(14)对接“中国制造2025”，培养工业机器人和智能制造人才
2018-07-27 | 编辑：中机教育网 | 来源：机械创新与产教融合新思 | 浏览量：
对接“中国制造2025”，培养工业机器人和智能制造人才
熊清平
（武汉华中数控股份有限公司，湖北 武汉 430223）
1 智能制造，“中国制造2025”的主攻方向
1.1 数控系统是智能制造的核心部件，关系到“中国制造2025”的成败
目前，全球制造业正发生着深刻的变革。以德国“工业4.0”为标志，智能制造已经成为全球制造业发展的基本方向。数字技术、网络技术和智能技术日益渗透融入到产品研发、设计、制造的全过程，机器人、自动化生产线等智能装备在生产中得到广泛应用。数控系统是各类智能制造装备的核心部件，是智能装备的关键支撑，是工业化和信息化融合的“倍乘器”。
实施“中国制造2025”，是在新形势下建设制造业强国的国家战略。“中国制造2025”提出了宏伟的三步走战略目标，并将高档数控机床和机器人列为十大重点领域之一。基础薄弱、“缺心少脑”一直是“中国制造”的短板。数控系统、伺服电机、伺服驱动等是制造装备最重要的关键基础部件，广泛应用于高档数控机床、机器人、电动汽车等，但是目前这些关键部件基本上由国外垄断。
习近平总书记指出：“只有把核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。”因此，研制功能、性能、可靠性和成套性等总体技术水平达到国外先进水平、具有自主可控的国产高性能数控系统，打破国外高价垄断和技术封锁，是发展中国数控产业，保障中国产业安全和国防安全急需解决的重大问题。
1.2 智能制造自主可控的战略意义
装备与系统是智能制造发展的基础。对于这样一个制造大国，没有强大的自主品牌装备和系统的支撑，实施智能制造就是空中楼阁，也毫无安全可言。因此，国家越来越重视智能制造“自主创新”、“自主可控”，把大力发展自主品牌智能制造装备产业作为《中国制造2025》的重中之重，予以高度重视，充分利用国家科技重大专项、重点研发计划、智能制造专项、工业强基专项等普惠政策，加快核心关键技术及装备的研发突破，积极推进试点示范，争取早日实现自主品牌智能制造装备和解决方案的大规模工程应用。
目前已经有越来越多的国内企业，在智能化转型进程中开始主动应用自主品牌装备。如东莞劲胜公司经过详实的前期调研，在综合比较国内外产品性能、改造成本、系统可控程度、数据安全性等因素的基础上，充分利用自主品牌性价比高、开放性好、服务灵活到位等优势，在满足加工需求的前提下，走出了一条采用自主品牌装备与软件、通过协同创新提升企业智能化水平的新路。
图1 大连机床集团批量配置华中8型高性能数控系统的车间
图2 苏州胜利精密公司笔记本电脑智能工厂
2 产业发展，急需大量高素质智能制造人才
工业机器人和高性能数控系统、工业软件是智能制造的核心技术。近年来，中国工业机器人市场需求快速增长，已成为全球最大工业机器人市场。用户已从外商独资企业、中外合资企业为主，向内资企业、乃至中小企业发展。国内沿海工业发达地区不少企业产品用来出口，对产品质量要求高，越来越多的企业采用机器人代替产业工人。在珠三角地区，使用工业机器人的年均增长速度已达到30%，尤其在装配、点胶、搬运、焊接等领域，已经掀起了一股机器人使用热潮。
工业机器人的应用程度是一个国家工业自动化水平的重要标志。虽然中国已经是全球工业机器人最大市场，但制造业工业机器人密度仍然很低，2016年中国工业机器人密度仅为49台/万名产业工人，不足全球平均水平的一半，与工业自动化程度较高的日本、德国、美国等相比差距更大。
图3 2014年全球工业机器人保有量分布情况
按照2017年2月教育部发布的《制造业人才发展规划指南》，2020年，高档数控机床和机器人领域人才需求总量750万人，人才缺口300万人。在这种背景下，工业机器人人才培养工作和职业标准的建立显得尤为重要。
3 2016年国产工业机器人推广应用情况良好，结构改善
