连接器行业智能制造研讨.pdf

第 期 年 月机电元件 收稿日期：综 述 与 简 介连接器行业智能制造研讨杨奋为（原上海航天技术研究院元器件可靠性检验中心，上海，）摘要：智能制造是关系连接器行业未来发展的热门议题。本文在分析连接器行业集成创新和智能制造等现状基础上，论述了连接器行业智能化转型步骤和智能制造技术发展关键要点。并提出创建“连接器智能制造产业联盟”建议。关键词：连接器；行业；智能制造 ：中图分类号：文献标识码：文章编号：（）连接器行业集成创新现状我国“强基工程”、“互联网 行动计划”和“中国制造 ”等政策方针，为连接器行业智能制造提供难得的发展机遇。企业应根据自身集成创新现状制定智能制造发展规划。目前，连接器企业集成创新可分为以下三种类型 。生产中低档连接器的众多中小企业集成创新 仍处于拷版模式本世纪初，世界制造业大规模转移进入我国沿海地区，特别是长三角、珠三角地区。建立了众多与制造业配套的通信、工业连接器企业。共同特点是技术集成度低、产品大量类同和质量水平普遍属中低挡。这些企业采用手工加机械的组装流水线生产方式，技术集成创新仍处于改革开放初期的拷版模式。生产高端连接器的大型国企和部分民企已进 入渐进模式承担航空、航天、军用和通讯等高端应用领域连接器生产任务的大型国企和部分民企，拥有多条为国家重点工程或手机、汽车、轨交等民用市场热销配套急需的连接器生产流水线，?用手工加机械的工业 和自动化的工业 并举生产方式。企业具备一定的技术选择和整合能力，能在现有技术基础上对产品工艺进行功能或特性渐进式创新（微创新），企业集成创新已进入渐进模式。部分拥有主导产品设计实力的国企和外企进 入突破模式随着我国汽车、电信与数据通信、计算机及周边设备、工业、军工、航空等下游企业对高端连接器需求增长，使高端连接器市场快速增长。国外知名连接器企业纷纷把生产基地转移到我国，加上航天、航空、通讯等连接器龙头企业对高端连接器投入的不断增加，使我国连接器行业整体水平迅速提高。部分拥有主导产品设计实力的国企和外企，已进入能整合内部和外部资源的集成创新突破模式。企业拥有自主研发的专业化、国际化、品牌化产品自动化生产线，实现生产效率和性价比最高的大规模批产自动化工业 生产。连接器行业智能化转型步骤智能制造是将物联网、云计算、等新一代信息技术应用于产品制造全生命周期，以通过自主深度感知、自主优化决策和自主精准执行提升制造各环节的质量和效率。我国制造业正处在由数字化、网联化向智能化发展的重要阶段，制造业 应运而生 ，见图 。连接器行业智能化转型将通过数字化、网联化、智能化三步实现。工业 各有优势，会长期共存、持续发展，并都能推动智能制造 。连接器行业智能制造没有统一模式，合适就是最好的。总的发展方向是今后重点图 制造业智能化发展史发展成本最低、效益最高的工业 和满足用户需求定制生产的工业 。连接器行业智能化转型将通过数字化、网联化、智能化三步实现。数字化?集海量数据，“感受”工业过程。工业传感器作为工业数据的?集感官，多类别、广应用，为智能化奠基。目前，连接器企业在设计生产过程中广泛应用计算机辅助设计（）和计算机辅助制造（）技术。例如深圳有限元的 仿真软件成功应用于连接器产品插拔力、正压力、温升和模流等仿真设计和可靠性分析。扬州精艺研制的多种型号数控专用机床或加工中心成功应用于连接器壳体零件高效、精准的成形加工。网联化通过互联互通、高速传输、云端计算，打破“信息化孤岛”。一方面打通工厂内部数据流，另一方面进一步打通产业链上下游企业各个环节数据流。最终实现产品全生命周期数字化。例如中航光电、航天电器等连接器龙头企业通过企业资源计划（）、产品数据管理（）和制造企业生产过程执行系统（）等软件应用，成功实现企业内部信息互联互通、高速传输、云端计算，打破“信息化孤岛”，并通过供应商关系管理（）和客户关系管理（）软件打通产业链上下游企业各个环节数据流。