廠商中，既有外購成套的行業(yè)專用控制系統(tǒng)，也有采購標準化通用運動控制產品用于二次開發(fā)，這兩種模式的選擇取決于企業(yè)自身的研發(fā)能力、市場外部供需環(huán)境及供應產品的性能?？傮w而言，國內電子制造設備廠商對項目開發(fā)周期有較高的要求，其運動控制產品一般先外購，當國產產品不滿足要求才采用進口產品。國內設備廠商在其上游專業(yè)廠商尚不完全具備與國外廠商競爭的形勢下，多數不具備自主研發(fā)運動控制產品的能力。國內運動控制廠商在今后競爭策略上需要先在性能上追上進口產品，再在產品策略上通過模式優(yōu)化適應市場需求。推進新型創(chuàng)新網絡建設圍繞關鍵工藝、工業(yè)母機、數字孿生、工業(yè)智能等重點領域，支持行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合高校、科研院所和上下游企業(yè)建設一批制造業(yè)創(chuàng)新載體。鼓勵研發(fā)機構創(chuàng)新發(fā)展機制，加強數據共享和平臺共建，開展協(xié)同創(chuàng)新。推動產業(yè)化促進組織建設，加快創(chuàng)新成果轉移轉化。建設一批試驗驗證平臺，加速智能制造裝備和系統(tǒng)推廣應用。加大財政金融支持加強國家重大科技項目、國家重點研發(fā)計劃等對智能制造領域的支持。落實首臺套重大技術裝備和研發(fā)費用加計扣除等支持政策。鼓勵國家相關產業(yè)基金、社會資本加大對智能制造的投資力度。發(fā)揮國家產融合作平臺作用，引導金融機構為企業(yè)智能化改造提供中長期貸款支持，開發(fā)符合智能制造特點的供應鏈金融、融資租賃等金融產品。鼓勵符合條件的企業(yè)通過股權、債權等方式開展直接融資。運動控制行業(yè)技術水平隨著自動化技術的發(fā)展，運動控制作為自動化制造的基礎技術，逐漸與CAD/CAPP/CAM技術集成，形成了面向特定領域（如激光切割、點膠、標刻、焊接、工業(yè)機器人等），融合行業(yè)工藝知識和控制器編程軟件，形成以運動控制為基礎的系統(tǒng)技術。（一）通用運動控制技術一個典型的運動控制系統(tǒng)主要包括運動控制器、驅動器和電機、以及傳感器等三大部件，分別完成運動規(guī)劃、運動執(zhí)行和運動感知三大功能，融合了電子電氣、控制工程、計算機科學、通信技術及傳感檢測等領域技術。1、運動控制行業(yè)運動控制器技術運動控制器主要完成運動規(guī)劃功能。運動控制器是一個可編程裝置，根據用戶設定的期望位置、速度、加速度等，產生各運動曲線，輸出給電機驅動器，并監(jiān)控I/O狀態(tài)、電機或機械裝置實際位置，實現開環(huán)或閉環(huán)控制。運動控制器由硬件和軟件組成，其中軟件包括實時操作系統(tǒng)、運動控制運行庫、用戶運動控制應用程序等構成。對于點位運動，運動控制器需要實現單軸和多軸獨立運動控制；對于軌跡運動，運動控制器具有直線插補、圓弧插補、螺旋線插補等；為提高運動效率同時降低運動沖擊，軌跡運動往往要實現前瞻速度規(guī)劃。為適應加工過程中位置和速度變化，需要具有動態(tài)改變位置、改變速度技術。為了手動調整加工對象位置，運動控制器通常搭載手輪控制技術。運動控制器常用的電子凸輪技術和電子齒輪技術實現同步控制。二者都是通過采樣主動軸位置，一般通過編碼器獲取，根據凸輪曲線或減速比計算出從動軸運動信息，控制從動軸電機的運動。主動軸和從動軸之間無直接的機械聯(lián)接。對于電子加工設備，為保證視覺系統(tǒng)與運動位置的高速、精確同步，運動控制器需要實現位置比較輸出，運動控制器同時具有編碼器位置鎖存功能。2、運動控制行業(yè)伺服驅動技術伺服驅動技術主要用于完成運動執(zhí)行功能。伺服驅動技術接收運動控制器發(fā)來的運動指令，將弱電指令信號放大到電機運行所需要的高壓/大電流，控制驅動元件使其按照指令要求運動，因此，需要滿足運動過程動態(tài)響應等性能指標。由于電子加工需要較高精度和響應特性，所以主要的加工軸一般采用交流伺服驅動器和交流電機。整個系統(tǒng)包括驅動信號控制轉換、電力電子驅動放大、位置調節(jié)、速度調節(jié)、電流調節(jié)、位置檢測等。每個交流伺服驅動器一般有三個閉環(huán)，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。電流環(huán)為伺服電機提供轉矩，一般情況下與電機匹配，不需要外部控制。速度環(huán)控制電機轉速，常采用比例積分調節(jié)器，比例積分參數取決于負載大小和機械傳動系統(tǒng)剛度、間隙等特性。位置環(huán)控制各電機按指令位置精確定位，部分簡單的位置環(huán)只采用了比例控制。