国产伺服电机蜗行牛步,机器人何时才能与之相爱?

来源:|7 作者:何秋芳 2015-08-25 点击量:950 中号

近年来,国内工业自动化水平不断提高,工业生产线也变得越来越复杂,比如汽车制造、包装、食品饮料、仓储物流等生产线使用的变频器、伺服电机的数量也越来越多。工业自动化其中一个很重要的标志就是工业机器人,在机器人中,伺服系统所占成本比重达30%以上。

根据目前了解的情况来看,国内的伺服电机普遍依赖进口,这也直接导致工业机器人的成本居高不下。机器人对工业自动化起到至关重要的作用,如果中国电机行业不能掌握最核心的伺服电机技术,机器人乃至工业自动化的发展进程都将面临巨大的压力。

但是,由于长期受限于国外垄断巨头的技术封锁,中国伺服电机乃至所有的高端智能装备都一度难以实现突破,加上国产电机长久以来给人一种质量不过关的印象,所以,国产伺服电机未来往中高端市场的发展恐怕会难上加难。

 进口伺服电机是首选

据悉,工业自动化设备中的伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象,伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应。在自动控制系统中,用作执行元件不但是转换和传送能量的装置,也是传递和交换信息的通道,伺服电机对工业自动化设备的作用绝对不容小觑。

最近有评论称,目前国内伺服电机的设计生产技术已趋于完善,主要是朝标准化、系列化、规模化方向发展。甚至有人预言我国伺服系统行业将保持每年20%以上的增长速度,至今年年底,我国伺服系统行业市场规模将会突破100亿元,其中,国产伺服产品在伺服电机市场的占有率也会达到40%。

然而,根据中商产业研究院的研究报告,目前国内伺服电机90%的核心技术都被外企所垄断,工业机器人伺服电机75%的市场也被国外品牌占领,其中日系品牌占比更是高达45%,包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等。而国内的华中数控、广州数控等生产企业起步较晚,产品性能也与国外品牌存在较大差距,所以在伺服电机市场的占比加起来仅占25%左右。

除此之外,根据微电机世界网的采访情况来看,下游厂商对国产伺服电机的评价也普遍较低,在机器人乃至自动化设备的中高端产品中,自动化设备及机器人厂商通常会选择进口的伺服电机。受访的大部分企业都表示暂时没有考虑改用国产伺服电机的打算,最大的原因是稳定性和精度是下游企业选择伺服电机首要考量的因素,而国内现有的伺服电机还达不到高精度的要求,这也在一定程度上也造成了国产电机长期打低价牌的局面。

金华翼科技的负责人张毅在接受微电机世界网采访时就说道:“虽然从价格来看,国产伺服电机要比进口的划算得多,但是电机的质量和服务都不如进口,尤其是跟日系电机相比,精度和稳定性的差距太过悬殊,国内工业自动化设备大多还是选择日系产品。”日系伺服电机的性价比相对比较高,而且控制精度高,虽然价钱比国内要高,但是相对于其他外企来说,日系产品的性价比是最高的。近年来,日系伺服强化了在华生产的策略,这在很大程度上进一步增加了在价格和快速交货方面的筹码。鉴于以上特性,日系伺服品牌是中国伺服市场最大的受益者,也是国产伺服最大的竞争者。

其实,不仅是下游企业对国产伺服电机质量不信任或者认为国产伺服电机技术落后,微电机行业的大多数人也对此持相同的观点。譬如ABB电机的高级工程师刘伟,他在采访中就直言:根据自己对伺服电机技术及方案的研究,现在伺服电机的大部分技术都是被日本企业所垄断的,很多企业(包括日系企业在华的工厂)都没能掌握伺服电机的核心技术。尤其是在工业应用的伺服电机上,日系企业向来对我国企业实行完全封锁,不向国内机器人制造企业开放销售。尤其是控制器,实行技术封锁,甚至把淘汰品卖到中国。

至于伺服电机的市场,刘伟表示工业4.0乃至物联网就是伺服电机未来发展的方向,工业上机器人的使用将会越来越多,应用前景也会越来越好,希望以后国内电机行业能有更多新技术,这样才能够突破日系在伺服电机领域的垄断。