智能化提高自主决策水平，通过对生产过程中海量数据信息进行自主理解、学习沉淀，形成知识，最终由智能设备自主执行。智能制造的核心是在海量工业数据基础上，通过对数据的深度集成和分析，实现智能化决策，并通过柔性生产、动态调控，网联协同等新型制造模式，提升企业质量效率。例如航天电器智能立体仓库投入使用，产品通过出入库流水线，具备每天 小时出入库 盒产品的能力。自动扫描成品盒上二维码，录入产品信息，实现产品订单自动化批次管理，出库时只需选择订单，即可自动出库发货。在减轻出入库劳动强度同时，有效提高成品订单管理的准确性和可靠性 。根据 年“十四五”智能制造发展规划（征求意见稿）：到 年规模以上制造业企业基本普及数字化，重点行业骨干企业初步实现智能转型。到 年，规模以上制造业企业全面普及数字化，骨干企业基本实现智能化。年是初步实现智能制造的关键节点。连接器行业智能制造发展现状 龙头企业智能制造发展起引领示范作用近年来，航天、航空、通讯等电连接器龙头企业在“中国制造 ”“工业互联网发展行动计划”等政策支持下，智能制造技术发展业绩卓著。）航天电器实现宇航级超微矩型连接器智能制造 年，贵州航天电器坚持创新驱动和绿色发展理念，瞄准航天、通讯等领域对高可靠超微矩型电连接器的市场需求，组织自动化装备事业部精英团队坚持长期攻关，率先建成绞线插针自动生产线（图 、图），可自动完成绞线插针校直、自测、校正和监测等工序，效率提升十倍以上。机 电 元 件 年图 绞线插针图 绞线插针自动生产线 年，贵州航天电器完成中德合作智能制造样板车间的建设，实现了多品种小批量电子元器件产品混线生产，从客户下订单到最终交付，从技术研发到客户服务实现了全流程的信息化集成。绞线插针矩形连接器智能制造生产车间建设，实现了微米级器件的智能化加工，月产量过千万只。宇航级超微矩型电连接器的智能化、集约化、绿色化生产水平处国内领先地位。）中航光电建成耐环境圆形连接器智能制造生产线 年，中航光电推进制造技术升级工程，加快智能及数字化车间建设。加快建成全数字化制造管理、物料按需定点智能配送、质量全生命周期管控相统一的智能生产线，形成示范带动效应，推动制造工艺技术水平和现场管控水平提升。系列是航空、航天、通讯、军用等高端应用领域广为选用的耐环境圆形电连接器，具有多品种、小批量、高可靠等特点，每天出入库产品和零件种类多、流量大。新建成的 智能制造生产线，分拣作业单元、中央立体仓库、物流传送作业等工序衔接流畅，现场秩序井然。该项目实施涉及 万个产品 关系变更，涉及零件 多万种。智能制造生产线成为国内连接器行业领先、物流配套最好的系统 。）华丰史密斯互连建成多条替代进口的高端连接器产品线 年，四川华丰和全球领先的连接器和微波组件生产商史密斯英特康出资组建华丰史密斯（四川）互连技术有限公司在绵阳成立。以连接器技术为核心，为中国的铁路和商业航空航天领域提供高可靠高性能的连接器和互连产品应用解决方案。华丰史密斯新工厂 年建成 条航空和铁路连接器生产线，预计 年在绵阳生产基地将建成 条高端连接器产品线的组装生产，以实现高端连接器技术本土化供应链发展目标，深度参与“中国制造 ”，“一带一路”战略发展。企业加速生产工序自动化（数字化）升级步伐连接器生产企业，为满足客户小批量、多品种、高质量和高可靠需求，通过生产装备更新改造，在零件加工（冲压、机加工、塑压、表面处理等）、装配（压接、焊接、粘接、压配等），在线检测（尺寸、外观、分离力、保持力、机械寿命、导通、绝缘、耐压和镀层深厚等）工序，广泛采用自动化（数字化）设备仪器代替原来手工操作，提高了生产效率和质量一致性。连接器行业生产自动化（数字化）升级步伐加速。例如，年，陕西华达完成台自动化设备验收、台自动化设备调试运行及 台自动化设备评审。完善关键工序的自动化升级，突破重点领域关键共性技术。