佛山市智能制造装备应用的现状分析与发展对策

陈勇，汪建晓，肖红军，陈伟成，周家裕

（1.佛山科学技术学院自动化系，广东佛山528000；2.佛山科学技术学院机电工程系，广东佛山528000；3.佛山市高新技术产业协会,广东佛山528000）

佛山市智能制造装备应用的现状分析与发展对策

陈勇1，汪建晓2，肖红军1，陈伟成3，周家裕3

（1.佛山科学技术学院自动化系，广东佛山528000；2.佛山科学技术学院机电工程系，广东佛山528000；3.佛山市高新技术产业协会,广东佛山528000）

以佛山市典型企业为对象，遵循单机自动化、生产线自动化、系统集成的递进层次，调研智能制造设备在支柱和新兴产业中应用情况的现状，提出智能制造提升传统产业促进产业转型的发展对策，为决策层提供参考。

佛山市；智能制造；应用；现状分析；发展对策

国务院印发的《十二五国家战略性新兴产业发展规划》（国发〔2012〕28号）提出发展高端装备制造产业的要求是：“大力发展现代航空装备、卫星及应用产业，提升先进轨道交通装备发展水平，加快发展海洋工程装备，做大做强智能制造装备，把高端装备制造业培育成为国民经济的支柱产业，促进制造业智能化、精密化、绿色化发展。”规划指出，重点发展具有感知、决策、执行等功能的智能专用装备，突破新型传感器与智能仪器仪表、自动控制系统、工业机器人等感知、控制装置及其伺服、执行、传动零部件等核心关键技术，提高成套系统集成能力，推进制造、使用过程的自动化、智能化和绿色化，支撑先进制造、国防、交通、能源、农业、环保与资源综合利用等国民经济重点领域发展和升级。智能制造装备发展主要内容包括：重点推进高档数控机床与基础制造装备，自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展等，从而实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化，带动工业整体技术水平的提升。绿色和智能制造已成为中国制造的必经之路,先进制造技术是我国目前紧迫的重大的任务［1-2］。由于广东省制造业企业存在产业结构不合理、企业规模小和产品利润空间越来越小的问题，加快推动机器人及智能制造产业发展十分迫切［3］。

佛山是制造业大市，2013年，全市生产总值达7 010亿元。据中国社科院发布的《2013中国城市竞争力蓝皮书》，佛山市城市综合竞争力在两岸四地城市中居第8位。近年来国际金融动荡对广东省外向型经济造成强烈冲击，由此对优势传统产业发展提出了新的要求［4］。广东省委提出：“佛山要领衔珠三角西岸打造万亿规模的装备制造产业带，辐射带动粤西地区。”要保障佛山市制造业持续健康发展，保持竞争优势，需要通过现代化手段改进制造业的组织方式和工艺技术，结合佛山市传统产业的特点和需求，加快制造及使用过程的自动化、智能化和绿色化，发展智能制造，加快传统产业转型升级。

为了全面掌握佛山市支柱产业智能制造装备的应用情况，为政府制定扶持政策提供支撑，在佛山市经济与信息化局的组织下，开展了调研活动。调研行业包括电子家电、陶瓷、纺织、食品与医药、金属

加工、家具、物联网等主要制造业，调查的内容主要是智能制造装备在以上行业的应用情况，并听取企业对智能制造技术、装备与政策的建议与意见。

1 佛山市智能制造装备的应用现状调查

本次调研活动集中于佛山市支柱产业及新兴产业，所调研行业工业产值在佛山工业产业结构中超过60％。本次调研采取企业座谈、现场考察和问卷调查相结合的形式进行。企业座谈选择22家各行业的代表性企业，与企业管理、技术、生产一线等人员座谈。现场考察则是深入生产现场，考察生产设备，掌握智能设备应用的现场资料。结合问卷调查，了解佛山智能制造装备应用的一些共性问题，作为现场调研的有效补充，为决策层提供依据。

1.1 电子家电行业

电子家电行业是佛山市的优势支柱产业。目前其产业规模、市场份额、配套能力、出口额等在全省乃至全国具有举足轻重的地位。本次调研选取佛山市蓝箭电子股份有限公司、广东美的微波炉制造有限公司、广东福田电器有限公司、广东好帮手电子科技有限公司、广东志高空调有限公司作为考察对象。

