人工智能時(shí)代, 伺服與運(yùn)控發(fā)展路在何方
文:/ 編輯部2025年第五期
2025年,在國(guó)家各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)刺激政策的引導(dǎo)下,下游設(shè)備市場(chǎng)如3C電子、半導(dǎo)體、數(shù)據(jù)中心、汽車、鋰電等保持較高的景氣回升指數(shù),整體工控自動(dòng)化行業(yè)呈現(xiàn)出企穩(wěn)回暖的勢(shì)頭。另一方面,伴隨人工智能時(shí)代的到來(lái),具身智能人形機(jī)器人的量產(chǎn),及其核心零部件的研發(fā)成為了市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn),伺服與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)在這波發(fā)展大潮中也正發(fā)生著變化。
根據(jù)MIR睿工業(yè)近期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,
2025上半年整體中國(guó)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)小幅正增長(zhǎng),同比增長(zhǎng)約8%(見(jiàn)圖1所示),其中,通用交流伺服市場(chǎng)同比增長(zhǎng)約7.4%,增長(zhǎng)主要得益于鋰電、物流、電子等領(lǐng)域的投資保持穩(wěn)定上升,從而拉動(dòng)了伺服產(chǎn)品需求的提升。但與此同時(shí),由于下半年市場(chǎng)表現(xiàn)仍面臨顯著不確定性,因此,MIR睿工業(yè)預(yù)計(jì),2025年中國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)將整體呈現(xiàn)持平或微幅負(fù)增長(zhǎng)的狀況。
另一方面,從部分已上市的工控企業(yè)一季度和上半年財(cái)報(bào)來(lái)看,2025年,在國(guó)家各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)刺激政策的引導(dǎo)下,下游設(shè)備市場(chǎng)如3C電子、半導(dǎo)體、數(shù)據(jù)中心、汽車、鋰電等保持較高的景氣回升指數(shù),工控自動(dòng)化市場(chǎng)進(jìn)入到一個(gè)分水嶺階段,企業(yè)在經(jīng)歷了過(guò)去一年極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之后,整體工控自動(dòng)化行業(yè)呈現(xiàn)出企穩(wěn)回暖的勢(shì)頭。在發(fā)展規(guī)劃上,“出?!?/span>


是目前一些本土工控企業(yè)的重要戰(zhàn)略之一,而扎根本土,則是許多外企的必然選擇;另一個(gè)熱點(diǎn)則是伴隨人工智能時(shí)代的到來(lái),具身智能人形機(jī)器人的量產(chǎn)及核心零部件的研發(fā)成為了市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn),一批工控自動(dòng)化企業(yè)也正在緊鑼密鼓地積極布局這一新賽道,一場(chǎng)新的技術(shù)與產(chǎn)能的較量剛剛拉開(kāi)序幕。
高性能與可控成本之間的平衡
面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),一批外企通過(guò)加大對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的研發(fā)投入,強(qiáng)化本地化創(chuàng)新能力,同時(shí)借助其原有的全球技術(shù)及軟件平臺(tái)優(yōu)勢(shì),為本土用戶帶來(lái)高品質(zhì)的產(chǎn)品;與此同時(shí),他們也在持續(xù)加強(qiáng)本地化生產(chǎn)能力,運(yùn)用本地化研發(fā)、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)及服務(wù)體系,滿足用戶市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品性能與成本的雙重期待。