该公司射频连接器生产中去金、搪工序自动化设备的研制成功，比原手工去金、搪生产效率提高 倍，减少了不合格率。并提升了产品去金、搪部位的镀层质量一致性 。企业工业互联网应用总体水平偏低随着企业自动化（数字化）水平不断提升，大量独立的信息化系统导致“信息化孤岛”问题。因知识产权和专利保护，企业之间横向信息数据不能共享。这是连接器行业自动化（数字化）升级发展必须突破的瓶颈。根据信息通讯研究院 年对 家平台企业测试结果，我国工业互联网平台能力整体偏低，工业数据管理作为平台基础性能力，总体掌握程度?不理想。目前，连接器行业正处在由数字化向网联化、智能化发展的重要阶段。只有通过互联互通，建立高速通信网络和云计算平台，才能实现海量数据的汇集和处理，解决“信息化孤岛”问题，通过深度学习等 技术广泛应用，连接器行业未来才有望实现自主智能决策。企业智能化转型促进业态创新近年来，连接器龙头企业通过大量研发投入、频繁的兼并收购，抢占产业链的关键环节控制地位和专利战略制高点，快速推出高端应用领域新型连接器，并设置技术壁垒，提升市场竞争门槛。连接器产业发展至今，核心竞争力已不再仅是单项优势技术或产品，更多第 期杨奋为：连接器行业智能制造研讨来自对高效集成的全产业链的高度集中，产业竞争模式正式向“全产业链竞争”转变。有些连接器创新已突破本产业链，如一些新型智能、混装电连接器研发，必须创建跨行业、跨学科联动研发新业态。连接器行业智能制造发展关键要点 年是“十四五”规划开局之年，“新基建”、“碳达峰”、“碳中和”等政策将继续给连接器行业带来新的海量需求。连接器行业如何抓住机遇和利好政策智能化转型谋发展，是摆在每个企业面前迫切需要解决的问题。调整产品结构提升技术集中度 年，全球连接器销售额达到近 亿美元。其中，中国约 亿美元，占全球销售额 。虽自 年起我国就已成为全球连接器最大的制造和消费大国，但 年全球十强连接器厂商销售额排名中没有中国大陆企业。台湾富士康紧随美国泰科、莫仕、安费诺和法国法马通后排名第五，中国立讯精密、星坤控股、中航光电、得润电子分?排名第 、位。说明我国连接器行业和发达国家相比技术集中度仍较低，还有很大提升空间。面对中低端连接器产能过剩、关键高端连接器仍依赖进口的现状，必须调整产业结构。政府应运用财政货币杠杆向连接器智能制造创新企业倾斜，促使承担航空、航天、电子、通讯、兵器等高端应用领域连接器生产任务企业，加速智能化转型和集成创新步伐，不断提升企业在全球连接器销售额中占比和排名。未来智能制造将促使生产模式由“大规模流水线”向“定制化规模生产”发展，组织模式由“竞争与垄断”向“竞争与协同共享”发展，产业模式由“生产型”向“服务型制造”发展。我国连接器行业龙头企业正在努力实现这一目标。分工细化培育连接器智能制造生态体系连接器行业不仅要发展一批世界级大型龙头企业，还应培育一批长期专注于细分领域，能引领该领域发展，占据市场领先地位的“单项冠军”。“单项冠军”企业是行业创新发展基石，也是核心竞争力重要体现。特别是中小连接器企业，一定要“有所为、有所不为”，长期专注于企业擅长领域，走“专、特、优、精”发展道路。“单项冠军”企业将助推实体经济向更?端层次发展，促进行业智能制造发展。例如中航光电西安富士达公司长期专攻射频连接器世界高地，是杰出的“单项冠军”企业。年，公司获国家级专精特新“小巨人”荣誉称号，年公司入榜国家级重点专精特新“小巨人”企业 。培育智能制造人才团队连接器产品可靠性是设计出来的，制造出来的，不是检验出来的。连接器智能制造包括智能设计、智能加工、智能装配和智能服务四个关键环节。其中智能设计是智能制造的引领。为此必须借助国家的政策和资金扶植，培育坚强的智能制造创新研发团队。要有人潜下心来化数年乃至更长时间去研究连接器产品正向设计，在设计过程中考虑用户使用可靠性，通过定性可靠设计或定量可靠性设计保证设计的高可靠性。