技術前沿:中國智能制造裝備行業技術水平
智能制造裝備行業的發展概況
智能制造裝備是先進工藝、信息技術與裝備制造的深度融合,整合了軟件技術、機器視覺與光學、傳感與測試、運動控制和機械設計等多種通用共性技術,技術綜合性強,且在進行新產品、新技術的研發時,需要對下游應用領域的產品研發動態、技術趨勢、應用場景等有較為深刻的理解,方可較好的滿足客戶的需求。智能制造裝備企業通常需要長時間的技術研發創新和項目經驗積累才能逐步形成自身的核心技術體系,構建核心競爭力。
智能制造裝備是先進制造技術、信息技術和智能技術在裝備產品上的集成和融合,體現了制造業的智能化發展要求,具有實時感知、優化決策、動態執行等特征。
(1)政策驅動改革,智能制造裝備行業快速發展
政策環境是智能制造裝備行業發展強大的內驅力及支撐,智能制造裝備作為推進智能制造的重要環節受到各國政府重視,2011年美國提出“先進制造伙伴計劃”,2012年我國提出《智能制造裝備產業“十二五”發展規劃》,2013年德國提出“工業4.0”計劃等,各國先后出臺各類政策推動新興技術與裝備制造業的融合,推動制造業的高端化、智能化進程。在國家政策的引導下,制造業的生產方式正逐步實現智能化,不斷催生對生產設備智能化的需求,智能制造裝備行業實現快速發展。據統計,2016至2022年,我國工業自動化市場規模由1,421億元增長至2,816億元,復合年均增長率約12%。
(2)我國智能制造裝備行業產業規模已形成,發展形勢良好
我國智能制造裝備行業起步相比工業發達國家較晚,近年來,以工業互聯網、物聯網為代表的信息技術快速發展,自動化、智能化技術在國內制造業企業中不斷普及,我國智能制造裝備行業的規模日益增長。據根據中國產業信息網發布的數據顯示,2020年國內智能制造裝備市場規模為2.09萬億元,2022年達到2.68萬億元,預計2023年將超2.97萬億元。
在信息技術與先進制造技術高速發展的背景下,國內智能制造裝備的發展深度和廣度日益提升,以新型傳感器、智能控制系統、工業機器人、自動化成套生產線為代表的智能制造裝備產業體系逐步形成。行業內已涌現一批以博眾精工、長川科技、先導智能、杰銳思等為代表的知名企業,憑借持續的研發投入,這些企業不斷實現智能制造裝備相關技術突破,在不同的細分領域具備一定的市場競爭力。
(3)下游應用領域廣泛,技術更新迭代迅速
智能制造裝備是工業生產體系的基礎,可用于制造、檢測、倉儲等多個生產環節,廣泛應用于3C、鋰電池、半導體、汽車、工程機械、光伏生產等產業。
隨著終端消費者對產品質量、功能要求的不斷提升,不同產業生產廠商對其生產裝備的精度、穩定性等性能指標均提出了更高的要求,促使智能制造裝備企業不斷進行技術革新以滿足客戶的生產、檢測需求。同時,隨著傳感技術、5G、物聯網、人工智能等先進技術的不斷突破與應用,智能制造裝備企業亦在不斷推動其產品設計、產品制造等方面的技術革新,促進信息技術、智能技術與裝備制造技術的深度融合與集成。
2、智能制造裝備行業的發展趨勢
(1)智能制造裝備的自動化、集成化、信息化發展趨勢明顯
目前,我國智能制造裝備的復雜程度不斷提升,未來仍將朝自動化、集成化、信息化方向發展,具體表現為:智能制造裝備將實現生產過程的高度自動化,對生產對象和生產環境具有一定的適應性,從而實現生產過程優化;硬件、軟件與應用技術將實現深度集成,生產設備與智能網絡實現高度互聯,并通過人工智能技術賦能,使智能制造裝備性能不斷升級;信息技術與先進制造技術實現深度融合,提升裝備功能復雜度,增強裝備信息交互、自我學習的能力,使智能制造裝備勝任大型、復雜生產場景的操作和信息整合。
(2)與5G、物聯網、人工智能等新興技術融合逐步成為新業態
當前,5G、物聯網、人工智能等新興技術正逐漸滲透到企業生產經營的各個方面。智能制造裝備在未來發展中,將充分整合新興技術到各個功能模塊,以適應企業復雜的生產和管理需求,提高生產效率,提升產品質量,保證生產活動的可靠性。
(3)智能制造解決方案將成為實現智能制造的重要方式
智能制造具有復雜性及系統性等特點,實現智能制造的轉型升級是長期持續的過程,下游客戶對智能制造的需求亦呈現多樣化、差異性等特征,不僅需要智能制造裝備企業持續保持技術創新,也對智能制造裝備企業的產品供給能力提出更高要求。因此,具備智能制造裝備解決方案而非單一產品的企業將更具競爭力。
3、所屬細分行業發展概況及發展趨勢
(1)3C設備行業發展概況及發展趨勢