從2023年起,博世力士樂(lè)這家擁有上百年發(fā)展歷史的世界級(jí)工業(yè)自動(dòng)化企業(yè),就開(kāi)啟了一項(xiàng)名為“China
Next (決勝中國(guó))”的項(xiàng)目,
旨在實(shí)現(xiàn)“零時(shí)差”落地德國(guó)先進(jìn)工業(yè)技術(shù),同時(shí)以“性價(jià)比”賦能本土創(chuàng)新。以博世力士樂(lè)在今年上海工博會(huì)期間面向全球首發(fā)的ctrlX
XC20伺服系統(tǒng)為例,其中包括XC20伺服驅(qū)動(dòng)器、MC20伺服電機(jī)及配套電纜附件,憑借3.5倍過(guò)載能力、125μs電流環(huán)和EtherCAT掃描周期,系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)性能與精度控制方面表現(xiàn)優(yōu)異,配套23bit機(jī)械式多圈編碼器,可滿足設(shè)備對(duì)高精度定位的需求,不僅幫助制造企業(yè)提升生產(chǎn)效率,還能在追求高質(zhì)量、高速度的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。此外,系統(tǒng)已通過(guò)CE、
UL、SEMI F-47、STO等國(guó)際資質(zhì)認(rèn)證,全力助力中國(guó)制造業(yè)“出?!薄?br>ctrlX
XC20伺服系統(tǒng)的可選集成式PLC功能進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu),賦予更佳的設(shè)備兼容性與架構(gòu)靈活性,為產(chǎn)線的快速迭代、產(chǎn)能擴(kuò)充與場(chǎng)景轉(zhuǎn)換提供強(qiáng)大支撐,打造長(zhǎng)期投資價(jià)值回報(bào);ctrlX
XC20開(kāi)放接口設(shè)計(jì)支持主流編程語(yǔ)言,使IT系統(tǒng)能夠快速集成到企業(yè)自動(dòng)化架構(gòu)中,為數(shù)字孿生、預(yù)測(cè)性維護(hù)等高級(jí)分析應(yīng)用提供豐富數(shù)據(jù)入口;系統(tǒng)兼容所有主流通信協(xié)議,基于WebServer連接和調(diào)試,用戶無(wú)需額外工程軟件即可快速調(diào)試和參數(shù)優(yōu)化,大幅降低了使用“門檻”,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速部署。更為重要的是,ctrlX
XC20伺服系統(tǒng)與博世力士樂(lè)ctrlX AUTOMATION生態(tài)深度融合,在這一開(kāi)放平臺(tái)之上,可實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接,拓展自動(dòng)化應(yīng)用的更多可能,以軟件賦能智造升級(jí)。
今年,施耐德電氣發(fā)布的“黃金四件套”整體解決方案涵蓋Harmony
ET5人機(jī)界面、Altivar 305通用型變頻器、 Lexium 18ME伺服驅(qū)動(dòng)器和BEH18伺服電機(jī),以及Modicon
M310M運(yùn)動(dòng)控制器,這也是成立已有三年時(shí)間的施耐德電氣工業(yè)自動(dòng)化中國(guó)中心(IA China Hub)在本地研發(fā)上的又一力作。
據(jù)介紹,目前施耐德電氣不僅擁有位于上海張江的研發(fā)中心總部,更在無(wú)錫增設(shè)了第二研發(fā)基地,專注于工控產(chǎn)品研發(fā),以加速推出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,更好地滿足中國(guó)本土市場(chǎng)需求。該中心集研產(chǎn)銷于一體,其中也涵蓋了供應(yīng)鏈部分。目前,施耐德電氣已有相當(dāng)一部分工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品在無(wú)錫工廠完成生產(chǎn),不管是在交貨期,還是在對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度上,都為中國(guó)客戶帶來(lái)了更大的便利性,也有助于施耐德電氣在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上加深與中國(guó)伙伴之間的合作。
施耐德電氣工業(yè)自動(dòng)化中國(guó)中心(IA
China