连接器产品制造过程的工艺设计、物料检测、供应链管理都是基于可靠设计或可靠性设计转换而来，形成由一个源点（用户需求）到终点（用户使用）的完整链条。例如 插座端子智能设计时，要同时考虑冲压、电镀、塑压、装配、检测和物流等工序智能化的可行性和可靠性，见图 。图 智能生产 插座端子（铜带?速冲压、镀金、塑压）建立连接器智能制造知识库和行业标准智能制造包括知识库 知识工程、动态感知 实时感知和自主学习 自主决策三大核心技术。其中制造知识是智能制造中的灵魂。智能制造本质是对“大数据”有目的的搜索利用，将有用“数据”转化为“知识”，通过自学习系统自动柔性控制生产过程。目前连接器行业智能制造还处于初级启蒙阶段，数据利用率很低。建立连接器智能制造行业标准的基础是共性技术研究成果，目标是通过共性技术合作研究平台数据共享搜索获取的“该怎么做的公认知识”，制定为行业标准。实现航空、航天、信息通讯等重点领域选择核心企业与上游材料、工艺装备、检测设备等基础配套企业对接，运用综合标准化方法，开展智能制造关键材料、零部件制造工艺标准研制和达标活动，系统解决连接器智能制造所需的基础产品设计、材料、工艺和检测标准衔接问题，全面提升行业智能制造的专业化、国际化、品牌化水平。例如苏州金江铜业为满足航空、航天等高端应用领域连接器绞线插针、线簧插孔等接触件智机 电 元 件 年能制造用铍铜细丝替代进口的需求，和中航光电、航天电器开展联合攻关，年向国家有色金属标准化委员会提出了“射频线簧连接器用细铍铜丝”行业标准项目建议书。为实现连接器接触件智能制造用铜材替代进口目标迈出了坚实一步。连接器行业协会应充分利用“国家强基工程”政策扶持，向国标委申报立项，组织制定连接器智能制造接触件、绝缘体等关键零部件的基础材料标准、性能、可靠性和寿命标准指标，集中研制智能化机械加工、注塑、表面处理等基础工艺和制造设备标准，破解行业发展瓶颈。构筑连接器行业智能制造 互联网创新服务 平台连接器行业智能制造创新，必须先形成在互联网 环境下产学研共同参予、技术和产品市场同步开发、多行业、多学科深度融合的开放性协同创新新格局。柔性流动成为吸引智能制造高端人才和资源配置的重要机制，小企业为市场提供智能制造成果，大企业为智能制造成果提供市场。知识产权正在成为智能制造创新动力和合作纽带。构筑连接器行业智能制造 互联网创新服务平台作用愈显重要，第二、三产业功能融合催生新型智能制造平台型企业和平台型经济正在崛起。例如苏州昆山联扬电子材料公司是一家智能制造 互联网创新服务催生的平台型企业，专业代理销售全球各著名铜加工厂商生产的高导电高性能铜材。近年来为我国高端应用领域连接器接触件智能制造保驾护航，提供了许多国内无法生产的低厚度偏差、高细表面、细晶结构的“卡脖子”关键铜材。连接器行业协会是指导、联系和推动中小企业智能化改造的纽带和桥梁，应通过与社会科技资源的优化配置和整合，为连接器企业智能制造创新提供技术开发推广、新技术交易、知识产权保护、科技成果转化、技术培训和筹集资金等服务。促进企业由过去单独封闭式创新转向平台式的开放创新、联盟式的协同创新。创建“连接器智能制造产业联盟”的建议“工业互联网发展发展行动计划（）”指出：要推动形成各方积极参与的团体赛模式。工业互联网是涉及设施建设、融合应用、技术创新、产业生态和安全保障的融合性、系统性工程，企业不能单打独斗。要充分调动工业企业、基础电信企业、工业软件企业、工业控制企业、设备制造企业、解决方案提供商等各方积极性，推动形成主体多元、协同创新的产业生态和“团体赛”模式。进一步发挥工业互联网专项工作组协调机制作用，形成跨部门、跨领域、跨行业合力，完善政策体系和推进措施。鼓励各地工业和信息化主管部门、通信管理局加强协同，形成推动合力。