近年來,以智能手機、筆記本電腦、平板電腦等為代表的3C產品普及率逐步提高,需求逐漸趨于穩定;在5G技術快速發展等因素的影響下,于2021年呈現上漲趨勢,受整體經濟環境影響,2022年開始消費電子市場規模出現一定回落。據統計,2021年全球智能手機出貨量為13.5億部,同比增長6.30%,2022年全球智能手機出貨量為12.05億部,同比下降11.07%;2021年全球筆記本電腦出貨量達到2.4億臺,同比增長19.40%;據Tendforce統計,2022年全球筆記本電腦出貨量為1.85億臺,同比下降22.92%;2021年平板電腦出貨量為1.69億臺,同比增長約3.05%,據IDC統計,2022年平板電腦出貨量為1.63億臺,同比下降3.3%。
隨著5G、物聯網、人工智能等技術的不斷發展,在全球應用及體驗式消費的驅動下,智能可穿戴設備等新興3C產品取得了較快發展,成為3C行業重要的增長力。據IDC統計,2021年全球智能可穿戴設備出貨量達到5.34億部,同比增長20%,2022年全球智能可穿戴設備出貨量為4.92億臺,較2021年有所回落。隨著AR/VR等新型智能可穿戴設備應用場景不斷增加,智能可穿戴設備出貨量預計2024年將達6.371億部,仍具有較大的市場發展空間。
未來,隨著5G、物聯網、人工智能等新興技術與3C產品的進一步融合,3C產品的更新換代會不斷加速,同時催生新的產品形態,創造新的需求,使3C行業有望復蘇增長。
②3C設備行業發展概況及發展趨勢
3C產品種類繁多,不同產品對于組裝、檢測設備在功能、性能等等方面均存在一定差異;同時3C產品的生產制造流程復雜、涉及工序良多,因此3C制造行業所需智能制造設備種類繁多,3C設備行業具有廣闊的市場空間。
我國是全球3C制造中心,產能居于全球首位。近年來,隨著3C產品終端需求變化加快、我國人口紅利逐步消失,為更好響應市場需求、實現更高效的生產制造及更高品質的質量管理,3C產品加工制造商對相關智能制造設備的需求逐步上升。此外,隨著3C產品功能復雜度、生產過程精密度的逐步提高,3C制造廠商對于生產環節中高精密、高穩定性的組裝及檢測設備的使用滲透率不斷提升。
據統計,2021年我國電子信息制造業固定資產投資額達到24,197.06億元,較上年增長22.3%;2022年,我國電子信息制造業固定資產投資額達到28,746.10億元,同比增長18.8%。
我國3C制造行業不同生產工序的智能化水平呈現不同的發展特征,前端零部件及中端模組組裝工序的智能化水平較高。近年來3C產品制造廠商對生產流程中產品質量保證要求的逐漸提高,使得檢測作為品質管理的重要環節日益受到重視,智能檢測設備的重要性日益凸顯,市場規模隨著智能組裝設備的廣泛使用而不斷提高。
3C產品日益豐富的功能,將不斷催生對相應功能模塊進行組裝或檢測等的需求,成為3C設備持續發展的動力;新興3C產品將不斷涌現與發展,為3C設備提供了新的發展空間。(2)鋰電生產設備行業發展概況及發展趨勢
①鋰電行業發展概況及發展趨勢
在全球各國加大重視可再生資源的發展背景之下,全球鋰電池市場需求高速增長,根據EVTank統計,2021年全球鋰電池出貨量為562.4GWh,同比大幅增長91%,其中動力電池占總市場規模的65.97%,新能源汽車市場快速發展成為全球鋰電行業發展的主要推動因素之一。2022年,全球鋰電池出貨量達到957.7GWh,同比增長70.3%,其中動力電池出貨量為684.2GWh,同比增長84.4%。
我國鋰電產業高速發展,已成為全球最大的鋰電池制造國。我國鋰電產業門類齊全,產品質量持續提升,已廣泛應用于新能源汽車、3C、儲能等領域。在新能源汽車領域,隨著新能源汽車的高速發展,動力類電池呈現快速發展趨勢,已成為鋰電池市場的主要增長動力;在3C領域,3C行業的不斷發展促使數碼電池的應用環境不斷豐富、滲透程度逐步提升,數碼電池發展整體向好;在儲能領域,儲能電池作為支持可再生能源發展的關鍵技術,大量儲能項目落地,市場需求旺盛。據統計,2021年我國鋰電池出貨量為327GWh,同比增長130%;2022年,我國鋰電池出貨量達到655GWh,同比增速達100.31%。
在政策及市場需求等因素的引導下,鋰電制造企業將繼續加大研發投入,圍繞高能量密度、高循環次數、安全、環保等方面進行技術創新、迭代,鋰電池產品制造技術將不斷發展。從下游應用領域來看,新能源汽車市場的發展將逐漸由政策驅動轉變為市場驅動,滲透率進一步提升,從而提升對動力電池的需求,動力電池企業將不斷通過擴大產能,提高規模效應,以提升市場競爭力;在雙碳目標逐步推進的背景下儲能電池的應用將更加廣泛,儲能電池將迎來高速增長。
此外,隨著下游應用領域的快速發展,終端消費產品更新換代頻率不斷提高,對鋰電池制造廠商在產品品質、生產效率等方面均提出了更高的要求,制造廠商對高精度、高速度、高穩定性的鋰電生產設備的需求日趨增長。
②鋰電生產設備行業發展概況及發展趨勢