Hub)開(kāi)發(fā)的全新一代機(jī)器運(yùn)動(dòng)控制“黃金四件套”整體解決方案,強(qiáng)調(diào)的是本土研發(fā)、本土制造、精準(zhǔn)滿足中國(guó)制造企業(yè)的核心運(yùn)動(dòng)控制需求。從單品來(lái)看,“黃金四件套”中的每一款產(chǎn)品都強(qiáng)調(diào)可控成本和高性能這兩方面的優(yōu)化;而從產(chǎn)品組合的角度來(lái)看,這套解決方案從“感知-決策-執(zhí)行-調(diào)節(jié)”全鏈路提升設(shè)備響應(yīng)速度達(dá)30%,也降低了系統(tǒng)集成的難度;同時(shí),系統(tǒng)還引入TVDA架構(gòu)(驗(yàn)證、測(cè)試、歸檔和固化架構(gòu)),可以賦能客戶,幫助他們結(jié)合工藝需求進(jìn)一步提升整臺(tái)機(jī)器的開(kāi)發(fā)效率。
從“執(zhí)行者”到智能節(jié)點(diǎn)
分布式-集中式控制架構(gòu),是臺(tái)達(dá)近幾年在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域主推的技術(shù)解決方案。
在傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)中,所有從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)收集到的數(shù)據(jù)信息都需要上傳至上位控制器內(nèi)做運(yùn)算處理,再將指令下達(dá)到伺服驅(qū)動(dòng)器完成執(zhí)行動(dòng)作,伺服僅僅只是一個(gè)“執(zhí)行者”的角色。而隨著現(xiàn)在多軸控制應(yīng)用場(chǎng)景的增多,用戶系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大,從單機(jī)設(shè)備到高集成化自動(dòng)化產(chǎn)線,有的系統(tǒng)少則十幾軸、多則上百軸,面對(duì)如此龐大的控制系統(tǒng),用戶對(duì)于整體響應(yīng)性、多軸之間的簡(jiǎn)單調(diào)試、設(shè)備的占地空間,以及多軸系統(tǒng)的節(jié)能減碳等也提出了更高的要求,這些往往使得上位控制器處于不堪重負(fù)的境地。伴隨半導(dǎo)體工藝的迅猛發(fā)展,
CPU的運(yùn)算能力越來(lái)越強(qiáng),具備了支持多種高速信息處理的能力,因此,在分布式-集中式控制架構(gòu)之下,臺(tái)達(dá)將張力、扭矩、震動(dòng)、加速度等運(yùn)動(dòng)控制功能下放到伺服驅(qū)動(dòng)器中,一方面,可以充分發(fā)揮伺服驅(qū)動(dòng)器本身CPU的高速運(yùn)算性能,減輕上位控制器的負(fù)擔(dān);另一方面,上位控制器也能夠?qū)W⒂谌至鞒堂娴娜蝿?wù)處理,大家各司其職,通過(guò)多節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作,令到整體系統(tǒng)的運(yùn)算效率大幅提升,靈活性和可擴(kuò)展性也得到了提高,最終幫助客戶的設(shè)備機(jī)臺(tái)實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)的目標(biāo)。
從集中式控制,到分布式-集中式控制,伺服驅(qū)動(dòng)器也由一個(gè)單純的“執(zhí)行者”,轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)具備高速信息處理能力的智能節(jié)點(diǎn)。這一變化,在臺(tái)達(dá)最新推出的高階多軸交流伺服系統(tǒng)ASDA-W3上體現(xiàn)得淋漓盡致。
ASDA-W3多軸交流伺服通過(guò)單個(gè)CPU最多可控制12個(gè)軸,同時(shí)基于400Mbps高速背板,控制模塊命令更新速度為可達(dá)62.5
