智能裝備系具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備,它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。工業化建設中被人們熟知的高檔數控機床屬于該類裝備的范疇,在國家十二五規劃中,智能制造裝備成為我國高端裝備制造業的重點方向。國家在高端裝備制造業中將重點發展五個細分行業:航空裝備、衛星及應用、軌道交通裝備、海洋工程裝備和智能制造裝備。智能裝備屬于偏重基礎性與廣泛應用性的行業之一,國家在高端裝備領域有著6萬億的雄心壯志,在國家意志下中國智能制造裝備的發展不僅僅是要把市場做大,在技術發展水平與對外依存度上這不僅僅是一場市場經濟的博弈,更會是一場要獨立自主、科學創新的科技與市場競逐。
千軍萬馬整隊賽跑
2015年智能裝備市場規模將超過1萬億元,占高端裝備制造業的比重將達到20%左右。
從863計劃中信息技術課題被列在航天技術之后的第二位,到核高基技術《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》中對智能產業發展的推動,我國的智能裝備產業始終有著相對完整的國家建設體系作為支撐。
觀智能裝備所要涉及到的學科門類、產業體系猶如千軍萬馬般的軍隊,軍隊行軍需要營養,但國產自主智能制造裝備所占有的市場份額依然貧瘠。于是在國家中長期發展規劃里,這只龐大猶如軍隊的產業體系要不斷地發展、不斷的超越,與時間賽跑與國際先進同行賽跑。
智能制造設備種類繁多,包括智能儀器儀表與控制系統、關鍵基礎零部件及通用部件、高檔數控機床與基礎制造裝備以及智能專用裝備。
這其中在精密和智能儀器儀表與試驗設備領域,要針對生物、節能環保、石油化工等產業發展需要,國家在發展規劃中,重點發展智能化壓力、流量、物位、成分、材料、力學性能等精密儀器儀表和科學儀器及環境、安全和國防特種檢測儀器。
在關鍵基礎零部件、元器件及通用部件領域,重點發展高參數、高精密和高可靠性軸承、液壓/氣動/密封元件、齒輪傳動裝置及大型、精密、復雜、長壽命模具等。
高檔數控機床與基礎制造裝備則需要自動化成套生產線,智能控制系統,精密和智能儀器儀表與試驗設備,關鍵基礎零部件、元器件及通用部件,智能專用裝備的發展,實現生產過程自動化、智能化、精密化、綠色化,帶動工業整體技術水平的提升。
智能專用裝備上當前比較看好的是農業智能化裝備,“十二五”期間,農機化發展將整體進入高級階段。風電與印刷裝備領域還有賴于國家政策的扶持,在環保課題上未來的前景可圈可點。
通用汽車零部件的整合
在精密儀器儀表領域,近年來有行業分析指出,國家政策在環境保護、能源計量改革、物聯網和新型城鎮化方面的投入是目前國內中低端儀表持續發展的籌碼,其中社會輿論對于環保事業的發展有推動作用,PM2.5空氣污染等熱點環保話題能有效增加環境監測儀產業的關注,在食品安全問題上可以做的文章便更多了。在中低端升級中高端的進程中,智能計量儀等相關產品未來的發展空間值得看好。從總體來看,緩速增長的經濟下,精密儀器儀表會慢工出細活,保持穩定緩慢的發展。
精密高端的通用零部件和高端數控機床方面,可以放在一起來看。今年是汽車工業發展60周年,我國汽車工業發展站在一個甲子的時間節點上開始反思自身的發展方式與探索未來繼續突破的方向。目前,汽車產業的規模已占到國家GDP的10%,汽車零部件產業的整合對于汽車產業的深度發展有著重要的作用。今年濟南二機床廠一體成型沖壓線再次中標美國福特,中國這個世界最大市場中,自主車、合資車、進口車在白熱化的競爭中,攪動著通用零部件行業的整合與升級。模具、液壓、軸承、密封件、緊固件環環相扣,由點到面,以汽車工業窺視全局,有數據統計稱,汽車行業約占我國機床消費總量的70%,汽車工業固定投資的一半以上用于購買加工機床。