鋰電池的制造工藝較為復雜,主要環節有前段極片制造、中段電芯制造以及后段電芯激活檢測環節,鋰電生產設備按照電池生產制造流程可劃分為前段設備、中段設備、后段設備。近年來,我國鋰電生產設備市場規模呈現爆發式增長,國產設備的性能和穩定性的逐步提升,國產化率不斷提升,據統計2021年我國鋰電生產設備市場規模為575億元,同比增長100.3%,國產化率達90%。2022年中國鋰電生產設備市場規模達1,000億元。
隨著鋰電技術的不斷更新、迭代,鋰電生產設備各環節均在進行技術升級,以更好的滿足制造廠商對產品高一致性、高穩定性等方面的要求,推動制造廠商對鋰電生產設備的更新換代需求。在全球各國新能源汽車發展目標明確的背景下,為應對新能源汽車市場的高速增長趨勢,全球主流鋰電池制造企業擴產意愿明確,對鋰電生產設備的需求量將進一步增加。
(3)半導體封裝測試設備行業發展概況及發展趨勢
①半導體行業發展概況及發展趨勢
半導體是一種導電性可受控制、范圍可從絕緣體至導體之間的材料,是計算機、通信設備、電子產品的核心組成部分,廣泛應用于生產和消費的各個領域,是基礎性、戰略性產業。近年來,5G、物聯網、人工智能新興應用領域的蓬勃發展,對海量數據的有效處理提出更高的要求,使半導體產品的使用場景不斷豐富,為半導體行業的發展注入了新的增長動力。
受半導體產業轉移的影響,我國已成為全球最大的半導體產品制造基地,并初步形成了包括芯片設計、晶圓制造、封裝測試三個主要環節相關的產業鏈格局。在政策支持、市場拉動等因素的作用下,我國半導體行業在推進國產化的進程中繼續保持快速增長態勢。
據統計,2021年我國集成電路產業銷售額為10,458.30億元,同比增長18.20%,其中設計、制造、封裝測試業占比分別為43.21%、30.37%和26.42%。2022年中國集成電路產業銷售額為12,006.1億元,同比增長14.8%。其中,設計業銷售額5,156.2億元,同比增長14.1%;制造業銷售額為3,854.8億元,同比增長21.4%;封裝測試業銷售額2,995.1億元,同比增長8.4%。
封裝測試位于半導體產業鏈的后段,包括封裝和測試兩個環節,是半導體產業鏈尤為重要的環節。其中,封裝是對制造完成的晶圓進行劃片、貼片、鍵合等一系列工藝,使電路與外部器件實現連接,并為晶圓上的芯片提供保護,使其免受物理、化學等環境因素造成損傷的工藝;測試主要是對半導體性能進行測試,是保障成品質量穩定、控制系統損失的關鍵工藝。
當前,全球封裝測試市場規模與日俱增,據統計,全球封裝測試市場規模從2011年的455億美元增長至2020年的594億美元,其間年均復合增長率約為3.00%;據IDC統計,2022年全球封測市場規模達445億美元,同比增長5.1%。
憑借巨大的消費電子市場、龐大的電子制造業基礎,我國吸引了眾多半導體公司在國內投資,半導體產業轉移正不斷深入,我國的封裝測試行業,將受益于半導體產業轉移帶來的需求傳導。
據中國半導體行業協會統計,2021年我國半導體封裝測試行業銷售規模為2,763億元,同比增長10.10%,2022年我國半導體封裝測試行業銷售規模為2,995.1億元,同比增長8.40%。封裝測試是我國半導體產業鏈中國產化水平較高的環節,已形成較強的國際競爭力。
②半導體封裝測試設備行業發展概況及發展趨勢封裝測試設備包括封裝設備及后道測試設備。封裝設備包括劃片機、貼片機、鍵合設備等,封裝測試環節的后道測試設備主要包括測試機、分選機及探針臺等。從現階段看,封裝測試設備國產化率較低,市場主要由海外公司占據,國產設備的替代空間較大。
測試設備的國產化進程相對較快,已實現部分國產化替代,隨著國內企業不斷加大研發投入,自主核心技術水平不斷增強,國產化滲透率將逐步提升。在國內封裝測試行業強勁的發展下,各類封裝測試設備的市場規模均有高速增長,據統計,2022年我國半導體后道測試設備規模151.36億元,其中分選機規模12.99億元,測試機規模107.63億元,探針臺規模11.78億元。
目前我國封裝測試行業發展迅速,封裝測試廠商積極投入新產線以實現擴產,未來,封裝測試市場尤其是先進封裝測試市場的擴產需求將持續帶動對封裝測試設備的需求。
行業技術水平及特點
智能制造裝備是能夠實現智能制造自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的先進裝備,為制造業實現智能制造提供設備載體。21世紀以來,以美國、德國、日本為代表的工業發達國家大力發展智能制造裝備,依托多年的技術積累,相關產業已具備產品品類齊全、產業結構穩固、產業集群效應顯著等特點,技術水平亦處于行業領先地位。
