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云科伺服:助跑装备制造业产业升级
 
文:投资圈杂志 / 刘玉婷 左勤程
 
 

在装备制造领域,数控机床是“母机”,其性能质量依赖于相应的数控技术。而伺服系统在数控系统中发挥着举足轻重的作用,其性能直接关系到数控机床的整体性能。


一国数控机床行业的技术水平和产品质量是衡量该国装备制造业发展水平的重要标志。作为控制工业生产精确度、稳定性和效率的核心环节,伺服系统一直是中国政府和相关企业关注的重点领域。“中国制造2025”及“十三五”规划就数控机床、伺服系统和工业机器人的发展提出了详尽的目标,并对取得重大突破的企业给予资金支持,实现了从上游伺服技术到下游行业应用的国家扶植全覆盖。


由沈阳机床集团携手国内知名投资机构创办的云科智能伺服控制技术有限公司(以下简称为“云科伺服”),是沈阳机床集团i5数控系统产业化技术支撑的重要研制单位,依托业界一流的运动控制技术和成熟的技术体系,通过构建具有前瞻性产品研发和技术支撑平台,始终走在业界技术创新的前沿。云科伺服推出的高性能伺服驱动产品已获得了广泛的市场应用,预计未来三年产值将超过10亿元。



云科伺服董事兼总经理夏斌



幸运旅程:搭载在i5数控机床上的技术突围


“一个完整的输出系统包括上位的控制系统和下位的执行机构,就是伺服系统。上位控制系统负责发出控制信号驱动伺服电机,控制系统主要由触摸屏、PLC(可编程逻辑控制器)、伺服驱动器构成,伺服电机是运动的执行机构。”云科伺服董事兼总经理夏斌详细介绍道,“伺服系统作为一种自动化运动控制装置,主要用于对机械部件的位置、方位、状态等进行精确的控制。它决定了自动化机械的精度、控制速度和稳定性,属于工业自动化设备的核心。”


学习机电控制专业的夏斌,幸运地搭上了沈阳机床集团的数控机床研制重大专项这趟列车。沈阳机床集团凭借独立开发的i5智能运动控制技术,已然成为伺服系统这个国内年轻行业中的老兵。i5,是沈阳机床集团对其开发的数控系统的命名,其字义来自5个英文单词——Industry(工业)、Information(信息)、Internet(互联网)、Intelligence(智慧)、Integration(集成)的第一个字母。这是该集团开发的全球首个智能互联数控系统,也是我国机床制造业转型升级的代表。


时光倒退十年,当时的数控机床行业中,日本发那科、德国西门子、日本三菱电等巨头占据了全球市场份额的70%~80%。国内的华中数控、广州数控虽然也跻身国际前十行列,但与三巨头比较,在体量和技术能力等方面都还存在不小的差距。2007年,沈阳机床集团响应国家号召,摒弃了“模仿与跟随”发展道路,提出以发展伺服系统推动数控系统开发升级的战略,开始独立研发底层运动控制技术。当时在沈阳机床集团上海研究院工作的应届毕业生夏斌,适时加入了研发班子,成为了伺服项目部的核心成员。


2009年,伺服研发小组成立。“当时大家对于伺服的理解依然相当混沌,谁都不知道啥叫数控项目,对伺服类产品更是没有概念。这些深不可测的底层技术带给大家的是未知感,甚至是恐惧感。”夏斌坦言,“我们这支年轻的创新团队一门心思攻关搞研发,一路磕磕绊绊走了这么多年,最终突破了国外技术壁垒,终于掌握了智能伺服的核心技术,其间取得每一个小小成绩的过程都历历在目。”


2013年,沈阳机床集团成立伺服工程部,伺服研发团队凭借着对产品技术标准的透彻理解,摸索出了一套高于国标的技术标准并试制成功。2014年,i5智能机床全球首发,以单机亮相第十五届中国国际机床展览会,吸引了来自全世界的眼球。


