【編者按】機(jī)床揩环，作為目前工業(yè)設(shè)備加工制造最重要的設(shè)備之一搔弄，正在不斷向智能化邁進(jìn)。智能制造引領(lǐng)我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展丰滑。

中國機(jī)械工程學(xué)會監(jiān)事長宋天虎日前表示顾犹，在未來的20年，中國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)褒墨，應(yīng)牢牢抓住發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期炫刷，本著“創(chuàng)新優(yōu)先、重點(diǎn)突破、技術(shù)融合浑玛、夯實(shí)基礎(chǔ)绍申、多元投入”的原則，面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升的需求和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求顾彰，融合集成先進(jìn)制造极阅、信息和智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的綠色化蜻罕、數(shù)字化和智能化蛹鼎。

為了進(jìn)一步推進(jìn)高端裝備智能化步伐，國家出臺了《“十二五”高端裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)將智能裝備發(fā)展轉(zhuǎn)型涯贝、衛(wèi)星及應(yīng)用發(fā)展專項(xiàng)目前已經(jīng)開始落實(shí)煞恭，這表明高端裝備制造業(yè)的發(fā)展規(guī)劃已進(jìn)入實(shí)質(zhì)操作層面。

目前智能裝備的產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為3000億元蔬旋，市場多被國外廠商壟斷井翅，國內(nèi)廠商市占率低，智能儀器儀表與控制系統(tǒng)為10%哩疲，工業(yè)機(jī)器人與專用裝備為20%霹链，中檔數(shù)控機(jī)床為20%，高檔數(shù)控機(jī)床為1%梨脖。而《規(guī)劃》制定的目標(biāo)是厦绪，到2015年，銷售收入達(dá)到1萬億元屎螟，國民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)所需高端智能裝備及基礎(chǔ)制造裝備國內(nèi)市場占有率達(dá)到50%;2020年銷售收入達(dá)到2萬億元逛镶，國內(nèi)市場占有率達(dá)到70%。

智能制造要素

近20年來疗韵，微電子兑障、通信、計(jì)算機(jī)蕉汪、人工智能流译、控制和圖像處理等多學(xué)科的突飛猛進(jìn)，為智能機(jī)器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)者疤。

宋天虎指出福澡，盡管智能機(jī)器的種類千差萬別、任務(wù)多種多樣驹马，但從其科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)上來說革砸，主要包含三個基本要素，即感知糯累、決策和執(zhí)行算利。

感知功能主要表現(xiàn)在智能機(jī)器的信息輸入鳞仙，就像人的五官負(fù)責(zé)采集工作環(huán)境的數(shù)據(jù)一樣。感知技術(shù)主要是傳感器技術(shù)和通信技術(shù)笔时，前者負(fù)責(zé)將實(shí)際工況的物理特性轉(zhuǎn)換為智能機(jī)器可理解的數(shù)字量，而后者則負(fù)責(zé)將數(shù)字量快速厕斩、無誤地傳遞到智能機(jī)器的決策層辨头。

決策功能是智能機(jī)器能做到智能性的表現(xiàn)，就像人的大腦對感知到的信息作出判斷并為下一步的動作發(fā)出指令翠冻。決策技術(shù)主要是人工智能技術(shù)及智能控制技術(shù)曙早，它要求智能機(jī)器能夠?qū)崟r地、閉環(huán)地處理各類工況纪闽，而不僅僅是完全按照預(yù)定程序進(jìn)行開環(huán)執(zhí)行邻冷。

執(zhí)行功能就是決策系統(tǒng)的命令必須得到執(zhí)行，而執(zhí)行需要由一系列動作來得以實(shí)現(xiàn)委勤，就像人的運(yùn)動系統(tǒng)在大腦的命令下產(chǎn)生實(shí)際動作一樣妆跌。實(shí)現(xiàn)動作功能的主要技術(shù)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)，包括所謂的手臂和手爪宴甩、移動平臺证账、驅(qū)動器，同時也涵蓋了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器沾尔，如電機(jī)控制器除踱、壓力控制器等。

智能制造技術(shù)特征

追根溯源吩抓，智能制造的技術(shù)特征主要有以下四點(diǎn)：

首先涉茧，智能性是智能制造的核心。智能性表現(xiàn)為對工作環(huán)境的自動識別與判斷疹娶，其工作指令根據(jù)反饋信息自動生成伴栓。智能性也是智能制造技術(shù)上的難點(diǎn)，盡管目前人工智能技術(shù)已經(jīng)獲得了較大的突破雨饺，但相對于人的智能而言挣饥，智能制造技術(shù)的聰明度還很低，尚有較大差距沛膳。