我國智能制造裝備行業起步相比工業發達國家較晚,與發達國家相比,智能裝備制造業技術水平仍存在一定差距,尤其在部分關鍵部件如精密馬達、伺服電機、工業相機等方面的核心技術積累和自主生產能力仍然較弱。近年來,隨著國家對智能制造裝備行業的重視程度和支持力度的持續增加,我國智能制造裝備行業技術水平不斷提高,部分設備的技術水平已達到行業領先水平,加之國產設備在產品性價比、售后服務等方面的優勢逐漸顯現,國產智能制造裝備的市場競爭力不斷提升。
智能裝備制造行業在產業鏈中的地位和作用
公司所處智能制造裝備行業的上游包括各類電子元器件,電氣、機械類零部件廠商以及定制化加工件等,下游為智能制造裝備的應用領域,包括3C、鋰電、半導體、汽車制造、工程機械等制造業。
智能制造裝備為下游制造企業實現智能制造提供設備支撐,其核心價值體現在降低生產成本、提高生產效率等方面,智能制造裝備行業是實現制造業轉型升級和高質量發展的戰略性基礎產業。
智能制造裝備行業的上游主要為其零部件行業,其與智能制造裝備行業存在一定的關聯性。通常來說上游零部件行業的價格、供給等均會對智能制造裝備企業產生一定的影響,整體來看,智能制造裝備產業發展多年,其零部件行業已經較為成熟,市場供應較為充足。
近年來,國內智能制造裝備相關零部件行業快速發展,各類傳感器、驅動器、控制器等零部件市場不斷成熟,技術水平與國際先進水平的差距不斷縮小,國產化率不斷上升,一方面幫助智能制造裝備企業控制成本,另一方面有效提升了智能制造裝備行業的零部件供給的穩定性。同時,上游零部件是智能制造裝備的直接組成,對于如精密馬達、伺服電機、工業相機等關鍵部件,其技術水平的提升亦會對智能制造裝備產品性能的提升產生積極作用。
智能制造裝備行業與下游應用領域的發展高度相關,智能制造裝備作為制造業實現生產自動化、智能化的重要載體,其發展水平會對下游各應用領域的制造業水平有直接引領及推動作用。
下游制造業的產業轉型升級趨勢是智能制造裝備行業發展的長期驅動力,為智能制造裝備提供了廣闊的應用市場。若下游應用領域發展向好,會加大對于設備等固定資產的投資,從而帶來對智能制造裝備的需求。同時,下游應用領域對智能制造裝備不斷提高的要求,亦會推動智能制造裝備行業加強研發創新,從而使得智能制造裝備技術水平不斷提升,在效率、穩定性等技術指標方面不斷升級。
核心技術
圍繞智能制造設備的感知、思考和執行等環節,行業形成了涵蓋3C檢測及組裝、鋰電制造、半導體封裝測試等領域的核心技術。
在感知層面上,行業掌握力學測試、光學感知、2D視覺、3D抗反射測量等自研技術,通過設計高精密力學、光學傳感器,結合高性能的分析算法,使設備具備高精度的力學和2D、3D圖像信息獲取能力。
在思考層面上,行業研發了深度學習軟件平臺等人工智能技術,并嵌入各類產品中,使設備具備智能化的數據分析、圖像識別、認知決策和自我學習能力。
在執行層面上,行業掌握精密運動控制和精密機械設計等相關技術,并融合感知及思考層面的核心技術,使設備具備完成3C檢測及組裝、鋰電池電芯制造、半導體封裝測試等多個領域的自動化執行能力。
①3C力學檢測
行業3C力學檢測設備檢測速度可達50mm/s、重復測試精度≤0.1%、力值采集頻率可達160KHZ,在行業內處于先進水平,已經廣泛應用于電腦鍵盤、AppleWatch、iPad、觸摸屏(板)、手機、無線藍牙耳機等眾多3C產品的力學檢測工序,得到了市場普遍認可。
②鋰電池制造
行業自主研發了業內首創的直驅卷繞技術以及卷針對拔技術,自主開發了料帶智能糾偏控制技術、張力控制技術,該等技術已達到業內先進水平。應用該等技術的鋰電池卷繞設備在張力波動、卷繞速度等核心指標方面表現出色,已獲得知名客戶認可。目前行業的數碼鋰電池卷繞機卷繞速度可達600mm/s;方型動力鋰電池卷繞機單機產能可達6.5PPM(11米長極片)。
③半導體封裝測試
行業研發的線性力矩精確運控技術、高速編帶熱封裝置控制技術等已達到國內先進水平,公司自主研發的IC測試編帶分選一體機檢測精度±10μm,誤判率<0.01%,UPH可達50,000,兼具高速度和高穩定性,已實現批量應用。
④3D測量
行業研發的3D成像傳感部件采用先進的抗反射光學技術和結構光三維成像算法,有效降低了三維成像過程中反射造成的干擾對成像結果的不良影響,可靠還原被測物的三維形貌,大幅提高了3D光學檢測的精度。
目前,行業采用這一技術研發的3D測量設備可用于3C產品的平面度、垂直度、斷差、厚度、間隙、位置等的3D測量;目前產品Z軸重復檢測精度3μm;測試CT≤0.4s/FOV;誤判率≤0.05%,各項指標性能良好。
主要技術要點:
高速力學檢測技術:該技術對實時采集的力學信號進行動態處理,形成可視化、可操作的數據集,根據實際應用場景,輸出檢測數據。該技術實現了高頻運行下數據的動態采集和實時分析,同時保證輸出數據的準確性及穩定性。應用該技術開發的多種高速力學測試設備,支持高低速敲擊測試(測試速度:0.1mm/s—50mm/s),重復力學測試精度≤0.1%,力值采集頻率可達160KHZ,并且具有智能化快速軟件編輯模塊,支持各種類型力學測試,已用于電腦鍵盤、iPad、AppleWatch、觸摸屏(板)、手機、無線藍牙耳機等眾多3C產品的力學測試。
精密運控技術
該技術是通用技術平臺,包括自主搭建的運動控制軟件框架、自研運動控制算法及UI平臺軟件等部分,是通過對設備中各種運動部件進行精確、快速運動控制,實現設備指令動作精準執行的技術。該技術的軟件框架封裝了電機手動控制、電機參數設置、自動運動、報警處理、通信處理等程序模塊,可以快速搭建從單軸至最高256軸的運動控制程序;結合公司開發的反諧振振動抑制、中斷式電子凸輪等自研算法,能夠實現特殊運動控制需求,解決了現有控制算法應用靈活性差、實時性差等缺點;同時UI平臺,在快速實現通用HMI功能的同時集成了數據跟蹤顯示、圖片顯示等特殊功能。
該技術廣泛應用于公司各類產品,顯著減少了設備開發中的編程和調試時間,提升產品的品質及交付效率。
直驅卷繞技術
該技術包括卷針直驅技術及轉塔直驅技術,卷針直驅技術是通過將自研的直驅馬達與卷針直接連接傳動,實現卷針自轉的技術;轉塔直驅技術是將驅動馬達集成于轉塔內部,直接驅動轉塔公轉的技術。該技術是行業首創,通過卷針直驅的創新設計去除傳統轉塔模塊中用于驅動卷針自轉的皮帶、花鍵軸、同步輪等傳動機構,提高卷針響應速度及定位精度;通過轉塔直驅的創新設計,去除傳統轉塔模塊中用于驅動轉塔公轉及定位的減速機、齒輪及閉鎖裝置,縮短了轉塔翻轉后的閉鎖時間,降低設備復雜度,縮小設備體積,減輕設備重量,提高設備維護便利性,降低噪聲,提高生產效率。
應用該技術開發的方形數碼鋰電池卷繞機卷繞速度可達600mm/s,設備良率≥99.5%,故障率<2%。
卷針對拔技術
該技術是采用雙側對稱卷針獨立模塊設計,實現雙側卷針獨立旋轉及插拔運動的技術。該技術為行業首創,通過卷針雙側對稱的結構,提升卷針運動及響應速度,避免了傳統設計中卷針單側運動導致的受力不平衡問題,改善了電芯因卷針單向抽拔導致的電芯內圈隔膜移位的情況,提高電芯內層結構的穩定性。應用該技術開發的鋰電池卷繞機,設備良率≥99.5%。
料帶智能糾偏控制技術
該技術主要由糾偏機構及糾偏算法組成,是實現極片、隔膜在運行過程中保持邊緣穩定的技術。
該技術通過綜合運用自主研發的過程糾偏、蛇形糾偏、夾持糾偏等多種糾偏機構,結合模糊自學習糾偏算法,可以根據料帶的運行速度、材料或型號變化情況,自動調節PID參數;同時運用多級聯動糾偏控制算法,當前級糾偏效果發生波動時,后級糾偏可根據料帶的距離、速度、誤差實現自動補償,有效提高料帶糾偏的控制精度,改善傳統糾偏技術糾偏精度低、人工干預多的缺點。
應用該技術開發的鋰電池卷繞機,極片和隔膜的運行速度可達2,500mm/s,并保證極片和隔膜的對齊精度達到±0.25mm。
張力控制技術
該技術主要由張力驅動機構及張力控制算法組成,是實現極片、隔膜運行過程中張力均衡控制的技術。該技術通過自主研發的音圈模組張力驅動機構,具有輸出力矩均衡、輸出響應快的特性,解決了傳統電機由于齒槽效應引起的張力波動問題;同時結合張力閉環控制算法,補償運行過程中摩擦力和慣量對張力的擾動,實現整機張力的協調控制。同時針對方形卷針卷繞過程中線速不穩定的問題,開發了變轉速控制算法,實現了極片、隔膜的恒線速控制,減少了方形卷針卷繞過程中的張力波動。應用該技術開發的動力鋰電池卷繞機,張力波動控制穩定在±5%。
顯示面板視覺檢測技術
該技術是通過自主研發的MURA缺陷自動光學檢測算法以及高精度模組定位、點亮系統,對屏幕的光學參數進行分析、比較、判斷的技術。該技術有效克服了屏幕上灰塵、保護膜等導致的MURA缺陷檢出準確率低的缺陷,有效提高了檢測效果和效率。應用該技術開發的背光模組光學檢測設備,可實現多產品自動組合檢測,具有高點亮率(≥99.5%)、低漏檢率(<0.2%)、低過檢率(<1%)等特征,已用于手機、電腦等顯示面板的光學及視覺檢測;LCM模組視覺檢測設備漏檢率<0.5%,過檢率<5%。
高精密裝配技術
該技術是通過機器視覺定位引導,實時進行圖像采集、圖像處理,結合亞像素算法實現視覺定位、位置和角度的動態補償,同時結合高速精密運控、力學輔助控制完成精密裝配作業的技術。該技術克服了來料差異性、高速運動過程中的抖動和振動對裝配精度的影響,提升裝配一致性,實現了在同等硬件條件下更高精度的裝配。應用該技術開發的鏡頭模組組裝線、激光雷達精密組裝線具有高精度及高一致性的特性,重復定位精度達到±5um,CPK≥1.67。
超長尺寸軟材精密貼裝技術
