人工智能時代, 伺服與運控發展路在何方
文:/ 編輯部2025年第五期
2025年,在國家各項經濟刺激政策的引導下,下游設備市場如3C電子、半導體、數據中心、汽車、鋰電等保持較高的景氣回升指數,整體工控自動化行業呈現出企穩回暖的勢頭。另一方面,伴隨人工智能時代的到來,具身智能人形機器人的量產,及其核心零部件的研發成為了市場關注的熱點,伺服與運動控制系統的開發重點在這波發展大潮中也正發生著變化。
根據MIR睿工業近期的數據統計顯示,
2025上半年整體中國運動控制產品市場實現小幅正增長,同比增長約8%(見圖1所示),其中,通用交流伺服市場同比增長約7.4%,增長主要得益于鋰電、物流、電子等領域的投資保持穩定上升,從而拉動了伺服產品需求的提升。但與此同時,由于下半年市場表現仍面臨顯著不確定性,因此,MIR睿工業預計,2025年中國自動化市場將整體呈現持平或微幅負增長的狀況。
另一方面,從部分已上市的工控企業一季度和上半年財報來看,2025年,在國家各項經濟刺激政策的引導下,下游設備市場如3C電子、半導體、數據中心、汽車、鋰電等保持較高的景氣回升指數,工控自動化市場進入到一個分水嶺階段,企業在經歷了過去一年極為嚴峻的挑戰之后,整體工控自動化行業呈現出企穩回暖的勢頭。在發展規劃上,“出海”


是目前一些本土工控企業的重要戰略之一,而扎根本土,則是許多外企的必然選擇;另一個熱點則是伴隨人工智能時代的到來,具身智能人形機器人的量產及核心零部件的研發成為了市場關注的熱點,一批工控自動化企業也正在緊鑼密鼓地積極布局這一新賽道,一場新的技術與產能的較量剛剛拉開序幕。
高性能與可控成本之間的平衡
面對激烈的市場競爭,一批外企通過加大對中國市場的研發投入,強化本地化創新能力,同時借助其原有的全球技術及軟件平臺優勢,為本土用戶帶來高品質的產品;與此同時,他們也在持續加強本地化生產能力,運用本地化研發、供應鏈、生產及服務體系,滿足用戶市場對產品性能與成本的雙重期待。
從2023年起,博世力士樂這家擁有上百年發展歷史的世界級工業自動化企業,就開啟了一項名為“China
Next (決勝中國)”的項目,
旨在實現“零時差”落地德國先進工業技術,同時以“性價比”賦能本土創新。以博世力士樂在今年上海工博會期間面向全球首發的ctrlX
XC20伺服系統為例,其中包括XC20伺服驅動器、MC20伺服電機及配套電纜附件,憑借3.5倍過載能力、125μs電流環和EtherCAT掃描周期,系統在動態性能與精度控制方面表現優異,配套23bit機械式多圈編碼器,可滿足設備對高精度定位的需求,不僅幫助制造企業提升生產效率,還能在追求高質量、高速度的市場競爭中占據主動。此外,系統已通過CE、
UL、SEMI F-47、STO等國際資質認證,全力助力中國制造業“出海”。
ctrlX
XC20伺服系統的可選集成式PLC功能進一步簡化系統架構,賦予更佳的設備兼容性與架構靈活性,為產線的快速迭代、產能擴充與場景轉換提供強大支撐,打造長期投資價值回報;ctrlX
XC20開放接口設計支持主流編程語言,使IT系統能夠快速集成到企業自動化架構中,為數字孿生、預測性維護等高級分析應用提供豐富數據入口;系統兼容所有主流通信協議,基于WebServer連接和調試,用戶無需額外工程軟件即可快速調試和參數優化,大幅降低了使用“門檻”,實現設備的快速部署。更為重要的是,ctrlX
XC20伺服系統與博世力士樂ctrlX AUTOMATION生態深度融合,在這一開放平臺之上,可實現與第三方系統的無縫對接,拓展自動化應用的更多可能,以軟件賦能智造升級。
今年,施耐德電氣發布的“黃金四件套”整體解決方案涵蓋Harmony
ET5人機界面、Altivar 305通用型變頻器、 Lexium 18ME伺服驅動器和BEH18伺服電機,以及Modicon
M310M運動控制器,這也是成立已有三年時間的施耐德電氣工業自動化中國中心(IA China Hub)在本地研發上的又一力作。