如今,基于i5核心技术,沈阳机床集团上海研发团队已经陆续孵化出面向运动控制器产业化运营的沈机(上海)智能系统研发设计有限公司,面向工业互联网云制造解决方案的智能云科公司,提供自动化整体解决方案的云科智能制造公司,面向高端伺服系统的云科智能伺服公司等多个亿元规模的高科技企业。



云科伺服产品图



赢来信任:10万元赌注的试错挑战


沈阳机床自主研发的伺服驱动器在应用时并不是一帆风顺的,夏斌说,这是依靠“10万元赌注”才赢得了客户的信任,才使伺服系统步入了产业化进程。


当时,沈阳机床事业部使用着两种伺服系统,分别来自日本发那科和德国西门子。在集团的协调下,三台机床摘下原装伺服电机换上了自主研发的“中国心”。这个举动在沈阳机床激起了不小的波澜,面对质疑,夏斌凭借自信与勇气顶住了各种压力,顺利完成了产品性能的验证。“如今,大家在沈阳机床的展示车间里依然可以看到这三台机床。”夏斌的话语中透着自豪。


伺服系统实现小批量生产之后,一个新问题横亘在团队面前:作为科研产品,如何说服领导在更大的范围内应用国产伺服电机?“虽说是在沈阳机床集团内部运行自己的产品,但遇到的障碍一点儿都不少。”夏斌说。2013年5月,他向有关领导提交了应用申请,但直到7月也没获得实质性进展。对此,夏斌表示可以理解,“把发那科的系统都替换成我们自己研发的,换一台可以,换二十台可能也能勉强获得批准,但是换一万台谁也不敢做决定,风险太大了。”


经过苦思冥想,夏斌做出了一个让很多人意想不到的决定——自掏腰包悬赏10万元,让用户“制造问题”,让团队来解决。


“那时候我们团队的规模已经很大了,两三年后没有了国家科研基金的支持时我该怎么办?团队想走下去,要有两个根本:一是你能不能解决问题,二是要取得他人对国产设备的信任。归根结底是一个问题,就是国产品牌是不是争气。控制系统是这个行业的核心,一旦出了问题,我的身家性命可能就没了。”夏斌说,替换国产系统时可能会遇到各种各样的问题,这些问题能不能顺利解决,谁都没有把握。所以,他决定以悬赏的方式欢迎大家来“找茬儿”,让用户在使用换上“中国心”的机床时想方设法让设备出问题,如果研发团队的工程师没办法解决这些问题,“我给用户发10万元奖金。”正是通过这种方式,国产伺服系统逐渐得到了普及应用。


2016年,专注于驱动控制核心技术研发的云科伺服在上海成立,它通过提供全系统解决方案,有效衔接运动控制领域的上下游厂商,合力打造核心技术自主可控的智能装备。2017年,云科伺服公司推出了YKS产品系列,功率等级扩展至1~45KW,至此,公司具备了提供全系列产品解决方案的能力。


如今,经过40000套伺服系统的市场应用验证,云科伺服已成为国内首家伺服产品在高精度加工领域取得批量应用的专业厂商。夏斌介绍,云科伺服的伺服系统在机器人领域也有所应用,沈阳新松就是它的客户之一。


在2017年的世界机器人大会上,沈阳新松研发的松康系列床椅机器人等9个产品系列被媒体称为“最IN、最酷、最炫的产品”。该系列复合机器人的重复定位精度可达到±0.05mm,这样高精度、高灵活性、高安全性的复合机器人的全部核心零部件,包括模块化控制系统、伺服驱动器、多轴运动单元和人机协作技术等方面全部实现了国产化,其中也少不了云科伺服的功劳。


伺服电机一般安装在机器人的“关节”处,机器人的关节驱动离不开伺服系统,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,需要的伺服电机数量也就越多。未来将是高歌猛进的机器人时代,智能制造和产业升级的大战略给伺服系统行业的发展提供了非常大的空间。“智能制造,首先是制造,其次才是智能,伺服系统一定是未来智能制造的基础之基础,而对于硬件或对于软件的技术层面的接口则是一只很容易被打开的盒子。”夏斌说。