為保證良好的快速性、穩(wěn)定性，伺服系統(tǒng)要求具有高增益，但這會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以往往在PID控制基礎上，增加前饋控制，因此需要伺服系統(tǒng)具有PID參數的自整定功能。此外，伺服驅動內已廣泛采用信號濾波技術，解決電信號的各種干擾。3、運動控制行業(yè)信號檢測技術信號檢測技術主要完成運動感知功能。運動控制系統(tǒng)中最常使用的是位置檢測裝置，利于位置檢測裝置實時測量執(zhí)行部件的位移信號，通過求導或偏差運算，即可獲得速度和加速度信息。將執(zhí)行部件的實際位置反饋給伺服驅動系統(tǒng)或運動控制器，實現半閉環(huán)、閉環(huán)控制。根據測量方法可分為增量式和絕對式，直接測量和間接測量；按信號形式，可分為模擬式和數字式。隨著運動控制系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，在傳統(tǒng)光柵尺、編碼器檢測位置的基礎上，引入了機器視覺技術，包括單目視覺和雙目視覺，可以實現更復雜的工作環(huán)境。（二）運動控制行業(yè)CAD技術CAD技術是指在零件加工的設計過程中，以計算機作為工具，進行設計的一切實用技術的總和，最廣泛的應用是二維、三維的幾何形體的建模、繪圖、設計等。CAD技術需要支持第三方工業(yè)設計軟件如AutoCAD、Solidworks、UG等輸出的零件圖紙的識別、編輯和優(yōu)化處理，最終生成零件加工模型。在美國、英國、日本等工業(yè)化進程較早的國家，CAD技術已被廣泛應用于設計與制造的各個領域。國內CAD技術發(fā)展較晚，目前主要以二維平面設計為主，近兩年以PCL開源庫為基礎的三維空間設計逐漸成熟。（三）運動控制行業(yè)CAM技術CAM技術是指在機械制造業(yè)中，利用計算機通過各種數值控制機床和設備，自動完成從產品設計到加工制造之間的一切生產準備活動。在CAD輸出的加工模型的基礎上，根據零件加工的工藝要求，可通過計算機輔助生成最優(yōu)的控制參數和加工模型。針對不同的制造過程，CAM所需的技術有較大差異。例如點膠行業(yè)CAM注重于流體控制、點膠路徑優(yōu)化以及膠閥控制與軌跡運動配合等相關控制參數；激光切割行業(yè)CAM注重于切割軌跡排版以及光路、激光焦點等控制參數。目前國內制造業(yè)CAM技術飛速發(fā)展，相較于國外基于標準數控系統(tǒng)開發(fā)的計算機輔助制造軟件，國內的軟件設計不需要專業(yè)的數控編程能力，降低了使用門檻。（四）運動控制行業(yè)工業(yè)機器人編程技術（SDE）規(guī)劃機器人按照要求在三維空間內完成指定的工藝動作稱為工業(yè)機器人編程技術（SDE）。工業(yè)機器人編程主要分三類：一是示教編程，操作人員通過示教編程器移動移動機器人的終端（膠頭、焊槍、切割頭等）跟蹤加工軌跡并實時記錄軌跡信息以及設置加工工藝參數，機器人根據記錄信息逐點重現加工工藝，該方案面對復雜的零件編程效率低下；二是離線編程，操作人員依靠計算機圖形技術建立機器人工作模型和零件三維模型，模擬三維圖形動畫編程結果。三是獨立編程，該方案是實現機器人智能化的基礎，依靠各種外部傳感器使機器人能夠全面感知真實的加工環(huán)境，并確定工藝參數和運行路徑。獨立編程不僅提高了機器人的自主性和適應性，也是工業(yè)機器人未來的發(fā)展趨勢。（五）運動控制行業(yè)工藝軟件組件技術（CAPP）組件是指應用系統(tǒng)中可以明確識別的，具有一定功能的構成模塊。隨著制造業(yè)流水化程度越來越高，工藝系統(tǒng)加工任務不固定，工藝軟件組件技術主要用于工藝軟件在加工場景中的快速切換。如電子裝備流水線上的點膠工位，不同的零件需要對應不同的膠水與膠閥以及工藝控制參數，需要組件化的膠閥工藝控制模塊就能快滿足現場的使用要求，同時不影響軟件的其他控制工藝?？傮w來說，運動控制作為自動化領域中的一個分支，最終執(zhí)行裝置是各種機構，構成的控制系統(tǒng)多為非線性、多輸入多輸出的復雜系統(tǒng)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性要求高。運動控制系統(tǒng)響應要求快，過渡調節(jié)時間精準至毫秒級，加工節(jié)拍只有100至200毫秒，因此系統(tǒng)增益大，同時要求系統(tǒng)的實時性高，時鐘抖動低至微秒級。系統(tǒng)控制精度高，工業(yè)上使用的一些高精度運動系統(tǒng)達到1微米。為了獲得更換的加工效率和加工質量，要求實現高速高精度的運動控制，有的加工速度超過2米/秒。（六）運動控制行業(yè)機器視覺技術機器視覺在運動控制系統(tǒng)中一般有兩類用途：其一用于識別零件的位姿變化，并將變化信息轉化為機械設備能識別的運動信息，最終引導設備完成零件加工；其二是對零件進行缺陷檢測。機器視覺系統(tǒng)使用一個或多個攝像機，通過模數轉換、數字信號處理等將所得的數據輸入到計算機，計算機分析輸入的圖像數據后