图 “连接器智能制造产业联盟”组织图现在，连接器产业核心竞争力已不再仅是单项优势技术或产品，更多来自于对高效集成的全产业链的高度集中，产业竞争模式已正式向“全产业链竞争”转变。面对连接器龙头企业为构筑新的产业格局而进行的频繁兼并收购，以及由此在产业链各环节逐步形成的整体优势，应尽快建立“连接器智能制造产业联盟”，完善连接器生态环境，形成贯通我国纵横向、完整的连接器“全产业链”（图 ）。目前，“各自为政、相互保密”的失效分析和可靠性试验运行体制，造成国家资源和人力物力的极大浪第 期杨奋为：连接器行业智能制造研讨费。创建“连接器智能制造产业联盟”最大得益是可“有章可循、优势互补”，使双方利益最大化，最大限度避免由于无序竞?和监管不力造成资源浪费。社会进入大数据时代。建立和完善产品从原材料、工艺制造到最终使用的数据利用，对可靠性分析能起到事半功倍效果。必须创造企业诚信氛围，打破“各自为政、相互保密”现状，建立“数据共享、合作共赢”新机制。构建产业联盟的目标是通过体制机制创新，建立一个“政、产、学、研、用”五结合的跨界联合智能制造的经济实体，使国内外智能制造优秀资源、机器和人才实现实时产品和信息的互联，形成?度灵活、个性化、网络化的智能制造产业链。推动成本最低、效益最高的“工业 ”和满足用户需求定制生产的“工业 ”健康发展。和互联网技术发展一样，它是一个由易到难的过程。智能制造产业联盟的逐步形成是一个登顶发展过程。产业联盟的核心任务是建立连接器产业链跨界、跨行业、跨地区的智能制造基础共性技术研究和供给平台，实现连接器产业链数据的有偿交换和合作共享，使连接器产业链找到“对”的数据，找到“对”的平台，找到“对”的算法。因为，智能制造材料、关键零部件、制造装备及检测仪器等基础共性技术研究供给、质量可靠性认定和标准体系研究制定，时刻都离不开数据的搜索和利用。结束语我国连接器行业发展正处于由“制造”到“创造”的过渡时期。未来几年，行业整合集成创新和智能制造将成为连接器行业发展的主题。实现智能制造创新的关键是体制和人才，当务之急是要调整产业结构，进行行业整合、分工细化。不仅要发展一批世界级大型龙头企业，还应培育一批长期专注于连接器行业细分领域，能引领该领域发展，占据市场领先地位“单项冠军”；要通过体制机制改革，创建连接器产业链的经济实体和跨界数据共享的合作研究平台；组织行业智能制造研发团队，利用跨界数据共享平台开展设计、材料、工艺和检测等共性技术研究，向“数据”要“知识”，并把“公认知识”制定为“行业标准”。连接器行业智能制造创新工作千丝万缕，是一项需几代人前赴后继、努力拼搏才能实现的系统工程，任重而道远！创建产业链跨界数据合作共享研究平台是最关键的第一步。愿在各级领导和同行朋友关心和支持下早日开好头、起好步。参考文献：杨奋为电连接器基础技术讲座，中电元协接插件分会，年 “碳”致中和 方兴未“”中金公司研究部，年 航天电器智能立体仓库投入使用 连接器与开关动态中电 所，年 月 华达股份加速公司各事业部工序自动化升级步伐，连接器与开关动态中电 所，年 月 中航光电产品入选“中央企业科技创新成果推荐目录”连接器与开关动态 中电 所，年 月 富士达入榜国家级重点专精特新“小巨人”企业 连接器与开关动态 中电 所，年 月（上接第 页）及测量，参见图 图 。该整形及测量夹具具有装夹方便，整形及测量迅速精确，从而使工作效率和产品的精度大幅提高。结语通过本项目设计了一种继电器线圈组合整形及测量一体的夹具，可在完成对线圈组合进行整形的同时也可以对其进行尺寸测量。弥补了现有线圈组合生产工艺技术的不足，实现了对线圈组合的整形及即时测量，具有装夹、整形、测量方便，定位可靠，整形后一致性好，工作效率高及产品精度大幅提高的优点。参考文献：王新华 编著 高等机械设计，化学工业出版社 秦大同，谢里阳 编著 机构设计，化学工业出版社 濮良贵，纪名刚 编著 机械设计，高等教育出版社机 电 元 件 年