总体来说，佛山电子家电行业的智能化设备应用比较广泛，自主研发能力强。主要有自动化生产线、贴片机、焊接机、包装生产线等智能设备，对现场数据的采集及时准确，能针对企业特点应用开发先进的管理软件，实现管控一体化。

该行业具有生产线长、产品型号多样、换代周期短等特点，主要存在以下几个方面的问题：1）设备管理上存在较多需要完善的地方，例如备件管理方面，普遍没有精确细化到零部件的管理。大部分企业没有达到对零部件的故障识别与诊断水平，特别是对进口设备的维护存在困难。2）智能仪表使用少或参数采集存储不全面，传感器、仪表判定与收集的参数尚未集成到统一的管理系统中。3）电子家电产品升级换代快，导致设备自动化和柔性化的改进需求大。4）设备改造存在较大需求，为适应多品种小批量生产要求，存在产品零部件标准化与技能工人需求以及通过技术改造、降低对熟练工人的依赖性的需求。

1.2 陶瓷行业

陶瓷产业是佛山市的传统支柱产业，建筑陶瓷总产量占全国的60％以上。本次调研选取广东博德精工建材有限公司、佛山欧神诺陶瓷股份有限公司作为考察对象。

陶瓷行业的主要设备包括：配料系统、球磨机、布料机、压机、窑炉、深加工机械（抛光机、磨边机等）、雕刻机、包装生产线等。从调研的情况来看，以广东科达机电股份有限公司等企业为代表的陶瓷装备本地制造商制造的陶瓷装备，能够满足单机自动化及生产管理的要求，陶瓷行业上下游产业链完整，配套服务完善。然而，由于目前生产过程的控制主要是以稳定生产为前提，不同产品的不同环节上的自动化水平并不一致。例如瓷砖产品的自动化生产线自动化层次较高，而自动分色及分级技术上存在行业性的难题，主要还是依靠人工调整，导致系统层面上的智能化程度不高。

由于陶瓷生产过程具有原料品种来源多、工艺机理复杂、关键参数的直接采集困难等特点，行业主要存在以下问题：1）生产过程不是连续的全自动化，且陶瓷生产过程的数据采集专用设备少，各生产环节信息收集困难，如窑炉的温度值等关键数据无法准确采集，主要依赖人工经验调整工艺参数，难以保证全生产过程的优化运行。2）供应商（比如说原料供应商）的复杂性，导致工艺变化大，标准化的生产工艺参数不稳定，制约了行业的生产过程自动化。3）一些新的工艺技术上研发力量不足、进展缓慢，如雕刻机的研发、产品生产流程跟踪等。4）对照即将实行的2014年7月国家新排放标准，至今佛山市没一家企业能达标，近期也很难达标，这是行业的一个共性问题。

1.3 纺织行业

佛山市是经国务院批准的国家级纺织出口基地之一。佛山市纺织行业设备在同行业处于领先水平，拥有国际先进的无梭、喷气织机，占织机总数的70％以上，远高于广东省的平均水平；化纤设备也达到了国际水平。本次调研选取佛山市安东尼针织有限公司、佛山市顺德区爱斯达服饰有限公司、广东溢

达纺织有限公司、佛山市三水佳利达纺织染有限公司、广东美思内衣有限公司作为考察对象。

总体来说，行业处于国内领先水平，比如纺织印染使用的电脑设计、电脑配色、电脑分色、激光制版、数码印花等辅助生产手段居国内前列。同时存在一些劳动密集型的生产工序，自动化程度不高。

佛山市本地的纺织行业厂家众多，产品多样，属于劳动密集型行业。该行业主要存在以下问题：1）一些人员相对集中的工序对人员经验的依赖程度过大，自动化、智能化程度较低。2）在工业设计和创意能力方面，高端人才缺乏。3）相当一部分企业在对生产设备尤其是自动化设备，技术改造能力偏低。