夏斌(右)在云科伺服年会上



成长路正长:云科伺服的商业模式新探索


纵观行业发展,伺服系统经历了从模拟到数字化的转变。国际厂商的伺服产品每五年会经历一次换代,新的功率器件或模块每2~2.5年会更新一次,软件算法的迭代更是日新月异,产品生命周期越来越短。据业内专家判断,数字化、智能化、网络化将成为新一代产品的发展趋势。


夏斌透露,具备上述新型技术特征的伺服系统已经列入公司的研发规划,有的已经立项,“技术路线已经很明确,目前让我感觉到压力的是公司往何处走,如何发展。”


夏斌表示,伺服系统不仅仅是在机床领域应用,其他很多领域都能用到,甚至可以说“能动的地方就能用到伺服器”。在技术方面,云科伺服更关注未来三年的储备。“好的产品设计应该在工序早期就具有设计思维,一开始就进行用户研究洞察,进行产品定义的思考,以此在设计方与用户之间架起一道信任之桥。”


随着计算机及单片机计算能力的不断提升,单位硬件成本不断下降,这将促进产业变革,倒逼企业向供应链导向的模式发展。“我们一直在关注未来三五年内,公共行业储存服务、控制系统、驱动器、电气以及人工智能领域可能发生的变化。伺服系统是一个专业复合性很强的领域,其发展趋势是高精度、高速度、高可靠性和大功率。伺服系统的发展要充分利用电子和计算机技术,不断提高伺服系统的性能,为实现最优控制、自适应控制创造基础条件;通过采用网络型、总线型伺服系统,实现控制器和云端数据的互联互通,打通智能化、个性化、定制化生产的关键环节。”夏斌说。


伴随着电子制造、工业机器人、数控机床、食品包装、医疗设备等下游应用行业的范围和重心的变化,受惠于产业升级和高效能运算的强劲需求,中国的伺服系统市场规模正逐步扩大,已经成为全球增速最快的市场。有专家预测,未来几年,中国伺服系统的市场增速将达到30%~40%,2020年的累计市场规模有望超过800亿元。


随着沈阳机床集团自主研发的二轴、三轴、四轴、五轴机床智能系统产品相继发布,云科伺服的核心技术也日臻成熟。总结云科伺服发展的成功经验,团队建设是重要的一环。公司科研团队采取了类似于大学实验室的组织体系,由导师带着学生们攻坚,学术气氛浓,大家肯于埋头研究。但另一方面,从市场化企业的视角看,这样的团队在管理及市场开拓方面都存在一定的不足。


夏斌很清楚公司团队的短板所在,“好的商业模式可以让企业避开竞争,同时,我相信体验也能创造价值。当今时代,价值创造的基础已经改变,企业必须认识到继而融入这种改变,需要突破以往以企业为中心的观点,转向以消费者和企业互动为基础的价值创造观。在新的观念下,消费者个体并不是产品的接受者,而是体验的核心。”


云科伺服团队部分成员合影



“我们目前还没有形成市场化的运转能力,现阶段采取这样的发展思路:第一,通过兼具技术服务及产品展示功能的体验中心,来提升用户对产品的认知;第二,将提供成套解决方案作为企业产品及服务的另一类重要输出方式。”夏斌表示。据测算,投资建设这样一个体验中心的费用约为100万元,每个体验中心配备一个不超过10人的小型团队,包括1~2名销售、2~3名技术支持、3~5名客服,可以辐射二三十家机械企业。


云科伺服建设的第一家示范和体验中心近期将在广东建成。这个体验中心除了展示成套的解决方案,还可以打造十公里范围的服务圈,能够保障设备运行过程中的故障维修、技术支持及必要的系统优化。“我们的目标是在每个镇建设一个这样的体验中心。”夏斌表示。

 
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