   作为伺服电机的供应商,首先应该生产出更好、更精密、响应速度更快的产品来满足机器人的需求,满足中国市场对机器人的需求。青岛海立美达电机有限公司的技术总监李意也认同刘伟的观点,而且他认为现在国内的电机技术跟国外相比还存在二十年以上的差距,要真正实现跨越难度还是比较大的。

首要任务是提升技术

国内的电机企业要想赢得自动化设备的伺服电机市场,技术和质量提升是首要的任务。业界对国产伺服电机技术的评价很低,加上一直以来备受诟病的质量和服务问题,国产伺服电机似乎存在被机器人领域拒绝的可能性。那么,国产伺服电机要如何改变这种市场竞争局面,摆脱工业机器人首选进口电机的命运?

伺服电机最重要的是精度、稳定性和响应性,国产电机应该在这几方面尽快提升,高精度、稳定性强、响应速度快的伺服系统才能逐步替换掉进口电机。伺服电机的精度受制于电机、反馈和控制等多个方面,国内伺服和国外伺服的精度差异也同样源于电机特性、反馈精度和控制精度等各个方面。由于生产伺服系统所需的加工设备精度要求极高,国内设备很难达标,技术攻关艰难地开展,所以只能从国外进口设备。

常言道,要改变现状首先要找出自身的不足,国产伺服电机的发展亦然。中商产业研究院就对国产伺服电机进行了研究,找出多项造成国产伺服电机落后的原因,其中三个原因在采访过程中得到了最多工程师的赞同。

首先,国内伺服电机产业基础研究较少,生产企业的知识产权意识不足,所以国内伺服电机相关专利较少。而且专利申请人绝大多数为大专院校和研究所,将研发技术转化为生产的比例较低,严重影响其产业化的进度。虽然此前有人提出我国在伺服电机研制开发方面已经取得了可喜的成绩,如在理研究方面正引起各高等院校和科研院所的重视,也有不少单位开发生产了不同系列的伺服电机。所以国内伺服电机行业总体感觉发展比较快,智能化和尖端化、控制精度提高方面各个厂商也做出了很大的努力,但是根据目前的实际情况来看,申请成功的电机专利技术大多是高等院校及研究院的成果,反观电机企业,在这方面确实没有太多的自主技术。

其次,国内伺服电机生产企业起步晚,存在技术储备不足、创新能力较差等弱点,同时在研发方面的投入较少,也导致了伺服电机产品技术进步较慢、国产化水平较低、竞争力不强。这点安川电机的科长陈鸣非常认同,他在接受微电机世界网的采访时就说道:“现在自动化设备行业肯定是向机器人方面发展的,我们已经针对工业自动化制造成立了机器人中心。因为在工业控制方面,电机控制已经从变频器向高精度的伺服系统发展,伺服电机是非常重要的部分。我们正在加大对伺服电机的研发投入,往更高精尖的方向发展,希望能改变国产伺服电机的现状。”

最后,国内的伺服电机生产企业大多以低价作为主要竞争策略,牺牲了产品利润,对于高附加值的产品投入不足,导致产品技术改进和新产品推出进度慢。对此,陈鸣表示:“现在国内绝大部分的中小型电机企业都可以说是在自生自灭,长此以往,国内电机产业的前景堪忧。虽然中国伺服电机近两年取得了一定的发展成果,但是目前只有极少数的企业可以实现伺服电机部分技术的自主研发,大多数企业还是要从国外进口。可想而知,如果不发展国内的中高端伺服电机控制系统,那么在工业自动化的背景下,实现国产伺服电机取代进口电机将遥遥无期。”

ABB电机的高级工程师刘伟认为:“只有达到一定规模的企业才能有高可靠性和价格低廉而富有竞争力的产品,所以我们的伺服驱动系统瞄准的就是要逐步替代国外高性能产品,打破垄断。”现在很多有远识的国产厂商正加大研发力度提升其产品的性能,进而扩大其品牌的号召力,国产伺服电机厂商若能不断提升,那么改变进口产品垄断中高端市场的格局将指日可待。

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