該技術是通過自研的卷料剝料系統、來料吸附系統以及機器視覺定位等實現超長超窄尺寸軟材自動化貼裝的技術。該技術可通過超長卷狀來料的自動糾偏以及張力控制實現軟材的穩定出料,解決軟材的易變形問題,同時控制取料后軟材的自身形變誤差。應用該技術開發的設備是3C領域內較早實現間隔條(軟材)自動化貼裝的產品,在間隔條尺寸最長達820mm情形下,滿足貼裝誤差≤0.15mm的高精度要求,組裝精度達到±0.1mm,生產效率CT<8s,組裝產品整體良率達≥99.5%。
多用途高速智能化MNT&TV膜片組裝
該技術是通過機器視覺定位引導及運動控制系統完成MNT&TV膜片上料、撕膜、清潔、組裝的技術。同具有一鍵換線功能,實現多尺寸(21.5寸—34寸)的平面與曲面膜片組裝。該技術解決傳統MNT&TV膜片組裝工序耗用人力多、效率低、良率低等缺點,基本實現無人值守作業,同時通過自研的一鍵換線系統,快速完成機種切換,解決顯示屏型號、種類多導致換線效率低、生產成本高的問題,目前該技術已經升級到第四代。應用該技術開發的MNT&TV自動組裝線,導光板撕膜成功率≥99.9%,OC撕膜成功率≥99.8%,OC組裝成功率≥99.9%,最快換線時間小于15min。
3D抗反射光學檢測技術
該技術是通過自主研發的抗反射光學技術及結構光三維成像算法實現3D光學檢測的技術。該技術有效降低了三維成像過程中反射造成的干擾對成像結果的不良影響,可靠還原被測物的三維形貌,大幅提高了3D光學檢測的精度。
應用該技術并結合高速運控算法開發的3D測量設備,XY軸重復檢測精度5μm,Z軸重復檢測精度3μm,誤判率≤0.05%,測試CT≤0.4s/FOV,顯著提高了測試效率。
線性力矩精確運控技術
該技術是通過線性力矩對運動部件進行精確控制的技術。該技術解決了傳統伺服在下壓力的精準控制以及驅動器層級信息反饋及時性等方面的不足,通過加載在負載末段的力矩檢測方式提高檢測精度,并通過雙向檢測回路的設計控制擾動力檢測閾值,同時利用自適應的高速高精度插補算法,實現高速運動中的下壓力精確控制。應用該技術開發的線性壓力部件,有效實現了高速高精度的多軸連續運動控制,目前壓力控制在4—40N(誤差率<10%),檢測時間<16ms。
高速編帶熱封裝置控制技術
該技術應用于IC器件封裝過程中的載帶輸送、蓋帶主動放置、熱封及熱封后拉力測試、器件狀態反饋與控制等工序,是保證IC器件封裝輸出準確性的關鍵技術。該技術整合了自主開發的伺服電機與熱電偶相結合的熱封部件、高精度諧波減速機與真空軌道相結合的輸送載帶、蓋帶主動放帶裝置,以保證封裝材料的載帶與蓋帶輸送的一致性和可靠性;通過高速、高精度檢測元件,解決傳統熱封方式速度慢與封痕不良多的缺點;通過自研高速點陣運動控制算法,實現了高速編帶熱封的精確控制,綜合提高了設備運行效率。應用該技術開發的IC器件高速編帶熱封裝置拉力可穩定在30—80g內,運行效率UPH可達50,000,達到行業領先水平。
轉塔式旋轉真空倉體技術
該技術是通過對分立器件排列輸送器件裝置精確定位、輸送、分料提供動態真空供給,實現多工位IC器件取放自由切換的技術。該技術采用自主研發的圓周式點陣分布結構,突破了單通道真空控制技術切換單一、反應不靈敏的技術難點,結合自研高速點陣運動控制算法、流體控制電磁閥,實現了IC器件在設備運行時的精確定位和準確快速工位切換。應用該技術開發的設備可同時輸送20路真空,動態真空切換準確率達100%,工位切換頻率可達50K/小時。
外觀瑕疵AI檢測技術
該技術是通過深度學習算法對外觀進行瑕疵檢測的技術。該技術具備閉環、高效的自學習能力,在日益復雜的外觀品質檢測場景下,結合缺陷檢測軟件,實現檢測的流程化、模塊化。應用該技術開發的設備能夠有效降低復雜紋理及干擾背景的影響,準確識別和定位缺陷,提高檢測精度,降低誤檢率和漏檢率,并實時監控生產狀態、完成產品分類評級、自動上傳檢測數據。目前已用于半導體分立器件的外觀瑕疵檢測,主要產品檢測誤判率<0.6%、漏檢率為0。應用于鋰電制造行業的外觀瑕疵檢測設備已處于客戶驗證階段。
機床控制、調度及數據采集技術
該技術是通過3D視覺引導,機加工自動裝夾、刀具自動補償、虛擬仿真及機床上料調度,實現機床自動化上料、加工、檢測及反饋補償的技術。該技術可以適應各種型號料件的自動上下料,在保證產品質量同時,有效降低生產人員的勞動強度和危險程度,實現了無人化、智能化的高效生產。公司應用該技術成功開發多條智能化產線,客戶UPH提升60%以上,產品切換效率提升70%以上。
精密溫控熱壓技術
該技術通過自主研發的溫控平臺,實現高速、精準、穩定的溫度控制,達到特種固態粘合劑最佳粘合效果,并提升了應用該技術的設備集成度,縮短工藝流程,優化生產工藝。該技術能夠使加熱體在5秒內達到0—300℃范圍內的任意設定溫度,實際溫差波動<3℃,如遇外界因素干擾,可在0.2秒內恢復至設定溫度。