于是,市場與政策在智能裝備制造巨大的產業板塊上潛移默化地誘發著產業升級與變革的地震,為了千軍萬馬奔跑不能有一個掉隊,形成完整的智能制造裝備產業體系,智能裝備制造需要更多智慧,進行更深入的產業整合。
機器人產業在尋找突破口
近年來,我國機器人市場發展迅猛,工業機器人的應用越來越廣泛,每年機器人產業年均增長超過40%,增長率居全球首位。
機器人是產業信息化革命以來,在智能裝備制造領域中一直比較具有朝陽氣質的產業。中國機械聯合會會長王瑞祥曾表示,工業機器人在各行業應用已經成為大勢所趨,其有助于緩解人口紅利衰減問題,在危險、簡單重復的領域取代人工,保證產品生產的精準性,提高勞動力生產效率。在上一個層面來看,數字化、智能化是推動傳統工業轉型升級的重要力量,機器人作為數字化、智能化技術的主要代表,將成為衡量一個國家工業自動化水平的重要標志。
底子薄,增量大。這六個字幾乎是國內所有新興制造產業的共通現狀。
我國工業機器人從二十世紀80年代開始起步,通過多年科技攻關,我國已基本掌握了機器人操作機的優化設計制造技術,解決了工業機器人控制、驅動系統的設計技術,機器人軟件的設計和編程等關鍵技術,還掌握了弧焊、點焊及大型機器人自動生產線(工作站)與周邊配套設備的開發和制造技術,掌握了運動學和軌跡規劃技術,生產了部分機器人關鍵元器件,開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。
近30多年的發展下來,我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離,可靠性低于國外產品。因為機器人應用工程起步較晚,應用領域窄,生產線系統技術與國外還有有差距。機器人及機電一體化技術專家,中國工程院院士蔡鶴皋曾指出我國機器人產業研究水平較高,有些技術在世界屬于獨創,但生產能力還有待提高。
面對現狀,當前我國工業機器人產業的發展方式以立足在市場需求為主,嘗試在摸索中建立產業體系。通過對外合作交流,國內工業機器人在傳統的對外研仿上跟蹤國外先進技術,用產量與價格優勢擠占中低端市場。即便如此,少數企業在自主研發上也有不少亮色,如沈陽新松機器人自動化股份有限公司研制成功的首臺擁有自主知識產權的大負載真空機械手,上海三一精機的剎車盤柔性生產線、武漢機床的數控萬能工具磨床、大連機床的機器人加工單元,在煤炭開采裝備領域,太重煤機在成套設備大型化是其最大亮點。其負責的國家“十二五”智能制造發展專項重點項目之一,重165噸,裝機功率2660千瓦實現采煤機、液壓支架和運輸系統的智能化控制的“無人采煤”智能裝備已在近日實現了試車成功。
機器人產業繼續拓展尋找突破口還在于國家的科學統一規劃,近年來工業機器人產業現存的限制因素其實也是整體智能裝備制造業的限制性因素,在國家的統一規劃下,智能產業發展的脈絡逐漸清晰,政策支持的力度在不斷加大,過去重復性的低端建設與重復研究正在逐漸減少,國家與輿論在重視基礎研究的程度上仍需繼續加大,業內發展也需要積極與國家政策配合,在研仿過程中做好前沿探索與追蹤工作,厚積薄發達到產業升級的目標。
結語:上高端 接地氣 打造地方智能集群
智能裝備制造的國際化競爭,爭奪的是技術的高點。我國智能裝備在各地方的布局對于人工智能、機器人和數字制造甚至IT制造領域都會有著重塑性的作用,傳統的產學研聯合發展機制和利益分配機制下,以企業為主體,以利益為紐帶,整合各地區優勢資源,以創新共贏為目標,協同作戰,攻克關鍵制造技術、應用技術和系統技術,加速推進成熟技術的市場化、科研樣機的商品化,加快服務機器人的規模化應用和產業化發展。這樣,國家與企業對于智能制造技術的掌握會大幅提升制造業的產值與制造實力,投資拉動內需,在一定程度上,可能會誕生更具創造力與活力的工業文化。人們理想中,智能環保多功能化的綜合性居住環境也會在不久的未來來到我們的生活當中。