據介紹,目前施耐德電氣不僅擁有位于上海張江的研發中心總部,更在無錫增設了第二研發基地,專注于工控產品研發,以加速推出更多優質產品,更好地滿足中國本土市場需求。該中心集研產銷于一體,其中也涵蓋了供應鏈部分。目前,施耐德電氣已有相當一部分工業自動化產品在無錫工廠完成生產,不管是在交貨期,還是在對市場的響應速度上,都為中國客戶帶來了更大的便利性,也有助于施耐德電氣在整個產業鏈上加深與中國伙伴之間的合作。
施耐德電氣工業自動化中國中心(IA
China
Hub)開發的全新一代機器運動控制“黃金四件套”整體解決方案,強調的是本土研發、本土制造、精準滿足中國制造企業的核心運動控制需求。從單品來看,“黃金四件套”中的每一款產品都強調可控成本和高性能這兩方面的優化;而從產品組合的角度來看,這套解決方案從“感知-決策-執行-調節”全鏈路提升設備響應速度達30%,也降低了系統集成的難度;同時,系統還引入TVDA架構(驗證、測試、歸檔和固化架構),可以賦能客戶,幫助他們結合工藝需求進一步提升整臺機器的開發效率。
從“執行者”到智能節點
分布式-集中式控制架構,是臺達近幾年在運動控制領域主推的技術解決方案。
在傳統的集中式控制系統中,所有從生產現場收集到的數據信息都需要上傳至上位控制器內做運算處理,再將指令下達到伺服驅動器完成執行動作,伺服僅僅只是一個“執行者”的角色。而隨著現在多軸控制應用場景的增多,用戶系統規模日益擴大,從單機設備到高集成化自動化產線,有的系統少則十幾軸、多則上百軸,面對如此龐大的控制系統,用戶對于整體響應性、多軸之間的簡單調試、設備的占地空間,以及多軸系統的節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的境地。伴隨半導體工藝的迅猛發展,
CPU的運算能力越來越強,具備了支持多種高速信息處理的能力,因此,在分布式-集中式控制架構之下,臺達將張力、扭矩、震動、加速度等運動控制功能下放到伺服驅動器中,一方面,可以充分發揮伺服驅動器本身CPU的高速運算性能,減輕上位控制器的負擔;另一方面,上位控制器也能夠專注于全局流程面的任務處理,大家各司其職,通過多節點協同工作,令到整體系統的運算效率大幅提升,靈活性和可擴展性也得到了提高,最終幫助客戶的設備機臺實現高效生產的目標。
從集中式控制,到分布式-集中式控制,伺服驅動器也由一個單純的“執行者”,轉變為一個具備高速信息處理能力的智能節點。這一變化,在臺達最新推出的高階多軸交流伺服系統ASDA-W3上體現得淋漓盡致。
ASDA-W3多軸交流伺服通過單個CPU最多可控制12個軸,同時基于400Mbps高速背板,控制模塊命令更新速度為可達62.5
μs,顯著提升了系統的響應速度以及多軸之間的同動性能,尤其適用于龍門運動系統對于同步性要求較高、或是半導體、3C電子等需要高速、高精度運動控制的場合。此外,該系列伺服將驅動模塊和電源模塊進行了整合,不僅能節省配件,易于后期維護,且設備的整體體積也大為縮減;系統還采用內置共直流母線架構,利用反饋能量,達到了更好的節能減碳效果。從目前的使用情況來看,在分布式-集中式控制架構下,運用臺達ASDA-W3多軸交流伺服搭配另一款全新的免電池電機,真正為市場帶來了高精度、高效率、零運維的解決方案,因而也獲得了眾多客戶的高度認可和好評。
臺達另一款超大功率多軸交流伺服系統ASDA-H3針對一些個性化應用場景,還在內部整合了專用的運動控制功能模塊,例如,為了適應目前光伏、石材等行業用戶對于多線切割機提出的控制精度、設備穩定性以及切割良品率的更高要求,ASDA-H3伺服特別內置了精準的扭矩分配、張力控制(最高可達±0.1
N高精度控制)等功能模塊,協助客戶大幅提高了加工精度和產品良率。此外,和臺達其他的高階伺服一樣,超大功率多軸伺服系統ASDA-H3還為客戶提供了二次開發平臺,使用者可以調用臺達標準化庫內的功能模塊,也可以編寫用戶自己的Know-How技術工藝,在更好地保護自己知識產權的同時,也進一步增強了產品方案在市場上的競爭力。