1.4 食品与医药行业

该行业选择佛山市海天（高明）调味食品有限公司、广东通威饲料有限公司作为调研对象。

从调研反馈的信息来看，该行业在设备的应用上存在以下的共性问题：1）物料跟踪系统目前是以时间段推测，有提升的需求。2）进口设备的技术支持费用昂贵，且周期长。3）一些关键参数的控制，如水分、温度、引风的控制目前主要侧重于专家经验，当产品换代跨度较大的时候，由于经验值的精确性差异有时会导致存在较大的控制偏差，对人工参与的依赖性过大。

1.5 金属加工行业

《广东省铜铝加工产业现状及“十二五”发展思路》显示，广东省规模以上有色金属企业近千户，其中加工企业占78％左右，产量在1万t以上的加工企业超过100家，佛山占50％以上。随着经济的发展，对铜铝等金属型材的需求会日益增加，尤其是家用电器、建筑、汽车等行业快速发展的拉动，佛山已成为有色金属加工的重要基地。本次调研选取佛山市南海奔达模具有限公司、广东银一百创新铝业有限公司、广东凤铝铝业有限公司作为考察对象。

金属行业已形成规模效应，产业优势已逐步凸显。行业的加工企业技术力量强，具有较强的技术改造能力。但也存在以下问题：1）金属型材产品的特点导致工人劳动强度大，尤其是包装线的人员相当密集，由于用户对产品需求不一致，使得自动化、智能化改造成本问题突出。2）自动化仓储系统是企业的一个重大需求，大多受到场地问题的制约导致推广程度有限。3）一些恶劣环境工序对机械手或机器人的需求大，国内该行业应用的专用机器人公司不能满足要求，国外设备偏贵。

1.6 家具行业

佛山市龙江、乐从是“广佛”家具带的主要基地，包含家具材料、制造、流通整套产业环节，已形成完整的产业链和产业集群。本次调研选取广东联邦家私集团有限公司、佛山市骏业家具发展有限公司作为考察对象。

家具行业主要应用的智能设备有弧锯、电子开料锯、CNC机床（主要用于钻孔、雕花等）、智能钻孔机、优选锯、自动油漆喷涂线等。企业单机设备基本实现自动化、半自动化，但智能化程度没有大范围普及。行业主要存在以下问题：1）工人劳动强度大，包装线人员相当密集，普遍未采用智能包装系统，对人力资源依赖偏大。2）在智能化设备方面存在较大需求，如自动喷漆系统。3）传统手艺存在失传的问题，急需通过智能化设备来继承与发扬，以机器代替人来从事一些复杂的工艺流程。

1.7 物联网行业

物联网是信息产业继互联网之后的新一轮革命，它既可以提高经济效益和节约生产成本，又可为经济发展特别是工业制造业层次提升提供技术动力。佛山市作为我国重要的制造基地，机械制造、纺织服装、家具制造、食品饮料、陶瓷建材、商贸物流等传统优势产业的转型升级及“智慧佛山”的建设都能够为大规模应用物联网提供巨大的市场空间，从而有望推动产业实现跨越式发展。本次调研以广东物联天下物联网产业园作为考察对象，座谈的代表性企业有广东国信物联信息科技有限公司、广东易居投资集团有限公司和广东物联软通信息技术有限公司。

物联网行业发展潜力和市场巨大，但是实现物联网需要解决以下几个方面的问题：1）核心技术有待突破，对于物联网关键技术研发和规模化应用的初始阶段，关键在于尽快突破核心技术。2）信息安全有待解决，物联网中的物与物、物与人之间互联，使用大量的信息采集和交换设备，信息安全和保护隐

私成为亟待解决的问题。3）统一协议有待制定，在物联网核心层面是基于TCP／IP协议，但在接入层面，协议种类很多，如GPRS、短信、传感器、TD-SCDMA等，物联网需要一个统一的协议基础。

1.8 问卷调查情况分析

本次调研发出并回收49份调查问卷，其结果如图1所示。问卷数据分类分析统计如下所述。

图1 问卷调查分析

（1）绝大部分企业对“智能制造”的理解还停留在较低的层面上，选择“信息共享”的比例不高（占51％，），系统层次上的思路还比较欠缺。

（2）进口设备和国产设备均有应用，进口设备稍占优势（进口设备占57％，国产设备占43％）。主要设备的智能化水平高，基本都处于同行业的领先地位，国内一流设备占56％，国际一流设备占38％。