μs,顯著提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度以及多軸之間的同動(dòng)性能,尤其適用于龍門運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于同步性要求較高、或是半導(dǎo)體、3C電子等需要高速、高精度運(yùn)動(dòng)控制的場(chǎng)合。此外,該系列伺服將驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊進(jìn)行了整合,不僅能節(jié)省配件,易于后期維護(hù),且設(shè)備的整體體積也大為縮減;系統(tǒng)還采用內(nèi)置共直流母線架構(gòu),利用反饋能量,達(dá)到了更好的節(jié)能減碳效果。從目前的使用情況來(lái)看,在分布式-集中式控制架構(gòu)下,運(yùn)用臺(tái)達(dá)ASDA-W3多軸交流伺服搭配另一款全新的免電池電機(jī),真正為市場(chǎng)帶來(lái)了高精度、高效率、零運(yùn)維的解決方案,因而也獲得了眾多客戶的高度認(rèn)可和好評(píng)。
臺(tái)達(dá)另一款超大功率多軸交流伺服系統(tǒng)ASDA-H3針對(duì)一些個(gè)性化應(yīng)用場(chǎng)景,還在內(nèi)部整合了專用的運(yùn)動(dòng)控制功能模塊,例如,為了適應(yīng)目前光伏、石材等行業(yè)用戶對(duì)于多線切割機(jī)提出的控制精度、設(shè)備穩(wěn)定性以及切割良品率的更高要求,ASDA-H3伺服特別內(nèi)置了精準(zhǔn)的扭矩分配、張力控制(最高可達(dá)±0.1
N高精度控制)等功能模塊,協(xié)助客戶大幅提高了加工精度和產(chǎn)品良率。此外,和臺(tái)達(dá)其他的高階伺服一樣,超大功率多軸伺服系統(tǒng)ASDA-H3還為客戶提供了二次開(kāi)發(fā)平臺(tái),使用者可以調(diào)用臺(tái)達(dá)標(biāo)準(zhǔn)化庫(kù)內(nèi)的功能模塊,也可以編寫用戶自己的Know-How技術(shù)工藝,在更好地保護(hù)自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的同時(shí),也進(jìn)一步增強(qiáng)了產(chǎn)品方案在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

AI智能體協(xié)助提高開(kāi)發(fā)效率
當(dāng)前,AI人工智能技術(shù)對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的滲透愈發(fā)提速,如何利用AI這一先進(jìn)工具幫助工控行業(yè)從業(yè)人員在面對(duì)復(fù)雜的設(shè)備條件下提高工程開(kāi)發(fā)效率,提升設(shè)備的易用性,同時(shí)解決熟練工程師與技能短缺的挑戰(zhàn),是市場(chǎng)需求的一大趨勢(shì)。
近年來(lái),倍福在AI融合應(yīng)用方面加大了創(chuàng)新力度,在今年的上海工博會(huì)上,倍福重點(diǎn)展示了TwinCAT CoAgent智能體——這款數(shù)字助手融合了先進(jìn)的生成式AI模型與定制開(kāi)發(fā)的AI智能體,適用于TwinCAT開(kāi)發(fā)環(huán)境,能夠?yàn)镻LC編程、I/O配置、HMI界面設(shè)計(jì)、技術(shù)文檔生成等開(kāi)發(fā)任務(wù)提供高效支持,越來(lái)越全面的AI功能,將使其成為自動(dòng)化工程師的個(gè)人數(shù)字助理,有望徹底改變開(kāi)發(fā)工作流程。
在編程和文檔支持方面, TwinCAT CoAgent智能體可實(shí)現(xiàn)智能代碼優(yōu)化和自動(dòng)生成相關(guān)技術(shù)文檔,用戶只需簡(jiǎn)單審核,即可融入開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中。在HMI界面設(shè)計(jì)方面,
TwinCAT
CoAgent智能體可以直接訪問(wèn)倍福的技術(shù)文檔,并支持開(kāi)發(fā)易用的HMI控件,使用戶界面的設(shè)計(jì)和配置變得前所未有的快捷、直觀。在I/O配置方面,TwinCAT
CoAgent智能體支持通過(guò)聊天功能輕松創(chuàng)建I/O拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),包括重命名端子模塊和配置新的I/O模塊,未來(lái),該智能體還將支持單獨(dú)調(diào)整參數(shù),同時(shí)還會(huì)有一個(gè)智能助手協(xié)助用戶實(shí)現(xiàn)最佳配置,這些不僅加快了I/O配置速度,而且還能提升其靈活性,確保滿足各類特定應(yīng)用的需求,大幅提升工程效率,降低開(kāi)發(fā)“門檻”。