2016年12月，中国机器人产业联盟（简称CRIA）在2016中国机器人产业推进大会上发布2016年上半年中国市场国产工业机器人统计数据。数据显示，国产工业机器人推广应用情况良好、结构改善、亮点频现。
3.1 国产机器人市场形势良好，增速趋稳
据中国机器人产业联盟统计，2016年国产工业机器人销量继续增长，上半年累计销售19257台，按可比口径计算较上年增长37.7%，增速比上年同期加快10.2个百分点；考虑到前期研发企业实现投产、新企业进入等因素，实际销量比上年增长70.8%，已连续多年保持了较高的增长速度，产业发展处于上升通道。特别是在《中国制造2025》、《机器人产业发展规划（2016-2020）》等国家产业政策的指引下，国产机器人产品结构调整升级、产业结构逐步改善。
3.2 多关节机器人占比持续提升
从机械结构看，2016年上半年国产坐标机器人保持龙头地位且销售加速，销量超过8100台，占国产工业机器人总销量的42.1%，比上年提高4.7个百分点。多关节型机器人上半年累计销售6225台，同比增长67.2%，增速与上年基本持平，在工业机器人总销量中占32.3%，比去年全年占比提高5个百分点。工厂物流机器人销量超过1000台，同比增速高达71.3%，在机器人销售总量的比重与上年持平。平面多关节机器人销售1750台，同比增长12.6%，占总销量的比重比上年回落4.7个百分点。圆柱坐标机器人累计销售563台，同比增长17.8%。并联机器人上半年销售有所回落，完成销售330台，同比下降7%。
数据显示，在多关节机器人占比提升的同时，圆柱坐标机器人、并联机器人的占比在下降，国产机器人产品结构正发生着变化。
3.3 搬运与上下料机器人市场需求进一步释放
从应用领域看，2016年上半年国产工业机器人的应用领域分布与上年基本相同。有60.1%的国内产工业机器人应用在搬运与上下料领域，这一比重较上年提高7.3个百分点，销量同比增长94.3%。其中用于金属铸造的搬运与上下料机器人是今年的一个新亮点，越来越多的铸造企业使用机器人从事上下料工作，市场需求扩大，上半年销量同比增长近8倍；码垛机器人和材料搬运机器人增速也分别达到185%和117%。焊接和钎焊是国内产机器人应用的第二大领域，销量同比增长20.9%，约占总销量的13.8%。此外，用于切割、磨削、去毛刺等领域的加工机器人和压装用装配机器人市场均表现良好，上半年销量同比分别增长103%和130%。
3.4 3C制造业和汽车制造业是国内产机器人的主要市场
从应用行业看，国产工业机器人广泛地服务于国民经济37个行业大类，91个行业中类，与上年相比应用领域更为广阔。具体应用范围涉及农副食品加工业，酒、饮料和精制茶制造业，医药制造业，餐饮业，有色金属冶炼和压延工业，食品制造业，非金属矿物制品业，化学原料和化学制品制造业，专用设备制造业，电气机械和器材制造业，金属制品业，汽车制造业，橡胶和塑料制品业等领域。其中以3C制造业（计算机制造、通信设备制造和其他电子设备制造业）和以汽车零部件及配件制造、汽车整车制造为代表的汽车制造业，在国产工业机器人销售总量中的占比最高，分别占30%和12.6%。特别是3C制造业，占比较上年同期提高近20个百分点。进一步表现出，中国完备的制造业门类，为工业机器人的应用提供了广阔的市场空间。
3.5 华东、华南是工业机器人应用的主要区域
从产品流向来看，2016年上半年43%和10%的国产工业机器人分别销往华东和华南地区，华中地区占比约10%，而华北、东北、西北、西南地区占比总计17%。
4 自主创新，华中数控打造智能制造核心技术
武汉华中数控股份有限公司（以下简称“华中数控“）是国产中、高档数控系统产业化基地和国家数控系统工程技术研究中心，国产数控系统行业首家上市公司。公司长期从事智能装备制造的关键部件——控制器、伺服驱动、伺服电机的研制和推广，主要业务包括：数控系统配套、工业机器人及自动化、教育教学方案服务、伺服驱动电机。