（3）设备升级空间大，但是成本过高。84％的企业表示有设备升级需求，67％的企业表示购置进口新设备成本高，76％的企业表示设备技术改造成本高。

（4）行业内的资源共享、技术合作意愿强烈，比例占79％。

（5）技术人才紧缺，尤其是机电一体化、自动控制方面技术类人才的需求大，分别占63％和51％。

（6）设备的传感器、通讯联网接口、分布控制器、执行机构、伺服机构、中央控制器应用广泛，分别占100％、77％、80％、63％、81％、73％，且大多能够满足生产要求，分别占98％、79％、92％、79％、91％、94％，设备的自动化基础高。

（7）绝大部分企业具有系统集成功能（占62％），能满足现有的基本生产要求（占86％），仍然提升空间，受访企业普遍表示“有行业经验的集成服务商少，大多被国外垄断；有待进一步优化”。

（8）建议主要体现在政策帮扶、公共信息和服务平台构建、技术合作、人才需求和资金扶持等方面。

2 佛山市智能制造装备的应用情况分析

2.1 单机自动化

本次调研的情况反映佛山市各行业单机自动化应用水平处于全国前列。在考察过程中，发现了很多单机自动化的成功范例：1）家具生产过程中的智能化新型锯床，具有智能故障诊断技术，采用智能方法识别、实现快速准确定位，能够应用扫描木料结疤的技术。2）数控裁床适合对各种家纺面料特别是宽幅面料的切割，配合送料装置，能进行连续的送料切割和自动化批量加工，实现自动化连续生产。3）贴片机、封装机的应用也相当成功，属于光机电结合的高精度智能设备，运动控制精确，能够达到7 000个/h的封装速度。4）布料机能够按照设计花纹智能布料，提高了布料图案的效果。5）电子控制式剑杆机在色织中应用广泛，功能先进，可靠性高。

同时，也存在一些主要问题：1）主体设备（尤其是高精度设备）都是依赖进口，技术上、服务上受制于人；2）劳动密集型工序的人力成本大，比如包装线自动化程度不是很高，人力成本巨大。

2.2 生产线自动化

生产线各工序自动化应用得比较成功，各行业有很多典型的案例：1）陶瓷成型生产线中的布料、成型、图像处理等智能化程度高。2）微波炉磁控管生产线的自动化和信息化程度高，切实减少了大量人员配置，达到了增产减员的控制效果。3）上下料工序的直角坐标机械手能自动控制，可重复编程，尤其适用于恶劣环境、劳动强度大的重复工作环境。4）自动化立体仓库可以实现与生产场所的无缝链接，彻底取代传统产品依靠人力搬运的做法，不仅节省人力，而且更好地保证产品质量和安全。

生产线的自动化方面也存在一些突出的问题亟待解决：1）生产线全自动化水平提升空间大，绝大部分企业没有实现整个生产过程的全自动化，在工序之间往往需要人工参与，存在多工序协调方面的需求。2）虽然RFID的跟踪管理在一些行业取得了应用成功，但是由于行业和工作环境的特点，还没有大范围的推广，存在一些技术上的难题。

2.3 系统信息化

企业都已意识到信息化的重要性，行业内有一些典型的范例，如制衣行业的吊挂系统按照工序和工人的熟练程度来配置子环，自动送到下一道工序操作员，合理调度大幅提高了生产效益。该系统有待进一步改进，可结合市场销售信息制订生产任务，以减少库存。调查中发现，更多的企业由于设备不完善、技术人员的不熟悉等因素导致数据采集系统不完善，信息化程度仅处于起步阶段。

2.4 传感器和智能仪表的应用

单机基本上能满足各企业生产要求，调研的企业生产线普遍存在传感器，如热工参数、电参数（电压、电流、频率）、机械参数（长度、转速）、环境参数，但是在调研过程中企业人员对此谈得较少，反映出企业有可能没有关注以上参数或相关人才缺乏，导致大量生产有用数据闲置，没有发挥很好的作用，制约了信息化的发展。现场人员对新型传感器和智能化仪表、精密仪表概念上不清晰，智能仪表的使用情况、数据采集的详细情况不清楚。