激光控制技術
該技術基于自研的RT-Linux+intelx64架構,實現對激光頻率、能量、振鏡的控制,可應用于鋰電池極片的極耳切割、極片清洗,極片刻線、集流盤焊接等工藝設備。該技術與傳統的激光控制卡模式相比,具有運算能力更強,實時控制更快,開放性更好等優勢。基于該技術開發的激光制片卷繞一體機,極片運行速度最高可達到120米/分鐘,溶珠小于10微米,熱影響區小于100微米,切割精度誤差小于±0.1mm。
工藝流程圖
行業內主要企業情況
1、英斯特朗
英斯特朗,成立于1946年,是一家國際性材料試驗儀器生產公司;公司總部位于美國,全球員工近1,700名,在24個國家和地區設有超過150個分支機構。英斯特朗主要產品包括各類測試設備及其附件,主要用于質量控制和壽命試驗上,能進行包括拉伸、壓縮、彎曲、疲勞、沖擊、動力學、扭轉和多軸加載等在內的力學性能和結構測試。英斯特朗未在公開渠道披露其財務數據。
2、博眾精工
博眾精工科技股份有限公司主要從事自動化設備、自動化柔性生產線、自動化關鍵零部件以及工裝夾(治)具等產品的研發、設計、生產、銷售及技術服務,亦可為客戶提供數字化工廠的整體解決方案,業務涵蓋消費電子、新能源、半導體等行業領域。博眾精工是上海證券交易所科創板上市公司(股票代碼:688097)。2022年營業收入為48.12億元;歸屬于母公司股東的凈利潤為3.31億元。
博眾精工主要客戶:蘋果、華為、格力、蔚來汽車、富士康、和碩聯合、廣達、緯創公司現已成為國內智能化生產解決方案領域行業領軍企業之一,已成為國家認定企業技術中心、國家級工業設計中心、國家制造業單項冠軍產品(3C電子產品整機裝配生產設備)、國家知識產權優勢企業、國家兩化融合管理體系貫標試點企業、國家服務型制造示范平臺。博眾精工憑借專注、務實的企業精神,以開放者的姿態開拓創新,助力“中國制造2025”不斷發展。
3、賽騰股份
蘇州賽騰精密電子股份有限公司主要從事智能制造裝備的研發、設計、生產、銷售及技術服務,產品和服務包括自動化設備、夾治具和技術服務,主要用于消費電子、汽車零部件、半導體、光伏等行業,適用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴設備、新能源汽車零部件、鋰電池、8寸/12寸晶圓等產品。賽騰股份是上海證券交易所主板上市公司(股票代碼:603283)。2022年,賽騰股份營業收入為29.30億元,歸屬于母公司股東的凈利潤為3.07億元。
賽騰股份主要客戶為蘋果、JOT、廣達、和碩、三星,公司自成立以來即專注于自動化組裝設備、自動化檢測設備及治具類產品的研發、設計、生產、銷售及技術服務,經過多年發展,已成為國內智能化生產解決方案領域的知名企業之一,獲得了市場的認可與客戶的信任,在業內具有一定的知名度和美譽度。
4、科瑞技術
深圳科瑞技術股份有限公司主要從事工業自動化設備的研發、設計、生產、銷售和技術服務,以及精密零部件制造業務,產品主要包括自動化檢測設備和自動化裝配設備、自動化設備配件、精密零部件,主要應用于移動終端、新能源、電子煙、汽車、硬盤、醫療、食品與物流等行業。科瑞技術是深圳證券交易所主板上市公司(股票代碼:002957)。2022年,科瑞技術營業收入為32.46億元,歸屬于母公司股東的凈利潤為3.13億元。
科瑞技術主要客戶為蘋果、TDK、寧德時代、富士康、廣達,公司自2001年成立以來,專注于自動化設備在先進制造領域的跨行業應用。目前為止,公司自動化設備在移動終端、新能源、汽車、硬盤、醫療健康和物流等領域均有較深入的應用。特別是公司一直深耕移動終端領域的智能檢測與裝配設備,現已成為該領域優秀的自動化設備供應商。自2008年公司進入新能源自動化應用行業以來,隨著最近幾年新能源行業的高速發展,該業務也成長為公司重要業務之一。
5、先導智能
無錫先導智能裝備股份有限公司主要從事非標智能裝備的研發設計、生產和銷售,業務涵蓋鋰電池智能裝備、光伏智能裝備、3C智能裝備、智能物流系統、汽車智能產線、氫能裝備、激光精密加工裝備等領域。先導智能是深圳證券交易所創業板上市公司(股票代碼:300450)。2022年,先導智能營業收入為139.32億元,歸屬于母公司股東的凈利潤為23.18億元。