华中数控在深圳、重庆、佛山、泉州、东莞、襄阳、沈阳、宁波、苏州等地成立了研究院和分公司，与工业软件等智能制造企业建立协同合作关系，产业布局遍及珠三角、长三角等经济发达地区。
公司多年前就开展了机器人控制技术的研究，作为国内少数在机器人核心关键部件（控制系统、伺服驱动、电机等）具有完全自主知识产权的机器人生产企业，具有强大的生产和研发技术优势，产品已经应用于搬运、焊接、上下料、喷涂等领域，同时在机器人自动化生产线方面有成功的产线项目建设和整合经验，综合实力在国内保持前列。
华中数控在工业机器人领域已有丰硕成果，目前已经形成桁架机器人、六轴机器人、四轴机器人三大系列机器人多种型号的批量生产并在全国范围内批量应用。从自主的机器人实际运行试验和市场反馈信息，机器人本体均达到了很好的质量标准。
图4 华中数控六轴机器人产品系列 图5 华中数控四轴机器人产品系列
图6 华中数控生产的工业机器人和控制器
东莞劲胜精密股份公司智能制造项目是2015年国家94家智能制造专项之一，项目名称为移动终端金属加工智能制造新模式。华中数控参与了整个项目的规划和实施，并且主要负责提供机床数控系统、机器人、产线总控系统和智能工厂大数据，打通了最底端的设备层到最高的决策层，实现了真正意义上的智能化生产。整个项目建设历时1年，目前已建成拥有10条自动化钻攻生产线的智能车间，智能车间包括180台配置华中数控HNC-818AM系统的国产高速高精钻攻中心、81台国产华数机器人、30台RGV、10台AGV小车、1套全自动配料检测系统。
该项目具有“三国”“六化”“一核心”的特点。“三国”是指智能工厂全部使用国产智能装备、国产数控系统、国产工业软件，共有18家国内优秀企业参与建设。“六化”是指装备自动化、工艺数字化、生产柔性化、过程可视化、信息集成化和决策自主化。“一核心”就是建立了智能工厂设备大数据平台，通过对设备实时大数据的采集、分析，实现了机床健康保障、G代码智能优化、断刀监测等智能化功能。
图7 华中数控建设的3C智能工厂
图8 华中数控董事长向工业和信息化部部长苗圩、中国工程院院长周济汇报工作
图9 劲胜智能工厂技术特点
5 对接“中国制造2025”，培养智能制造人才
近年来，华中数控紧密结合工业机器人和智能制造产业发展的急需，在前期与职业院校合作的基础上，充分发挥产业优势，与许多自主创新企业和职业院校开展了多种形式、富有成效的人才培养工作，得到了社会各界的好评。这些工作包括：参与组建武汉、东莞等地的智能制造职教集团；走访数十家产业链企业，进行智能制造人才需求调研；组织工业机器人、智能制造等师资培训二十余次；工业机器人（10本）和五轴数控数控教材（4本）与教学资源开发、职业标准编撰；与全国机械职业教育教学指导委员会联合组织工业机器人、五轴数控技术职业技能大赛。
华中数控一直以来致力于职业人才培养，2016年华中数控积极协同全国机械职业教育教学指导委员会和机械工业教育发展中心合作举办工业机器人装调及智能制造应用和五轴联动加工技术应用等大赛，2017年华中数控承办了全国职业院校技能大赛相关赛项，积极协办首届金砖国家技能发展与技术创新大赛智能制造生产线运营与维护赛项。促进机器人人才培养，为智能制造行业输送更多优秀的人才。
“十三五”是湖北结构性改革的黄金期，抓住了“十三五”，湖北就能迈入全国制造强省前列。而华中数控，已扎根湖北，正按照《中国制造2025》的要求，在“十三五”期间实施“一核三体”的发展战略，即以数控系统技术为核心，以机床数控系统和工业机器人、电动汽车为三个业务主体。为智能制造民族工业、为湖北支点战略再立新功。
图10 西安交通大学智能制造实训中心 图11 武汉职业技术学院工业机器人实训中心
华中数控将继续落实国家现代职业教育综合改革要求和政策，深化产教融合，发挥以华中数控为首的高端智能装备产业集群自主创新品牌的优势，提供优惠条件和配套服务，夯实现代学徒制实施基础，扩大校企合作，为湖北省培养一大批智能制造和工业机器人技术技能人才。
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