其次扔枫，綜合性是智能制造技術(shù)的集成技術(shù)，有典型的交叉學(xué)科性锹安。然而短荐，任何一個單一技術(shù)的突破，也都可為智能制造技術(shù)帶來革命性的轉(zhuǎn)變叹哭。

再次忍宋，智能制造技術(shù)要求對現(xiàn)實(shí)工況作出快速反應(yīng)将囱。人能夠快速地對各種不可預(yù)知的突發(fā)情況做出實(shí)時的響應(yīng)，這就要求智能制造技術(shù)也必須有此能力才能保證工作任務(wù)的完成移良。目前挖榜，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還有不小差距。

最后是實(shí)現(xiàn)技術(shù)的交互性辰稽。智能制造技術(shù)必須能夠理解人的意圖和思想挣傻，必須實(shí)現(xiàn)與人和社會的交流。例如語音識別技術(shù)和語音合成技術(shù)爷瓜，就是幫助智能制造時能“聽”懂人類的語言棵欧，并將自己的回應(yīng)轉(zhuǎn)化為語音“說”給人們聽。人機(jī)交互技術(shù)的本質(zhì)就是讓智能制造技術(shù)具有與人交流的能力享偎，并且這一交流過程越自然越好运荸。

六趨勢促機(jī)床智能化轉(zhuǎn)型

高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備“科技重大專項(xiàng)實(shí)施管理辦公室”，通過深刻研究漏匹，系統(tǒng)地提出了機(jī)床智能化的六個技術(shù)動向：

一是監(jiān)測機(jī)床工作狀態(tài)的智能化吩擒。

在機(jī)床工作狀態(tài)的監(jiān)測中，主軸的智能化進(jìn)展最為明顯硫朦，通過裝有溫度傳感器和載荷位移傳感器的傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸的高度智能化继谚。

這里主要是通過MEMS溫度傳感器監(jiān)控軸承潤滑狀況、防止軸承燒結(jié)和進(jìn)行主軸熱位移修正;通過載荷位移傳感器檢測加工中的異常載荷阵幸，監(jiān)控軸承載荷并推斷其壽命花履，避免軸承損傷。因主軸接近工件加工位置挚赊，因而它更適合用于準(zhǔn)確地監(jiān)測機(jī)床加工狀態(tài)诡壁。但在主軸有限空間內(nèi)安裝傳感系統(tǒng)并非簡單，仍有很多課題荠割。如通過在結(jié)構(gòu)材料中安裝FBG傳感器(應(yīng)變傳感器)來檢測結(jié)構(gòu)的熱位移妹卿，以此判斷和修正機(jī)床結(jié)構(gòu)的熱位移模式，進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)溫度分布控制蔑鹦，使熱變形最小化夺克。

另外，還有運(yùn)用機(jī)床結(jié)構(gòu)中若干個監(jiān)測點(diǎn)的溫度和主軸的運(yùn)行信息嚎朽，通過CNC指令對刀具和工件間的相對熱變形進(jìn)行修正铺纽。

二是監(jiān)測維修狀態(tài)的智能化。為減輕維修作業(yè)的負(fù)荷哟忍，需要有在發(fā)生大的故障之前采取對策的系統(tǒng)诫瑞，因此對維修狀況進(jìn)行經(jīng)常性監(jiān)測是非常重要的。積累機(jī)床工作狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)并基于此預(yù)測壽命融确，以及在工作狀態(tài)下檢測壽命喘玄，可以說是今后的課題测佣。

三是確保安全性的智能化。為確保安全性的最新智能化技術(shù)蝗悼，可以說是避免發(fā)生碰撞的技術(shù)忽件。通過程序，在運(yùn)動過程中以及在準(zhǔn)備工作時就可進(jìn)行干涉檢查出募。

另外涌俘，還有檢測刀具的離心力破壞和臨界安全速度等技術(shù)，有的會因安全性而犧牲操作性玩捉，這些也可能通過智能化得到解決。

四是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的智能化茴怀。切屑排出的狀態(tài)词宴，因加工條件、加工材料和加工對象不同而會時刻發(fā)生變化找筝，通過檢測切屑量的變化蹈垢、控制切屑處理裝置的動作，可達(dá)到很好的節(jié)能效果袖裕。

這種方法也適用于冷卻潤滑液供應(yīng)系統(tǒng)曹抬，通過調(diào)節(jié)冷卻潤滑液使其符合加工條件，也會達(dá)到較好的節(jié)能效果急鳄。