2.5 自动控制系统的应用

佛山市智能制造装备应用水平，总体上单机和生产线的自动控制系统应用程度高，处于国内领先水平，主体装备都是从国外引进，如电子行业的贴片机、封装机，可实现图像识别、精密机械的高精度运动控制、系统集成功能；纺织行业使用的剑杆织机和数控裁床。在设备的自动化层面上主要存在的问题：进口备件的供货周期长，且随着设备使用年限增长，备件改进的成本非常高。

2.6 驱动装置的应用

智能设备的驱动装置同样应用很广泛，也有很多成功的例子，比如蓝箭公司的光纤位置定位精度能够达到0.1mm，应用水平很高。但是类似的高精度装置都是以国外进口为主，佛山市乃至国内的高精

度装备生产还是短板，这就带来了设备在使用过程中的成本增加、技术消化困难、备件更换周期长、技术力量要求高等问题，这势必影响企业进一步设备智能化发展和信息化的推广。

2.7 工业机器人的应用

工业机器人（或机械手）在制造业规模化生产中应用得比较多，比如好帮手公司的元器件贴片流程、福田电器公司的“少人车间”、海天公司的自动包装线上都有应用成功的例子。但是这些机器人设备以国外进口的居多，国产的寥寥无几。由于我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外相比还有一定的差距，因此迫切需要解决产业化前期的关键技术问题，对设备产品进行全面规划，搞好标准化、系列化、通用化、模块化设计，从而积极推进我国机器人产业化进程。

2.8 系统集成的应用

系统集成应用方面有一些优秀系统，如通威饲料的全国范围的监控网，溢达公司、安东尼公司的吊挂系统等。由于技术人员对生产流程理解不透彻，这些系统软件开发都是以进口为主。因此，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理，推进信息系统集成应用，绝大部分调研企业对此表现出了很大的热情。

3 利用智能制造提升传统产业促进产业转型的发展对策

通过对佛山市代表性行业的企业调研访谈和问卷调查发现，所有受访企业都有一个共同的感受，那就是必须提高自动化水平，智能化是必然趋势。根据调研过程反馈的信息，调研小组经讨论研究，结合佛山市传统产业智能制造装备应用现状，提出以下几点建议，以供参考。

3.1 针对不同行业，进一步具体智能化的提升内容，打造信息融合平台

到企业考察并进行互动式讨论，得到许多专业人员的认同。用这三化来思考佛山市制造装备的应用和发展，有一定的道理，但针对不同的行业有不同的具体内容，有待进一步完善。信息的不完整，即信息化水平低下是向智能化过渡的瓶颈之一。建议在佛山市寻找有条件的企业研发有自主知识产权的现场总线产品，政府给予扶持，它是各个行业都用得着的生产现场数据采集基础性产品。

3.2 推动陶瓷装备、木工机械、铝型材加工等设备生产企业的发展和创新

从调研情况来看，佛山的陶瓷、家具、金属加工行业产业链已经基本形成，上下游配套完善，建议加强针对以上行业的相关智能设备制造的创新引导，可以以“关键零部件进口，设备本体自主研发”的模式来逐步推进。以此为突破口，以点带面，推动传统产业升级，走上创新型、效益型、生态型发展模式。同时针对这些行业现有特点，加大企业智能化技术应用和改造，促进企业技术中心发展，从产品开发、生产制造、集约化管理等多方面实现智能化、网络化建设，提高企业管理效益。

3.3 加强产学研合作，提高行业的核心技术竞争力

在调研过程中企业普遍反映，技术工人不稳定、缺口大，针对专门行业的系统集成供应商不多（一般都是提供通用集成方案，行业特点不明显）。因此，建议加强校企扶持力度，政府引导，政策支持，充分调动科研人员的积极性，深入现场，探索工艺，对生产装备需满足的工艺要求进行技术层面的分析，针对行业特点，提出满足特定工艺要求的自动化、信息化要求的解决方案，为企业切实解决问题。基于佛山市优势产业的现状，建议率先在陶瓷、铝型材包装设备以及木工数控机械等领域促进产学研合作。