另?yè)?jù)悉,Beckhoff
Automation旗下全資子公司——畢孚自動(dòng)化制造(上海)有限公司,已于今年8月宣告正式成立。該公司計(jì)劃在2025年底開(kāi)始部分I/O產(chǎn)品的本地生產(chǎn),后續(xù)還將逐步拓展更多品類的生產(chǎn)。這一舉措不僅是倍福對(duì)中國(guó)市場(chǎng)長(zhǎng)期深耕的堅(jiān)定承諾,更標(biāo)志著其在本土化布局中邁出了從技術(shù)適配到產(chǎn)能自主的重要一步。
未來(lái)智能工廠的堅(jiān)實(shí)底座
根據(jù)近期工業(yè)和信息化部發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,
“十四五”(2021-2025年)以來(lái),我國(guó)智能制造工程扎實(shí)推進(jìn),已建成3.5萬(wàn)多家基礎(chǔ)級(jí)、7000多家先進(jìn)級(jí)、230多家卓越級(jí)智能工廠;目前中國(guó)制造業(yè)機(jī)器人密度達(dá)470臺(tái)/萬(wàn)人,遠(yuǎn)超全球平均水平;在光伏、動(dòng)力電池、新能源汽車等領(lǐng)域,智能制造裝備和系統(tǒng)解決方案取得群體性突破,制造
業(yè)全面創(chuàng)新升級(jí),產(chǎn)線切換靈活調(diào)整、自主調(diào)優(yōu);設(shè)備故障精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、遠(yuǎn)程干預(yù);產(chǎn)品功能按需生成、個(gè)性定義,標(biāo)志著我國(guó)制造業(yè)邁入了全要素協(xié)同的智能化新階段。
智能制造迅猛發(fā)展的大潮已勢(shì)不可擋,伺服與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)位于工廠生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層,也是機(jī)械制造設(shè)備的“神經(jīng)中樞”。伴隨數(shù)字化、智能化技術(shù)的引入,為了應(yīng)對(duì)快速變化的市場(chǎng)需求,當(dāng)前,從機(jī)器制造商,到終端用戶,都越來(lái)越明顯地呈現(xiàn)出對(duì)軟件功能和智能驅(qū)動(dòng)的迫切需求,正如一位工控行業(yè)資深人士所說(shuō)的那樣:軟件定義自動(dòng)化,AI決定應(yīng)用高度,伺服與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)正在為未來(lái)智能工廠的大規(guī)模應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)底座。
貝加萊在IT融合方面一直走在前沿,
目前,貝加萊的控制器里已經(jīng)可以集成更為智能的算法設(shè)計(jì)能力,包括AIGC編程。繼2023年推出MDoctor機(jī)器“醫(yī)生”預(yù)測(cè)性維護(hù)產(chǎn)品之后,在今年的年度自動(dòng)化大會(huì)上,貝加萊面向中國(guó)市場(chǎng)隆重推出了AI產(chǎn)品化的新應(yīng)用——即AI系列MHelp。
貝加萊MHelp是由本地團(tuán)隊(duì)基于大語(yǔ)言模型,為裝備制造商的機(jī)器提供的“M系列”,即,機(jī)器(Machine)的AI產(chǎn)品。它基于原有的PC控制的可擴(kuò)展性,將AI加速器、LLM軟件、貝加萊知識(shí)庫(kù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化封裝,形成“拿來(lái)即用”的AI產(chǎn)品。
MHelp被賦予了輕松的“小貝同學(xué)”稱呼,它利用大模型的分析與推理能力,通過(guò)私有的知識(shí)庫(kù)構(gòu)建,針對(duì)機(jī)器的人機(jī)交互、知識(shí)推送、分析推理,提供現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的故障定位,推薦解決問(wèn)題的可行性方案,以及知識(shí)的推送,支持現(xiàn)場(chǎng)人員的運(yùn)行服務(wù)過(guò)程。
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