先導智能主要客戶為寧德時代、寧德新能源、比亞迪、特斯拉、松下,其市場地位如下:1、薄膜電容器設備制造行業:與境外競爭對手相比,公司所產設備的技術水平已經達到或接近國際先進水平,但綜合成本相比境外廠商有很大優勢。2、鋰電池設備制造行業:公司掌握了以卷繞技術、高速分切技術、自動焊接技術、自動貼膠技術和真空注液技術為主的鋰電池設備行業核心技術。公司與多家鋰電池企業保持著良好的合作關系,在鋰電池設備行業積累了豐富的經驗。3、光伏自動化生產配套設備制造行業:公司是國內較早致力于光伏自動化生產配套設備的研發與生產的廠商之一,掌握了以全自動上下料技術和串焊技術為主的行業核心技術。公司與多家光伏龍頭企業保持著良好的合作關系,在光伏自動化生產配套設備行業積累了豐富的經驗。
6、長川科技
杭州長川科技股份有限公司主要從事集成電路專用設備的研發、生產和銷售,主要為集成電路封裝測試企業、晶圓制造企業、芯片設計企業等提供測試設備,主要銷售產品為測試機、分選機、自動化設備及AOI光學檢測設備等長川科技是深圳證券交易所創業板上市公司(股票代碼:300604)。2022年,長川科技營業收入為25.77億元,歸屬于母公司股東的凈利潤為4.61億元。
長川科技主要客戶為:華天科技、長電科技、士蘭微、通富微電、華潤微電子,公司掌握了集成電路測試設備的相關核心技術,成為國內為數不多的可以自主研發、生產集成電路測試設備的企業。公司先后被認定為軟件企業、國家級高新技術企業、杭州市企業高新技術研究開發中心、浙江省重點企業研究院和省級高新技術企業研究開發中心。2013年以來,公司承擔了國家科技重大02專項“通訊與多媒體芯片封裝測試設備與材料應用工程”中“高壓大電流測試系統”和“SiP吸放式全自動測試分選機”兩項課題的研發工作,其中“高壓大電流測試系統”項目已通過長電科技、通富微電的認證,“SiP吸放式全自動測試分選機”項目適用于QFP、QFN、BGA等中高端封裝外型芯片的測試分選,已通過長電科技的驗證,并實現批量銷售。目前,公司生產的集成電路測試機和分選機產品已獲得長電科技、華天科技、通富微電、士蘭微、華潤微電子、日月光等多個一流集成電路企業的使用和認可。隨著公司持續深入的研發和產品的不斷升級,產品性能將進一步提升,產品類型和客戶群體將進一步擴充,公司市場占有率將繼續提升。
7、杰銳思智能
主要從事智能檢測設備和智能生產組裝設備(線)的研發、設計、生產及銷售,產品覆蓋3C、鋰電制造、半導體等應用領域。
杰銳思智能主要客戶為蘋果、比亞迪、立訊精密、捷普、富士康、欣旺達、珠海冠宇、東莞維科、贛鋒鋰業、瑞浦、比亞迪、松下集團、正力新能、威世、長電科技,在3C業務領域,憑借先進的力學檢測、視覺檢測及智能生產組裝等技術,公司已具備核心競爭力,積累了包括蘋果、微軟等品牌商及其主要供應商比亞迪、立訊精密、捷普、富士康等優質、穩定的客戶資源。自2018年以來,公司以鋰電制造、半導體封裝測試等業務為重點拓展方向,已成功開發出卷繞機、二封機等鋰電池電芯制造設備以及分選機等半導體測試分選設備,開拓了包括欣旺達、珠海冠宇、東莞維科、威世、長電科技、贛鋒鋰業、瑞浦等在內的優質客戶群體。
行業面臨的挑戰
(1)國際廠商仍有先發優勢,國內企業仍需追趕
我國智能制造裝備行業起步較晚,國際廠商基于其先發優勢,占據了較高的市場份額,我國市場仍有較大的進口需求。相較于國際知名企業,我國智能制造裝備行業公司總體規模偏小,品牌知名度仍有待進一步提升。
近年,隨著國家政策支持以及國內企業的技術創新,國內已涌現出一批優秀的智能制造裝備廠商,憑借持續的研發投入,獲得了技術上的突破,搶占了一定的市場份額,在部分細分領域已達到領先地位。總體上,國內廠商全面達到甚至趕超國際先進水平仍有較大挑戰。
(2)專業技術人才緊缺
智能制造裝備行業多為定制化生產,產品在研發設計、生產、調試維護等過程中,需要大量運用機械、電氣、力學、光學、信息技術等專業知識。專業知識的形成、積累及運用需要大量的學習和實務經驗,我國智能制造裝備行業起步相對較晚,人才積累有待提升,專業技術人員的緊缺對行業發展造成了一定挑戰。
(3)關鍵設備部件對國外依賴度較高
智能制造裝備涉及的零部件眾多,部分關鍵部件如精密馬達、伺服電機、工業相機等核心制造技術仍由國外知名廠商掌握??蛻魹楸WC產品性能,在采購時會指定部分核心部件,因而國內智能制造裝備廠商需按要求進口相關核心部件,一方面增加了國內廠商的成本壓力;另一方面限制了我國對部分核心技術的自主可控。因此,對部分關鍵設備部件的進口依賴,仍是國內智能制造裝備行業面臨的重要挑戰。
-
機器視覺
+關注
關注
162文章
4406瀏覽量
120735 -
制造業
+關注
關注
9文章
2253瀏覽量
53718 -
智能制造
+關注
關注
48文章
5612瀏覽量
76565
原文標題:技術前沿:中國智能制造裝備行業技術水平
文章出處:【微信號:AIOT大數據,微信公眾號:AIOT大數據】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論