3.4 加大机器人或机械手产品为主体的公司的扶持力度

用工困难方面主要集中在后工序，这需要进行自身设备改造，可由半自动化到自动化改变，机械手和机器人的应用迫在眉睫。建议引进一批专门针对佛山市传统优势产业的机器人或带机械手的智能装备公司，以“引进-消化-吸收”的模式，重点解决生产过程中强度大、环境恶劣环节的用工紧张问题。

3.5 逐步推进信息化进程，构建制造业信息化支撑服务产业联盟

信息化的推广势在必行，要做到高度的智能化，只有在信息管理上闭环处理，才能及时反馈各环节信息，建议组织相关专家咨询、论证，就一些共性问题提交政府立项，交由高校科研人员进行基础应用

研究。同时，鼓励企业针对佛山市具体行业特点的提供信息化解决方案及系统开发。

支持软件产品商、系统集成商、信息化服务商围绕制造企业的需求，构建涵盖“软件产品-系统集成-信息化服务”的支撑服务产业联盟。围绕细分行业或企业个性化需求，开发行业性、专业化的软件和产品；按照企业业务流程开展系统集成，打造一体化业务支撑平台；为制造企业提供业务咨询、解决方案、系统集成和运行维护等服务；搭建平台，及时交流和推广自动监控、系统集成、信息安全等关键技术应用研究取得的成果，解决制造业信息化实施过程中存在的问题。

3.6 政府引导，加大人才培养和引进力度，加强团队建设

佛山市的装备制造业较弱，原因是本身的基础产业不牢固。调研情况表明，各个行业都有装备技术改造的需求，但高层次技术人才缺乏是普遍问题，符合具体行业的跨学科团队、创新团队建设需要一个长期的过程。佛山市大多数企业属于中小企业，从技术到人力、物力都难以完成该项任务。政府有关部门要扶持和引导该项工作，政策的连续性和落实显得尤为重要。

4 小结

随着国家经济增长模式的转变，作为改革开放前沿广东省的制造大市佛山市，更需要主动积极对接，乘势而上、“腾笼换鸟、凤凰涅槃”，充分把握第二次改革的机会。佛山市应促进智能装备智能化应用和制造，这是产业转型升级的关键，尤其是智能装备制造业本身的技术革新和产业化具有相当的紧迫性。限于时间，本次调研仅就智能装备的应用从技术路线上分层次进行调研分析，以后还可以从行业布局、企业现代化管理、投融资体系建设等诸多方面进一步分析研究。

［1］杨叔子,李斌,吴波.先进制造技术发展与展望［J］.机械制造与自动化,2004（1）:1-5.

［2］路甬祥.走向绿色和智能制造——中国制造发展之路［J］.中国机械工程,2010（4）:379-386,399.

［3］张铁.工业机器人及智能制造发展现状分析［J］.机电工程技术,2014（4）:1-3.

［4］李军,康慨然.佛山产业竞争力及其决定因素分析［J］.佛山科学技术学院学报:社会科学版,2014（1）:33-39.

【责任编辑：任小平renxp90@163.com】

Status analysis and development counter measures on application of intelligent equipment in Foshan city

CHENYong1,WANG Jian-xiao2,XIAOHong-jun1, CHENWei-cheng3,ZHOU Jia-yu3

（1.Department of Automation Engineering Foshan University,Foshan 528000,China; 2.Department of Mechatronics Engineering,Foshan University,Foshan 528000,China; 3.Foshan High-tech Industrial Association,Foshan 528000,China）

Based on the typical enterprises investigation of Foshan city,following the progressive principles of single machine automation,line automation,and system integration,a survey of application on intelligent equipment in the pillar industries and emerging industry was given.Development countermeasures and suggestions as decision reference were put forward for upgrading of traditional industries by intelligent manufacturing.

Foshan city;intelligent equipment;application;status analysis;development countermeasures

TP29

A

1008-0171（2015）05-0005-07

2014-11-13

广东省科技计划资助项目（2011B010100015）；佛山科学技术学院博士启动资助项目

陈勇（1974-），男，湖南吉首人，佛山科学技术学院副教授。