五是工藝條件決策的智能化谤民。檢測加工中的振動、發(fā)出回避這種振動的指令疾宏，形成自動回避振動的系統(tǒng)张足。在主軸回轉(zhuǎn)速度較慢的車削加工中，可隨時計(jì)算出主軸回轉(zhuǎn)速度的變動振幅和變動周期坎藐，防止再生震動的發(fā)生为牍。在銑削加工中，通過利用主軸回轉(zhuǎn)速度與振動的周期性關(guān)系岩馍，可以保持主軸在特定沒有振動的區(qū)域內(nèi)工作碉咆。

作為工藝條件的選擇，并非單純自動地決定加工條件浇沧，在判斷用戶所選定的加工條件是否合理盆篡，為實(shí)現(xiàn)必要的加工精度制定合理的工藝條件等可進(jìn)一步提升智能化程度方面，目前尚在研究開發(fā)中坏扣。

六是準(zhǔn)備作業(yè)的智能化赐赁。在準(zhǔn)備作業(yè)的智能化方面，進(jìn)展尚不明顯伶摩。在加工鑄造零部件雕踊、鍛造零部件等異形材料時前河，因其質(zhì)量不平衡以及位置變化，使得在高速回轉(zhuǎn)中加工較困難挺候。因此需要在進(jìn)行平衡的同時進(jìn)行加工框嫁，自動平衡裝置擬可解決這一問題。除此之外即钞，尚無相關(guān)事例形炬。至于其他準(zhǔn)備作業(yè)的智能化系統(tǒng)正在開發(fā)中。

“從體力到腦力的逐步解放部爱，從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)向科學(xué)認(rèn)知的不斷飛躍以及人與自然的和諧共存等等亏吝，已經(jīng)并繼續(xù)深刻地改變著人類社會的生產(chǎn)形態(tài)≌祷欤”宋天虎說蔚鸥。

政策扶持高端裝備智能化

目前，世界機(jī)床的技術(shù)水平许赃，是以生產(chǎn)促進(jìn)數(shù)控機(jī)床單機(jī)為主流止喷，今后20年內(nèi)的發(fā)展，也將如此混聊。在進(jìn)一步提高精度弹谁、效率、自動化句喜、智能化预愤、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，逐步向加工單元和尖端柔性制造系統(tǒng)過渡咳胃，人類的智慧與創(chuàng)造力必將又一次推動現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)以更高的密度集成鳖粟。

然而，工程機(jī)械拙绊、機(jī)電產(chǎn)品向图、數(shù)控機(jī)床、港口設(shè)備哟俩、船舶制造等諸多行業(yè)碉讯，盡管中國制造的產(chǎn)銷量均躍居世界前列，多組數(shù)據(jù)顯示褐琼，中國裝備制造的經(jīng)濟(jì)總量已經(jīng)連續(xù)4年全球排名第一订淑。但是，遍布世界各地的“中國制造”涤瘸，長期被認(rèn)為是品質(zhì)低下搁排、價格低廉、勞動密集延砾、科技含量不高的代名詞占窥。

作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容学虑，高端裝備制造業(yè)“十二五”的發(fā)展思路是從五大方向重點(diǎn)突破，分別是航空裝備唆海、衛(wèi)星及應(yīng)用欲炉、軌道交通裝備、海洋工程裝備和智能制造裝備赞季。該《規(guī)劃》提出的目標(biāo)是愧捕，到2015年高端裝備的銷售產(chǎn)值占裝備制造業(yè)的比例將達(dá)20%以上，預(yù)計(jì)年銷售產(chǎn)值將會達(dá)到6萬億元申钩。

首批用于補(bǔ)貼智能裝備制造的資金已經(jīng)下達(dá)次绘。第一批落實(shí)補(bǔ)貼資金的智能制造裝備有19個項(xiàng)目，國家補(bǔ)貼資金9.5億元撒遣，現(xiàn)已正式啟動邮偎。尤其為支持智能制造裝備企業(yè)拓展市場，國家將劃撥首臺套補(bǔ)貼資金愉舔，補(bǔ)貼資金高達(dá)產(chǎn)品銷售價格的25%～50%钢猛。

《規(guī)劃》預(yù)計(jì)到2015年伙菜，高端裝備制造業(yè)年銷售產(chǎn)值將在6萬億元以上轩缤。如今，隨著未來工業(yè)生產(chǎn)都將是高度自動化甚至是智能化的生產(chǎn)模式贩绕，我國將繼續(xù)推進(jìn)智能裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展火的。

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