AI智能體協助提高開發效率
當前,AI人工智能技術對工業領域的滲透愈發提速,如何利用AI這一先進工具幫助工控行業從業人員在面對復雜的設備條件下提高工程開發效率,提升設備的易用性,同時解決熟練工程師與技能短缺的挑戰,是市場需求的一大趨勢。
近年來,倍福在AI融合應用方面加大了創新力度,在今年的上海工博會上,倍福重點展示了TwinCAT CoAgent智能體——這款數字助手融合了先進的生成式AI模型與定制開發的AI智能體,適用于TwinCAT開發環境,能夠為PLC編程、I/O配置、HMI界面設計、技術文檔生成等開發任務提供高效支持,越來越全面的AI功能,將使其成為自動化工程師的個人數字助理,有望徹底改變開發工作流程。
在編程和文檔支持方面, TwinCAT CoAgent智能體可實現智能代碼優化和自動生成相關技術文檔,用戶只需簡單審核,即可融入開發項目中。在HMI界面設計方面,
TwinCAT
CoAgent智能體可以直接訪問倍福的技術文檔,并支持開發易用的HMI控件,使用戶界面的設計和配置變得前所未有的快捷、直觀。在I/O配置方面,TwinCAT
CoAgent智能體支持通過聊天功能輕松創建I/O拓撲結構,包括重命名端子模塊和配置新的I/O模塊,未來,該智能體還將支持單獨調整參數,同時還會有一個智能助手協助用戶實現最佳配置,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用的需求,大幅提升工程效率,降低開發“門檻”。
另據悉,Beckhoff
Automation旗下全資子公司——畢孚自動化制造(上海)有限公司,已于今年8月宣告正式成立。該公司計劃在2025年底開始部分I/O產品的本地生產,后續還將逐步拓展更多品類的生產。這一舉措不僅是倍福對中國市場長期深耕的堅定承諾,更標志著其在本土化布局中邁出了從技術適配到產能自主的重要一步。
未來智能工廠的堅實底座
根據近期工業和信息化部發布的統計數據顯示,
“十四五”(2021-2025年)以來,我國智能制造工程扎實推進,已建成3.5萬多家基礎級、7000多家先進級、230多家卓越級智能工廠;目前中國制造業機器人密度達470臺/萬人,遠超全球平均水平;在光伏、動力電池、新能源汽車等領域,智能制造裝備和系統解決方案取得群體性突破,制造
業全面創新升級,產線切換靈活調整、自主調優;設備故障精準預測、遠程干預;產品功能按需生成、個性定義,標志著我國制造業邁入了全要素協同的智能化新階段。
智能制造迅猛發展的大潮已勢不可擋,伺服與運動控制系統位于工廠生產的現場執行層,也是機械制造設備的“神經中樞”。伴隨數字化、智能化技術的引入,為了應對快速變化的市場需求,當前,從機器制造商,到終端用戶,都越來越明顯地呈現出對軟件功能和智能驅動的迫切需求,正如一位工控行業資深人士所說的那樣:軟件定義自動化,AI決定應用高度,伺服與運動控制系統正在為未來智能工廠的大規模應用奠定堅實的技術底座。
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可以集成更為智能的算法設計能力,包括AIGC編程。繼2023年推出MDoctor機器“醫生”預測性維護產品之后,在今年的年度自動化大會上,貝加萊面向中國市場隆重推出了AI產品化的新應用——即AI系列MHelp。
貝加萊MHelp是由本地團隊基于大語言模型,為裝備制造商的機器提供的“M系列”,即,機器(Machine)的AI產品。它基于原有的PC控制的可擴展性,將AI加速器、LLM軟件、貝加萊知識庫進行了標準化封裝,形成“拿來即用”的AI產品。
MHelp被賦予了輕松的“小貝同學”稱呼,它利用大模型的分析與推理能力,通過私有的知識庫構建,針對機器的人機交互、知識推送、分析推理,提供現場級的故障定位,推薦解決問題的可行性方案,以及知識的推送,支持現場人員的運行服務過程。
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